一种废旧玻璃钢风电叶片回收生产线及其回收方法

技术领域

本发明涉及材料回收领域的一种回收工艺及生产线，特别是涉及一种废旧玻璃钢风电叶片回收生产线及其回收方法。

背景技术

随着风电产业的迅速发展，大量风电叶片逐渐进入退役期，由于废旧风电叶片体积大，大量占用面积，导致国土资源的浪费。此外，由于风电叶片的卓越力学性能，回收再利用存在困难。目前，现有的回收技术及其装备多采用破碎的方式，以获得混合物，作为低价值的填充材料。而作为填充材料来说，又太奢侈，因此废旧玻璃钢风电叶片做不到最优的回收利用。因此，我们认为从降低成本、环境保护和资源利用等方面考虑，建立成本低、效率高、自动化程度高的废旧风电叶片回收工艺路线，并设计一条回收生产线，获得高价值的再生制品具有重要意义。

发明内容

为了解决现有废旧玻璃钢风电叶片仅仅只是采用破碎以获得混合物，作为低价值的填充材料进行回收，而无法做到资源回收最大化的技术问题，本发明提供一种废旧玻璃钢风电叶片回收方法及其采用所述回收方法的生产线。所述回收方法有效解决了大量废旧玻璃钢风电叶片因体积大、回收困难的问题，而且所述回收方法是回收后作为新的风电叶片的原材料使用，而非是低价值的填充材料，不但可以实现风电产业的可持续发展，还有利于节约资源、保护环境。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种废旧玻璃钢风电叶片回收生产线，所述回收生产线包括：

一、切割线，其用于将废旧玻璃钢风电叶片切割至长度尺寸0.5～1m，以获得一段段风电叶片碎片；

二、粉碎线，其用于对风电叶片碎片进行粉碎，以获得热固性树脂颗粒物与增强玻璃纤维的混合物；

三、分选线，其用于对所述混合物采用水力浮选方法，在所述混合物中注入水介质后，再进行热固性树脂、增强玻璃纤维和水介质的相互分离；

四、成型线，其用于将所述热固性树脂颗粒物与热塑性树脂混合，通过热成型工艺制造再生板材；而将所述增强玻璃纤维收集作为制造风电叶片的原料。

作为上述方案的进一步改进，分选线包括水力浮选装置；水利浮选装置包括：

浮选池，其用于收容水介质；

过滤网槽，其包括均安装在浮选池内的粗筛网槽和细筛网槽；粗筛网槽位于细筛网槽的上方，粗筛网槽和细筛网槽自上而下依次将浮选池内分割出上、中、下相互独立的上空间、中空间、下空间；所述上空间用于接纳所述混合物，粗筛网槽用于筛留所述增强玻璃纤维，细筛网槽用于筛留热固性树脂颗粒物；

至少一个搅拌器，其用于搅拌所述下空间内的水介质。

进一步地，过滤网槽还包括架体，粗筛网槽和细筛网槽通过架体安装在浮选池内；水利浮选装置还包括用于驱动架体相对浮选池升降的升降机构。

进一步地，水利浮选装置还包括：水循环附属系统；水循环附属系统底部设置进水端，所述进水端通过进水管经由浮选池与所述下空间连通；水循环附属系统的顶部设置排水端；所述排水端通过排水管经由浮选池的侧后方与所述下空间连通。

进一步地，搅拌器采用调速电机驱动；水利浮选装置还包括水振动传感器和控制器；所述水振动传感器用于检测所述上空间内的水介质的振动速度，所述控制器用于判断所述振动速度是否在一个预审的振动速度范围内，是则保持运行，否则如所述振动速度大于所述振动速度范围，则控制调速电机降速，如所述振动速度小于所述振动速度范围，则控制调速电机增速。

作为上述方案的进一步改进，粉碎线包括：

预破碎机构，其采用锤式破碎机构，用于对风电叶片碎片先采用冲击力以锤式破碎的方式进行破碎；

细碎机构，其采用剪切式粉碎机构，用于采用旋转力以旋转切割的方式进一步粉碎预破碎的风电叶片碎片，以获得热固性树脂颗粒物与增强玻璃纤维的混合物。

进一步地，剪切式粉碎机构包括至少一组啮合刀辊；每组啮合刀辊包括分为主动旋转刀辊和从动旋转刀辊，所述主动旋转刀辊顺时针旋转，所述从动旋转刀辊逆时针等速旋转，每个旋转刀辊上轴向交错安装若干个旋转刀盘，旋转刀盘的圆周上安装刀片，通过旋转刀盘上的刀片的剪切作用将破碎后风电叶片碎片进一步细碎。

