Posibilidades de las tecnologías de complejo ST en cenizas volantes

RESUMEN

Equipo ST & Technology LLC (STET) ha estado operando sistemas comerciales de beneficio de cenizas volantes desde 1995. STET de la tecnología de reducción electrostática reduce el contenido de carbono de las cenizas volantes de carbón, produciendo un constante, ceniza de baja emisión de carbono para su uso como sustituto de cemento. Cenizas volantes con niveles de carbono > 25% se han utilizado para procenizas con un nivel de carbono controlado de 2 ± 0.5%. Simultáneamente se produce un producto rico de carbono para recuperar el valor del combustible del carbón.

El nuevo proyecto de STET en Polonia que incluye un- la conversión de la recolección de cenizas a seco y un separador de carbono STET se puso en marcha con éxito en mayo 2010.

1.CALIDAD LIMITANDO LAS CENIZAS VOLANTES DE GRADO DE HORMIGÓN DISPONIBLES

De los aproximadamente 70 millones de toneladas de cenizas volantes generadas cada año en las centrales eléctricas de carbón de EE.UU., sólo sobre 14 millones de toneladas se utiliza como sustituto del cemento en la producción de hormigón. Gran parte de esta ceniza volante rechazada no cumple con las especificaciones químicas y físicas para su uso en hormigón. Una situación similar ocurre en Europa. Mientras que parte de esta ceniza fuera de calidad se utiliza como material de relleno estructural o para otros usos de bajo valor, gran parte de ella simplemente se desemcha en vertederos o estanques de residuos.

Una cantidad excesiva de carbono sin quemar en las cenizas volantes es el problema más común. La Asociación Americana de carretera estatal y funcionarios de transporte (AASHTO) y normas europeas (EN 450 Categoría A) requiere que la cantidad de carbono inquemado en cenizas volantes, medido por la pérdida en la ignición (LOI) no exceder 5% por peso. Sin embargo, a partir de mediados de los años 1990, instalación de equipos de control de NOx por mandato en centrales eléctricas de carbón aumentó el carbono (LOI) contenido de gran parte de las cenizas volantes previamente negociables. Requisitos adicionales para reducir NOx y otros gases de la planta de energía han provocado la contaminación de las cenizas volantes con amoníaco. Como una consecuencia, mientras que la comprensión de los beneficios de la utilización de cenizas volantes en hormigón continúa aumentando, está disminuyendo la disponibilidad de las cenizas volantes de calidad adecuada. Procesos económicamente beneficiar de calidad las cenizas volantes son por lo tanto también de creciente interés para la industria concreto y poder. Separation Technologies ha sido pionera en estos procesos para la eliminación de carbono y amoníaco de las cenizas volantes.

2.ST EQUIPMENT & VISIÓN GENERAL DE TECHNOLOGY LLC TECHNOLOGY

2.1. Separación de carbono Fly Ash

En el separador de carbono STET (Figura 1), material se alimenta en el delgado espacio entre dos electrodos planos paralelos. Las partículas triboelectrically se cargan por contacto entre partículas. El carbono cargado positivamente y el mineral cargado negativamente se atraen a los electrodos opuestos. Las partículas son arrastradas por una correa continua de movimiento y transmite en direcciones opuestas. La correa mueve las partículas adyacentes a cada electrodo hacia extremos opuestos del separador de. La velocidad alta de la banda también permite rendimientos muy altos, hasta 40 toneladas por hora en un solo separador. El pequeño espacio, campo de alto voltaje, flujo actual de contador, agitación vigorosa de partículas de partículas y la acción de auto-limpieza de la correa en los electrodos son las características del separador STET. Mediante el control de varios parámetros de proceso, como la velocidad de la cinta, punto de alimentación, y tasa de alimentación, el proceso STET produce ceniza LOI baja en contenido de carbono de menos de 3.5% de alimentación volar las cenizas de LOI de 5% a más 25%.

Fig. 1. Separador ST

El diseño del separador es relativamente simple y compacto. Una máquina diseñada para procesar 40 toneladas por hora son de aproximadamente 9 m (30 ft.) largo, 1.5 m (5 ft.) amplia, y 2.75 m (9 ft.) alta. La correa y rodillos de asociados son las únicas partes móviles. Los electrodos son estacionarios y están compuestos de un material plástico apropiadamente duradero. La correa está hecha de plástico. El consumo de energía del separador está por debajo 1 kilovatios por tonelada de material procesado con la mayoría de la energía consumida por dos motores de la banda de conducción.

