Kies jou taal:
Die Amerikaanse steenkoolas Association (OOA) jaarlikse opname van die produksie en gebruik van steenkool vliegas berig dat tussen 1966 en 2011, oor 2.3 miljard kort ton vliegas is vervaardig deur steenkoolaangedrewe nutsketels. Van hierdie bedrag, Ongeveer 625 miljoen ton beneficially gebruik, meestal vir sement en beton produksie. Maar, die oorblywende 1.7+ miljard ton word hoofsaaklik gevind in stortingsterreine of Gevulde ponded impoundments.
Triboelectrostatic Groef van gewerp en Ponded vliegas
Deur Lewis Baker,Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, en Frank Hrach
Die Amerikaanse steenkoolas Association (OOA) jaarlikse opname van die produksie en gebruik van steenkool vliegas berig dat tussen 1966 en 2011, oor 2.3 miljard kort ton vliegas is deur steenkoolaangedrewe nutsketels vervaardig.1 Van hierdie bedrag, Ongeveer 625 miljoen ton beneficially gebruik, meestal vir sement en beton produksie. Maar, die oorblywende 1.7+ miljard ton word hoofsaaklik gevind in stortingsterreine of Gevulde ponded impoundments. Terwyl die gebruikstariewe vir vars gegenereerde vliegas die afgelope jare aansienlik toegeneem het, met huidige tariewe naby 45%, Ongeveer 40 miljoen ton vliegas word steeds jaarliks weggedoen. Terwyl die gebruikskoerse in Europa baie hoër was as in die Verenigde State, aansienlike volumes vliegas is ook in stortingsterreine en skut in sommige Europese lande gestoor
Onlangs, belangstelling in die herstel van hierdie weggedoen materiaal het toegeneem, gedeeltelik as gevolg van die vraag na vliegas van hoë gehalte vir beton- en sementproduksie gedurende 'n tydperk van verminderde produksie namate steenkoolkragopwekking in Europa en Noord-Amerika afgeneem het. Kommer oor die langtermyn-omgewingsimpak van sulke stortingsterreine vra ook nutsdienste om voordelige gebruikstoepassings vir hierdie gestoorde as te vind.
Alhoewel sommige van hierdie gestoorde vliegas geskik kan wees vir voordelige gebruik soos aanvanklik opgegrawe, die oorgrote meerderheid sal 'n mate van verwerking benodig om aan die kwaliteitstandaarde vir sement- of betonproduksie te voldoen. Omdat die materiaal tipies benat is om hantering en verdigting moontlik te maak, terwyl stofopwekking in die lug vermy word, droog en deagglomerasie is 'n noodsaaklike vereiste vir gebruik in beton omdat betonprodusente die praktyk van bondelvliegas as droog wil voortsit, fyn poeier. Maar, Die versekering van die chemiese samestelling van die as voldoen aan spesifikasies - veral die koolstofinhoud, gemeet as verlies aan ontsteking (LOI)—is 'n groter uitdaging. Aangesien die gebruik van vliegas in die laaste toegeneem het 20+ jaar, die meeste "in-spec" as is voordelig gebruik, en die as van buite gehalte weggegooi. Dus, LOI-vermindering sal 'n vereiste wees vir die gebruik van die oorgrote meerderheid vliegas wat herwin kan word van nutsskutte.
Terwyl ander navorsers verbrandingstegnieke en flotasieprosesse gebruik het vir LOI-vermindering van herwonne stortingsterrein en opgedamde vliegas, ST Toerusting & Tegnologie (STET) het gevind dat dit uniek is Triboelectrostatiese band skeiding stelsel, lank gebruik vir veredeling van vars gegenereerde vliegas, is ook effektief op herwinde as na geskikte droog en deagglomerasie.
