Αφαίρεση αμμωνίας Ράντι ΠΆΙΠΕΡ ενημερωμένη έκδοση 2015

Needham τεχνικό κέντρο

Αφαίρεση αμμωνίας από την τέφρα μυγών

J. Bittner, S. Gasiorowski, και F. Hrach

Η Separation Technologies, LLC 101 Λεωφόρος Hampton, Needham, Μασαχουσέτη, ΗΠΑ

Περίληψη

Ο εφοδιασμός της τέφρας μύγας που διατίθεται για χρήση ως ποζολάνη σε σκυρόδεμα μπορεί να επηρεαστεί σοβαρά από τις επιπτώσεις των κανονισμών για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα στις λειτουργίες των εγκαταστάσεων χρησιμότητας. Ειδικά, εντολές μείωσης των NOx, Σωματιδίων, και έτσι3 που περιέχουν επίπεδα εκπομπών αερολυμάτων αναμένεται να απαιτούν την εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου που μπορούν να χρησιμοποιούν αμμωνία ως αντιδραστήριο. Ανάλογα με το επίπεδο αμμωνίας που υπάρχει στο αέριο των καυσαεμίων στα κατακρημνίστες μονάδων, η συλλεγούσα ιπτάμενη τέφρα μπορεί να έχει μολυνθεί σε μεγάλο βαθμό με αμμωνία κυρίως ως άλατα θειικού αμμωνίου.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC (STET) έχει αναπτύξει μια διαδικασία που αφαιρεί την αμμωνία από την ιπτάμενη τέφρα. Η διαδικασία ανακτά 100% της ιπτάμενης τέφρας που υποβάλλεται σε επεξεργασία και η προκύπτουσα τέφρα πληροί όλες τις προδιαγραφές για χρήση σε σκυρόδεμα. Η διαδικασία αφαίρεσης αμμωνίας της ST μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνη της ή σε συνδυασμό με την τεχνολογία διαχωρισμού άνθρακα της εταιρείας. Η διαδικασία διαχωρισμού του άνθρακα δεν επηρεάζεται από την παρουσία αμμωνίας στην τέφρα μυγών. Αυτή η αρθρωτή προσέγγιση προσφέρει τη λύση χαμηλότερου κόστους για τη θεραπεία της κατά τα άλλα άχρηστης ιπτάμενης τέφρας.

Το σύστημα αφαίρεσης αμμωνίας ST λειτουργεί σε δύο τοποθεσίες στις ΗΠΑ και σε μία στην Ευρώπη. Τα επίπεδα αμμωνίας της μη επεξεργασμένης τέφρας μυγών έχουν ποικίλο μεταξύ 200 και 3000 mg NH3 / τέφρα κλ (μέρος ανά εκατομμύριο από τη μάζα, ή ppm). Η διαδικασία ST έχει μειώσει επιτυχώς το επίπεδο αμμωνίας τέφρας σε λιγότερο από 50 mg NH3 / τέφρα κλ. Από 500,000 τόνοι τέφρα μύγα έχει πωληθεί σε έτοιμους παραγωγούς σκυροδέματος Mix από τη διαδικασία αφαίρεσης αμμωνίας ST.

Αμμωνία μολυσμένη τέφρα μυγών

Ο εφοδιασμός της τέφρας μύγας που διατίθεται για χρήση ως ποζολάνη σε σκυρόδεμα μπορεί να επηρεαστεί σοβαρά από τις επιπτώσεις των κανονισμών για την ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα στις λειτουργίες των εγκαταστάσεων χρησιμότητας.1 Ειδικά, εντολές μείωσης των NOx , Σωματιδίων, και έτσι3 που περιέχουν επίπεδα εκπομπών αερολυμάτων αναμένεται να απαιτούν την εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου που μπορούν να χρησιμοποιούν αμμωνία ως αντιδραστήριο. Ανάλογα με το επίπεδο της αμμωνίας που υπάρχει στο αέριο σωλήνων στα ηλεκτροστατικά ιζήματα, η συλλεγούσα ιπτάμενη τέφρα μπορεί να έχει μολυνθεί σε μεγάλο βαθμό με αμμωνία κυρίως ως άλατα θειικού αμμωνίου 1,2. Για τον έλεγχο NOx, το επίπεδο αμμωνίας αερίου σωλήνων θα τεθεί από το ποσό αμμωνίας» ολίσθηση ‿, δηλ.. η αμμωνία δεν αντέδρασε μετά από τη μονάδα SCR ή SNCR. Για τη μείωση των σωματιδίων ή έτσι3 εκπομπές αερολυμάτων, η αμμωνία εγχέεται στο αέριο σωλήνων πριν από τα ιζήματα και θα κατατεθεί στην τέφρα μυγών. Ο βαθμός στον οποίο συμβαίνει αυτό εξαρτάται από το SO3 Περιεχόμενο, μύγα περιεκτικότητα σε θείο τέφρα, αλκαλικότητα της τέφρας μυγών, η συγκέντρωση αμμωνίας, και τη φόρτωση τέφρας στο αέριο σωλήνων.