El proceso es totalmente seco, no requiere ningún material adicional que no sea de la ceniza y no produce emisiones residuos de agua o aire. Los materiales recuperados consisten en ceniza reducido en contenido de carbono a niveles adecuados para uso como un aditivo puzolánico en concreto, y una fracción de alto carbón como combustible. Utilización de dos corrientes de producto proporciona un 100% solución a los problemas de disposición de cenizas volantes.

2.2. Valor de combustible recuperado de cenizas volantes de alto carbono

Además del producto bajo en carbono, marca llamada ProAsh® , para su uso en hormigón, la separación de STET proceso también se recupera de lo contrario pierde incombusto carbón en forma de cenizas volantes de carbón-ricos, EcoTherm marca™ . EcoTherm™ tiene valor de combustible significativo y fácilmente puede ser devuelto a la planta de energía eléctrica utilizando la STET EcoTherm™ Sistema de retorno para reducir el carbón utilizado en la planta. Cuando EcoTherm™ se quema en la caldera de utilidad, la energía de la combustión se convierte a alta presión / vapor de alta temperatura y luego a la electricidad con la misma eficiencia como carbón, por lo general 35%. La conversión de la energía térmica recuperada en electricidad en EcoTherm de los STET™ Sistema de retorno es dos a tres veces mayor que el de la tecnología competitiva donde se recupera la energía como calor de calidad inferior en forma de agua caliente que recircula a la caldera de sistema de agua. EcoTherm™ también se utiliza como fuente de alúmina en hornos de cemento, desplazando la bauxita más cara que suele ser transportado largas distancias. Utilizando EcoTherm de alto carbón™ ceniza en una central eléctrica o un horno de cemento, maximiza la recuperación de la energía del carbón entregado, reducir la necesidad de la mina y el transporte de combustible adicional a las instalaciones.

Fig. 2. EcoTherm™ Sistema de retorno

STET's Constellation Power Source Generation Brandon Shores, SMEPA R.D. Mañana, Belledune NBP, RWEnpower Didcot, EDF Energy West Burton, y RWEnpower Aberthaw, todos incluyen EcoTherm™ Sistemas de retorno (Figura 2). La instalación más reciente de un separador de carbono STET en Polonia también incluirá un EcoTherm™ Sistema de retorno. Los componentes esenciales del sistema se presentan en la figura 2. EcoTherm™ se transporta en seco a un receptor de filtro sobre las cintas de carbón. Para evitar el desempolvado 7-10 wt% agua se añade a la

EcoTherm™ en una mezcladora de pasador de alta velocidad antes de caer sobre el carbón en la correa como el carbón se transporta a los molinos.

2.3. Proceso de eliminación de amoníaco ST

Las centrales eléctricas están aumentando la utilización de la inyección de amoníaco para mitigar las emisiones de NOx y SO3. El NOx en el gas de combustión se reduce por reacción con amoníaco bajo ciertas condiciones a través de (Scr) o selectivo no catalítico (Sncr) Sistemas. Mientras que el amoníaco se consume en estos procesos, se requiere un exceso de amoníaco para un control adecuado del NOx. Cualquier depósito residual de amoníaco sobre cenizas volantes en los sistemas típicos de recolección de cenizas del precipitador del lado frío. Para reducir las partículas o SO3 emisiones de aerosoles, el amoníaco se inyecta en el gas de combustión justo antes de los precipitadores, lo que resulta en sulfatos de amonio depositándose sobre la ceniza de la mosca. Mientras que la ceniza aisalada no es perjudicial para el rendimiento concreto, cuando la ceniza abotonada se mezcla con el cemento alcalino en la producción de hormigón, el amoníaco se volatiliza potencialmente poniendo en peligro a los trabajadores.

Para eliminar el amoníaco como gas de las cenizas volantes, el proceso ST utiliza la misma reacción química fundamental que resulta en la liberación de amoníaco en. La liberación del amoníaco de las cenizas volantes requiere que el ion de amonio – equilibrio molecular de amoníaco a favor del amoníaco por la presencia de. Las cenizas volantes con alcalinidad naturalmente alta no necesitan álcalis adicionales. Para cenizas menos alcalinas, cualquier álcali fuerte servirá. La fuente más barata de álcalis es la cal (Prohibición de). La reacción de las sales de amonio con amoníaco liberador de cal se ven fuertemente favorecidas por el equilibrio químico. La reacción química se produce rápidamente una vez que los compuestos se disuelven.