作为上述方案的进一步改进，切割线包括：

多个传送辊，其用于形成传输线一，以传送废旧玻璃钢风电叶片；

若干个夹紧机构，其沿废旧玻璃钢风电叶片的传送方向，用于将废旧玻璃钢风电叶片夹紧在传送辊上；

切割机构，其设置在所述传输线一的末端，用于在废旧玻璃钢风电叶片夹紧在传送辊上时，将处于所述传输线一末端上的废旧玻璃钢风电叶片切割成一段段风电叶片碎片。

进一步地，切割机构包括：

支架，其设置在所述传输线一的末端；

两个托板，其相对设置所述支架上；

两个升降系统，其分别安装在两个托板上；

两个旋转系统，其分别安装在两个升降系统上；

两个传动系统，其分别安装在两个旋转系统上；

两个圆形锯片，其分别安装在两个传动系统上；

其中，两个圆形锯片通过两个升降系统实现升降直线进给，通过两个旋转系统实现绕其转轴旋转，将风电叶片切割成长度相同的碎片。

本发明还提供一种废旧玻璃钢风电叶片回收方法，其应用于上述任意废旧玻璃钢风电叶片回收生产线中，所述废旧玻璃钢风电叶片回收方法包括以下步骤：

一、切割

将废旧玻璃钢风电叶片切割至长度尺寸0.5～1m，以获得一段段风电叶片碎片；

二、粉碎

对风电叶片碎片进行粉碎，以获得热固性树脂颗粒物与增强玻璃纤维的混合物；

三、分选

对所述混合物采用水力浮选方法，在所述混合物中注入水介质后，再进行热固性树脂、增强玻璃纤维和水介质的相互分离；

四、成型

将所述热固性树脂颗粒物与热塑性树脂混合，通过热成型工艺制造再生板材；

将所述增强玻璃纤维作为制造风电叶片的原料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)废旧风电叶片自动输送到切割线，进行夹紧并切割，适合风电叶片窄长的空心结构；一个切割机构和多个夹紧机构的模块化组合，适合不同尺寸、不同大小的风电叶片的切割过程，效率高、成本低、适用范围广。

(2)废旧风电叶片混合物采用水力浮选工艺，并设计了分选机构，可以有效分选热固性树脂和玻璃纤维。双层过滤网槽分选热固性树脂和玻璃增强纤维，效率高、分选效果好；采用物理分选方法，水资源重复使用，不会造成对环境的二次污染。

(3)本发明对分选后的热固性树脂和玻璃增强纤维，各自重复利用；获得高价值再生制品；本发明还适用于其他种类的风电叶片复合材料的回收利用，因此，适用范围广泛。

(4)本发明主要解决了废旧风电叶片体积大，占用国土资源的问题，有利于风电产业的可持续发展。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种废旧玻璃钢风电叶片回收生产线的结构示意图。

图2为图1中废旧玻璃钢风电叶片回收生产线的夹紧机构的结构示意图。

图3为图1中废旧玻璃钢风电叶片回收生产线的切割机构的结构示意图。

图4为图1中废旧玻璃钢风电叶片回收生产线的剪切式粉碎机构的结构示意图。

图5为图1中废旧玻璃钢风电叶片回收生产线的分选线的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明实施例提供的废旧玻璃钢风电叶片回收生产线的结构示意图。所述回收生产线采用以下废旧玻璃钢风电叶片回收方法：

一、切割

将废旧玻璃钢风电叶片11切割至长度尺寸0.5～1m，以获得一段段风电叶片碎片；

二、粉碎

对风电叶片碎片进行粉碎，以获得热固性树脂颗粒物与增强玻璃纤维的混合物；

三、分选

对所述混合物采用水力浮选方法，在所述混合物中注入水介质后，再进行热固性树脂、增强玻璃纤维和水介质的相互分离；

四、成型

将所述热固性树脂颗粒物与热塑性树脂混合，通过热成型工艺制造再生板材；

将所述增强玻璃纤维作为制造风电叶片的原料。

所述回收生产线根据四个工艺设置切割线1、粉碎线2、分选线3、成型线4，实现对废旧玻璃钢风电叶片的切割、粉碎、水力分选和成型。切割线1、粉碎线2、分选线3、成型线4之间通过众多输送线连接，组合成一条废旧玻璃钢风电叶片回收生产线。