STET-navorsers het die tribo-elektrostatiese skeidingsgedrag van gedroogde stortingsterreine van verskeie vliegas-stortingsterreine in die Amerikas en Europa getoets. Hierdie herstelde as geskei baie soortgelyk aan vars gegenereerde as met een verrassende verskil: die deeltjielading is omgekeer van dié van vars as, met die koolstoflading negatief in verhouding tot die mineraal.2 Ander navorsers van elektrostatiese skeiding van vliegaskoolstof het ook hierdie verskynsel waargeneem.3-5 Die polariteit van die STET triboelectrostatiese skeier kan maklik aangepas word om die verwerping van negatief gelaaide koolstof uit gedroogde stortingsterreinvliegasbronne moontlik te maak. Geen spesiale wysigings aan die skeidingsontwerp of kontroles is nodig om sy verskynsels te akkommodeer nie
In die STET koolstofskeiding (Vye. 1), materiaal word gevoer in die dun gaping tussen twee parallelle planêre elektrodes. Die deeltjies is triboelectrically gehef deur globaal kontak. Die positief gelaaide koolstof en die negatief gelaaide minerale (in vars gegenereerde as wat nie natgemaak en gedroog is nie) is aangetrokke tot die teenoorgestelde elektrodes. Die deeltjies word dan deur 'n aaneenlopende bewegende gordel opgevee en in teenoorgestelde rigtings oorgedra. Die gordel beweeg die deeltjies langs elke elektrode na die teenoorgestelde eindes van die skeider. Die hoë bandspoed maak ook baie hoë deurset moontlik tot 36 ton per uur op 'n enkele skeier. Die klein gaping, Hoogspanning veld, teen-stroom vloei, kragtige deeltjie-deeltjie roering, en selfreinigende werking van die band op die elektrodes is die kritieke eienskappe van die STET-skeier. Deur beheer van verskeie proses parameters, soos gordel spoed, voed punt, en voerkoers, die STET proses produseer lae LOI vlieg as by koolstofinhoud van minder as 1.5 om 4.5% van voervliegas wat wissel in LOI van 4% om oor 25%.
Die Verdelerblad ontwerp is relatief eenvoudig en kompakte. 'N Masjien wat ontwerp is om te verwerk 40 Ton per uur is ongeveer 30 ft (9 m) lank, 5 ft (1.5 m) wye, en 9 ft (2.75 m) Hoë. Die gordel en geassosieerde rollers is die enigste bewegende dele. Die elektrodes is stilstaande en saamgestel van 'n toepaslik duursame materiaal. Die band is gemaak van nie-geleidende plastiek. Die skeider se kragverbruik gaan oor 1 kilowatt-uur per ton materiaal verwerk met die meeste van die krag verbruik deur twee motors wat die gordel bestuur.
Die proses is heeltemal droog, benodig geen bykomende materiaal behalwe die vliegas nie, en produseer geen afvalwater of lugvrystellings nie. Die herwinde materiale bestaan uit vliegas wat in koolstofinhoud verminder word tot vlakke wat geskik is vir gebruik as 'n pozzolanic mengsel in beton, en 'n hoëkoolstoffraksie wat nuttig is as brandstof. Gebruik van beide produkstrome bied 'n 100% oplossing vir fly ash beskikking probleme.
Vier asbronne is van stortingsterreine verkry: Monster A van 'n kragsentrale in die Verenigde Koninkryk en monsters B, C, D van die Verenigde State. Al hierdie monsters het bestaan uit as uit die verbranding van bituminous steenkool deur groot nutsketels. As gevolg van die vermenging van materiaal in die stortingsterreine, geen verdere inligting is beskikbaar rakende spesifieke steenkoolbron of verbrandingsvoorwaardes nie.
Die monsters soos ontvang deur STET vervat tussen 15 en 27% Water, soos tipies vir stortingsterreine. Die monsters het ook verskillende hoeveelhede groot >1/8 in. (3 mm) Materiaal. Om die monsters voor te berei vir koolstofskeiding, die groot puin is deur sifting verwyder en die monsters is daarna gedroog en gedeagglomereer voor koolstofveredeling. Verskeie metodes vir droog / deagglomerasie is op die loodsskaal geëvalueer om die algehele proses te optimaliseer. STET het 'n industrieel beproefde voerverwerkingstelsel gekies wat gelyktydige droging en deagglomerasie bied wat nodig is vir effektiewe elektrostatiese skeiding. 'N Algemene prosesvloeidiagram word in Fig aangebied. 2.
Die eienskappe van die voorbereide monsters was goed binne die omvang van vliegas verkry direk van normale nutsketels. Die mees relevante eienskappe vir beide die skeidingsvoere en produkte word in Tabel opgesom 2, saam met herwinde produk.