Η χρήση ιπτάμενη τέφρα στο σκυρόδεμα απαιτεί η ιπτάμενη τέφρα να έχει συγκεκριμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες3. Οι ποζολανική ιδιότητες της τέφρας ενεργοποιούνται στο σκυρόδεμα από την παραγωγή του εξαιρετικά αλκαλικού ελεύθερου ασβέστη από την ενυδάτωση του τσιμέντου. Όταν η τέφρα μυγών περιέχει την αμμωνία, Αυτή η αμμωνία απελευθερώνεται ως αέριο από τη δράση της ιδιαίτερα αλκαλικής λύσης του σκυροδέματος. Η αλκαλικότητα μετατοπίζει την ισορροπία του ιόντων αμμωνίου σε διάλυμα μοριακής αμμωνίας σύμφωνα με την ακόλουθη εξίσωση:

Nh4+(Aq) + Ω–(Aq) ↔ Nh3(Aq) + H2O

Η διαλυμένη μοριακή αμμωνία απελευθερώνεται εύκολα από τη λύση ως ελεύθερο αέριο αμμωνίας.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

Η αμμωνία είναι μια ισχυρή μυρίζοντας ένωση που φέρνει τη χροιά των barnyards, κοπριά και ούρα. Μια ισχυρή οσμή αμμωνίας είναι απαράδεκτη για τον παραγωγό σκυροδέματος, ο ανάδοχος που εργάζεται με το σκυρόδεμα, και ο τελικός χρήστης σκυροδέματος.4

Οι τελικές ιδιότητες του σκυροδέματος δεν επηρεάζονται αρνητικά κατά τη χρήση μολυσμένης με αμμωνία ιπτάμενης τέφρας, αλλά η μυρωδιά είναι απαράδεκτη, ιδίως εάν το σκυρόδεμα χρησιμοποιείται σε υπόγειους ή κλειστούς χώρους.5,6,7 Ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της τοποθεσίας, συμπεριλαμβανομένης της ποσότητας της κυκλοφορίας φρέσκου αέρα, η οσμή αμμωνίας βρέθηκε να μην είναι απαράδεκτη κατά τη χρήση της τέφρας μυγών που περιέχει 100 για να 200 mg NH3 / kg (μέρος ανά εκατομμύριο από τη μάζα, ή ppm). Για να εξασφαλιστεί ότι δεν θα υπάρξουν προβλήματα, η περιεκτικότητα σε αμμωνία της ιπτάμενης τέφρας δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 100 Ppm2,8.

Ωστόσο, η προσθήκη αμμωνίας στο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την περιεκτικότητα σε 200 για να 2500 Ppm, καθιστώντας την ιπτάμενη τέφρα απαράδεκτη για χρήση σε σκυρόδεμα.8 Έτσι, η μείωση των προβλημάτων ποιότητας του αέρα με τον έλεγχο των ατμοσφαιρικών εκπομπών των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής αυξάνει ένα πρόβλημα διάθεσης στερεών αποβλήτων και αυξάνει το CO2 εκπομπών θερμοκηπίου αυξάνοντας την ποσότητα τσιμέντου που χρησιμοποιείται στην παραγωγή σκυροδέματος. Η απομάκρυνση της αμμωνίας από την ιπτάμενη τέφρα ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σκυρόδεμα θα ωφελούσε τη χρησιμότητα αποφεύγοντας τη διάθεση στερεών αποβλήτων, ο παραγωγός σκυροδέματος, Χρήστη, και τελικός ιδιοκτήτης μειώνοντας το κόστος των υλικών και αυξάνοντας την ποιότητα των προϊόντων, και το περιβάλλον μειώνοντας τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από την παραγωγή τσιμέντου.

