【论文链接】
https://doi.org/10.1016/j.powtec.2024.119787
【作者单位】
新南威尔士大学
【论文摘要】
在光伏（PV）回收过程中，高效分离粉碎后的太阳能电池板颗粒是一个关键环节。本文采用基于离散元法（DEM）的计算机模型，研究了在实验室规模的旋转振动筛中，各种形状（包括棒状玻璃颗粒、片状太阳能电池颗粒及细小破碎残留物）的粉碎太阳能电池板颗粒在颗粒尺度上的分离情况。离散元法模拟能够很好地捕捉单个颗粒的筛选过程，包括松散、分层、碰撞和穿透。随后，本文研究了几个关键振动参数（包括圆位移、振幅和频率）对筛选效率的影响，并在颗粒尺度上探讨了其潜在机制。模拟结果显示，随着圆位移从1毫米增加到3毫米，筛选效率从89.5%提升至91.8%。随着振幅从0.1°增加到0.6°，筛选效率显著降低，从92.0%下降到87.3%。而随着频率从10赫兹增加到25赫兹，筛选效率略有下降，从92.1%降至91.2%。确定了最优筛选条件，即圆位移大于3毫米、振幅小于0.1°、频率小于10赫兹，这可以显著提高筛选效率。本研究有助于光伏回收行业中旋转振动筛设备的放大和工艺优化。
【实验方法】
模型设计：
本研究的目的是利用DEM模型模拟废弃光伏（PV）回收的筛分过程。这涉及实现具有各种不规则颗粒形状和叠加动态运动的模拟，从而使DEM模型与实际废弃光伏筛分过程更加吻合。因此，本研究旨在揭示颗粒在光伏组件筛分过程中的动态行为（在颗粒尺度上）。通过使用开发的数值模型，可以方便地检查多个影响因素，包括圆位移、振幅和频率，为实际光伏回收过程的优化和放大提供数据参考和理论支持。
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【图文摘取】
【主要结论】
在本研究中，我们使用了基于离散元法（DEM）的计算机模型，以实验室规模的旋转振动筛为研究对象，探究了包括棒状玻璃颗粒、片状太阳能电池颗粒以及微小破碎残留物在内的各种形状粉碎太阳能板颗粒在颗粒尺度上的分离情况。此外，我们还通过改变位移、振幅和频率这三个关键操作参数，评估了实验室规模旋转振动筛的性能。利用颗粒分布、角速度和磨损率来分析筛分机制。根据模拟结果，我们可以得出以下结论：
（1）DEM模拟能够很好地捕捉筛分过程，包括松散、分层、碰撞和穿透等步骤。
（2）对于旋转振动筛而言，圆位移是筛分运动的一个非常重要的组成部分，无法从筛分过程中消除。在圆位移的作用下，旋转振动筛显示出较高的筛分效率，大多超过90%。
（3）随着圆位移的增加，筛分效率提高。在这种高效条件下，物料堆变得更加松散，颗粒的角速度增大，颗粒与筛分表面的接触概率增加。
（4）随着振幅的增加，筛分效率显著降低，导致物料堆积更加集中，尽管颗粒的角速度增大，颗粒与筛分表面的接触概率也增加。
（5）随着振动频率的增加，筛分效率略有下降，导致物料堆积更加集中，尽管颗粒的角速度增大，颗粒与筛分表面的接触概率也增加。
总的来说，与颗粒与筛面的接触概率相比，分层速率是决定最终筛分效率的主要因素。在此可以观察到，较大的圆位移、较小的振幅和较低的振动频率有利于实现更高的筛分效率。这些参数显著提高了筛分效率，为优化光伏回收中的分离过程提供了重要见解。该方法可用于旋转振动筛设备的放大和光伏回收行业的工艺优化。在本研究中，我们重点评估了与振动相关的变量对振动筛性能的影响。在未来，我们打算通过纳入更多样化的因素来拓宽研究的范围，以期找到更具普遍适用性和实用性的最优条件。