STET skeier verwerking gedroog, storting vlieg as
Proses vloei diagram
Koolstofverminderingsproewe met behulp van die STET-tribo-elektriese gordelafskeider het gelei tot 'n baie goeie herstel van lae-LOI-produkte uit al vier stortingsterreinvliegasbronne. Die omgekeerde laai van die koolstof soos voorheen bespreek, het die skeiding op geen manier verswak in vergelyking met die verwerking van vars as nie.
Die eienskappe van die lae-LOI-vliegas wat herwin word met behulp van die STET-proses vir beide vars versamelde as uit die ketel en as wat uit die stortingsterrein herwin word, word in tabel opgesom 1. Die resultate toon dat die kwaliteit van die produk vir ProAsh® wat uit stortingsterreinmateriaal vervaardig word, gelykstaande is aan produkte wat uit varsvliegasbronne vervaardig word.
Die eienskappe van die ProAsh wat uit die herwonne stortingsterrein gegenereer is, is vergelyk met dié van ProAsh wat vervaardig is uit vars vliegas wat deur die nutsketels van dieselfde plek gegenereer is. Die verwerkte herwonne as voldoen aan al die spesifikasies van ASTM C618 en AASHTO M 250 Standaarde. tafel 2 gee 'n opsomming van die chemie vir monsters uit twee van die bronne wat die onbeduidende verskil tussen die vars en herwonne materiaal toon.
Sterkte ontwikkeling van 'n 20% vervanging van die lae-LOI-vliegas in 'n mortier wat bevat 600 lb/yd3 sementagtige materiaal (sien Tabel 3) het getoon dat die ProAsh-produk afkomstig van gevulde as mortiere opgelewer het met sterkte wat vergelykbaar is met mortiere wat met ProAsh vervaardig is uit vars vliegas wat op dieselfde plek geproduseer is. Die eindproduk van die begunstigde herwonne as sal hoë-end gebruike in die betonbedryf ondersteun in ooreenstemming met die hoogs waardevolle posisie wat ProAsh geniet in die markte wat dit tans bedien.
Die beskikbaarheid van laekoste-aardgas in die Verenigde State verhoog die ekonomie van droogprosesse aansienlik, insluitend die droog van nat vliegas van stortingsterreine. tafel 4 gee 'n opsomming van die brandstofkoste vir bedrywighede in die Verenigde State vir 15% en 20% voginhoud. Tipiese ondoeltreffendheid van droog word ingesluit in die berekende waardes. Koste is gebaseer op die massa materiaal na droog. Die inkrementele koste vir die droog van vliegas vir STET triboelectrostatic skeiding verwerking is relatief laag.
Selfs met die toevoeging van voer droog koste, die STET-skeidingsproses bied 'n lae koste, industrieel bewese proses vir LOI-vermindering van stortingsterreinvliegas. Die STET-proses vir herwonne vliegas is een derde tot die helfte van die kapitale koste in vergelyking met verbrandingsgebaseerde stelsels. Die STET-proses vir herwonne vliegas het ook aansienlik laer emissies na die omgewing in vergelyking met verbrandings- of flotasie-gebaseerde stelsels. Omdat die enigste bykomende lugvrystellingsbron vir die standaard STET-prosesinstallasie 'n natuurlike gas-aangedrewe droër is, om dit toe te laat, sou relatief eenvoudig wees.
