中车山东董国庆:退役风电叶片清洁智能循环应用系统解决方案

能见App 2023年10月21日 8195

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见APP全程直播本次大会。

在10月19日上午举办的风电设备循环利用专题论坛上,中车山东风电有限公司退役风电叶片处理专项组组长董国庆发表了题为《退役风电叶片清洁智能循环应用系统解决方案》的主题演讲。

以下为发言全文:

我们今天非常有幸和大家分享一下我们在退役叶片做的一些回收利用的工作首先,我想介绍一下自己,我是来自中车山东风电董国庆,今天分享的题目是退役风电叶片清洁智能循环应用系统解决方案,都是大家比较关注的热点,也感受到大家对这块的关注度,今天的分享分三个部分,第一个是叶片回收领域的一个行业背景,第二是我们中车在这个方向的一个系统解决方案,第三是我们产业发展和一些合作。

首先,背景还是从政策方面,国家今年出台了1030号文,关于退役风电和光伏设备的循环应用指导意见,这里面也从指导思想里面明确要求,构建绿色设计,规范回收,循环运用,高质利用,无害化处理的风电利用循环体系,第二建立健全退役设备处理责任机制明确发电企业要承担处理责任,不得以填埋、丢弃的方式非法处理退役设备,并且不能向生活垃圾设施中投放工业废弃物。三是完善设备回收体系,鼓励设备制造企业主动提供回收服务,也是提出一站式服务模式,包括拆除、运输、回收、利用,全链条的一个服务模式。四是强化资源再生能力,支持龙头企业,针对复杂材料,加快形成再生利用产业的能力,重点聚焦退役叶片复合材料,探索兼顾经济性、环保性,再生利用的先进技术和商业模式。五是重点培育一些地区和企业,这里面提到中央企业发挥率先领导作用,加强退役风电设备循环利用,起到行业带头作用。

能源据发布的关于风电场改造升级和退役管理办法,重点我提了三个方面,一个是适用对象,就是重点还是在并网运行超过15年,或者是单台机组容量少于1.5兆瓦风机,包括还有电网运行达到设计年限进行改造和拆除。二是明确处置责任,企业承担改造升级和循环利用的责任。三是明确建立风电循环利用产业链体系,鼓励发电企业,设备制造企业科研机构共同开展风电场废旧物资循环利用的研究,建立健全风电循环利用产业链条体。

除了以上比较重要政策文件,在国家相关一些发展规划里面提到了退役叶片处置一些相关文件,其中在加快推动工业资源综合利用实施方案里面也是明确提出了像废旧叶片新兴固废,固废综合利用产业研究和综合化利用,十四五循环经济发展规划里面开展退役风电机组研究与再利用工艺研究,重点突破叶片低成本破碎,有机材料高温裂解,玻纤级巴沙木循环再利用技术,构建环境友好资源节约的风电机组退役机组标准体系,里面包含技术路线和循环利用的技术。还有一个是十四五循环经济发展规划,这里面提到新兴固废分类利用和集中处理,回收拆解利用,今年绿色产业指导目录里面把退役物资循环利用设备制造里面的退役风机、机组、叶片拆卸装备,专门用到绿色产业指导目录里面,现在这个行业也是一个绿色产业的范畴。

接下来给大家再说一下新的固废法,2020年国家施行新的《固废法》,里面有三化原则,污染担责原则就是新的固废要产废单位依法担责,业主方承担回收处置责任。三是生产者责任延伸原则,前端生产到后端使用到回收,全过程管理原则,可追溯可查询,在整个回收处置领域这个环节包括拆除后面的运输处理回收还有最后的循环应用,整个都要建立相关的台账,做到有据可查,并且后面可以做到可追溯。分类管理原则在机组整个的退役下来,作为一个整体,成分包括材料不太相同,对环境的影响也不一样,要做到分类分级管理。

第二方面从市场需求,首先是从整个机组,现在根据国家的这个以大代小政策发布,逐渐会有批量化的风场和机组大量迎来退役,根据行业有一个白皮书,里面提到1.5兆瓦以下的机组,包含1.5兆瓦,预计退役量达到100GW,市场迎来一个爆发。叶片角度来说,行业协会报告里面提到,2025年将是叶片大批量退役的起点,每年退役量快速增长,2030年预计达到76万吨,退役叶片现场处理将形成一个持续稳定的后服务市场,根据大家的预判,明年可能会批量下线,叶片处理量需求会越来越多。

