收稿日期：2021-11-22

通信作者：陳吉朋（1984—），男，博士、副教授、碩士生導師，主要從事先進制造技術、綠色制造技術方面的研究。cjp@njfu.edu.cn

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-1424 文章編號：0254-0096（2023）05-0328-08

摘 要：首先，介紹國內(nèi)外風電葉片的使用規(guī)模和退役風電葉片趨勢，闡述國際上通用的退役風電葉片處置方式（堆放、掩埋、回收利用）及其優(yōu)缺點；其次，系統(tǒng)介紹廢棄葉片材料的典型回收利用方法，即機械回收、熱回收和化學回收，比較3種典型回收利用方法的技術特點；然后，總結了利用退役風電葉片進行產(chǎn)品再制造的典型案例，包括制備再生復合材料板材、制造混凝土骨料、制備3D打印耗材等；最后，針對風電材料常見的玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料等的難切削性能，介紹風電葉片回收加工技術與裝備，包括切割加工技術和裝備、破碎及粉碎加工技術和設備等。

關鍵詞：廢棄；風電；葉片；回收；再制造

中圖分類號：TK8；V258 " "文獻標志碼：A

0 引 言

中國即將迎來大規(guī)模風電葉片退役，退役風電葉片的無害化處理已成為風電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題之一。風能發(fā)電已成為中國第三大電力來源［1-2］。截至2020年底，中國風電機組累計裝機數(shù)量超過15萬臺，累計裝機容量2.9億kW，累計并網(wǎng)容量2.8億kW，超額完成了風電“十三五”規(guī)劃制定的“到2020年底實現(xiàn)風電累計裝機2.1億kW”的發(fā)展目標。2020年，中國風電并網(wǎng)容量占全部電源裝機容量的12.8%，中國風力發(fā)電上網(wǎng)電量4665億kWh，占中國全部發(fā)電量的6.1%［3］。

風力發(fā)電機轉子葉片是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一，其設計、材料和工藝決定風力發(fā)電裝置的性能和功率。一般認為，每千瓦的風電機組需10 kg的葉片材料。因此，一臺7.5 MW的風力發(fā)電機約需75 t葉片材料，數(shù)量巨大。全球風能理事會（GWEC）數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)代渦輪機的大小是1980年的100倍。同時，轉子直徑增加了8倍，風電葉片長度超過了60 m。根據(jù)文獻［4］報道，長度60 m的風電葉片質(zhì)量超過15 t，而長度75 m的葉片質(zhì)量可達25 t［4］。熱固性纖維增強樹脂復合材料（如玻璃纖維增強塑料（GRP）、碳纖維增強塑料（CFRP）等）因其重量輕、強度高、耐腐蝕和耐候性好等特點，成為風電機組葉片的常用制備材料［5］。然而，纖維增強樹脂復合材料的熱固化成形過程不可逆，材料難以燃燒、降解，導致風電機組葉片的回收處理和再利用成為風電產(chǎn)業(yè)亟待解決的難題。全球在2021年后，每年有超過5萬t的葉片報廢。到2025年，全球每年將有超過10萬t風電葉片材料需處理。到2034年，每年約22.5萬t風電葉片材料需回收利用［6］。2020—2050年期間，加拿大每年平均可產(chǎn)生報廢葉片約0.9萬t，至2050年，累計產(chǎn)生的葉片廢棄物將高達3萬t［7］。

中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)模越來越大，所使用的風電葉片數(shù)量越來越多。截至2021年底，中國風電葉片的保有量遠超美國、歐洲［8］。一般認為，風電機組葉片的設計壽命一般為20～25 a。中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會（CWEA）等機構的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2018年中國的退役風電葉片約有3456 t；2025年將達8112 t；2025年之后，中國將迎來退役葉片報廢潮，退役葉片總量將迅猛增長；2028年退役總量將達412784 t；2029年將高達約715664 t［9］。

目前，國際上通用的退役風電葉片處置方式有堆放、掩埋、回收利用等3種［10-14］。文獻［14］重點綜述了退役風電葉片管理的各種方法和策略，通過延長壽命、重復使用和回收利用，用于開發(fā)新型智能、生物基和可生物降解材料。將退役葉片作為固體廢棄物進行露天堆放或者掩埋處理的方法成本低，是全球各國長期以來普遍采取的處理方法，但該方法造成物質(zhì)和能量損失，且不符合循環(huán)經(jīng)濟原理，特別是存儲期間有害元素的浸出，帶來一系列嚴重的污染問題。1999年以后，歐盟垃圾填埋法令逐步提高了部分危險廢物的垃圾填埋代價（Directive， 1999/31/EC； Directive， 1999/31/EC），其中包括葉片等固體廢棄物。自2005年以來，德國實施了關于未經(jīng)處理的城市固體廢物（MSW）的填埋禁令。對于有機物含量高的材料，如含量為30%的風電葉片，須采取其他可行的處理方式。英國法規(guī)（2000/53/EC-a）規(guī)定了國家標準回收和再利用的目標為：2006年1月1日前實現(xiàn)85%的材料回收（最低回收率為80%），2015年1月1日前實現(xiàn)95%的材料回收（最低回收率為85%）［15］。