| Voer monster na skeider | LOI, % | ProAsh LOI, % | ProAsh fynheid, % +325 maas |
ProAsh massa opbrengs, % |
|---|---|---|---|---|
| Vars A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| Storting A | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| Vars B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| Storting B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| Vars C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| Storting C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| Storting d | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| Materiële bron | SiO2 | Hierdie artikel is 'n weesbladsy. | Fe2O3 | Cao | MgO | K2O | Na2O | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vars B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| Storting B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| Vars C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| Storting C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-dag kompressiewe krag, % van vars asbeheer | 28-dag kompressiewe krag, % van vars asbeheer | |
|---|---|---|
| Vars B | 100 | 100 |
| Storting B | 107 | 113 |
| Vars C | 100 | 100 |
| Storting C | 97 | 99 |
| Voginhoud, % | Hitte vereiste KWhr / T nat basis | Droog koste / T droë basis (natuurlike gas kos $ 3.45 / mmBtu) |
| 15 | 165 | $ 2.28 |
| 20 | 217 | $ 3.19 |
Benewens die lae-koolstofproduk vir gebruik in beton- handelsmerknaam ProAsh - herstel die STET-skeidingsproses ook andersins vermorste ongebrande koolstof in die vorm van koolstofryke vliegas, drankwinkel EcoTherm™. EcoTherm het aansienlike brandstofwaarde en kan maklik na die elektriese kragsentrale terugbesorg word deur die STET EcoTherm Return-stelsel te gebruik om die steenkoolgebruik by die aanleg te verminder. Wanneer EcoTherm in die nutsketel verbrand word, die energie van verbranding word omgeskakel na hoëdruk/hoë temperatuur stoom en dan na elektrisiteit teen dieselfde doeltreffendheid as steenkool, tipies 35%. Die omskakeling van die herwinde termiese energie na elektrisiteit in die STET EcoTherm Return-stelsel is twee tot drie keer hoër as dié van die mededingende tegnologie waar die energie herwin word as laegraadse hitte in die vorm van warm water, wat na die ketelvoerwaterstelsel gesirkuleer word. EcoTherm word ook gebruik as 'n bron van alumina in sementoonde, verplaas die duurder bauxiet, wat gewoonlik lang afstande vervoer word. Die gebruik van die hoëkoolstof EcoTherm-as óf by 'n kragsentrale óf 'n sementoond maksimeer die energieherwinning van die gelewerde steenkool, die vermindering van die behoefte om te myn en vervoer bykomende brandstof na die fasiliteite.
STET se Talen Energy Brandon Shores, SMEPA R.D. Volgende dag, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energie Wes-Burton, RWEnpower Aberthaw, en die Korea South-East Power-vliegasaanlegte sluit almal EcoTherm Return-stelsels in.
STET se skeidingsproses word sedertdien kommersieel gebruik 1995 vir vliegasveredeling en het oor 20 miljoen ton van hoë-kwaliteit fly ash vir konkrete produksie. Beheerde lae-LOI ProAsh word tans vervaardig met STET se tegnologie by 12 kragstasies regdeur die Verenigde State, Kanada, die Verenigde Koninkryk, Pole, en die Republiek van Korea. ProAshfly-as is goedgekeur vir gebruik deur meer as 20 staat snelweg owerhede, asook baie ander spesifikasie agentskappe. ProAsh is ook gesertifiseer onder die Canadian Standards Association en EN 450:2005 kwaliteit standaarde in Europa. Asverwerkingsfasiliteite wat STET-tegnologie gebruik, word in tabel gelys 5.
Na geskikte scalping van groot materiaal, Droog, en deagglomerasie, vliegas wat van nutsaanleg stortingsterreine herwin word, kan in koolstofinhoud verminder word deur die gekommersialiseerde STET-tribo-elektriese gordelafskeider te gebruik. Die kwaliteit van die vliegasproduk, ProAsh, gebruik die STET-stelsel op herwonne stortingsterreinmateriaal, is gelykstaande aan ProAsh wat uit vars voervliegas vervaardig word. Die ProAsh-produk is baie geskik en bewys in betonproduksie. Die herstel en veredeling van gevulde as sal 'n voortgesette aanbod van hoë gehalte as vir betonprodusente bied, ondanks die verminderde produksie van "vars" as namate steenkoolaangedrewe nutsdienste die opwekking verminder. Daarbenewens, kragsentrales wat as van stortingsterreine moet verwyder om aan veranderende omgewingsregulasies te voldoen, sal die proses kan gebruik om 'n afvalprodukaanspreeklikheid in 'n waardevolle grondstof vir betonprodusente te verander. Die STET-skeidingsproses met voervoorverwerkingstoerusting vir die droog en deagglomerering van landgevulde vliegas is 'n aantreklike opsie vir asveredeling met aansienlik laer koste en laer emissies in vergelyking met ander verbranding- en flotasie-gebaseerde stelsels. ❖
1. Amerikaanse steenkoolaskoolverbrandingsprodukte en gebruikstatistieke, HTTP://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.