Fig. 3: Sistema de eliminación de amoníaco STET

En la Figura se muestra un diagrama esquemático del proceso de eliminación de amoníaco ST 3. Ceniza, agua y cal en proporciones controladas se miden a un mezclador. Para asegurar una mezcla rápida y una dispersión uniforme del agua añadida y de los álcalis, se utiliza un mezclador de alta intensidad. Un dispositivo de baja intensidad, como un molino de pug, se utiliza como mezclador secundario para proporcionar un buen contacto con el aire para permitir el transporte de amoníaco desde la mayor parte de la ceniza. Dado que el contenido de humedad de las cenizas es muy bajo, el material fluye a través de este mezclador como un polvo seco altamente agitado. Gas de amoníaco recogido tanto en el

mezcladores de baja velocidad se reciclan a la unidad generadora flue.

La ceniza desafilada se seca transportando el material a través de un secador de flash para eliminar el exceso de agua. Temperaturas finales de ceniza de aproximadamente 65oC (150oF) son adecuados para producir un sistema completamente libre- producto seco que fluye.

El proceso de recupera 100% de la ceniza volante tratada y la ceniza resultante cumple con todas las especificaciones para su uso en hormigón. STET de proceso de eliminación de amoníaco puede utilizarse solo o en combinación con la tecnología de separación de carbón de la empresa. Este enfoque modular ofrece la solución de menor costo para el tratamiento de cenizas volantes inutilizables.

Esta operación a escala comercial puede

47 toneladas por hora de ceniza contaminada, reducir el contenido de amoníaco a menos de 75 mg/kg. Los sistemas de eliminación de amoníaco STET a gran escala ahora están operando en Jacksonville Electric Authority SJRPP, TEC Big Bend, y rWE npower Aberthaw instalaciones de procesamiento de cenizas.

3. STET PROCESADORAS DE CENIZA

Las cenizas de mosca de lolargo bajo controladas se producen con la tecnología de STET en once centrales eléctricas en todo Estados Unidos., Canadá, el Reino Unido., Polonia y Corea. La ceniza volante procesada se comercializa bajo el ProAsh® marca en todas estas áreas de mercado. ProAsh® cenizas volantes ha sido aprobada para su uso por más de veinte autoridades del estado de carretera, así como muchos otros organismos de la especificación. ProAsh® también ha sido certificado bajo la Asociación de normas canadienses y EN 450:2005 estándares de calidad en Europa. Las instalaciones de procesamiento de cenizas STET se enumeran en la Tabla 1.

En 2008, STET encargó su instalación de beneficio de cenizas volantes más grande de Estados Unidos en la Tampa Electric Company Big Bend Station en Florida. Se instalan dos separadores STET para producir un nivel bajo de LOI ProAsh® . Se utiliza un tercer separador de su tipo para concentrar aún más el carbono para maximizar el valor de combustible del EcoTherm™ y para maximizar la cantidad de ProAsh® Recuperado. La instalación de Big Bend, que produce 260,000 toneladas por año de ProAsh®, incluye un 25,000 tonelada dome para alimentar cenizas, un 10,000 ton silo para ProAsh® y un 6,500 ton silo para EcoTherm™ .

3.1. Proyecto ZGP, Polonia

En abril 2010 la primera instalación de STET Separator en Europa continental se encargó en los límites de la planta combinada de vapor y energía de Soda Polska Ciech Sp z o.o. – Plantas de Janikosoda e Inowrocsaw en Polonia. Esta instalación de procesamiento de cenizas, desarrollado conjuntamente con STET, es propiedad y está operado por ZGP Sp. z o.o., una empresa conjunta de Lafarge Polska SA y Soda Polska CIECH Sp. Z

O.o.Las centrales eléctricas producen alrededor de 180,000 toneladas al año de cenizas volantes que se transportaba húmeda a lagunas 2 km de distancia.

La instalación fue construida en el límite de la central eléctrica. El proyecto incluyó la conversión de los sistemas de recolección y transporte de cenizas húmedas para cinco

calderas a un sistema de recolección de fase densa de ceniza seca, un separador STET, silos de almacenamiento para la ceniza de alimentación, el ProAsh® y el EcoTherm™ Productos, y un EcoTherm™ Sistema de Retorno para devolver el EcoTherm™ a las calderas para recuperar el valor del combustible, así como edificios auxiliares, compresores y nuevas carreteras. Debido a que la ceniza de alimentación también se procesa desde la cercana Inowroc-aw- Central eléctrica Matwy propiedad de Soda Polska Ciech Sp. z o.o., se han hecho disposiciones para la descarga de cenizas de pienso transportadas a las instalaciones en camiones cisterna neumáticos. El diagrama de flujo de proceso para la instalación de beneficio de cenizas se muestra en la Figura 4 y el diseño general de las instalaciones en la Figura 5. El bajo LOI ProAsh® se produce según EN450:2005 y se utiliza en la planta de cemento cercana propiedad de Lafarge para producir cemento de ceniza salina. A 30,000 toneladas de silo de ceniza seca fue construido dentro de las instalaciones de la planta de cemento, para almacenar cenizas durante la temporada de invierno.