風力發(fā)電是驅(qū)動環(huán)境改善和經(jīng)濟轉型的重要力量，盡管風力發(fā)電可作為綠色能源，但風電葉片使用壽命結束后所產(chǎn)生的大量待處理熱固性復合材料廢棄物卻成為環(huán)境污染的重要來源［16］。目前，中國對復合材料廢棄物的處理仍主要采取堆放、填埋或簡單焚燒的方法，這種方法占用土地資源，對環(huán)境的危害極大。2020年9月1日起施行的《固體廢物污染環(huán)境防治法》，對固體廢物污染環(huán)境防治提出更嚴格的要求。可見，大量待處理復合材料廢棄物能否回收與再利用，將在一定程度上直接成為風電行業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關鍵和主要制約因素之一。

1 廢棄風電葉片的回收利用方法

1.1 研究概況

針對報廢葉片材料的回收方法，國際上一致認為可分為機械回收（mechanical recycling）、熱回收（thermal recycling）和化學回收（chemical recycling）3種途徑進行循環(huán)利用［17］。其中，機械回收亦稱物理回收（physical recycling）或材料回收（material recycling），熱回收也稱為能量回收（energy recovery）。材料回收通常采用粉碎、研磨、研磨和/或粉碎技術，熱回收通常采用燃燒、氟化床和熱解技術，而化學回收主要使用超臨界水或酒精進行溶劑分解或在高濃度酸中進行化學降解。

文獻［18-20］給出了機械回收（材料回收）、熱回收、化學回收等方法的優(yōu)缺點，如表1所示。不同的回收方法各有優(yōu)缺點，如：機械回收（材料回收）和熱回收在處理工程中無需加入其他化學物品，而化學回收則需加入；熱回收設備成本高，而機械回收（材料回收）的處理手段有限。

國際上，研究人員主要采用上述方法進行風電葉片材料的回收，并將回收物轉化為纖維、油（類似于石油）和氣體等能源形式［21］。通過文獻［22-35］分析可知，在2010年之前，更多的研究集中于化學回收葉片廢料，主要的研究機構來自英國、丹麥、西班牙等，如英國諾丁漢大學、丹麥科技大學等。而近年來，越來越多的研究者開始嘗試利用機械回收的方式處理風電葉片。本文重點綜述了退役風電葉片的再制造技術與裝備。

1.2 機械回收

機械回收方法是將廢棄物粉碎后作為原材料二次使用的方法。該方法簡單且經(jīng)濟可行，可減少廢料的尺寸，正成為處理廢棄復合材料最普遍的方法。機械回收風電葉片的首要程序是將復合材料進行碎化處理。根據(jù)應用場合，碎化的葉片材料大小不盡相同［36］。圖1為風電葉片不同程度粉碎后的玻璃纖維SEM圖像［37］。

碎化的葉片材料再制造后形成新的復合材料，新的材料的力學性能是考察回收工藝優(yōu)劣的重要指標，也是研究人員關注的重點。華盛頓州立大學研究者系統(tǒng)測試了回收風電葉片制成的復合材料的力學性能，包含斷裂模量（MOR）、彈性模量（MOE）和內(nèi)部粘結（IB）等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示了樹脂含量、含水量、磨機篩網(wǎng)尺寸和密度對復合材料力學性能的影響［38］。一般認為，二次使用的材料力學性能整體有所下降。丹麥學者系統(tǒng)研究了添加不同玻璃纖維二次使用材料后的力學性能，發(fā)現(xiàn)復合材料力學性能的降低與復合材料中纖維的含量有關［33］。加拿大麥吉爾大學學者對風電葉片回收的單纖維開展拉伸試驗，研究結果同樣證明上述趨勢［39］。無論是機械回收還是熱回收，單纖維的力學性能均存在一定程度的下降，其中機械回收下降程度有限，而熱回收下降明顯。

