一种退役风力发电机分类拆解回收的方法技术

本发明专利技术提供了一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，属于材料循环利用领域。首先将退役风力发电机拆卸为机舱、塔架和叶片三部分，再对机舱依次拆除外壳、轮毂和舱内部件，对塔架进行性能检测、拆除，分类入库获得钢铁、铜、铝和永磁材料；对所述叶片切割分离为主梁和夹芯板，并将主梁进一步切割为板材，将夹芯板破碎、分选获得夹芯材料和纤维增强复合材料，分别用于燃料和建材增强剂。本发明专利技术提供的一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，实现了退役风电机组的全组分资源化，具有重要的经济价值和环境效益。济价值和环境效益。济价值和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种退役风力发电机分类拆解回收的方法


[0001]本专利技术属于材料循环利用领域，具体涉及一种退役风力发电机分类拆解回收的方法。

技术介绍

[0002]加快构建现代能源体系是保障国家能源安全，力争如期实现碳达峰、碳中和的内在要求，也是推动实现经济社会高质量发展的重要支撑。我国风能资源丰富，大力发展风力发电是构建我国现代能源体系的重要举措，截至2021年底，风力发电机组数量已超过17万台。风力发电机组服役寿命一般为20年左右。我国自1986年于山东省荣成市建成首座风电场——马兰风电场，至今已有36年，大量早期风电机组面临退役。
[0003]风力发电机包含大量钢铁、铜、铝、永磁和纤维增强复合材料等，退役后若处置不当，不仅会造成资源的浪费，还占用土地和污染环境。因此，退役风力发电机的分类拆解回收具有重要的经济价值和环境效益。当前，针对退役风力发电机的资源化主要集中于叶片复合材料，而对风力发电机的整机回收一般采用粗放的拆解、破碎方式，缺乏智能化和大数据支撑的分类拆解回收技术。
[0004]专利CN115582411A公开了一种退役风电叶片的资源化利用方法，退役风电叶片经过拆解工序回收退役风电叶片中的金属件，经过加工组合工序，生产出循环再利用产品；生产循环再利用产品包括将整根退役风电叶片沿轴方向剖切处理后进行罗列摆放，用作防风固沙的缓坡结构支撑；截取所述退役风电叶片中部作为符合制作花瓣座椅、鱼游座椅的主体结构，辅以风电叶片板材作为座椅椅面材料；截取所述退役风电叶片根部的圆形段作为售卖店、咖啡屋等屋体的主体结构；截取所述退役风电叶片叶尖部分的细端指向作为道路指示牌等的指向。将边角料通过破碎球磨工序进行研磨，生产复合材料粉体，分散在有机溶剂和碱性催化剂中，并经流化分离工序处理后将含树脂有机溶液和玻璃纤维分离。该方法实现了退役风电叶片的全部循环利用，但退役叶片的利用对其整体完整性要求较高，且未提供对风力发电机整机的资源化方法。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，可实现对退役风力发电机整机资源的分类回收与利用。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，将退役风力发电机拆卸为机舱、塔架和叶片三大部分，其中机舱部分还包括了连接叶片的轮毂。该三大部分具有各自的独特性，叶片是捕获风能的部件，其材料主要是纤维增强复合材料与夹芯材料；机舱部分是风力发电机将风能转换为机械能再转换为电能的部分，退役后该部分较难修复再用，但回收价值高，其材料主要是各类金属材料；塔架是支撑机舱和叶片的支柱，主要是钢铁材料，若更换发电机，塔架则可考虑重复利用。因此，将风力发电机拆解划分为以上三大部分进行拆解回
收，其回收过程更为便捷。
[0008]对所述机舱依次拆除外壳、轮毂和舱内部件，并对所述塔架进行性能检测、拆除，分类入库获得钢铁、铜、铝和永磁材料；对所述叶片切割分离为主梁和夹芯板，并将主梁进一步切割为板材，将夹芯板破碎、分选获得夹芯材料和纤维增强复合材料，分别用于燃料和建材增强剂。
[0009]进一步地，所述机舱的拆解以X射线探测仪和CCD摄像机作为探测仪对机舱进行扫描成像，检索零部件材料数据库识别各零部件材料类型，并以机舱任意一点为原点建立空间坐标系。该方法支持机舱拆解采用工厂化生产，利于在拆解车间采用智能机器人手臂进行定位拆解。
[0010]进一步地，所述外壳和轮毂的拆除以空间坐标引导机器手臂定位，首先采用机器手臂拆除测风仪、整流罩和机舱罩等外壳装置，并将整流罩和机舱罩切割分为1
‑
3m长的块体；其次采用机器手臂拆除轮毂组件，并将轮毂切割为3
‑
6块。拆除外壳便于机器手臂进一步拆除内部组件，将外壳切割为适当尺寸的块体，便于后续转运。
[0011]进一步地，所述机舱内部件的拆除以空间坐标引导机器手臂定位，根据机舱内部部件组装结构顺序，依次拆除齿轮箱、发电机、控制柜、底盘和偏航电机。所述齿轮箱的拆除采用机器手臂依次切割拆除风轮轴、发电机轴、齿轮箱外壳和齿盘，并将其切割成长度不超过2m的块体；所述发电机的拆除采用机器手臂依次定子铁心、定子绕组、永磁体磁极、转子磁轭和定子支撑体，并将定子绕组切割成长度不超过2m的块体；所述控制柜的拆除采用机器手臂依次拆除壳体和内部组件。以上部件是机舱内的主要部件，拆解过程中应将其他小部件一并拆除，各部件中的零件、固定螺丝等均按材料类型分类入库获得钢铁、铜、铝和永磁材料。
