一种推进式风电叶片处理炉的制作方法

1.本实用新型属于风电设备技术，特别涉及是一种推进式风电叶片处理炉。


背景技术：

2.碳中和目标的提出引爆了风电行业，为风电市场即将进入倍速发展趋势定下了基调，同时也加快了小功率风电机组退役的进程，扩大了风电叶片废弃物处理的市场容量，增加了风电叶片废弃物处理需求的迫切性。目前，风电叶片设计寿命为20年，而实际生产的叶片多在使用15年甚至更早便开始退役报废。按装机容量测算，到2025年涉及约66万吨退役叶片，到2031年将新增退役叶片量约150万吨。
3.由于风电叶片采用耐腐蚀性的热固性复合材料制造而成，含有大量的有机树脂，这使得风电叶片废弃物难以自然降解。如果采用直接掩埋或堆放的自然降解方式，不仅需要上百年的长时间降解时长，还因为其具有的极强污染性，将对环境造成长期有害影响，在百年不烂的同时还会析出有毒物质，进一步造成土壤、地下水系统等的污染。如果采用直接焚烧处理的方式，则会放出大量热、有毒气体和烟尘。因此，如用常规方式（随意堆砌、直接填埋、简单焚烧等）进行处理，不但不能或难以彻底处理，而且还将再次造成极大的环境污染和资源浪费，并相悖于我国资源节约型、环境友好型可持续发展战略。
4.从世界范围来看，还没有成熟、经济、环保的退役风电叶片回收处理应用技术，目前各国的处理方式都较为简单，存在不完整、不环保的缺点。例如，欧美国家大多采用集中堆放，等待先进且经济的处理方式出现再行处理；小部分用化学回收、物理回收、能量回收的方法处置。国内风机生产制造基地的报废产品或者风场退役风电机组拆解后，报废的玻璃纤维叶片堆积在空地上，每个叶片被切为数段，其处理方式仅仅是在当地堆积填埋；部分资源化利用技术，产品质量标准缺乏，销路受限，产品使用寿命难以估计且不是最终途径，废弃物依然存在，最终还是要回到处置路径上来。在业内看来，这一处理方式也并不符合风电作为清洁能源的初衷。
5.随着对废旧叶片处理技术的发展，出现了将废旧叶片在缺氧或贫氧环境中加热进行反应实现热解气化的处理方式，可实现回收生产再生纤维和有机物热量回收。这种处理方式，通过热解以碳氢化合物的形式回收树脂基体，以灰分的形式回收玻璃纤维。随着下一代巨型叶片的发展，轻量化和机械性能的要求将提高碳纤维复合材料的使用量，热解气化技术将会进一步得到推广应用。
6.例如，公开日为2018年8月17日，公开号为cn108413402a的中国发明专利申请，公开了一种风电叶片废弃物热解焚烧炉及其控制方法，该炉型主要为固定床型式，进料为间歇性进料，处理叶片废物需要将物料打碎成粉状颗粒，不能回收长玻纤，无法实现资源化回收，此外裂解油分离问题比较难。
7.通过上述现有方案的实施，可以看出热解气化虽然会作为主要推广技术，但是仍然存在上述很多相应的技术问题。