1.3 化學回收

葉片材料化學回收首先將復合廢料破碎至25 mm大小，然后送入使用砂床和預熱空氣運行的流化床反應器。反應堆在450 ℃下運行，適用于聚酯樹脂復合材料，最高可達550 ℃，可用于環(huán)氧樹脂復合材料。回收的纖維干凈，平均長度為6～10 mm。結果發(fā)現(xiàn)，回收的玻璃纖維在450 ℃時拉伸強度降低50%，而碳纖維經(jīng)550 ℃熱處理后降解程度較低（剛度損失20%）［27，40］。

如圖2所示，葉片材料一般在400～500 ℃以回收熱解油為主，在600～700 ℃以回收熱解氣為主［6］。復合材料廢棄物中的玻璃纖維在熱解的高溫下力學性能下降，進一步研磨后，可與其他固體副產(chǎn)物研磨粉料一起用作填料。

圖3為風電葉片熱解前后對比，葉片以熱解和氣化的形式進行熱回收和材料回收，纖維失去了其原始抗拉強度的絕大部分［6］。盡管最終產(chǎn)品非常同質(zhì)，但化學回收的技術設備的成本很高。熱解過程中，在300～1000 ℃的高溫下解聚。在沒有氧氣的情況下，聚合物分解生成油、氣體和焦炭產(chǎn)品，留下固體殘渣。此外，纖維被回收。必須注意的是，較高的溫度會影響最終的纖維質(zhì)量。其優(yōu)點是，潛在的所有副產(chǎn)品都是可用的。關于成功解聚的非常重要的參數(shù)是溫度控制以及過程花費的時間。由于碳纖維增強復合材料的價格較高，熱解回收在經(jīng)濟上更為可行。

溫度、添加物等對化學裂解過程至關重要。文獻［24］報道了通過不同溫度下的熱解過程回收的實驗研究。重點關注的是該過程中獲得液體和氣體燃料的成分、質(zhì)量和潛在的再生方法，它們在400 ℃以上未觀察到明顯的溫度影響效應。文獻［41］使用超臨界水作為溶劑、碳酸鉀作為催化劑，在400 ℃、20 MPa的壓強下對廢棄葉片材料進行回收處理，回收獲得了70.9%的酚類單體。此外，還有大量文獻［42-47］報道了相關的研究。盡管化學回收長期以來是國外學者研究的重點和熱點，但化學回收設備復雜、容易產(chǎn)生有害氣體，被認為是最不環(huán)保的回收方法。這也是造成機械回收越來越受到國內(nèi)外學者和工業(yè)界的重視的原因之一。

1.4 熱回收

熱回收早在2005年便在德國和丹麥等國家得到了成功應用，一般將廢棄葉片材料與固體垃圾混合，同時處理垃圾和葉片復合材料［15，27］。幾乎所有的聚合物材料都有一定的熱值，這些熱值可轉化為電能。根據(jù)文獻［15］報道，熱回收由于要混入適當?shù)睦?，與垃圾同時燃燒，其燃燒過程容易涉及有毒有害氣體的排放，因此相關應用及研究相對較少。

2 風電葉片的再制造產(chǎn)品

2.1 制造新的復合材料板材

如圖4所示，文獻［48］對風電葉片的材料通過錘式粉碎機進行粉碎、研磨，然后熱壓成型，熱壓溫度和時間分別為138 ℃和5 min，最終制成再生板材。研究人員評估了精制顆粒尺寸、水分含量和樹脂含量對回收復合材料性能的影響。浸泡2 h后，復合材料的最大吸水量為2.7%，與木基刨花板相比，吸水率降低84%。浸泡24 h后，最大吸水率為8.24%。研究表明，回收風電葉片以制備高附加值的高性能復合材料具有可行性。

如圖5所示，文獻［49］利用廢舊風電葉片制備了板材，該團隊進一步利用該再生板材為原料，制造了其他產(chǎn)品，如運動滑板等。此外，文獻［18］報道了利用再生板材制造家具產(chǎn)品；文獻［50］報道了利用廢棄風電葉片制造汽車立柱等。

2.2 制造混凝土骨料

文獻［51］研究了利用風電葉片廢料制造混凝土骨料的可行性。首先將葉片廢料進行切割、破碎，形成2.5和1.3 cm的方塊，再將方塊和混凝土混合，制成圓柱形樣件（如圖6），進行性能測試。在整個90 d的固化周期中，霧室中的變化幾乎為零。霧室樣本的變化范圍為0.02%～0.03%。而儲存在熱水浴中的材料顯示出7、28、90 d的明顯膨脹，盡管它們剛開始時膨脹幅度較小，在7 d測量時值大于霧室。熱浴樣品的膨脹值在0.27%～0.33%。研究結果證明使用風電葉片制成的復合材料可作為混凝土骨料。