Η ποσότητα αμμωνίας και αλάτων αμμωνίου που βρίσκονται στην ιπτάμενη τέφρα σχετίζεται με την ποσότητα αμμωνίας που υπάρχει στα καυσαέρια. Για μια τυπική κονιοποιημένη μονάδα άνθρακα που χρησιμοποιεί ανατολικό ασφαλτικό άνθρακα με υψηλή 12,000 BTU/lb (6667 kcal/kg), η αναλογία αερίου σωλήνων προς άνθρακα είναι περίπου 8 για να 9.5. Όταν η περιεκτικότητα του άνθρακα σε τέφρα 10%, και 80% της τέφρας στον άνθρακα ανακτάται ως ιπτάμενη τέφρα (20% στην κάτω τέφρα), το αέριο των καυσαε της / ο λόγος τέφρας είναι περίπου 100. Εάν όλα τα είδη αμμωνίας που υπάρχουν στα καυσαέρια εναποτέθηκαν ή προσροφήθηκαν στη ιπτάμενη τέφρα, η συγκέντρωση της αμμωνίας στην τέφρα θα ήταν περίπου 50 φορές μεγαλύτερη από ό, τι στο αέριο σωλήνων σε μαζική βάση, Παράδειγμα. αμμωνία “Ολίσθησης” του 2 ppm κατ' όγκο θα είχε ως αποτέλεσμα μια τέφρα που περιέχει 100 Mg / kg (ppm από wt.) Αμμωνία. Οι πραγματικές μετρήσεις δείχνουν ότι αυτή η σχέση είναι σωστή.9 Η συγκέντρωση αμμωνίας σε ιπτάμενη τέφρα ποικίλλει μεταξύ των λειτουργικών μονάδων που εξαρτώνται από την περιεκτικότητα σε τέφρα του άνθρακα και της αναλογίας τέφρας προς κάτω, καθώς και άλλων παραγόντων.

Έγχυση αμμωνίας σε ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές (Esp) για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και τη μείωση της αδιαφάνειας του λοφίου μπορεί να οδηγήσει σε πολύ υψηλά επίπεδα αμμωνίας σε ιπτάμενη τέφρα. Επίπεδα έως και 2500 ppm αμμωνία σε τέφρα έχουν βρεθεί για τέτοια συστήματα. Οι λειτουργίες SNCR λειτουργούν συνήθως με συγκεντρώσεις ολίσθησης αμμωνίας 5 για να 20 Ppm, με τέφρα μολυσμένη σε επίπεδο 200 για να 1000 ppm αμμωνία. Τα συστήματα SCR γενικά έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε μέγιστα επίπεδα ολίσθησης αμμωνίας 2 Ή 5 Ppm, ανάλογα με τις λεπτομέρειες της εγκατάστασης.10 Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η NH3/ΌχιX Αναλογία, όσο μεγαλύτερη είναι η ΟΧΙX μείωση που θα επιτευχθεί, με υψηλότερο δελτίο αμμωνίας που προκύπτει. Ωστόσο, ολίσθηση αμμωνίας μεγαλύτερη από 2 ppm μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα περιεκτικότητα σε τέφρα-αμμωνία μεγαλύτερη από 100 Ppm, παραγωγή μη εμπορεύσιμης τέφρας.11 Πολλοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής στην Ιαπωνία και τη Γερμανία λειτουργούν μονάδες SCR σχεδιασμένες για 2 ppm μέγιστη ολίσθηση έχουν δει μικρή επίδραση στην εμπορευσιμότητα της ιπτάμενης τέφρας.1,5 Ωστόσο, ορισμένες SCR σε όλο τον κόσμο έχουν σχεδιαστεί για 5 ppm ολίσθηση αμμωνίας. Η λειτουργία αυτών των μονάδων σε αυτό το υψηλό επίπεδο ολίσθησης πιθανότατα θα έχει ως αποτέλεσμα 100 ppm αμμωνίας στην ιπτάμενη τέφρα.

Ο έλεγχος της ολίσθησης αμμωνίας σε χαμηλά επίπεδα μειώνει επίσης τη σύνδεση και τη διάβρωση του κατάντη εξοπλισμού λόγω εναπόθεσης θειικών αλάτων αμμωνίου.1,10 Η αποφυγή της σύνδεσης προθερμαντήρα αέρα λόγω αυτού του φαινομένου αναμένεται να είναι ακόμα πιο σημαντική για τους χειριστές μονάδων κατά την καύση υψηλού θείου, Αμερικανικά κάρβουνα. Έτσι, διαχείριση της ολίσθησης αμμωνίας για την ελαχιστοποίηση του χρόνου διακοπής της μονάδας θα είναι μια μεγαλύτερη ανησυχία από τον έλεγχο του επιπέδου αμμωνίας της ιπτάμενης τέφρας. Το αποτέλεσμα

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

μπορεί να είναι ότι δεν υπάρχει σημαντικό πρόβλημα αναπτύσσεται για τη χρήση της τέφρας σε ορισμένες περιοχές χρησιμότητας, ανάλογα με τον ειδικό σχεδιασμό και τη λειτουργία των συστημάτων ελέγχου των εκπομπών.