目前行业现状,从处理路线来看,一个是现在的机械物理法的回收,还有热解包括化学,我现在说的这个是机械法的这种物理回收破碎的方式,还是前面的采用方式人工方式现场切割,第二块切成板材或者小块拉到工厂进行处理,少部分的一些叶片会采用现场进行倒运,倒运到一个存放点处置,整个环节来看,现在从运废角度来说,还是相当高的,占成本的比较大的一块。从处理的设备来看,还是整个的作业设备手持的工具切割到相关的一些工装,还是相当低一些的,作业的效率也是有待提升,作业过程中的环保措施也是需要再加强,整个的流程,我们觉得这个可以相对来说还要减少,同时要降低这个成本。设备初步判断,我们是觉得还是处于起步阶段。

综合以上,梳理了目前存在的问题亟待解决。第一个怎么降成本,降成本就要减运输环节或者运输的距离,这是占比比较大的一块成本。风电处于偏远地区,所以它的机位比较分散,运输的这块的环节,任务还是比较重的成本占比比较大,如何打通产业链提供高端处理装备,而不是采用简单的人工处理,切割相关的模式,所以我们也思考了一下,为行业提供先进的系统解决方案,并且不断的提升处理装备,形成适应不同工况的模块化、平台化、普系化的平台产业,为整个产业链条的构建,整个体系的构建提供有力支撑。三是如何在回收过程中创新处理工艺,实现环保、清洁或者是符合环保的各种要求,这里面其实大家都是关注的粉尘,过程中的一些排放,相关的这些要符合国家包括固废法和环保部门的各种要求。四是如何搭建整个回收应用体系,这是行业面临亟待解决的问题,促进行业发展,根据国家政策要求,首先优势地区建立产业化示范工程,起带头作用,探索建立回收应用体系。

二是分享一下中车在这个方面的一些系统解决方案。总体介绍就是基于叶片的前端的回收,中间的处理和后端的应用,形成闭环式的全产业链研究,现在我们也是在行业率先打造移动智能工厂的理念,为客户提供分散式加集中式相结合了处理服务,实现新兴固废的变废为宝。我们现在可以产出物,就是我们再生纤维,可以应用建筑材料,泥制品,赋能万亿级建筑工程行业,助力绿色,循环技术的进步和提速。现场切割实现机械化和智能化控制手段技术,处理方面我们实现了大块的进料,第一级的破碎再到粉碎,智能粉碎,出来的是针对不同应用场景的再生纤维,通过后端的分装打包和分选,应用到不同的场景中,形成这种标准的袋装产品。第二个是针对我们这种固废处置中心的需求,可以实现生产线,批量的作业的模式。第三个是利用现在的重复利用或者降低利用的理念,把一部分的材料或者一部分部位的材料提取出来,运用在海洋牧场相关的一些构件,应用到上面,实现再利用。

我们方案的优势,总结了四个方面。一是智能移动工厂突破现有处理模式,实现了跨区域的作业,设备动,而且是叶片不动的想法,整个的规模化处理的成本会降下来。二是整个处理效率提高。我们与前端的切割,与人工相比,我们整个切割效率会提高3到5倍以上,整个的设备处理能力也是大幅提高,整个产线能提高25%以上。三是整个处理过程,我们是环保的,切割的时候我们有抑尘装置,全密闭设计,无粉尘外溢,内部处理的设备之间,采用的负压的设计技术手段,可以解决粉尘外溢问题,并且配置了环保的粉尘处理的模块。四是我们可以降低整个的处理成本,可以减少固定资产的投资,其中包括厂房的投资,还要拿地,建厂房,这块可以节省投资。运输成本可以降下来,作业人数可以减少,批量作业时,它的规模化的处理成本的降低是明显可以看到的。我们初步估算,现在处理成本可以降低10%到30%之间。