技术实现要素：

8.针对目前的退役风电叶片处理技术缺陷，本实用新型提供了一种推进式风电叶片处理炉，采用连续式进料，进料只需简单切割，无需进行破碎，处理效率高，可对风电叶片废料进行气化处理，能解决在短时间内商业化、大规模化应用的问题，相比传统回收方式，可最大程度保证长玻纤的回收利用，比短玻纤资源回收利用价值更高。
9.本实用新型的技术方案如下：
10.一种推进式风电叶片处理炉，包括气化室和二燃室，二燃室布置于气化室上端，气化室顶部通过合成气出口段与二燃室连通；
11.气化室呈横向布置，一侧壁设置有进料门，气化室通过进料门与侧壁外侧的落料室相连，进料门上端配置有烘炉燃烧器，通过烘炉燃烧器对经进料入口进入的废旧叶片进行燃烧；
12.气化室顶部设置有靠近烘炉燃烧器的烟气循环口，便于接入燃烧后的烟气，循环利用烟气的热量加热气化室内的燃烧温度；所述合成气出口段远离烟气循环口，即远离烘炉燃烧器处，在气化室充分燃烧后的区域顶部；
13.气化室底部远离进料门处设置有出料口，出料口处安装有卸料装置；
14.气化室底部设置有若干补风口，从底部充分配风，可均匀调节横向气化室内各个燃烧区域的压力；
15.二燃室也呈横向布置，二燃室的一侧壁设置有燃烧器，合成气出口段靠近燃烧器，二燃室的另一端设置有向上的烟气排出管道。
16.进一步的，所述气化室底部，从进料门沿出料口方向设置为依次下降的台阶结构。
17.进一步的，所述气化室底部第一级至倒数第二级台阶面均布有补风口，使得处于燃烧反应中的区域都可以得到相应的压力微调。
18.进一步的，所述气化室底部每一级台阶处都设置有可朝气化室内推动的出料推杆，每一级的出料推杆将该级台阶面的玻璃纤维及灰分产物向下一级推送，直至全部推到最后一级，由最后一级的出料推杆推至出料口，落入卸料装置。
19.进一步的，所述气化室底部设置的台阶数量和出料推杆的推送动作时长间隔根据进入气化室的废旧叶片处理量确定。
20.进一步的，所述气化室和二燃室内为微负压，实际操作中只要避免长时间出现正压即可。
21.进一步的，所述气化室整体壁面均采用耐火浇注料和壳体组成，壳体采用碳钢结构。
22.本实用新型的工作原理为：
23.本实用新型通过严格控制进入气化室和二燃室的空气量，可以在气化室和二燃室分两段进行燃烧反应。引入气化室的空气量，在贫氧条件下产生含有ch4、co合成气及烃类化合物等，再经合成气出口段进入二燃室进行燃烧；然后，在二燃室中，再次燃烧反应，完全去除部分有害气体，同时对产生的合成气进行热能利用。
24.气化室通过底部的台阶设计，使得燃烧区域呈阶梯型，每级台阶均装有出料推杆，每间隔一定时间往前推进一次，便于叶片废物及产生的玻璃纤维移动。气化室内装有至少一个作为辅助燃烧器的烘炉燃烧器，在运行阶段根据物料情况提供热量维持炉温，以维持
室内气化所需要的温度。为了避免室内合成气外泄，气化室与二燃室压力均是微负压，所以在气化室底部装有多个补风口进行分段配风，来更精确的调节叶片废物与需要的空气量。
25.叶片废物经过简单切割后经过输送装置送至落料室批次进料，进料推杆将叶片废物推送至气化室内第一个台阶进行反应，反应温度约为600℃，经过一定时间进入下一台阶，台阶的数量和物料推送时间根据处理量确定。在往前退役过程中可以对物料进行挤压，疏松叶片分层效果，增强空气穿到物料内部，提高反应完全。待叶片废物气化反应完成，生成玻璃纤维及灰分产物被出料推杆推至卸料装置，完成玻璃纤维的回收。气化室内产生的合成气及烃类化合物等气体组分在二燃室内进行充分燃烧，燃烧所需的温度由辅助燃烧器提供，燃烧温度为950~1100℃。产生的高温烟气可进行余热回收利用。在运行期间为了维持气化炉内的反应温度，可将二燃室出口的烟气抽引一部分再循环至气化室内，减少系统能耗。
26.本实用新型的有益效果如下：
27.（1）在中温热解气化下，通过该处理炉可将风电叶片废弃物热解气化，固相可实现玻纤的回收利用，在保证气化反应的前提下，最大限度地保护了风电叶片中玻璃纤维的强度，玻纤强度可达到原材料的80%以上；