文獻［52］也開展了類似的研究。分別用體積分數(shù)為5%和10%的葉片回收材料作為粗骨料，制備混凝土材料（如圖7）?？估瓘姸仍囼灲Y果表明，復合材料對新拌混凝土的穩(wěn)定性和工作性無負面影響，并且可帶來材料能量吸收能力（韌性）的顯著增加。盡管帶有橫向排列纖維骨架改善了混凝土的機械性能，但如果可優(yōu)化其排列方向，則混凝土的預期力學性能將進一步改善。

2.3 制造3D打印耗材

如圖8所示，文獻［53］報道了利用風電葉片回收制造3D打印耗材的實驗。結果表明，復合材料的比模量和抗拉強度分別比使用未經(jīng)處理的玻璃纖維高18%和19%。其主要原因是由于再生纖維的表面部分被環(huán)氧樹脂顆粒覆蓋，允許聚乳酸（PLA）和環(huán)氧樹脂分子之間的良好相互作用，從而改善了纖維和PLA兩者之間的界面結合。

3 風電葉片回收加工技術與裝備

3.1 風電葉片的切割加工裝備

葉片復合材料廢棄物在分撿出金屬等異物解體后，首先要進行切割。作為難切割加工材料之一，如何實現(xiàn)風電葉片的高效、低成本切割加工也是業(yè)內(nèi)關注的重點之一。切削加工是風電葉片及纖維復合材料的主要加工方法［54］。在切削工藝上，文獻［55-58］報道了葉片材料的車削特性、切割特性、鉆削特性、磨削特性。文獻［59］報道了日本開發(fā)的大型復合材料自動切割裝置，其組成及工作原理為：將砂輪片安裝在旋轉刀上組成切斷機，再將切斷機安裝在拱形框架上，并使用仿型裝置識別被切割制品的形狀，然后進行切割。該裝置的切割速度為l m/min，可切割10 T級玻璃纖維復合材料。將上述切割裝置安裝在油壓鏟車等機械上，即可成為移動式自動切割裝置，可移動到必需的處理地點進行切割。文獻［60］針對廢棄風電葉片體積大、難以處理、污染環(huán)境的關鍵問題，將金剛石繩切割技術應用于廢棄風電葉片的切割處理，并設計制造了由橫向切割部件、縱向切割部件、卷揚機、工作臺、導軌、移動小車、冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成的一種新型高效廢棄葉片切割裝置，可將完整的葉片高效切割成塊狀。

除傳統(tǒng)的切割加工方法之外，西班牙學者研究了碳纖維復合材料的高壓水射流切割性能：射流壓強為250 MPa，切割速度為300 mm/min時，切割效率可達170 g/min，并可獲得較高的表面質(zhì)量（如圖9）［61］。文獻［62］利用高壓磨料水射流研究了碳纖維和玻璃纖維復合材料的切割性能，也可得到較好的表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra可達1.48 μm。此外，也有學者研究了風電復合葉片材料的激光切割加工技術，如：文獻［63］利用激光切割碳纖維復合材料；文獻［64］研究了玻璃纖維復合材料的激光切割加工特性。高壓水射流切割、激光切割在航空航天、極端制造等領域已經(jīng)具有大規(guī)模的應用，為風電葉片材料的高效切割加工提供了新的手段。

3.2 風電葉片的破碎/粉碎加工裝備

葉片復合材料廢棄物粉碎再利用時，可采用切割機切斷，再用切碎機微粉碎， 然后篩選分開得到數(shù)微米至數(shù)十微米的微粉碎物。破碎和粉碎可采用剪斷切碎、攪拌磨碎、高速沖擊破壞等方式。文獻［59］報道了旋轉金剛石旋轉刀微粉化處理裝置和輥式研磨機。前者利用氣缸將待粉碎的熱固性玻璃鋼廢料持續(xù)推靠到旋轉的金剛石刀具上，可將廢舊材料被一次粉碎到10～100 μm，該方法已在多國申請知識產(chǎn)權；后者可從上部將廢舊材料投入到旋轉的圓盤狀粉碎臺上，采用液壓方法，在粉碎輥和粉碎臺將廢舊材料粉碎。被粉碎的微細粒子由氣流過濾器回收，粗粒子在粉碎輥和粉碎臺再次被粉碎，處理后粉末的粒徑達到5～10 μm。