2. ST Interne Verslag, Hierdie artikel is 'n weesbladsy.. 1995.
3. Li, T. X.; Schaefer, J. L.; Verbod, H.; Neathery, J. K.; en Stencel, J. M., "Droë veredelingsverwerking van verbrandingsvliegas," Verrigtinge van die DOE-konferensie oor onverbrande koolstof op nutsvliegas, Pittsburgh, PA, Mag 19-20, 1998.
4. Baltrus, J. P.; Diehl, J. R.; Soong, Y.; en Sands, W., "Tribo-elektrostatiese skeiding van vliegas en ladingomkering," Brandstof, V. 81, 2002, pp. 757-762.
5. Cangialosi, F.; Notarnicola, M.; Liberti, L.; en Stencel, J., "Die rol van verwering op vliegasladingverspreiding tydens tribo-elektrostatiese veredeling," Tydskrif vir Gevaarlike Materiale, V. 164, 2009, pp. 683-688.
Lewis Baker is die Europese tegniese ondersteuningsbestuurder vir ST-toerusting & Tegnologie (STET) gebaseer in die Verenigde Koninkryk
Abhishek Gupta is 'n prosesingenieur gebaseer by die STET-loodsaanleg en laboratoriumfasiliteit in Needham, MA.
Stephen Gasiorowski is 'n senior navorsingswetenskaplike vir ST-toerusting & Tegnologie (STET) gebaseer in New Hampshire.
Frank Hrach is vise-president van prosesingenieurswese gebaseer by die STET-loodsaanleg en laboratoriumfasiliteit in Needham, MA.
| Nut en kragstasie | Ligging | Begin van kommersiële bedrywighede | Fasiliteit besonderhede |
|---|---|---|---|
| Duke Energy—Roxboro-stasie | Noord-Carolina | Sept. 1997 | 2 skeiers |
| Talen Energy—Brandon Shores-stasie | Maryland | Apr. 1999 | 2 skeiers 35,000 ton stoorkoepel Ecotherm Return 2008 |
| ScotAsh (Lafarge / Skotse krag gesamentlike onderneming)—Longannet-stasie | Skotland, VERENIGDE KONINKRYK | Okt. 2002 | 1 separator |
| Jacksonville Elektriese Owerheid— St. John's River Power Park, FL | Florida | Mag 2003 | 2 skeiers Steenkool / petcoke meng ammoniak verwydering |
| Suid-Mississippi Elektriese Kragowerheid R.D. Morrow-stasie | Mississippi | Jan. 2005 | 1 skeier Ecotherm keer terug |
| New Brunswick Power Company Belledune-stasie | Nieu-Brunswick, Kanada | Apr. 2005 | 1 skeier Steenkool/petcoke meng Ecotherm return |
| RWE npower Didcot-stasie | Engeland, die | Hierdie artikel is 'n weesbladsy.. 2005 | 1 skeier Ecotherm keer terug |
| Talen Energy Brunner Island-stasie | Pennsilvanië | Hierdie is 'n. 2006 | 2 skeiers 40,000 ton stoor koepel |
| Tampa Electric Co. Big Bend-stasie | Florida | Apr. 2008 | 3 skeiers, dubbel slaag 25,000 ton stoor koepel Ammoniak verwydering |
| RWE npower Aberthaw-stasie (Lafarge Cement UK) | Wallis, VERENIGDE KONINKRYK | Sept. 2008 | 1 skeier Ammoniak verwydering Ecotherm keer terug |
| EDF Energy West Burton-stasie (Lafarge Cement UK, Cemex) | Engeland, VERENIGDE KONINKRYK | Okt. 2008 | 1 skeier Ecotherm keer terug |
| ZGP (Lafarge sement Pole / Ciech Janikosoda hierdie Voubiljet) | Pole | Mar. 2010 | 1 Separato |
| Korea Suidoos-mag Yeongheung Eenhede 5&6 | Suid-Korea | Sept. 2014 | 1 skeier Ecotherm keer terug |
| PGNiG Termika-Siekierki | Pole | Geskeduleerde 2016 | 1 skeier Ecotherm keer terug |
| Om aangekondig te word | Pole | Geskeduleerde 2016 | 1 skeier Ecotherm keer terug |