(1)切割工艺

切割线1主要包括多个传送辊12、若干个夹紧机构14、切割机构13。多个传送辊12用于形成传输线一，以传送废旧玻璃钢风电叶片11。

若干个夹紧机构14沿废旧玻璃钢风电叶片11的传送方向，用于将废旧玻璃钢风电叶片11夹紧在传送辊12上。在需要将废旧玻璃钢风电叶片11夹紧在传送辊12上时，才会驱动夹紧机构14，废旧玻璃钢风电叶片11正常在传输线一上传输时，夹紧机构14是复位状态，即脱离废旧玻璃钢风电叶片11。

请结合图2，每个夹紧机构14包括龙门桁架一141、压板142、压板电机。龙门桁架一141呈门形，旧玻璃钢风电叶片11从龙门桁架一141下传送。压板142活动安装在龙门桁架一141上，由压板电机驱动向下压持，通过将旧玻璃钢风电叶片11压持在传送辊12上，而将废旧玻璃钢风电叶片11夹紧在传送辊12上。沿废旧玻璃钢风电叶片11的传输方向，传输线一上可以根据实际工艺相应设置相应数量的夹紧机构14。

切割机构13设置在所述传输线一的末端，用于在废旧玻璃钢风电叶片11夹紧在传送辊12上时，将处于所述传输线一末端上的废旧玻璃钢风电叶片11切割成一段段风电叶片碎片。

在本实施例中，夹紧机构14采用龙门桁架形式，多个夹紧的压板142同时向下动作，将整个废旧玻璃钢风电叶片11夹紧。废旧玻璃钢风电叶片11吊装到切割线1的首端，首先由传送辊12输送到图1所示的安装位置。夹紧机构14用于夹紧废旧玻璃钢风电叶片11，切割机构13设置在切割线1末端，用于切割废旧玻璃钢风电叶片11，切割至长度尺寸0.5～1m，获得一段段风电叶片碎片。

请结合图3，切割机构13主要包括支架、两个托板138、两个升降系统133、两个旋转系统134、两个传动系统132、两个圆形锯片131、两个防护罩136、龙门桁架135、行走电机137。

支架设置在所述传输线一的末端，支架的横梁139位于所述传输线一上空，龙门桁架135安装在横梁面139向传送辊12的一侧上。两个托板138可通过龙门桁架135相对设置支架的横梁139上，设置龙门桁架135方便安装行走电机137，实现两个托板138在龙门桁架135上行走。龙门桁架的托板138在横梁139上移动可以调整一对圆形锯片131的间距；传动系统132可采用调速电机，实现调速控制。

两个升降系统133分别安装在两个托板138上，两个旋转系统134分别安装在两个升降系统133上，两个传动系统132分别安装在两个旋转系统134上，两个圆形锯片131分别安装在两个传动系统132上。两个圆形锯片131通过两个升降系统133实现升降直线进给，通过两个旋转系统134实现绕其转轴旋转，将风电叶片切割成长度相同的碎片。

在本实施例中，废旧玻璃钢风电叶片11夹紧后，启动切割机构13，一对圆形锯片131相对旋转，如，左边的圆形锯片131顺时针旋转，右边的圆形锯片131逆时针旋转。这一对圆形锯片由升降系统133驱动，垂直向下动作，将废旧玻璃钢风电叶片11切断；圆形锯片131整体绕转轴旋转，用于调整角度，以适应不同型号、不同尺寸的废旧玻璃钢风电叶片11的切割需求。

切割机构13将废旧玻璃钢风电叶片11一段切割下来，长度尺寸在0.5m～1m范围，所有夹紧装置14的压板142同时松开，传输线一的传送带按一定节拍继续输送废旧玻璃钢风电叶片11到切割位置，循环上述操作，切割获得一段段风电叶片碎片。

