一种两段法热解分离废光伏板非金属组分的方法及装置

技术领域

本发明属于光伏组件资源回收处理技术领域，尤其涉及一种两段法热解分离废光伏板非金属组分的方法及装置。

背景技术

太阳能作为一种清洁能源在近些年来得到了迅猛发展，光伏组件使用量逐年增加。光伏组件主要部分包括铝外框、接线盒、钢化玻璃、封装材料(EVA)和电池片和背板。其中钢化玻璃和电池片，以及电池片和背板间均通过EVA黏结在一起。因为黏结强度高，无法通过人工拆除。因此，对于光伏组件的回收利用首要解决的问题是如何拆解。目前主要的拆解方法包括物理法、化学法和热处理法。物理法主要是依靠物理切割、锤击、挤压和磨削等手段对组件进行分离，先将组件铝边框与接线盒拆除，再通过破碎设备将层压机进行破碎，分离出玻璃和焊带，将其余部分再进行破碎，利用筛分的方法得到有机物、硅电池及金属材料的颗粒。但该方法无法回收完整的钢化玻璃板和电池片，且回收纯度较低。

如中国专利申请(CN201310014894.5)太阳能电池板回收处理中EVA层电热丝切割装置，但该发明具有切割精度高、回收成本低且利于环保的优点。化学法是利用EVA在化学溶剂中会氧化和分解的特点，通过在化学溶剂中浸泡层压件来实现层压件的分离。但此方法耗时长，易造成废液污染。如中国专利申请(CN202211094572.1)一种再生N型硅材料中硼杂志的去除方法，但该发明可以快速、低成本地去除再生N型硅材料中的硼杂质，为太阳能电池再生利用提供了新的思路。热处理法是指在加热条件下，对有机封装层EVA进行软化、剥离或分解以达到分离盖板玻璃和太阳电池的目的的方法。该方法操作简单，废液废渣排放量少，且能回收完整的钢化玻璃板和电池片，但若受热不均，极易发生钢化玻璃板和电池片破裂的现象。如中国专利申请(CN201410192135.2)一种废晶体硅太阳能电池板拆解回收处理方法，但该发明不仅降低了回收处理难度，同时实现了尾气的无害化，防治二次污染，保护了环境；其中，碱浸处理和酸浸处理溶液循环利用，降低了试剂消耗，减少了废酸、废碱的产生量，降低末端废物处理费用。综合上述技术方案，存在的难题在于如何保证玻璃和电池片完整的情况下将其低能耗分离出来，如何解决在高温加热的过程中钢化玻璃板和电池片因受热不均而易破裂的问题，是现阶段使用热解法回收利用退役光伏组件需重点解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种两段法热解分离废光伏板非金属组分的方法及装置，其所要解决的技术问题在于：如何保证玻璃和电池片完整的情况下将其低能耗分离出来，如何解决在高温加热的过程中钢化玻璃板和电池片因受热不均而易破裂的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种两段法热解分离废光伏板非金属组分及装置，其技术方案具体介绍如下。

一种两段法热解分离废光伏板非金属组分的方法，其采用两段法热解分离废光伏板非金属组分的装置在氮气气氛下对光伏组件非金属组分进行两段法热解，通过将EVA和背板气化实现与玻璃板之间高效分离，获得完整的玻璃、硅片和金属片；该装置包括热解炉、氮气供气系统、废气收集系统和控制系统，氮气供气系统用于给热解炉提供氮气气氛，热解炉的顶部设置用于收集热解炉热解释放出的有机废气的废气收集系统，热解炉置于支撑平台上，热解炉的两侧分别设置进料口封闭式提升门和出料口封闭式提升门，热解炉底部设置炉底加热装置，炉底加热装置的上方设置用于放置光伏组件的炉内放置平台，炉内放置平台两侧设置出料推杆；控制系统分别连接热解炉的料口封闭式提升门、出料口封闭式提升门和炉底加热设备、氮气供气系统和废气收集系统；

包括以下步骤：

A)先将待热解的光伏组件放置在支撑平台上热解炉的进料口封闭式提升门前部，控制系统检测到光伏组件后自动打开进料口封闭式提升门，将光伏组件推入热解炉内；

B)进料口封闭式提升门自动关闭，炉顶废气收集系统启动，炉底加热装置启动开始炉内升温，先从室温升高到150-250℃，保温5-8min，以热解EVA，再从150-250℃升温到500-520℃，保温15-20min，对背板进行热解；

