Válasszon nyelvet:
Az amerikai szén Ash Egyesület (ACAA) éves felmérés a termelési és szén pernye felhasználása jelentések között 1966 és 2011, több mint 2.3 milliárd rövid tonna pernye által termelt széntüzelésű közüzemi kazánok. Ebből az összegből, körülbelül 625 millió tonna kedvezően használják, leginkább a cement és a beton gyártás. Azonban, a fennmaradó 1.7+ milliárd tonna elsősorban található hulladéklerakók, vagy töltött ponded tározásokat.
Triboelectrostatic dúsítása hulladéklerakóban és Ponded pernye
Által Lewis Baker,Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, és Frank Hrach
Az amerikai szén Ash Egyesület (ACAA) éves felmérés a termelési és szén pernye felhasználása jelentések között 1966 és 2011, több mint 2.3 milliárd rövid tonna szállópernye által termelt széntüzelésű közüzemi kazánok. 1 ennek az összegnek, körülbelül 625 millió tonna kedvezően használják, leginkább a cement és a beton gyártás. Azonban, a fennmaradó 1.7+ milliárd tonna elsősorban található hulladéklerakók, vagy töltött ponded tározásokat. Miközben az elmúlt évek során jelentősen megnőtt a frissen generált pernye aránya, a jelenlegi árak közelében 45%, körülbelül 40 millió tonna pernye továbbra is ártalmatlanítani évente. Míg a felhasználási arányok Európában sokkal magasabbak voltak, mint az Egyesült Államokban, jelentős mennyiségű pernye is tárolták a hulladéklerakók és tározásokat néhány európai országban
Nemrégiben, a forgalomba hozott anyag visszaszerzésének érdeke, részben annak köszönhető, hogy csökkent a termelés a beton és cementgyártás esetében, mivel a széntüzelésű erőművek előállítása Európában és Észak-Amerikában lecsökkent, a kiváló minőségű pernye. Aggodalmak a hosszú távú környezeti hatása az ilyen hulladéklerakók is megkérdezése közművek találni jótékony hatású alkalmazások e tárolt hamu.
Míg néhány ilyen tárolt pernye lehet alkalmas a hasznos felhasználás, mint kezdetben kiterített, túlnyomó többség megköveteli, hogy a cement-vagy a betongyártás minőségi előírásainak megfeleljen a. Mivel az anyag már jellemzően nedvesíteni, hogy kezelése és tömörítés elkerülése mellett levegőben por generáció, a szárítás és az agglomeráció elengedhetetlen feltétele a konkrét felhasználási követelményeknek, mivel a konkrét termelők folytatni kívánják a pernye-, finom púder. Azonban, a hamu kémiai összetételének biztosítása az előírásoknak megfelel, különösen a széntartalom, gyújtásra veszteségként mérve (LOI)– nagyobb kihívást jelent. Mivel a szállóhamu használata növekedett az utolsó 20+ év, a legtöbb "in-spec" hamu jótékony felhasználásra került, és a jó minőségű hamu ártalmatlanítása. Így, Loi csökkenés lesz a követelmény a túlnyomó többsége segítségével a pernye hasznosítható a közüzemi tározásokat.
Míg más kutatók használt égési technikákat és flotációs folyamatok LOI csökkentése visszanyert és felvert hulladéklerakás, ST berendezések & Technológiák (MEGHAGY) has found that its unique triboelectrostatic belt separation system, régóta használják a frissen generált pernye, megfelelő szárítás és deagglomeráció után is hatásos a visszanyert hamura.
STET researchers have tested the triboelectrostatic separation behavior of dried landfilled ash from several fly ash landfills in the Americas and Europe. This recovered ash separated very similarly to freshly generated ash with one surprising difference: the particle charging was reversed from that of fresh ash, with the carbon charging negative in relation to the mineral.2 Other researchers of electrostatic separation of fly ash carbon have also observed this phenomenon.3-5 The polarity of the STET triboelectrostatic separator can easily be adjusted to allow rejection of negatively charged carbon from dried landfilled fly ash sources. No special modifications to the separator design or controls are necessary to accommodate his phenomena
A STET szén-dioxid-elválasztó (Füge. 1), anyag táplálják be a vékony szakadék két párhuzamos sík elektródák. A részecskék triboelectrically terheli a interparticle kapcsolat. A pozitív töltésű szén-dioxid és a negatív töltésű ásványi (a frissen létrehozott hamu, hogy nem parafadugóval és szárított) vonzza a szemben elektródák. A részecskék majd elsöpri a folyamatosan mozgó öv, és tolmácsolta az ellenkező irányba. A biztonsági öv mozog a részecskék a szomszédos egyes elektróda felé ellentétes pólusát az elválasztó. The high belt speed also enables very high throughputs up to 36 tonna / óra egyetlen szeparátoron. A kis rés, high-voltage field, counter—current flow, vigorous particle-particle agitation, and self-cleaning action of the belt on the electrodes are the critical features of the STET separator. Különböző technológiai paraméterek ellenőrzése, mint a tényleges sebesség, csatlakozási pont, és a sebességet, STET folyamat termel alacsony LOI pernye, a szén-dioxid-tartalma kevesebb, mint 1.5 a 4.5% takarmány fly hamvait az LOI-tól kezdve 4% a túl 25%.