Η διαδικασία STET

Η STET έχει αναπτύξει μια διαδικασία που αφαιρεί την αμμωνία από την ιπτάμενη τέφρα.12 Η διαδικασία ανακτά 100% της ιπτάμενης τέφρας που υποβάλλεται σε επεξεργασία και η προκύπτουσα τέφρα πληροί όλες τις προδιαγραφές για χρήση σε σκυρόδεμα. Η διαδικασία αφαίρεσης αμμωνίας του ΣΤΕΤ μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο του ή σε συνδυασμό με την τεχνολογία διαχωρισμού άνθρακα της εταιρείας. Η διαδικασία διαχωρισμού του άνθρακα δεν επηρεάζεται από την παρουσία αμμωνίας. Αυτή η αρθρωτή προσέγγιση προσφέρει τη λύση χαμηλότερου κόστους για τη θεραπεία της κατά τα άλλα άχρηστης ιπτάμενης τέφρας.

Για να αφαιρέσετε την αμμωνία ως αέριο από τη ιπτάμενη τέφρα, η διαδικασία STET χρησιμοποιεί την ίδια θεμελιώδη χημική αντίδραση που έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση αμμωνίας σε. Η απελευθέρωση της αμμωνίας από τη ιπτάμενη τέφρα απαιτεί ότι το ιών αμμωνίου

–η μοριακή ισορροπία αμμωνίας μετατοπίζεται υπέρ της αμμωνίας από την παρουσία αλκαλίων. Fly στάχτες με φυσικά υψηλή αλκαλικότητα δεν χρειάζονται επιπλέον αλκάλιο. Για λιγότερες αλκαλικές στάχτες, οποιοδήποτε ισχυρό αλκάλιο θα εξυπηρετήσει. Η φθηνότερη πηγή αλκαλίων είναι ο ασβέστης (Cao). Η αντίδραση των αλάτων αμμωνίου με την απελευθέρωση αμμωνίας ασβέστη ευνοείται έντονα από τη χημική ισορροπία. Η χημική αντίδραση εμφανίζεται γρήγορα μόλις διαλυθούν οι ενώσεις.

Η συνολική αντίδραση μπορεί να γενικευθεί ως:

(Nh4)2So4(s) + Cao(s) → 2NH3(G) + Υπόθεση4(s) + H2O(G)

Ωστόσο, οι πιέσεις ατμού των στερεών είναι αρκετά χαμηλές και η αντίδραση δεν μπορεί να εμφανιστεί στο αέριο ή τη στερεά φάση. Το θειικό αμμώνιο είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό και διαχωρίζεται με ιόντα αμμωνίου και θειικά ιόντα.

(Nh4)2So4(Aq) → 2NH4+(Aq) + So42-(Aq)

Ο ασβέστης είναι εξαιρετικά ασταθής όσον αφορά την έκθεση στο νερό, ευνοώντας μια εξαιρετικά εξώθερμη αντίδραση κοινώς γνωστή ως “slaking”, παραγωγή υδροξειδίου του ασβεστίου ή ενυδατωμένου ασβέστη.

Caos +H2O → Ca(Ω)2(s)

Ο ενυδατωμένος ασβέστης είναι μόνο με φειδώ διαλυτός στο νερό, παραγωγή ιόντων ασβεστίου και υδροξειδίου.

Ca(Ω)2(s) ↔ Ca2+(Aq) + 2 Ω–(Aq)

Θειικό ασβέστιο είναι επίσης με φειδώ διαλυτό, έτσι ώστε τα ιόντα ασβεστίου να διατίθενται διαλύοντας τον ενυδατωμένο ασβέστη, καταναλώνονται κυρίως από την κατακρήμνιση θειικού ασβεστίου.

Ca2+(Aq) + So42-(Aq) → CaSO4(s)

Τέλος, υπάρχει ισορροπία μεταξύ ιόντων αμμωνίου και αμμωνίας που διαλύονται στο νερό.

Nh4+(Aq) + Ω–(Aq) ↔ Nh3(Aq) + H2O

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

Ο βαθμός στον οποίο τα ιόντα αμμωνίου μετατρέπονται σε μοριακή αμμωνία εξαρτάται από το pH του υδατικού συστήματος, υψηλότερο pH ευνοεί το σχηματισμό της μοριακής αμμωνίας. Αυτή η ισορροπία είναι γνωστή.13