接下来就是介绍一下我们中车智能处理装备系统的整个系统,一个是整个自研,实现了自研,包括绿色回收,绿色处理,资源化再利用,设备是前端切割,初级大块的撕碎,这个设备会实现移动化左右,进料尺寸可以达到2到3米,宽度到1.5以下,而且不需要切的很小,把切割量降低下来,同时前端切割的效率也可以提升,经过初级撕碎,再进到智能粉碎,根据后的需求,可以调节我们纤维的尺寸或者是规格,出来之后我们接着会连接到我们的这个分选和打包设备,最终实现的是水泥这样的一个袋装的产品出来。

重点介绍一下我们的粉碎设备,这是去年我们开发的一款设备,去年也是通过专家鉴定,成果国内首床,技术水平达到国际先进,设备处于小批量应用阶段,也是处理物理法机械破碎的工艺路线,集成撕碎破碎,筛选等多功能智能化处理装备,可产出不同直径比的再生纤维,科技查新也是没有找到相关的一些文件和一些相关的报道。

我们设备的四个主要的一些技术关键点,一个是功能集成,刚才提到的几个撕碎、粉碎、分选集成到一起,实现了移动化作业。二是智能控制技术,整个的控制根据作业的上料的不同,会自动调节不同的速度,包括一些控制的手段,还要集成里面的一些物料的防堵的一些检测手段,包括粉尘的监控,安全防爆,包括后端的我们的一些除尘,这里面会集中在一起。高效除尘采用了微负压的密闭通道,形成全封闭,后端加除尘设备,我们会整个的排放优于国家的技术指标,防爆安全考虑到了玻璃钢粉尘,具有防爆或者爆炸的危险,或者是考虑到了相关的一些设计。再介绍现在应用产物,目前我们做出来这个纤维是用在了高抗裂混凝土,自流平砂浆,抹平砂浆,做了三个工程,右上角的这个是我们在合肥的快速路里面用了大概不到2公里这么一段,用到我们的混凝土的装备层,下面是防溅的停车场,用到了砂浆,自流平砂浆,还有房建室外外表面的抹面砂浆,用到三个工程里面。

第二块的应用是我们现在做了城市地下水泥管道,是应用到纤维复合水泥管道,增加抗拉强度,可以替代现有的管道,因为现有的管道,接口地方设计的方式,我们现在实现了等径,就是它的成本也会降,同时它这个施工难度会降下来,减少了大面积的这种开挖的,挖沟的这种现象,实现了性能提高很多,也是一个很好的应用方向。

第三块就是我们现在提到的海洋牧场,这块是把相关的一些具有强度的主梁包括其他的一些部位,我们加工成筏架,鱼礁,消波堤的这种位置,实现这种不同部位的一些替代,实现资源的再利用,这块也是一个很好的应用点。

我们公司也是在这研究了多年,也是获得了一些奖项。今年的国家工信部发布的这个新的工业资源化综合利用先进适用工艺目录,我们也是唯一一个入选的。同时,我们也现在被行业协会授予风电叶片回收装备示范企业,今年也参加了协会举办的叶片循环之美技术大赛,获得第二名,入选今年的中国首届双碳技术大会技术清单库。

第三部分是我们中车风电在这块的产业发展和合作。产业发展是我们公司的规划,第一个是我们是重点培育以叶片为代表的复合材料回收利用产业,争当整个产业链链长,组建了产业化的技术、市场、运维和管理团队,市场推广以风电业主,叶片生产商等外部资源建立了较好的合作基础,叶片自己中车体系下的时代新材包括现在的中材,中建材都有相关的一些合作的优势。四是申报国家重点科研项目,通过评审答辩,目前正在开展相关的工作,同时我们也在持续开展技术的不断迭代和研发工作,现在开发的整个这个设备的处理量,处理的能力已经提高了2倍以上,现在这个设备也正在研发过程中。

最后是产业合作,我们也希望共同深入分析整个风电产业发展的现状,探索未来的发展趋势,积极与地方政府、行业协会、科研院所、业主、产物应用方共同建立合作共享,探索形成新的商业运用模式,同时发挥中车这种品牌,包括高端装备和地域优势,共同推进产业化进程。我的分享结束,谢谢。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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