此外，國外學者在風電葉片循環(huán)利用的研究中報道了部分相關實驗裝備。比如，圖10為加拿大麥吉爾大學Rahimizadeh等［65］利用風電葉片復合材料制備3D打印耗材的加工設備。圖11為加拿大謝布魯克大學Baturkin等［66］利用風電葉片復合材料制備混凝土的加工設備。

4 結 論

如何利用風電葉片的再生材料生產(chǎn)新產(chǎn)品，是各國關注和研究的熱點。風電葉片再生材料可用于生產(chǎn)板材，進一步可制作與板材相關的制品，如桌椅板凳、滑雪板等。實際上，風電葉片再生板材在中國也有廣闊的應用空間，如用于環(huán)保節(jié)能的建筑外墻、室內(nèi)地板、節(jié)能建筑材料等，甚至可作為功能復合材料?？梢?，風電葉片復合材料的再生產(chǎn)品的存在空間巨大，可結合技術和市場需求進一步發(fā)掘。

風電葉片的切割、破碎、粉碎機制復雜。為面對大規(guī)模風電葉片退役，現(xiàn)有的小型化裝備將難以滿足批量化、規(guī)?；?、連續(xù)化破碎和粉碎加工要求。因此，一方面需積極研究材料的破碎和粉碎機制，提高現(xiàn)有粉碎和破碎裝備的作業(yè)能效，在此基礎上研究粉碎或破碎產(chǎn)物的調(diào)控方法；另一方面也需積極研究和借鑒國外報道的成熟粉碎裝備，開展創(chuàng)新性設計。

現(xiàn)有的風電葉片再生產(chǎn)品的制造裝備多基于實驗室環(huán)境和科學研究需求而開發(fā)。篩選或提出可行的、有潛力的退役風電葉片再生產(chǎn)品，并積極研究相關產(chǎn)品的制造工藝和制造裝備，將推動退役風電葉片的再制造的技術水平，為風電葉片廢棄材料提供合適的循環(huán)利用之路，促進風電能源、經(jīng)濟、生態(tài)的和諧與可持續(xù)發(fā)展。

［參考文獻］

［1］ JIANG L P， WANG C X， HUANG Y H， et al. Growth in wind and sun： integrating variable generation in China［J］. IEEE power and energy magazine， 2015， 13（6）： 40-49.

［2］ REN F R， TIAN Z， XIAO Q W， et al. Efficiency evaluation and comparative study of regional wind power industry" in" China" based" on" CO2" emission" reduction［J］. Preprints， 2019， 12（8）： 1-24.

［3］ 北京國際風能大會暨展覽會組委員. 風電回顧與展望2021［C］//北京國際風能大會暨展覽會?？?， 北京， 中國， 2021.

Member of the group of Beijing international wind energy conference and exhibition. Review and prospect of wind power ［C］//Special Issue of Beijing International Wind Energy Conference and Exhibition， Bejing， China， 2021.

［4］ LARSEN" K." Recycling" "wind［J］." Reinforced" plastics， 2009， 53（1）： 20-23， 25.

［5］ CHEN J L， WANG J H， NI A Q. Recycling and reuse of composite materials for wind turbine blades： an overview［J］. Journal of reinforced plastics and composites， 2019， 38（12）： 567-577.

［6］ LARSEN K. Recycling wind turbine blades［J］. Renewable energy focus， 2009， 9（7）： 70-73.

［7］ HENG H， MENG F， MCKECHNIE J. Wind turbine blade wastes" "and" the" environmental" impacts" "in" Canada［J］. Waste management， 2021， 133： 59-70.

［8］ LIU P， BARLOW C Y. Wind turbine blade waste in 2050［J］. Waste management， 2017， 62： 229-240.

［9］ 張玲玲. 風電葉退役后何去何從［N］. 中國建材報， 2021-07-08.

ZHANG L L. Where to go after the retirement of wind power blades［N］. China Building Materials News， 2021-07-08.

［10］ KORNIEJENKO K， KOZUB B， B?K A， et al. Tackling the circular economy challenges： composites recycling： used" tyres， wind" turbine" blades，" and" solar" panels［J］. Journal of composites science， 2021， 5（9）： 243.

［11］ SHARMA H B， VANAPALLI K R， BARNWAL V K， et al. Evaluation of heavy metal leaching under simulated disposal conditions and formulation of strategies for handling" "solar" "panel" "waste［J］." Science" "of" "the" "total environment， 2021， 780： 146645.

［12］ 許冬梅， 張興林， 荊濤. 廢舊熱固性復合材料綠色回收利用關鍵技術研究： 以風電行業(yè)廢棄風葉片為例［J］. 環(huán)境保護， 2019， 47（20）： 54-56.