Ένα βασικό χαρακτηριστικό της διαδικασίας STET είναι η χρήση μιας ελάχιστης ποσότητας νερού (1 για να 4%, Συνήθως 2%) και ελάχιστες ποσότητες αλκαλίων (< 2%). Μεγάλες ποσότητες νερού είναι επιζήμιες για τη διαδικασία, επιβράδυνση του ρυθμού απελευθέρωσης αμμωνίας. Το pH της τέφρας που προκύπτει / Ασβέστη / το μίγμα νερού πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το pH 10.0. Προστίθενται πολύ μικρές ποσότητες αλκαλίων για να εξασφαλιστεί αυτό το pH, ανάλογα με το φυσικό pH της τέφρας. Συνήθως, λιγότερο από 1% Ca(Ω)2 απαιτείται, ακόμη και με ιπτάμενη τέφρα με φυσικά όξινο pH. Χρησιμοποιούνται αλκάλια με βάση το ασβέστιο που έχουν ως αποτέλεσμα την ελάχιστη μεταβολή της χημείας της ιπτάμενης τέφρας. Η διαδικασία εκτελείται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Δεδομένου ότι το κόστος του αλκαλίου και το κόστος της ξήρανσης του προϊόντος είναι σημαντικά λειτουργικά έξοδα και το μέγεθος του εξοπλισμού ανάμειξης και ξήρανσης είναι τα κύρια συστατικά του κόστους κεφαλαίου, η προσεκτική μέτρηση των απαιτήσεων αντιδραστηρίου για μια συγκεκριμένη τέφρα είναι απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση των οικονομικών της διαδικασίας.

Το διάγραμμα ροής διεργασίας για τη συνεχή λειτουργία της διαδικασίας STET παρουσιάζεται στο σχήμα 1. Τέφρα, νερό και αλκάλιο σε ελεγχόμενες αναλογίες μετριέται σε ένα μίξερ. Για να εξασφαλιστεί η ταχεία ανάμειξη και ομοιόμορφη διασπορά του προστιθέμενου νερού και αλκαλίων, χρησιμοποιείται μίξερ υψηλής έντασης. Ο χρόνος παραμονής σε αυτόν τον τύπο μίξερ είναι πολύ χαμηλός, με τη σειρά του ενός δευτερολέπτου. Η αμμωνία απελευθερώνεται αμέσως, αλλά η πλήρης εξέλιξη απαιτεί 3 για να 4 λεπτά που επιτρέπουν τη μαζική μεταφορά του αερίου από το μεγαλύτερο μέρος της τέφρας ώστε να είναι δυνατή η μαζική μεταφορά του αερίου από το μεγαλύτερο μέρος της τέφρας.

Για να λάβετε αυτό το χρόνο ανάμειξης και να εξασφαλίσετε την καλή μεταφορά της αμμωνίας από το μεγαλύτερο μέρος της τέφρας, μια συσκευή χαμηλής έντασης, όπως ένας μύλος pug χρησιμοποιείται ως δευτερεύων αναμίκτης. Δεδομένου ότι η περιεκτικότητα σε υγρασία της τέφρας είναι πολύ χαμηλή, το υλικό ρέει μέσω αυτού του μίξερ ως μια εξαιρετικά ταραγμένη ξηρή σκόνη. Το αέριο αμμωνίας που συλλέγεται τόσο στους αναμίκτες υψηλής όσο και σε χαμηλή ταχύτητα είτε ανακυκλώνεται στον αγωγό της μονάδας παραγωγής είτε μετατρέπεται σε άζωτο σε δύο- στάδιο καταλυτική μονάδα.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

Σχήμα 1: Διάγραμμα ροής διαδικασίας αφαίρεσης αμμωνίας STET

Η deammoniated τέφρα ξηραίνεται με τη μεταφορά του υλικού μέσω ενός στεγνωτηρίου λάμψης για να αφαιρέσει το υπερβολικό νερό. Λόγω της ελάχιστης ποσότητας νερού που προστίθεται, νερό που καταναλώνεται στο σχηματισμό ενυδατωμένου θειικού ασβεστίου κατά την αντίδραση με διαλυτό θειικό άλας στην τέφρα, και απώλεια νερού κατά τη διάρκεια του σταδίου ανάμειξης χαμηλής έντασης, μόνο μια μικρή ποσότητα νερού πρέπει να αφαιρεθεί από το στεγνωτήριο. Αυτό ελαχιστοποιεί την ενεργειακή ζήτηση του σταδίου ξήρανσης. Τελικές θερμοκρασίες τέφρας περίπου 150OF είναι επαρκή για την παραγωγή ενός εντελώς ελεύθερης ροής, ιπτάμενη τέφρα προϊόντος με περιεκτικότητα σε υγρασία πολύ κάτω από το ASTM C 618 προσδιορισμός των 3 Wt. %.3