28.（2）该处理炉节省了常规处理的破碎环节，减少了处理系统的能耗，同时避免了破碎后的叶片粉状物料在进料口和炉膛内容易沾污堵塞问题；
29.（3）与热解、化学提取等工艺相比，无焦油、二次废物产生等问题，简化了处理工艺，操作简单；
30.（4）该进料为连续进料，避免了炉内气化反应波动大，操作参数相比较稳定，易于操作控制，实现大规模处理；
31.（5）充分利用风电叶片自身热量以减少外部能量投入，叶片废物气化产生的可燃气体在二燃室进行，产生的高温烟气进行烟气再循环利用技术为气化室提供热量，不需要额外提供辅助燃料，其余烟气在后端进行余热利用，降低了叶片废物处理成本；
32.（6）该处理炉对于不同成分的风电叶片具有较强适应性，不仅可以处理以玻璃纤维为主的叶片，对于处理碳纤维的叶片采用气化处理更具有优势，经济性会更高。
附图说明
33.图1为本实用新型的结构示意图。
34.其中：1-气化室，2-合成气出口段，3-二燃室，4-耐火浇注料，5-壳体，6-燃烧器，7-进料推杆，8-落料室，9-进料门，10-烘炉燃烧器，11-补风口，12-出料推杆，13-卸料装置，14-烟气循环口。
具体实施方式
35.实施例1
36.如图1所示，一种推进式风电叶片处理炉，包括气化室1和二燃室3，二燃室3布置于气化室1上端，气化室1顶部通过合成气出口段2与二燃室3连通。
37.气化室1呈横向布置，一侧壁设置有进料门8，气化室1通过进料门8与侧壁外侧的落料室8相连，进料门8上端配置有烘炉燃烧器10，通过烘炉燃烧器10对经进料入口进入的
废旧叶片进行燃烧。
38.气化室1顶部设置有靠近烘炉燃烧器10的烟气循环口14，便于接入燃烧后的烟气，循环利用烟气的热量加热气化室1内的燃烧温度；所述合成气出口段2远离烟气循环口14，即远离烘炉燃烧器10处，在气化室1充分燃烧后的区域顶部。
39.气化室1底部远离进料门8处设置有出料口，出料口处安装有卸料装置13。
40.气化室1底部设置有若干补风口11，从底部充分配风，可均匀调节横向气化室1内各个燃烧区域的压力。
41.二燃室3也呈横向布置，二燃室3的一侧壁设置有燃烧器6，合成气出口段2靠近燃烧器6，二燃室3的另一端设置有向上的烟气排出管道。
42.所述气化室1整体壁面均采用耐火浇注料4和壳体5组成，壳体5采用碳钢结构。
43.实施例2
44.在实施例1的基础上，所述气化室1底部，从进料门8沿出料口方向设置为依次下降的台阶结构。
45.从图1中可以看出，所述气化室1底部每一级台阶面均布有两个补风口11，每一级台阶端面都设置有可朝气化室1内推动的出料推杆12，每一级的出料推杆12将该级台阶面的玻璃纤维及灰分产物向下一级推送，直至全部推到最后一级，由最后一级的出料推杆12推至出料口，落入卸料装置13。其中，所述气化室1底部设置的台阶数量和出料推杆12的推送动作时长间隔根据进入气化室1的废旧叶片处理量确定。
46.本实用新型分两段对废旧风电叶片进行处理。
47.在起炉阶段，首先用烘炉燃烧器1010将气化室1内温度控制在600℃左右，用燃烧器66将二燃室3内温度控制在950℃以上，开始投料运行。简单切割处理的叶片送入落料室88，打开进料门88，用进料推杆77将叶片废物送入处理炉气化室1内，经过一定反应时间后，再次打开进料门88，进料推杆7再次将叶片废物送入，将反应的叶片物料推入第二台阶上，依次类推完成整个处理流程。
48.本实施例中，所述气化室1和二燃室3内为微负压，在每个台阶底部布置有多个补风口11进行分段配风。最终反应完全的固相玻璃纤维及灰分被出料推杆12推入卸料装置13内，进行下一步工艺处理，可提取回收长玻纤产物。
49.反应产生的合成气及烃类化合物经后端工艺设备抽引从合成气出口段2排出进入二燃室3，在燃烧器66火焰附近进行充分燃烧后进入后端余热利用装置。待系统稳定后可将部分尾部烟气送入烟气再循环口14中，维持反应所需的热量。
50.经过本实用新型处理废弃风电叶片，可最终实现深度减量化以及资源化利用，能有效解决风电叶片处理带来的各种问题，具有较高的经济性，满足更高的环境排放标准。