C)热解完成后控制系统进行抽气降温，出料口的封闭式提升门打开，炉内放置平台两侧的推杆将光伏组件热解剩下的玻璃、硅片和金属片推出炉外；

D)关闭出料口封闭式提升门，打开进料口封闭式提升门送入下一块光伏组件，以此循环完成连续对光伏组件的热解分离处理。

本发明中，步骤B)中，先从室温升高到250℃，保温5min，以热解EVA；再从250℃升温到520℃，保温20min，对背板进行热解。

本发明还提供上述两段法热解分离废光伏板非金属组分的装置，其包括热解炉、氮气供气系统、废气收集系统和控制系统，氮气供气系统用于给热解炉提供氮气气氛，热解炉的顶部设置用于收集热解炉热解释放出的有机废气的废气收集系统，热解炉置于支撑平台上，热解炉的两侧分别设置进料口封闭式提升门和出料口封闭式提升门，热解炉底部设置炉底加热装置，炉底加热装置的上方设置用于放置光伏组件的炉内放置平台，炉内放置平台两侧设置出料推杆；控制系统分别连接热解炉的料口封闭式提升门、出料口封闭式提升门和炉底加热设备、氮气供气系统和废气收集系统。

本发明中，所述炉底加热设备包括燃烧室，燃烧室上设置废气进入口、燃料进气口、空气进入口和烟气排出口，废气进入口和废气收集系统的废气出口通过管道相连。燃烧过程中，废气作为辅助燃料，燃料可以是天然气以及天然气与其它有机废气的混合气。

本发明中，所述热解炉采用封闭加热方式，四周及顶部设置有隔热面，所述热解炉侧面设置有观察窗口，采用耐高温玻璃制成。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种两段法热解分离废光伏板非金属组分及装置，将拆除电池盒和边框后的光伏组件(玻璃板、背板、EVA、电池片、金属片)放置于封闭式的热解炉内两段式热解，低温段热解EVA，高温段热解背板，能有效节省能源；本发明采用平板式加热方式，保证加热平板与光伏组件之间接触均匀，实现均匀受热，保证了玻璃及电池片不会发生碎裂，采用氮气气氛保护降低了热解炉所需的炉温，同时热解产生的有机废气通入加热的燃烧室内进行燃烧，充分利用了分离出来的废气，极大的节约了资源和能耗。

附图说明

图1为本发明总系统布置结构图。

图2本发明的系统装置侧视结构图。

图中标号：001-热解炉，002-支撑平台，003-炉内放置平台，004-氮气进入口，005-废气出口，006-进料口，007-出料口，008-炉底加热设备，009-燃烧室，010-空气进入口，011-燃气进入口，012-废气进入口，013-烟气排出口，014-光伏组件，015-观察窗口，016-废气收集风机，017-进料口封闭式提升门，018-出料口封闭式提升门，019-出料推杆，020-废气收集管道，021-废气收集管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

根据图1-图2所示，一种两段法热解分离废光伏板非金属组分的装置，包括热解炉001、氮气供气系统、废气收集系统、控制系统。热解炉001为主体设备，放置在支撑平台002上部，氮气供气系统设置于支撑平台002下部，废弃收集系统设置于热解炉001顶部，控制系统连接热解炉001、氮气供气系统和废气收集系统。

热解炉001由底部的支撑平台002、炉体、炉底加热设备008、炉内放置平台003、氮气进入口004、废气出口005、进料口006、出料口007组成。热解炉001由底至上依次布置支撑平台002、热解炉炉体、废气收集系统，热解炉001内依次设置炉底加热设备008、炉内放置平台003、氮气进入口004、废气出口005。热解炉001沿物料前进方向依次设置进料口006、炉体、出料口007。

热解炉001使用方体结构，内壁设置有保温棉隔热层，炉底加热设备008包括燃烧室009、空气进入口010、废气进入口012、燃料进入口011、烟气排出口013。炉内放置平台003两侧对称设置出料推杆019。氮气进入口004设置在炉体两侧面有多个进气孔均匀布置。进料口006、出料口007设置为提升封闭式式。

氮气供气系统包括制氮机或氮气瓶、管道、阀门、出气喷头，出气喷头有多个均匀设置于热解炉001两侧炉内放置平台003的上部，用于向热解炉001内输入氮气。

废气收集系统包括废气管道和废气收集风机016，废气进入口012与热解炉001顶部相连接，热解炉001顶部的废气出口005与炉底加热设备008的废气进气管道相连接。