[0012]进一步地，所述塔架的性能检测采用金属探伤仪检测塔架金属材料的缺陷，采用超声波检测仪控制塔架基座缺陷，综合分析塔架和基座的力学性能和预期寿命，若满足再用要求则保留塔架和基座用于新风力发电机的安装，若不满足再用要求则进行拆除；所述塔架的拆除首先采用吊车拆除偏航驱动器，其次将塔架切割截断为1
‑
3m，采用吊车拆除后切开为3
‑
8块。塔架和基座作为风力发电机的支撑结构，叶片和机舱报废后其塔架性能仍能保持较好，因此应首先对其进行性能检测，采用金属探伤仪和超声波检测仪对塔架和基座进行无损检测，若性能达标应进行再用，可风场设备更换和升级的成本，并减少对土地的占用和破坏。
[0013]进一步地，根据零部件材料数据库信息识别，将机舱、塔架拆解回收的材料分类入库，分别运送入钢铁材料库、铜材料库、铝材料库和永磁材料库。零部件材料数据库信息来源于设备生产商数据和拆解过程识别的数据，积累形成数据库，用于指导拆解过程机器手臂的定位、拆解顺序和材料的分类。
[0014]进一步地，所述叶片切割采用以X射线探测仪和CCD摄像机作为探测仪对叶片进行扫描成像，首先将主梁切割分离并拆除叶片内部导线和传感器；其次对主梁进行切割，获得一定形状的板材，所述板材尺寸0.5cm
×
2cm
×
50cm至2cm
×
30cm
×
200cm。主梁是叶片受力的主要结构，具有极高的强度和韧性，采用探测仪辅助将其单独切割分离，并在探测仪的辅助下，对主梁的切割应沿着纤维材料的走向进行，确保纤维材料在板材中的完整性，从而获得更高强度的板材。该板材可在一些应用领域替代木材、地砖和瓷砖。
[0015]进一步地，所述破碎为对分离主梁后的夹芯板和切割的机舱外壳破碎至尺寸为0.5
‑
2cm，进一步对其进行重力分选，获得Balsa轻木、PVC泡沫和PET泡沫等夹芯材料和纤维增强复合材料，将夹芯材料用于燃料燃烧，将由机舱外壳和夹芯板破碎分离获得的纤维增强复合材料，以及主梁切割的边角料、碎料等用于建材增强剂。
[0016]机舱外壳的整流罩和机舱罩一般主要为纤维增强复合材料。叶片中分离主梁后的外壳和内部筋板等均为夹芯板材，外侧为纤维增强复合材料，中间为轻木、泡沫等轻质材料，形成三明治结构。采用机械破碎法将夹芯板破碎后可根据纤维增强复合材料与夹芯材料的密度差异进行重力分选。夹芯材料为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，其特征在于，将退役风力发电机拆卸为机舱、塔架和叶片；对所述机舱依次拆除外壳、轮毂和舱内部件，并对所述塔架进行性能检测、拆除，分类入库获得钢铁、铜、铝和永磁材料；对所述叶片切割分离为主梁和夹芯板，并将主梁进一步切割为板材，将夹芯板破碎、分选获得夹芯材料和纤维增强复合材料，分别用于燃料和建材增强剂。2.根据权利要求1所述的一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，其特征在于，所述机舱的拆解以X射线探测仪和CCD摄像机作为探测仪对机舱进行扫描成像，检索零部件材料数据库识别各零部件材料类型，并以机舱任意一点为原点建立空间坐标系。3.根据权利要求1所述的一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，其特征在于，所述外壳和轮毂的拆除以空间坐标引导机器手臂定位，首先采用机器手臂拆除测风仪、整流罩和机舱罩外壳装置，并将整流罩和机舱罩切割分为1
‑
3m长块体；其次采用机器手臂拆除轮毂组件，并将轮毂切割为3
‑
6块。4.根据权利要求1所述的一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，其特征在于，所述机舱内部件的拆除以空间坐标引导机器手臂定位，依次拆除齿轮箱、发电机、控制柜、底盘和偏航电机。5.根据权利要求4所述的一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，其特征在于，所述齿轮箱的拆除采用机器手臂依次切割拆除风轮轴、发电机轴、齿轮箱外壳和齿盘，并将其切割成长度不超过2m的块体；所述发电机的拆除采用机器手臂依次定子铁心、定子绕组、永磁体磁极、转子磁轭和定子支撑体，并将定子绕组切割成长度不超过2m的块体；所述控制柜的拆除采用机器手臂依次拆除壳体和内部组件。6.根据权利要求1所述的一种退役风力发电机分类拆解回收的方法，其特征在于，所述塔架的性能检测采用金属探伤仪检测塔架金属材料的缺陷，采用超声波检测仪控制塔架基座缺陷，综合分析塔架和基座...

【专利技术属性】
技术研发人员：张深根，张柏林，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：