(2)粉碎工艺

粉碎线2分为预破碎和细碎两道工艺，主要由预破碎机构和细碎机构构成。预破碎机构采用锤式破碎机构21，用于对风电叶片碎片先采用冲击力以锤式破碎的方式进行破碎；细碎机构采用剪切式粉碎机构22，用于采用旋转力以旋转切割的方式进一步粉碎预破碎的风电叶片碎片，以获得热固性树脂颗粒物与增强玻璃纤维的混合物。

请结合图4，剪切式粉碎机构22包括至少一组啮合刀辊221。每组啮合刀辊221包括分为主动旋转刀辊和从动旋转刀辊。主动旋转刀辊顺时针旋转，从动旋转刀辊逆时针等速旋转，每个旋转刀辊上轴向交错安装若干个旋转刀盘222，旋转刀盘222的圆周上安装刀片223，通过旋转刀盘222上的刀片223的剪切作用将破碎后风电叶片碎片进一步细碎。

故，本发明的粉碎线2分为预破碎和细碎两道工艺，主要由锤式破碎机构21和剪切式粉碎机构22所组成，锤式破碎机构21采用冲击力，将风电叶片碎片进一步破碎。剪切式粉碎机构22主体部分由两组啮合刀辊221组成，刀辊轴向交错安装若干个旋转刀盘222，通过旋转刀盘222的剪切作用将风电叶片碎片进一步细碎。多组旋转刀盘222组合，提高粉碎效率，获得热固性树脂与增强玻璃纤维的混合物。

风电叶片碎片由传输线二的传送带输送到粉碎线2，首先由锤式破碎机构21进行预破碎，锤式破碎机构21采用冲击力，将风电叶片进一步破碎；然后由剪切式粉碎机构22进一步细碎。风电叶片空心结构在锤式破碎机构的大面积、重载荷的挤压应力作用下，不仅能获取较高的粉碎效率，而且破坏热固性树脂与增强玻璃纤维的粘接结构；再通过剪切式粉碎机构剪切力作用，切断细长增强玻璃纤维，并促使热固性树脂颗粒与细长增强玻璃纤维有效分离。

在本实施例中，啮合刀辊221的刀辊轴向交错安装若干个旋转刀盘222，通过旋转刀盘222的剪切作用将破碎后风电叶片碎片进一步细碎；多组旋转刀盘222组合，提高了粉碎效率，获得热固性树脂与增强玻璃纤维的混合物。

(3)分选工艺

废旧玻璃钢风电叶片11粉碎后的混合物由热固性树脂颗粒和增强玻璃纤维组成，由传输线三的传送带输送到分选线3。请结合图5，分选线3主体是水力浮选装置31，本发明采用水力浮选工艺将热固性树脂颗粒和增强玻璃纤维分离。

水利浮选装置31包括浮选池311、过滤网槽313、至少一个搅拌器312、升降机构、水循环附属系统314、排水系统、水振动传感器和控制器。

浮选池311用于收容水介质。浮选池311装满水介质，混合物送入浮选池311内，通过搅拌器312进行低速搅拌，同时分选线3的排水系统放水。

过滤网槽313包括均安装在浮选池311内的粗筛网槽315和细筛网槽316。粗筛网槽315位于细筛网槽316的上方，粗筛网槽315和细筛网槽316自上而下依次将浮选池311内分割出上、中、下相互独立的上空间、中空间、下空间。上空间用于接纳混合物，粗筛网槽315用于筛留所述增强玻璃纤维，细筛网槽316用于筛留热固性树脂颗粒物。在本实施例中，过滤网槽313为双层结构，一层粗筛网槽315，另一层细筛网槽316，由于形状特征、密度等物理性质差异，线型纤维状的增强玻璃纤维留存在粗筛网槽315上；热固性树脂颗粒物通过粗筛网槽，留存在细筛网槽316上，从而实现增强玻璃纤维、热固性树脂颗粒物和水介质的分离。

搅拌器312用于搅拌所述下空间内的水介质。搅拌器312优选采用调速电机321驱动。因此可以通过增加水振动传感器和控制器实现最佳的搅拌效果。所述水振动传感器用于检测所述上空间内的水介质的振动速度，所述控制器用于判断所述振动速度是否在一个预审的振动速度范围内，是则保持运行，否则如所述振动速度大于所述振动速度范围，则控制调速电机321降速，如所述振动速度小于所述振动速度范围，则控制调速电机321增速。

