风机叶片回收行业展望

风机叶片回收行业展望

朴巍栋

身份证号码：220102197702070814

【摘要】当前，我国大部分的废弃风机叶片采用垃圾填埋法和燃烧法，其高价值的回收和再生技术很少。通过对现有回收处理的方法、原理和优劣进行了详细的阐述，并对其今后的发展趋势进行了展望，希望能使其达到经济、环保的目的。

【关键词】风机叶片；复合纤维；回收再利用；前景分析

复合纤维材料由于优异的力学性能和轻质量，是最理想的叶片材质。风力发电的叶片为一种薄壳构造，由根部、外壳、加强筋或横梁构成，复合纤维材料约占整体重量的90%，资料显示，2019年中国风机叶片行业复合纤维材料用量超过2万吨，有专家预测全球CFRP风机叶片废弃物到2034年将达到22.5万吨以上。复合纤维材料由于化学性质比较复杂，回收难度很大，此外，玻璃纤维的价值低，大众对此关注度不高。但是，生产复合纤维材料产生的二氧化碳比生产一般材料如钢铁产生的二氧化碳多，能耗和费用都较高，以及某些国家开始征收垃圾填埋税，这意味着采用恰当的方式回收再利用废风机叶片是非常必要的。

一、废旧风机叶片市场规模

截至2021年年底，我国风电并网装机容量达到3.28亿千瓦，稳居全球第一。据了解，风力发电叶片的产量将以每年两倍的速度递增。预计到2025年，复合材料的固体废弃物将累积到19984吨；到2030年，风力发电用复合材料的产量将达到302880吨，而固体废弃物的排放量将达到715664吨。大量的风机叶片如果没有得到妥善的处置，不但会严重制约风电行业的健康发展，而且会对环境造成很大的影响。从1958年玻璃钢团队首次研制出玻璃钢以来，我国的复合材料工业就已经起步。经过60多年的发展，我国的复合材料产量已跃居世界首位。如果不能将风力发电的叶片分解和回收，将会导致大量的风能叶片“躺平”，占据更多的土地，从而阻碍风力发电行业的健康发展，从而影响到整个国家的能源结构和战略规划。

此外，用于风能发电的复合材料还包括风能叶片和机舱盖。从资源的综合利用角度看，交联后的树脂具有较高的稳定性，玻璃纤维是一种硅氧烷类无机矿物。这两种主要原料的生物降解困难，其本身的价值较低。叶片中既有轻木，PVC,PET泡沫，金属螺套。如环氧、聚氨酯等，使叶片再生更加复杂。风力发电的叶片体积大，切割困难，运输困难。风场大多位于边远地区，运输距离远，作业资源匮乏，该产品的材料种类繁多，结构复杂，分解和回收困难。在目前的情况下，迫切需要尽快建立风力发电设备的叶片回收系统。

二、风机叶片回收处理再利用技术方案

（一）叶片回收处理方式

1.户外切割粉尘-户外清洁装置2.叶片重量要求吊装--装备自行搬运3.处置复合方法--室外现场切割成片状运输4.室内无尘切割--室内飓风式三级除尘系统5.自动化包装生产线--利用复材制成复材可循环包装6.复材再利用的管控--循环包装进入资产运营公司进行资产管控7.复材再利用的价值--复材包装替代木制包装进行循环使用。

（二）完善退役叶片回收处置办法

一是政府有关部门征求生产企业、科研院所、循环利用环保组织的意见建议，制订复合材料固废处理标准、复合材料固废处置企业主体评价准则、跨区域处置办法，有针对性地开展项目示范。二是通过开展多个领域间的协作和交换，鼓励其它产业积极参加技术推广和试验，并对利用再生资源的项目和公司提供一定的优惠。同时，针对再生产品提出了相应的规定，并放宽了产品的标准，并限定适当的应用环境，以满足不同的需求。

（三）风机叶片回收主流方式

在风机叶片回收工艺方面，相比于欧美等国家的叶片回收方式，中国仍处于在起步阶段，回收工艺和技术等方面较为简单。目前较为主流的方式包括了物理回收法、热回收法和化学回收法。

1、物理回收法

根据调查，对风机的再生利用方式，采用的是将风机的叶片进行切割、破碎。再将其用作填料。由于这种方式造价低廉，操作简便，是当前使用最广泛的风机叶片再生技术。

2、热回收法

由于复合材料中的树脂具有一定的热值，因此可将风机叶片复合材料与燃煤等燃料掺混燃烧，回收利用所产生的热量，燃烧后的灰渣可以作为工业固废利用。也可以掺混水泥原料，进入水泥窑焚烧，焚烧后的残渣用于制作水泥，水泥性能几乎无影响。

3、化学回收法

化学回收是一种利用催化剂或者添加剂组成的溶剂来分解聚合物中存在的化学交联键的方法，它主要用于实验室环境，目前不具有工业规模。在高温高压环境下，水和醇可以作为分解含有玻璃纤维复合纤维的溶剂和反应物，通过水解使之降解为更小的碎片。化学回收法可细分为溶剂解离法、电化学法、超/亚临界流体法。化学回收不仅仅可以回收到纤维，还可以回收到单体，同时回收到的纤维质量较好。但是该方法相对来说更具危险性，包括化学用品的潜在危险、对环境的危险以及极端实验条件的危险。高温高压的反应条件也意味着对于反应器的要求也高，必须能承受高温、高压、高腐蚀。

二、废风机叶片再利用前景

低碳、绿色、环保、节能是本世纪的主题，各国各组织都提出了新的要求。废风机叶片数量的急剧增加，传统的填埋和焚烧处理已经不能满足要求，寻求更好的回收再利用方式已经非常紧迫。复合纤维材料不仅仅运用于风电产业，还广泛用于航空、汽车以及运动产业等，其数量巨大，所以解决废弃复合纤维材料的回收再利用问题和制定、实施有关标准体系是复合纤维材料行业的一项重要课题。废风机叶片主要包含玻璃纤维、碳纤维等复合纤维材料，探索回收的废风机叶片复合纤维材料的高值化再利用技术，是一个值得关注的问题。废风机叶片长度的平方与风机叶轮捕获的风能和产生的电能成正比，为了提高发电效率，叶片的长度在进一步增大，叶片材料的力学性能进一步提高。改变风机叶片的设计和材料可能会带来更大的可回收潜力

三、结语

不同回收方法具有不同的特点，处理废风机叶片的操作环境一般为高温、高压、高腐蚀，且回收到的材料性能与原始材料相比下降大，大面积商业化应用还有一定难度，高值化回收再利用技术亟待研发。今后一方面加强复合纤维材料的回收再利用技术研究，另一方面可以研究新材料，在保证满足风机力学性能要求的同时方便回收再利用。

【参考文献】

[1]熊皓,王学花,张纯琛,尹希荣.复合纤维材料及碳纤维在风机叶片中的应用现状[J].科技风,2020.

[2]复合纤维材料风力叶片废弃物的回收和利用[J].上海建材,2018.