控制系统连接热解炉001的进、出料口封闭门，炉底加热设备008，废气收集系统，炉内放置平台003两侧的出料推杆019。

热解炉001采用封闭加热方式，四周及顶部设置有隔热面，热解炉001侧面设置有观察窗口015，采用耐高温玻璃制成。

采用上述装置进行两段法热解分离废光伏板非金属组分的方法，包括以下步骤：

A)首先将待热解的光伏组件014放置在支撑平台002上进料口前部，控制系统检测到光伏组件014后自动打开进料的封闭式提升门017，将光伏组件014推入热解炉001内。

B)进料口封闭式提升门017自动关闭，炉顶废气收集系统启动，炉底加热装置008启动开始炉内升温，设置热解时间，温度控制在300～520℃进行热解。

C)通过观察窗口015观察内热解情况，热解完成后控制系统进行抽气降温，出料口封闭式提升门018打开，炉内放置平台005两侧的出料推杆019将光伏组件014热解剩下的玻璃、硅片、金属片等推出炉外；

D)关闭出料口封闭式提升门018，打开进料口封闭式提升门017送入下一块光伏组件014，以此循环完成连续对光伏组件014的热解分离处理。

本发明的方法原理：将光伏组件014置于封闭式的热解炉001内在氮气气氛下进行热解，温度控制在300～520℃内，产生的有机废气收集后通入炉底加热装置008的燃烧室009进行利用，完成光伏组件014(玻璃、电池片、EVA、背板)的分离，同时采用燃烧初步净化有机废气。

实施例1

工人首先将一块尺寸为256*256*25mm的光伏板组件拆除边框和电池盒，放入热解炉001前的支撑平台002上，打开进料口封闭式提升门017，将光伏组件014放入热解炉001中，关闭封闭式提升门，开启热解炉加热程序，进行升温热解，升温曲线为室温～100℃，5min；100～500℃，10min；500～50℃，5min。完成热解后，打开出料口封闭式提升门018，将热解后的光伏组件014进一步进行分离其他部件。

实施例2

工人首先将一块尺寸为256*256*25mm的光伏板组件拆除边框和电池盒，放入热解炉001前的支撑平台002上，打开进料口封闭式提升门017，将光伏组件014放入热解炉001中，关闭封闭式提升门，开启热解炉加热程序，进行升温热解，升温曲线为室温—150℃，5min；150—500℃，15min；500—50℃，5min。完成热解后，打开出料口封闭式提升门018，将热解后的光伏组件014进一步进行分离其他部件。

实施例3

工人首先将一块尺寸为256*256*25mm的光伏板组件拆除边框和电池盒，放入热解炉001前的支撑平台002上，打开进料口封闭式提升门017，将光伏组件014放入热解炉002中，关闭封闭式提升门，开启热解炉加热程序，进行升温热解，升温曲线为室温—250℃，5min；250—520℃，20min；520—50℃，5min。完成热解后，打开出料口封闭式提升门018，将热解后的光伏组件014进一步进行分离其他部件。

实施例4

工人首先将一块尺寸为301*356*25mm的光伏板组件拆除边框和电池盒，放入热解炉001前的支撑平台002上，打开进料口封闭式提升门017，将光伏组件014放入热解炉001中，关闭封闭式提升门，开启热解炉加热程序，进行升温热解，升温曲线为室温—250℃，5min；250—520℃，20min；520—50℃，5min。完成热解后，打开出料口封闭式提升门018，将热解后的光伏组件014进一步进行分离其他部件。

实施例5

工人首先将一块尺寸为356*576*28mm的光伏板组件拆除边框和电池盒，放入热解炉001前的支撑平台002上，打开进料口封闭式提升门017，将光伏组件014放入热解炉001中，关闭封闭式提升门，开启热解炉加热程序，进行升温热解，升温曲线为室温—250℃，5min；250—520℃，20min；520—50℃，5min。完成热解后，打开出料口封闭式提升门018，将热解后的光伏组件014进一步进行分离其他部件。

实施例6

工人首先将一块尺寸为537*617*40mm的光伏板组件拆除边框和电池盒，放入热解炉001前的支撑平台002上，打开进料口封闭式提升门017，将光伏组件放入热解炉001中，关闭封闭式提升门，开启热解炉加热程序，进行升温热解，升温曲线为室温—250℃，5min；250—520℃，20min；520—50℃，5min。完成热解后，打开出料口封闭式提升门018，将热解后的光伏组件014进一步进行分离其他部件。

实施例1至实施例6实验结果如表1所示：

表1

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做任何的简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。