Η πρώτη πλήρης εφαρμογή της διαδικασίας απομάκρυνσης αμμωνίας της STET άρχισε να 2003 στην εγκατάσταση επεξεργασίας τέφρας της ST στο Jacksonville Electric Authority St. Πάρκο δύναμης ποταμών Johns στο Τζάκσονβιλ, Φλόριντα. Αυτή η λειτουργία εμπορικής κλίμακας 40 τόνοι ανά ώρα μολυσμένης τέφρας, μείωση της περιεκτικότητας σε αμμωνία σε λιγότερο από 30 Ppm. Τα επίπεδα αμμωνίας στην εισερχόμενη ιπτάμενη τέφρα ποικίλλουν από ~200 έως 900 Ppm. Η διαδικασία είναι πολύ ισχυρή, με αποτέλεσμα να 90+% αφαίρεση αμμωνίας σε όλες τις ρυθμίσεις δοκιμής, παραγωγή τέφρας πολύ κάτω από το στόχο μας της μέγιστης 50 ppm αμμωνία. Τα τελικά περιεχόμενα υγρασίας είναι <0.3%. Τα αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα παρατίθενται στον πίνακα 2. Από 250,000 τόνοι τέφρας μολυσμένης με αμμωνία έχουν υποστεί επιτυχή επεξεργασία στις εγκαταστάσεις του Τζάκσονβιλ.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

Πίνακας 2: Τυπικά αποτελέσματα συστήματος αμμωνίας εμπορικής κλίμακας

Ιπτάμενη τέφρα στο σταθμό Big Bend στην Τάμπα, Η Φλόριντα είναι μολυσμένη με αμμωνία λόγω της έγχυσης αμμωνίας στα συστήματα ESP του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τον έλεγχο της εκπομπής SO3 αεροζόλ που παράγεται από το σύστημα ελέγχου SCR NOx. Σε άλλους σταθμούς παραγωγής ενέργειας, Η μόλυνση από αμμωνία εμφανίζεται επίσης με τον έλεγχο των NOx SNCR και τη χρήση αμμωνίας για την ενίσχυση της συλλογής σωματιδίων σε συστήματα ESP. Στο Big Bend, τα επίπεδα αμμωνίας της ιπτάμενης τέφρας για μονάδες με έγχυση αμμωνίας κυμαίνονται από 750 για να 3360 ppm αμμωνία. Κατά συνέπεια, η ιπτάμενη τέφρα που προορίζεται για παραγωγή σκυροδέματος πρέπει να υποβάλλεται σε επεξεργασία με τη διαδικασία αφαίρεσης αμμωνίας ST.

Ο σχεδιασμός της διαδικασίας αφαίρεσης αμμωνίας STET εγκατασταθεί στο Big Bend (Σχήμα 2) είναι η δεύτερη εγκατάσταση πλήρους κλίμακας και περιλαμβάνει πολλές βελτιώσεις. Ο εξοπλισμός χειρισμού υλικών βελτιώνεται για να επιτρέψει τη λειτουργία σε υψηλότερους ρυθμούς. Το σύστημα ξήρανσης μειώνεται από τον προηγούμενο σχεδιασμό και περιλαμβάνει ανακύκλωση θερμών αερίων για τη μείωση των συνολικών ενεργειακών απαιτήσεων του συστήματος. Τέλος, η αμμωνία που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία τροφοδοτείται σε καταλυτική μονάδα δύο σταδίων όπου το αέριο αμμωνίας που συλλέγεται μετατρέπεται σε άζωτο. Η θερμότητα που παράγεται από αυτήν την αντίδραση ανακτάται και χρησιμοποιείται για να συμπληρώσει την ενεργειακή απαίτηση του συστήματος ξήρανσης λάμψης τέφρας μυγών. Η χρήση του καταλυτικού συστήματος σε δύο στάδια έχει ως αποτέλεσμα ελάχιστες εκπομπές NOx. Η διαδικασία ανακτά 100% της ιπτάμενης τέφρας που υποβάλλεται σε επεξεργασία και η προκύπτουσα τέφρα πληροί όλες τις προδιαγραφές για χρήση σε σκυρόδεμα.

Αυτή η λειτουργία εμπορικής κλίμακας μπορεί να 52 τόνοι ανά ώρα μολυσμένης τέφρας, μείωση της περιεκτικότητας σε αμμωνία σε λιγότερο από 75 mg/kg. Η διαδικασία είναι πολύ ισχυρή, με αποτέλεσμα να 97+% απομάκρυνση αμμωνίας, παραγωγή τέφρας πολύ κάτω από το στόχο μας της μέγιστης 100 mg/kg αμμωνίας. Τα τελικά περιεχόμενα υγρασίας είναι <0.5%.