水循环附属系统314底部设置进水端，所述进水端通过进水管320经由浮选池311与所述下空间连通。水循环附属系统314的顶部设置排水端，所述排水端通过排水管318经由浮选池311的侧后方与所述下空间连通。

在本实施例中，浮选池311中首先装满水介质，然后将混合物送入浮选池311内。搅拌器312安装在浮选池311的底部，调速电机321驱动搅拌器312的波纹叶轮旋转，通过搅拌器312进行搅拌，目的将混合物搅拌分散均匀并产生水流冲击力。

浮选池311底部设置排水管320，同时排水系统放水，通过水循环附属系统314，实现水资源的循环利用。双层结构的过滤网槽313利用筛网孔径不同，用于分离水介质、热固性树脂颗粒和增强玻璃纤维。

过滤网槽313还可包括架体310，粗筛网槽315和细筛网槽316通过架体310安装在浮选池311内。水利浮选装置31相应增设用于驱动架体310相对浮选池311升降的升降机构。升降机构可采用气缸，过滤网槽313均由气缸驱动，实现垂直升降运动，便于分别取出粗筛网槽315和细筛网槽316，分别获得热固性树脂颗粒物和增强玻璃纤维。

风电叶片中的增强材料提高了热固性树脂基体的强度、模量和韧性，但也为分选及再利用造成极大困难。水利浮选过程中，搅拌器312的波纹叶轮旋转，促使水流按固定规律循环流动，热固性树脂微细颗粒在水流反复冲刷作用下，与纤维状增强材料物理分离；双层网槽的组合可以利用分离对象热固性树脂颗粒和增强玻璃纤维的形态差异，实现高效率和低成本的分选，同时不会产生二次污染。

(4)成型工艺

请再次参阅图1，为了获取高价值的回收制品，热固性树脂颗粒物与热塑性树脂一起，通过热成型工艺制造再生板材。本发明提供了两种热成型工艺：热压成型机构的热压成型；热挤出成型机构的挤出成型。分离后的增强玻璃纤维可用于制造风电叶片的原材料。

本发明的四个组成部分切割线、粉碎线、分选线和成型线，由多个输送带连接成完整的废旧玻璃钢风电叶片的回收生产线。切割线由切割机构和多组夹紧机构组成，用于切割废旧玻璃钢风电叶片；粉碎线采用锤式破碎机构和剪切式粉碎机构，实现两级粉碎工艺，得到热固性树脂与增强玻璃纤维的混合物；分选线主体是水力浮选机构，由分选池、搅拌器和过滤网等组成；混合物送入浮选池内，通过搅拌器进行搅拌，并开始放水，采用双层结构的过滤网槽进行分选，增强玻璃纤维留存在粗筛网槽上；热固性树脂颗粒物通过粗筛网槽，留存在细筛网槽上，从而实现增强玻璃纤维、热固性树脂颗粒物和水介质的分离；热固性树脂颗粒物与热塑性树脂一起，通过成型工艺制造再生板材；分离后的增强玻璃纤维可用于制造风电叶片。本发明解决了大量废旧玻璃钢风电叶片，体积大、回收困难的问题，有利于节约资源、保护环境，实现风电产业的可持续发展。

本发明适用于各种废旧复合材料风电叶片的回收，本发明也适用于其他种类的树脂增强复合材料的回收，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂，或者高性能的热塑性树脂；增强材料包括玻璃纤维、木纤维等材料。

综上所述，本发明的有益效果为：

自动化程度高，效率高、成本低、适用范围广。废旧玻璃钢风电叶片自动输送到切割线，进行夹紧并切割，适合风电叶片窄长的空心结构，也适合不同尺寸、不同大小的风电叶片的回收。

水力浮选属于物理分选方法，效率高、分选效果好；水资源重复使用，不会造成对环境的二次污染。本发明的双层过滤网槽水力分选方法，特别适合玻璃钢风电叶片的结构特征和材料特性，有利于粉碎后混合物两种不同组分(热固性树脂和增强玻璃纤维)的分离。

分选后的热固性树脂和玻璃增强纤维，分别采用各自适合的回收工艺，获得高价值再生制品。

本发明很好的解决了废旧风电叶片体积大，占用国土资源的问题，有利于风电产业的可持续发展。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。