Az elválasztó tervez viszonylag egyszerű és kompakt. A gépet tervezték feldolgozni 40 tonna / óra körülbelül 30 Ft (9 m) hosszú, 5 Ft (1.5 m) széles, és 9 Ft (2.75 m) Magas. A biztonsági öv és kapcsolódó görgők, az egyetlen mozgó alkatrészek. Az elektródákat a helyhez kötött és megfelelően tartós anyagból áll. A biztonsági öv nem műanyagból készült. A szétválasztó erő fogyasztás van szó 1 kilowattóra / tonna feldolgozott anyag, amelynek energiafogyasztásának nagy részét az övet hajtó két motor fogyasztja.
A folyamat teljesen száraz, requires no additional materials other than the fly ash, and produces no waste water or air emissions. A visszanyert anyagok áll csökkenteni a szén-dioxid-tartalom szint egy pozzolanic keveredés konkrét felhasználásra alkalmas pernye, and a high-carbon fraction useful as fuel. Use of both product streams provides a 100% pernye ártalmatlanítása kapcsolatos problémák.
Four sources of ash were obtained from landfills: Sample A from a power plant located in the United Kingdom and Samples B, C, and D from the United States. All these samples consisted of ash from the combustion of bituminous coal by large utility boilers. Due to the intermingling of material in the landfills, no further information is available concerning specific coal source or combustion conditions.
The samples as received by STET contained between 15 és 27% water, as is typical for landfilled material. The samples also contained varying amounts of large >1/8 a. (3 mm) material. To prepare the samples for carbon separation, the large debris was removed by screening and the samples then dried and deagglomerated prior to carbon beneficiation. Several methods for drying/deagglomeration have been evaluated at the pilot scale to optimize the overall process. STET has selected an industrially proven feed processing system that offers simultaneous drying and deagglomeration necessary for effective electrostatic separation. A general process flowchart is presented in Fig. 2.
The properties of the prepared samples were well within the range of pernye obtained directly from normal utility boilers. The most relevant properties for both the separator feeds and products are summarized in Table 2, along with recovered product.
STET separator processing dried, landfilled fly ash
Process flow diagram
Carbon reduction trials using the STET triboelectric belt separator resulted in very good recovery of low-LOI products from all four landfill fly ash sources. The reverse charging of the carbon as discussed previously did not degrade the separation in any way as compared to processing fresh ash.
The properties of the low-LOI fly ash recovered using the STET process for both freshly collected ash from the boiler and ash recovered from the landfill is summarized in Table 1. The results show that the product quality for ProAsh® produced from landfilled material is equivalent to product produced from fresh fly ash sources.
The properties of the ProAsh generated from the reclaimed landfill material were compared to that of ProAsh produced from fresh fly ash generated by the utility boilers from the same location. The processed reclaimed ash meets all the specifications of ASTM C618 and AASHTO M 250 standards. Táblázat 2 summarizes the chemistry for samples from two of the sources showing the insignificant difference between the fresh and reclaimed material.
Strength development of a 20% substitution of the low-LOI fly ash in a mortar containing 600 lb/yd3 cementitious material (see Table 3) showed the ProAsh product derived from landfilled ash yielded mortars with strength comparable to mortars produced using ProAsh from fresh fly ash produced at the same location. The end product of the beneficiated reclaimed ash would support high-end uses in the concrete industry consistent with the highly valuable position ProAsh enjoys in the markets it currently serves.
The availability of low-cost natural gas in the United States greatly enhances the economics of drying processes, including the drying of wetted fly ash from landfills. Táblázat 4 summarizes the fuel costs for operations in the United States for 15% és 20% moisture contents. Typical inefficiencies of drying are included in the calculated values. Costs are based on the mass of material after drying. The incremental costs for drying fly ash for STET triboelectrostatic separation processing are relatively low.