XU D M， ZHANG X L， JING T. Research on key technologies of recycling and utilization of waste thermosetting composites such as waste wind blades in China’s wind power industry［J］. Environmental protection， 2019， 47（20）： 54-56.

［13］ ANDRé A， KULLBERG J， NYGREN D， et al. Re-use of wind turbine blade for construction and infrastructure applications［C］//IOP" " "Conference" " "Series：" " "Materials Science and Engineering， Roskilde， Denmark， 2020， 942（1）： 012015.

［14］ MISHNAEVSKY L. Sustainable end-of-life management of wind turbine blades： overview of current and coming solutions［J］. Materials， 2021， 14（5）： 1124.

［15］ CHERRINGTON R， GOODSHIP V， MEREDITH J， et al. Producer responsibility： defining the incentive for recycling" composite" wind" turbine" blades" "in" Europe［J］. Energy policy， 2012， 47： 13-21.

［16］ NAGLE A J， DELANEY E L， BANK L C， et al. A comparative life cycle assessment between landfilling and co-processing" of" waste" from" decommissioned" Irish" wind turbine blades［J］. Journal of cleaner production， 2020， 277： 123321.

［17］ PAULSEN E B， ENEVOLDSEN P. A multidisciplinary review of recycling methods for end-of-life wind turbine blades［J］. Energies， 2021， 14（14）： 4247.

［18］ KRAUKLIS A E， KARL C W， GAGANI A I ， et al. Composite material recycling technology： state-of-the-art and sustainable development for the 2020s［J］. Journal of composites science， 2021， 5（1）： 28.

［19］ UTEKAR S， SURIYA V K， MORE N， et al. Comprehensive study of recycling of thermosetting polymer composites： driving" force，" challenges" and" methods［J］. Composites part B： engineering， 2021， 207： 108596.

［20］ NAVARRO C A， GIFFIN C R， ZHANG B Y， et al. A structural" chemistry" look" at" composites" recycling［J］. Materials horizons， 2020， 7（10）： 2479-2486.

［21］ RANI M， CHOUDHARY P， KRISHNAN V， et al. A review on recycling and reuse methods for carbon fiber/glass fiber composites waste from wind turbine blades［J］. Composites part B： engineering， 2021， 215： 108768.

［22］ KENNERLEY J R， KELLY R M， FENWICK N J， et al. The characterisation and reuse of glass fibres recycled from scrap composites by the action of a fluidised bed process［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 1998， 29（7）： 839-845.

［23］ PICKERING S J， KELLY R M， KENNERLEY J R， et al. A fluidised-bed process for the recovery of glass fibres from scrap thermoset composites［J］. Composites science and technology， 2000， 60（4）： 509-523.

［24］ TORRES A， DE MARCO I， CABALLERO B M， et al. Recycling by pyrolysis of thermoset composites： characteristics of the liquid and gaseous fuels obtained［J］. Fuel， 2000， 79（8）： 897-902.

［25］ CUNLIFFE A M， JONES N， WILLIAMS P T. Recycling of fibre-reinforced polymeric waste by pyrolysis： thermo-gravimetric and bench-scale investigations［J］. Journal of analytical and applied pyrolysis， 2003， 70（2）： 315-338.

［26］ HYDE J R， LESTER E， KINGMAN S， et al. Supercritical propanol， a possible route to composite carbon fibre recovery： a viability study［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 2006， 37（11）： 2171-2175.

［27］ PICKERING S J. Recycling technologies for thermoset composite materials： current status［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 2006， 37（8）： 1206-1215.

［28］ PI?ERO-HERNANZ R， GARCíA-SERNA J， DODDS C， et al. Chemical recycling of carbon fibre composites using alcohols under subcritical and supercritical conditions［J］. The journal of supercritical fluids， 2008， 46（1）： 83-92.

［29］ PALMER J， SAVAGE L， GHITA O R， et al. Sheet moulding compound （SMC） from carbon fibre recyclate［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 2010， 41（9）： 1232-1237.

［30］ BAI Y P， WANG Z， FENG L Q. Chemical recycling of carbon fibers reinforced epoxy resin composites in oxygen in supercritical water［J］. Materials amp; design， 2010， 31（2）： 999-1002.

［31］ PIMENTA S， PINHO S T. Recycling carbon fibre reinforced polymers for structural applications： technology review and market outlook［J］. Waste management， 2011， 31（2）： 378-392.

［32］ TURNER T A， PICKERING S J， WARRIOR N A. Development of recycled carbon fibre moulding compounds-preparation" " " of" " " waste" " " composites［J］. Composites part B： engineering， 2011， 42（3）： 517-525.

