在當(dāng)前市場中,風(fēng)機葉片由于采用玻纖復(fù)合材料,回收技術(shù)難、成本高,目前尚無可規(guī)?;睦硐牖厥辗绞健:唵蔚亩逊拧⑻盥窈头贌奶幚矸绞?,不符合環(huán)保和資源化利用的要求;而包括綜合利用、機械粉碎法、熱解法、化學(xué)降解法和能量獲取法等在內(nèi)的多條技術(shù)路線,由于市場規(guī)模小、回收綜合利用價值低,尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
因此,風(fēng)機葉片高值化再生技術(shù)的匱乏,以及再生后物料難以大規(guī)模消納,一直是制約葉片再生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。
葉片固廢3D打印技術(shù)的應(yīng)用,有望打破這種僵局。
日前,在中國首個可再生能源“碳中和”智慧園區(qū)——金風(fēng)科技亦莊智慧園區(qū)內(nèi),一組采用固廢3D打印技術(shù)建造的景觀花壇正式落成,為這座科技范兒十足的“碳中和”智慧園區(qū)注入更多綠色基因,為葉片回收利用開辟了新方向。
區(qū)別于一般的3D打印景觀,這組花壇所應(yīng)用的打印材料,取自內(nèi)蒙古某風(fēng)電場的退役風(fēng)機葉片。這種打印材料含有葉片粉碎顆粒,借助3D打印機器人預(yù)制成型,成品花壇的葉片固廢利用率達到30%以上。
這項技術(shù)可將風(fēng)機葉片固廢轉(zhuǎn)化為3D打印的原材料,借助3D打印產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)對葉片固廢的規(guī)?;{,從而破解了退役風(fēng)機葉片高值化利用的技術(shù)瓶頸,為批量無害化處置退役風(fēng)機葉片探索出一條可行性和經(jīng)濟性兼顧的技術(shù)途徑。
退役風(fēng)機葉片如何“變廢為寶”
3D打印技術(shù),本質(zhì)上屬于一種增材制造工藝,設(shè)計師將數(shù)字化設(shè)計模型輸入3D打印機中,轉(zhuǎn)化為打印指令,機器就會按照設(shè)計要求,將打印材料一層層疊加成特定形狀的部件。
將風(fēng)機葉片的粉碎顆粒添加到打印材料中,其技術(shù)難點就在于,如何在保證打印成品達到特定強度的前提下,最大限度地增加葉片固廢的添加比例。
在“葉片固廢3D打印技術(shù)”的實驗過程中,研究人員通過不斷調(diào)整各種原料的配比,以及風(fēng)機葉片粉碎顆粒的粒徑和級配(各級粒徑顆粒的分配情況),進行了反復(fù)的實驗和論證,最終確定了滿足打印成品強度和葉片固廢消納要求的“黃金比例”,并制定出一系列適用于風(fēng)機固廢3D打印的材料體系。
使用這種新型打印材料制成的成品,其力學(xué)性能、耐久性能和工作性能,均可達到常規(guī)建筑混凝土標(biāo)準。根據(jù)抗壓強度的對比圖可以看出,通過調(diào)整風(fēng)機葉片摻合料的比例,可以使打印材料的抗壓強度分別達到或接近C30、C20和C15混凝土的強度等級。
注
01 C30混凝土的抗壓強度為30Mpa,用于大跨度結(jié)構(gòu)、耐久性要求高的結(jié)構(gòu)、預(yù)制構(gòu)件等;C20混凝土的抗壓強度為20Mpa,用于梁、板、柱、樓梯和屋架等普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);C15混凝土的抗壓強度為15Mpa,用于墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)。
02 3d抗壓強度和7d抗壓強度是指材料經(jīng)過3天和7天養(yǎng)護后,可以達到的抗壓強度。
垃圾是放錯地方的資源
對于固廢3D打印產(chǎn)業(yè)和葉片再生產(chǎn)業(yè),這項新技術(shù)有著突破性的意義。
數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計到2025年,我國退役風(fēng)機葉片將產(chǎn)生接近5800噸復(fù)合材料固體廢物,到2028年將會達到7.4萬噸。風(fēng)機固廢問題始終困擾著行業(yè)企業(yè),也制約著整個風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。
固廢3D打印技術(shù)作為一種智能、環(huán)保、高效的新型建造方式,與傳統(tǒng)的建筑施工工藝相比,特別是在建造異形構(gòu)筑物時,具有免模板、省人工、節(jié)約材料、總成本低、設(shè)計自由度大、建造效率高、人員安全風(fēng)險小等顯著優(yōu)勢。因此,該技術(shù)有望在建筑領(lǐng)域煥發(fā)巨大的活力,成為傳統(tǒng)施工方法的重要補充。
風(fēng)電項目多地處偏遠地區(qū),分布較為分散,將粉碎后的再生物料轉(zhuǎn)運到異地消納的物流運輸費用,占到了整個回收鏈條中的很大一部分成本。因此,這項技術(shù)的另一個優(yōu)勢在于,固廢3D打印在建筑業(yè)的應(yīng)用場景非常廣泛,可選擇與風(fēng)電場周邊的建筑項目合作,應(yīng)用移動式3D打印機器人,實現(xiàn)葉片固廢的就近生產(chǎn)與消納,減少長距離運輸帶來的成本。
“垃圾是放錯地方的資源。將風(fēng)機葉片固廢的輸出方,轉(zhuǎn)化為固廢3D打印產(chǎn)業(yè)的原材料供給方,利用建筑業(yè)的廣闊市場對葉片再生后物料實現(xiàn)規(guī)模化消納,充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用,讓環(huán)保更‘還寶’,是我們決定開發(fā)這項技術(shù)的初衷”,該項目的負責(zé)人強調(diào)。
目前,國內(nèi)風(fēng)機葉片的循環(huán)利用仍處于小規(guī)模的、探索性的起步階段,距離規(guī)模化和商業(yè)化尚遠,但“葉片固廢3D打印技術(shù)”所展現(xiàn)出的優(yōu)勢,已經(jīng)為風(fēng)機葉片回收再利用產(chǎn)業(yè)帶來了曙光。
“以綠色創(chuàng)新技術(shù)撬動綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,讓風(fēng)機葉片固廢沿著‘就地回收→就地破碎→粉篩配料→固廢3D打印→制成成品’的路徑,形成完整的、規(guī)?;呐涮桩a(chǎn)業(yè)鏈,是我們的最終愿景”,該項目負責(zé)人在最后表示。
在2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會上,金風(fēng)科技發(fā)布了《2021金風(fēng)科技邁向碳中和:行動與愿景》白皮書,指出“到2040 年,金風(fēng)產(chǎn)品回收利用比例達到100%”。“葉片固廢3D打印技術(shù)”的相關(guān)研究和應(yīng)用即是這一計劃的重要一步。
未來,金風(fēng)科技將通過持續(xù)投資布局風(fēng)電可循環(huán)回收等方向,探索更多創(chuàng)新性低碳技術(shù)及系統(tǒng)型應(yīng)用方案,加速形成碳中和產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,打造“可持續(xù) 更美好”的零碳未來。
原標(biāo)題:退役風(fēng)機葉片,如何變廢為寶