技术特征：
1.一种推进式风电叶片处理炉，其特征在于：包括气化室（1）和二燃室（3），二燃室（3）布置于气化室（1）上端，气化室（1）顶部通过合成气出口段（2）与二燃室（3）连通；气化室（1）呈横向布置，一侧壁设置有进料门（9），进料门（9）上端配置有烘炉燃烧器（10），通过烘炉燃烧器（10）对经进料入口进入的废旧叶片进行燃烧；气化室（1）顶部设置有靠近烘炉燃烧器（10）的烟气循环口（14），便于接入燃烧后的烟气，循环利用烟气的热量加热气化室（1）内的燃烧温度；所述合成气出口段（2）远离烟气循环口（14），即远离烘炉燃烧器（10）处，在气化室（1）充分燃烧后的区域顶部；气化室（1）底部远离进料门（9）处设置有出料口，出料口处安装有卸料装置（13）；气化室（1）底部设置有若干补风口（11），从底部充分配风，可均匀调节横向气化室（1）内各个燃烧区域的压力；二燃室（3）也呈横向布置，二燃室（3）的一侧壁设置有燃烧器（6），合成气出口段（2）靠近燃烧器（6），二燃室（3）的另一端设置有向上的烟气排出管道。2.根据权利要求1所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述气化室（1）底部，从进料门（9）沿出料口方向设置为依次下降的台阶结构。3.根据权利要求2所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述气化室（1）底部每一级台阶面均布补风口（11）。4.根据权利要求3所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述每一级台阶面均布有至少两个补风口（11）。5.根据权利要求2所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述气化室（1）底部每一级台阶处都设置有可朝气化室（1）内推动的出料推杆（12），每一级的出料推杆（12）朝向下一级台阶推动，最后一级的出料推杆（12）推动方向朝向出料口。6.根据权利要求5所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述气化室（1）底部设置的台阶数量和出料推杆（12）的推送动作时长间隔根据进入气化室（1）的废旧叶片处理量确定。7.根据权利要求1所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述气化室（1）整体壁面均采用耐火浇注料（4）和壳体（5）组成，壳体（5）采用碳钢结构。8.根据权利要求1所述的推进式风电叶片处理炉，其特征在于：所述气化室（1）通过进料门（9）与侧壁外侧的落料室（8）相连。

技术总结
本实用新型公开了一种推进式风电叶片处理炉，包括均横向布置的气化室和二燃室，气化室顶部通过合成气出口段与二燃室连通；气化室通过一侧进料，进料上端配有烘炉燃烧器，气化室顶部设置有靠近烘炉燃烧器的烟气循环口，合成气出口段远离烟气循环口；气化室底部远离进料门处设有出料口，出料口处安装有卸料装置，底部还设有若干补风口；二燃室的一侧壁装有燃烧器，合成气出口段靠近燃烧器，另一端设置有向上的烟气排出管道，烟气可循环用于气化室加热利用。本实用新型简单切割后无需破碎即进料，热解气化处理后，可最大程度保证长玻纤的回收利用，比短玻纤资源回收利用价值更高；该处理炉实现的工艺简单，处理效率高，适合商业化、大规模化应用。大规模化应用。大规模化应用。


技术研发人员：郭盼 胡春云 关雪丰 陈慧 谢斐 陈鹏
受保护的技术使用者：东方电气集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/5/13