［33］ BEAUSON J， LILHOLT H， BR?NDSTED P. Recycling solid" "residues" "recovered" "from" "glass" "fibre-reinforced composites：a review applied to wind turbine blade materials［J］." " Journal" " of" " reinforced" " plastics" " and composites， 2014， 33（16）： 1542-1556.

［34］ GARCíA D， VEGAS I， CACHO I. Mechanical recycling of" " GFRP" " waste" " as" " short-fiber" " reinforcements" " in microconcrete［J］. Construction and building materials， 2014， 64： 293-300.

［35］ RODIN H III， NASSIRI S， ENGLUND K， et al. Recycled glass fiber reinforced polymer composites incorporated in mortar" " "for" " "improved" " "mechanical" " "performance［J］. Construction and building materials， 2018， 187： 738-751.

［36］ PALMER J， GHITA O R， SAVAGE L， et al. Successful closed-loop" " recycling" " of" " thermoset" " composites［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 2009， 40（4）： 490-498.

［37］ BEAUSON J， MADSEN B， TONCELLI C， et al. Recycling of shredded composites from wind turbine blades" " in" " new" " thermoset" " polymer" " composites［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 2016， 90： 390-399.

［38］ MAMANPUSH S H， TABATABAEI A T， LI H， et al. Data on the mechanical properties of recycled wind turbine blade composites［J］. Data in brief， 2018， 19： 230-235.

［39］ RAHIMIZADEH A， TAHIR M， FAYAZBAKHSH K， et al. Tensile properties and interfacial shear strength of recycled" fibers" from" "wind" turbine" waste［J］. Composites part A： applied science and manufacturing， 2020， 131： 105786.

［40］ DORIGATO A. Recycling of thermosetting composites for wind" "blade" "application［J］." "Advanced" "industrial" "and engineering polymer research， 2021， 4（2）：116-132.

［41］ OKAJIMA I， HIRAMATSU M， SAKO T. Recycling of carbon fiber reinforced plastics using subcritical water［J］. Advanced materials research， 2011， 222： 243-246.

［42］ KALKANIS K， PSOMOPOULOS C S， KAMINARIS S， et al. Wind turbine blade composite materials-end of life treatment methods［J］. Energy procedia， 2019， 157： 1136-1143.

［43］ JUNY Y C， CHO J W. Crystallization and molecular relaxation of poly（ethylene terephthalate） annealed in supercritical" carbon" dioxide［J］." Fibers" and" polymers， 2005， 6（4）： 284-288.

［44］ KIM Y N， KIM Y O， KIM S Y， et al. Application of supercritical" water" for" green" recycling" of" epoxy-based carbon fiber reinforced plastic［J］. Composites science and technology， 2019， 173： 66-72.

［45］ BLEDZKI A， SPAUDE R， EHRENSTEIN G W. Corrosion phenomena in glass fibers and glass fiber reinforced thermosetting" " resins［J］." " Composites" " science" " and technology， 1985， 23（4）： 263-285.

［46］ YANG Y X， BOOM R， IRION B， et al. Recycling of composite" " materials［J］." " Chemical" " engineering" " and processing： process intensification， 2012， 51： 53-68.

［47］ WANG H， LIU Y Q， LI Z X， et al. Glycolysis of poly（ethylene" terephthalate） catalyzed" by" ionic" liquids［J］. European polymer journal， 2009， 45（5）： 1535-1544.

［48］ MAMANPUSH S H， LI H， ENGLUND K， et al. Recycled wind turbine blades as a feedstock for second generation composites［J］. Waste management， 2018， 76： 708-714.

［49］ COUSINS D S， SUZUKI Y， MURRAY R E， et al. Recycling glass fiber thermoplastic composites from wind turbine blades［J］. Journal of cleaner production， 2019， 209： 1252-1263.

［50］ BEAUSON J， BR?NDSTED P. Wind turbine blades： an end of life perspective［J］. MARE-WINT： new materials and reliability in offshore wind turbine technology， 2016： 421-432.

［51］ FOX T R. Recycling wind turbine blade composite material as" " aggregate" " in" " concrete［D］." " Ames：" " Iowa" " State University， 2016.

［52］ YAZDANBAKHSH A， BANK L C， RIEDER K A， et al. Concrete with discrete slender elements from mechanically recycled wind turbine blades［J］. Resources， conservation and recycling， 2018， 128： 11-21.

［53］ RAHIMIZADEH A， KALMAN J， HENRI R， et al. Recycled glass fiber composites from wind turbine waste for 3D printing feedstock： effects of fiber content and interface on mechanical performance［J］. Materials， 2019， 12（23）： 3929.