Μια διαδικασία απομάκρυνσης αμμωνίας STET έχει τεθεί σε λειτουργία στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας τέφρας του σταθμού RWE nberthaw στο Ηνωμένο Βασίλειο από τότε 2008. Το Aberthaw προσθέτει αμμωνία για να βελτιώσει την αποδοτικότητα συλλογής ESP με τα επίπεδα αμμωνίας στην τέφρα χαρακτηριστική 200 ppm και η διαδικασία έχει σχεδιαστεί για 500 ppm μέγιστο.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

Σχήμα 2: Σύστημα αφαίρεσης αμμωνίας στο σταθμό Big Bend, Τάμπα Φλόριντα

Η τέφρα του προϊόντος

Το προϊόν ιπτάμενης τέφρας χαμηλής αμμωνίας πληροί όλες τις χημικές και φυσικές απαιτήσεις του ASTM C 618 οι τυπικές και προκύπτουσες ιδιότητες σκυροδέματος είναι πανομοιότυπες με την τέφρα που δεν υποβάλλεται στη διαδικασία αφαίρεσης αμμωνίας. Ο πίνακας Ι συγκρίνει τις τυπικές ιδιότητες της τέφρας από έναν σταθμό παραγωγής μαζί με τις ιδιότητες της φυτικής τέφρας που μειώνεται σε περιεκτικότητα σε αμμωνία από 250 Mg / kg έως 20 Mg / kg με τη συνεχή διαδικασία ST. Σημειώστε ότι το εύρος της περιεκτικότητας σε οξείδιο του ασβεστίου που παρατηρείται για την τέφρα από αυτή την πηγή 1.4 για να 12%. Η προσθήκη έως και 1% Ca(Ω)2 (0.75% ως CaO) θα οδηγήσει σε μικρές μόνο αλλαγές στη χημεία τέφρας, διεύρυνση της μεταβλητότητας ασήμαντα.

Οι δοκιμές σκυροδέματος που πραγματοποιήθηκαν στην τέφρα deammoniated έδειξαν ότι είναι ένα εξαιρετικό pozzolanic υλικό. Η ανάπτυξη της συμπιεστικής δύναμης χρησιμοποιώντας αυτή την τέφρα είναι τόσο καλή όσο ή καλύτερη από την αμέριστη τέφρα από αυτήν την πηγή. Οι μακροπρόθεσμες συγκεκριμένες ιδιότητες διάρκειας είναι επίσης άριστες, συμπεριλαμβανομένης της βελτιωμένης αντίστασης διάβρωσης, αντίσταση θειικού άλατος, διαπερατότητα χλωριούχου, και συρρίκνωση ασβέστη.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

Πίνακας Ι: Fly Ash Φυσικές και Χημικές Ιδιότητες.

Περίληψη

Ο βαθμός στον οποίο θα τεθεί σε κίνδυνο η καλής ποιότητας ιπτάμενη τέφρα ως αποτέλεσμα των συστημάτων εκπομπών NOx ή σωματιδίων στο μέλλον θα εξαρτηθεί από τις τεχνολογικές επιλογές που θα κάνουν οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας για τη μείωση των NOx, εκπομπές σωματιδίων και αδιαφάνεια λοφίου. Ωστόσο, Η διαδικασία απομάκρυνσης αμμωνίας της STET μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομάκρυνση της αμμωνίας από μολυσμένη τέφρα, παραγωγή υλικού υψηλής αξίας για χρήση στην παραγωγή σκυροδέματος. Η ανακτημένη αμμωνία μπορεί να ανακυκλωθεί στη μονάδα παραγωγής για την επαναχρησιμοποίηση. Αυτή η διαδικασία αφαίρεσης αμμωνίας μπορεί να εγκατασταθεί ως αυτόνομο σύστημα ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με το επιτυχημένο σύστημα αφαίρεσης άνθρακα ιπτάμενης τέφρας του STET.

1Stewart, Μ.Ρ., Ακούσιες επιπτώσεις του πρόσφατου κανόνα μεταφοράς όζοντος epa, Διαδικασία, 1999 Διάσκεψη για την επιλεκτική καταλυτική και μη καταλυτική μείωση για τον έλεγχο των NOx, Μπορεί να 1999, σελ.9-10.

2Σλός, Ll., Χτζάλμαρσον, Α-Κ, Soud, Χ.Ν., Campbell, .M., Πέτρα, Ο Δ.Κ., Shareef, Gs., Έμελ, Τ., Μαιμπόντι, Μ., Λάιφνγκουντ, Η C.D., Μάρκουσεν, J. Αζωτούχες οξείδια ελέγχου τεχνολογίας Fact Book, Noyes Data Corporation, PP. 94-95, 1992

3“Πρότυπη προδιαγραφή για την τέφρα μυγών άνθρακα και το ακατέργαστο ή πυρωμένο φυσικό Pozzolan για τη χρήση ως ορυκτή πρόσμιξη στο σκυρόδεμα”, ASTM C 618, Αμερικανική κοινωνία για τις δοκιμές και τα υλικά, Φιλαδέλφεια, Pa.