Fig. 4. Diagrama de proceso ZGP

Fig. 6. Planta de beneficio de cenizas volantes ZGP ST

3.2 Base de diseño

Volumen de ceniza sin procesar anualmente: 180,000 T

EcoTherm™ quemado por la central eléctrica 24,000 toneladas/año, el volumen restante que utilizará el

1.Desmontaje del sistema de transporte húmedo

2.Entrega y montaje del nuevo sistema de transporte de fase densa

3.Entrega y montaje de compresores

4.Construcción de la instalación de separación de cenizas Silos: Alimente el silo de ceniza 1.200T

ProAsh® 1.000T EcoTherm ™1,000T

5.Construcción de carreteras e infraestructura de obra Facilidad puesta en marcha en mayo 2010

El proyecto se ejecutó dentro del presupuesto previsto y a tiempo.

3.3Rendimiento de la instalación en 2011

Sobre la base de la experiencia operativa positiva adquirida durante las operaciones de puesta en marcha, y en 2010 Rendimiento, la dirección de la instalación decidió procesar cenizaadicional de otras centrales eléctricas, con un mayor contenido de carbono en cenizas volantes que aceptable según la EN 450 Estándar.

El LOI en la ceniza entregada era de 8 Para 20%. A la luz de lo anterior, el volumen de cenizas procesado por las instalaciones de ZGP aumentó en 2011 Para 220,000 Toneladas.

LOI para cenizas volantes, ProAsh® y EcoTherm™ en 2011

4. Resumen

La instalación completa de procesamiento de cenizas volantes, basado en la tecnología entregada por Separation Technologies LLC eliminó por completo la necesidad de almacenar cenizas volantes en M.twy y Janikowo centrales eléctricas.

Las cenizas volantes de desecho que habían causado daños ambientales durante años y habían sido almacenadas fuera de las instalaciones a un costo muy alto se convirtió en un producto comercializable llamado ProAsh® y ahora es tomente utilizado por la industria del cemento, conforme a la norma EN-450.

EcoTherm™ ahora es utilizado como combustible por la planta de energía y la planta de cemento, reducir la cantidad de carbón quemado por esas plantas y, por lo tanto, aumentar la eficiencia de las calderas.

El proyecto cumplió con sus objetivos financieros y medioambientales. La instalación demostró una alta capacidad de procesamiento de cenizas, en términos de calidad, cantidad y tecnología de procesamiento, y resultó fiable.

Maximizar la utilización de cenizas volantes como sustituto del cemento en la producción de hormigón substancialmente reduce las emisiones de dióxido de carbono asociadas a actividad de la construcción. Con el fin de evitar la pérdida de este valioso recurso de material para la producción de hormigón, así como la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con la construcción de hormigón, se necesitan procesos para restaurar la calidad de las cenizas volantes de una manera económica y ambientalmente viable.

El beneficio de las cenizas volantes con los procesos de Separation Technologies aumenta aún más el suministro de este importante material. Los procesos de beneficio ST siguen siendo los métodos más ampliamente aplicados para actualizar las cenizas volantes inutilizables a materiales de alto valor para la sustitución de cemento en hormigón. 19 Los separadores de carbono STET están en su lugar con más de 100 máquina-años de funcionamiento.

ProAsh® ha encontrado una amplia aceptación en la industria del hormigón como una ceniza volante premium que requiere mucho menos monitoreo de los requisitos de entrenamiento de aire debido a la menor variabilidad LOI que otras cenizas.

Devolver el concentrado de alto carbono del proceso STET a la caldera en una planta de energía permite recuperar el valor de combustible de carbono recuperado con una eficiencia similar al del carbón.

STET ofrece un complejo de tecnologías económicamente eficientes para recibir cenizas de la calidad mejorada que de otro modo serían. Tecnologías de separación de carbono electrostático, Ecotherm™ volver a la caldera, y la eliminación de amoníaco proporcionan una solución modular de los problemas relacionados con la utilización de cenizas volantes y la protección del medio ambiente en el sector de la energía. Estas tres tecnologías se pueden implementar por fases, O

Tabla. STET operaciones comerciales

como un solo proyecto. En el cuadro se presentan breves datos sobre los resultados de la aplicación y el funcionamiento comercial de las instalaciones de beneficio de ceniza sTET.