［54］ AN S O， LEE E S， NOH S L. A study on the cutting characteristics of glass fiber reinforced plastics with respect to tool materials and geometries［J］. Journal of materials processing technology， 1997， 68（1）： 60-67.

［55］ CHANG C S. Turning of glass-fiber reinforced plastics materials with chamfered main cutting edge carbide tools［J］. Journal of materials processing technology， 2006， 180（1-3）： 117-129.

［56］ GILL S K， GUPTA M， SATSANGI P S. Prediction of cutting forces in machining of unidirectional glass fiber reinforced plastics composite［J］. Frontiers of mechanical engineering， 2013， 8（2）： 187-200.

［57］ KAVAD B V， PANDEY A B， TADAVI M V， et al. A review paper on effects of drilling on glass fiber reinforced plastic［J］. Procedia technology， 2014， 14： 457-464.

［58］ KODAMA H， OKAZAKI S， JIANG Y F， et al. Thermal influence on surface layer of carbon fiber reinforced plastic （CFRP） in grinding［J］. Precision engineering， 2020， 65： 53-63.

［59］ 高橋儀德， 白淳岳， 張淑萍， 等. 日本廢舊復合材料再生利用現(xiàn)狀［J］. 纖維復合材料， 2007（1）： 59-62.

TAKAHASHI YIDE， BAI C Y， ZHANG S P， et al. Current status for wasted FRP recycling in Japan［J］. Fiber composites， 2007（1）： 59-62.

［60］ 于雪梅， 朱曉華， 劉衛(wèi)生， 等. 廢棄風電葉片切割裝置設計及破碎料的應用［J］. 工程塑料應用， 2018， 46（6）： 60-64.

YU X M， ZHU X H， LIU W S， et al. Design of cutting device for wasted wind turbine blades and application of debris［J］. Engineering plastics application， 2018， 46（6）： 60-64.

［61］ BANON F， SAMBRUNO A， BATISTA M， et al. Study of the surface quality of carbon fiber-reinforced thermoplastic matrix composite （CFRTP） machined by abrasive water jet （AWJM）［J］." "The" "international" "journal" "of" "advanced manufacturing technology， 2020， 107： 3299-3313.

［62］ JESTHI D K， NAYAK R K. Sensitivity analysis of abrasive air-jet machining parameters on machinability of carbon and glass fiber reinforced hybrid composites［J］. Materials today communications， 2020， 25： 101624.

［63］ OHKUBO T， TSUKAMOTO M， SATO Y J. Numerical simulation of laser beam cutting of carbon fiber reinforced plastics［J］. Physics procedia， 2014， 56： 1165-1170.

［64］ ELTAWAHNI H A， OLABI A G， BASMAGE O M， et al. CO2" laser" cutting" of" glass" fiber-reinforced" plastics［J］. Reference module in materials science and materials， 2020， 1： 145-159.

［65］ RAHIMIZADEH A， KALMAN J， FAYAZBAKHSH K， et al. Recycling of fiberglass wind turbine blades into reinforced filaments for use in additive manufacturing［J］. Composites part B： engineering， 2019， 175： 107101.

［66］ BATURKIN D， HISSEINE O A， MASMOUDI R， et al. Valorization of recycled FRP materials from wind turbine blades" "in" "concrete［J］." "Resources，" "conservation" "and recycling， 2021， 174： 105807.

PROGRESS ON RECYCLING METHODS AND REMANUFACTURING

TECHNOLOGY OF WASTE WIND TURBINE BLADES

Chen Jipeng，Wang Ji’an，Zhang Yuqiu，Zhou Hongping

（School of Mechanical and Electronic Engineering， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China）

Abstract：Firstly， the application scale of wind power blades at home and abroad and the trend of decommissioned wind power blades are introduced， and the international common disposal methods of decommissioned wind power blades（stacking， burying， and recycling） and their advantages and disadvantages are described. Secondly， the typical recycling methods of waste blade materials， namely mechanical recycling， thermal recycling， and chemical recycling， are systematically introduced， and the technical characteristics of the above three typical recycling methods are compared. Thirdly， the typical cases of product remanufacturing using retired wind power blades are summarized， including the preparation of recycled composite plates， the manufacture of concrete aggregates， the preparation of 3D printing consumables， etc. Finally， aiming at the difficult cutting performance of common wind power materials such as glass fiber composites and carbon fiber composites， the recycling processing technology and equipment of wind power blades are introduced， including cutting processing technology and equipment， crushing and crushing processing technology and equipment， etc.

Keywords：waste； wind power； blades； recycling； remanufacturing