4Majors, Ρ.Κ., Λόφο, Ρ., ΜακΜέρρι, Ρ., Thomas, S., Μια μελέτη των επιπτώσεων της έγχυσης αμμωνίας στην εμπορεύσιμη ιπτάμενη τέφρα συμπεριλαμβανομένων των διαδικασιών ποιοτικού ελέγχου, Διαδικασία, 1999 Διάσκεψη για την επιλεκτική καταλυτική και Μη καταλυτικό Μείωση για τον έλεγχο των NOx, Μπορεί να 1999, σελ.11-13.

5Βαν ντερ Μπριζέν, Φ.Γ., Gast, C.h., Βαν ντεν Μπεργκ, Jw., Kuiper, Ο Γ.Χ., Visser, R., Προβλήματα που παρουσιάστηκαν κατά τη χρήση μολυσμένης από αμμώνιο ιπτάμενης τέφρας. Διαδικασία: Epri / Epa 1995 Κοινό Συμπόσιο για τον έλεγχο NOx καύσης σταθμών, Μπορεί να 16-19, 1995. Βιβλίο 4, Συνεδρία 8Α, PP. 1-16.

6Βαν ντεν Μπεργκ, Jw., Cornelissen, Η.Α.Δ.. ,Επίδραση των χαμηλών τεχνολογιών NOx στην ποιότητα της ιπτάμενης τέφρας, Διαδικασία: 13Th Διεθνές Συμπόσιο για τη χρήση και τη διαχείριση των προϊόντων καύσης άνθρακα, 1999, PP. 29-1 – 29-11.

7Koch, Ο Χ-Τζέι., Πρενζέλ, Χ., Δοκιμές για την εξέλιξη των οσμών στη χύτευση σκυροδέματος – Χρήση NH3-Μολυσμένη ιπτάμενη τέφρα, Εργοστάσιο και τεχνολογία προκατασκευασμένων σκυροδέματος, Vol 11, 1989 PP. 72-75.

8Fisher, Π.χ., Μπλάκστοκ, T. Fly Ash Beneficiation χρησιμοποιώντας μια διαδικασία απογύμνωσης αμμωνίας, 12Th Διεθνές Συμπόσιο για τη διαχείριση και χρήση υποπροϊόντων καύσης άνθρακα, 1997 PP. 65-1 – 65-8.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700

Needham τεχνικό κέντρο

9Λάριμορ, L., Ντοτζν, D., Μονρόε, L., Χαρακτηρισμός των επιδράσεων αμμωνίας στην τέφρα και αξιολόγηση των μεθόδων αφαίρεσης, Διαδικασία: 13Th Διεθνές Συμπόσιο για τη χρήση και τη διαχείριση των προϊόντων καύσης άνθρακα, 1999, PP. 16-1 – 16-15.

10Έλεγχος των εκπομπών οξειδίων του αζώτου: Επιλεκτική καταλυτική μείωση (Scr), Τεχνολογία καθαρού άνθρακα, Αριθμός τοπικής αναφοράς 9. ΗΠΑ. Υπουργείο Ενέργειας και Υπηρεσιών Νότιας Εταιρείας, Inc. Ιούλιος, 1997.

11O'connor, D., Λάριμορ, L, Ντοτζν, D., Μονρόε, L., Οι επιπτώσεις της αμμωνίας με βάση τη μείωση των NOx στην ιπτάμενη τέφρα: Προσρόφηση αμμωνίας σε τέφρα, Διαδικασία, EPRI-DOE-EPA Συνδυασμένο συμπόσιο ελέγχου ατμοσφαιρικής ρύπανσης χρησιμότητας: Το Συμπόσιο του MEGA, Αύγουστος, 1999, Χαρτί # 16.

12Gasiorowski, Αε., και Χρακ, Ο Φ.Τζ., Μέθοδος για την αφαίρεση της αμμωνίας από την αμμωνία μολυσμένη τέφρα μυγών, Αριθμός διπλώματος ευρεσιτεχνίας Ηνωμένων Πολιτειών 6,077,494, Ιούνιος 20, 2000.

13Θάρστον, Ο Ρ.Β., Russo, Ρ.C., Έμερσον, K., Υδατική ισορροπία αμμωνίας – Πίνακας του ποσοστού un-ιονισμένο αμμωνία, Προστασία του Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών, EPA-600/3-79-091, Αύγουστος, 1979.

ST εξοπλισμός & Τεχνολογία LLC 101 Λεωφόρος Χάμπτον Needham, MA 02494 Τηλ: 781-972-2700