Even with the addition of feed drying costs, the STET separation process offers a low-cost, industrially proven process for LOI reduction of landfilled fly ash. The STET process for reclaimed fly ash is one-third to one-half of the capital cost compared to combustion-based systems. The STET process for reclaimed fly ash also has significantly lower emissions to the environment compared to combustion or flotation-based systems. Because the only additional air emission source to the standard STET process installation is a natural gas-fired dryer, permitting it would be relatively simple.
| Feed sample to separator | LOI, % | ProAsh LOI, % | ProAsh között fineness, % +325 háló |
ProAsh mass yield, % |
|---|---|---|---|---|
| Fresh A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| Landfilled A | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| Fresh B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| Landfilled B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| Fresh C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| Landfilled C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| Landfilled D | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| Material source | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fresh B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| Landfilled B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| Fresh C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| Landfilled C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-day compressive strength, % of fresh ash control | 28-day compressive strength, % of fresh ash control | |
|---|---|---|
| Fresh B | 100 | 100 |
| Landfilled B | 107 | 113 |
| Fresh C | 100 | 100 |
| Landfilled C | 97 | 99 |
| Moisture content, % | Heat requirement KWhr/T wet basis | Drying cost/T dry basis (natural gas cost $3.45/mmBtu) |
| 15 | 165 | $ 2.28 |
| 20 | 217 | $ 3.19 |
In addition to the low-carbon product for use in concrete— brand-named ProAsh—the STET separation process also recovers otherwise wasted unburned carbon in the form of carbon-rich fly ash, márkás EcoTherm™. EcoTherm has significant fuel value and can easily be returned to the electric power plant using the STET EcoTherm Return system to reduce the coal use at the plant. When EcoTherm is burned in the utility boiler, the energy from combustion is converted to high-pressure/high-temperature steam and then to electricity at the same efficiency as coal, általában 35%. The conversion of the recovered thermal energy to electricity in the STET EcoTherm Return system is two to three times higher than that of the competitive technology where the energy is recovered as low-grade heat in the form of hot water, which is circulated to the boiler feed water system. EcoTherm is also used as a source of alumina in cement kilns, displacing the more expensive bauxite, which is usually transported long distances. Using the high-carbon EcoTherm ash either at a power plant or a cement kiln maximizes the energy recovery from the delivered coal, csökkentve annak szükségességét, hogy az enyém és a közlekedés további üzemanyag a létesítmények.
STET's Talen energia Brandon Shores, SMEPA RUDÓ MAGDOLNA. Holnap, NBP-Belledune, RWEnpower-Didcot, EDF energia West Burton, RWEnpower Aberthaw, and the Korea South-East Power fly ash plants all include EcoTherm Return systems.
STET’s separation process has been used commercially since 1995 for fly ash beneficiation and has generated over 20 millió tonna jó minőségű pernye konkrét gyártási. Controlled low-LOI ProAsh is currently produced with STET’s technology at 12 az Egyesült Államok egész területén, Kanada, Egyesült Királyság, Lengyelország, és a Koreai Köztársaság. ProAshfly ash has been approved for use by more than 20 állami autópálya hatóságok, valamint sok más előírás ügynökségek. ProAsh has also been certified under the Canadian Standards Association and EN 450:2005 minőségi szabványok, az Európai. Táblázatban felsorolt hamu feldolgozó létesítmények STET technológiával 5.
After suitable scalping of large material, drying, and deagglomeration, fly ash recovered from utility plant landfills can be reduced in carbon content using the commercialized STET triboelectric belt separator. The quality of the fly ash product, ProAsh között, using the STET system on reclaimed landfill material, is equivalent to ProAsh produced from fresh feed fly ash. The ProAsh product is very well-suited and proven in concrete production. The recovery and beneficiation of landfilled ash will provide a continuing supply of high-quality ash for concrete producers in spite of the reduced production of “fresh” ash as coal-fired utilities reduce generation. Továbbá, power plants that need to remove ash from landfills to meet changing environmental regulations will be able to use the process to alter a waste product liability into a valuable raw material for concrete producers. The STET separation process with feed preprocessing equipment for drying and deagglomerating landfilled fly ash is an attractive option for ash beneficiation with significantly lower cost and lower emissions compared to other combustion- and flotation-based systems. ❖
1. American Coal Ash Coal Combustion Products and Use Statistics, http://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.
2. ST Internal Report, Aug. 1995.
3. Li, T. X.; Schaefer, J. L.; Tilalom, H.; Neathery, J. K.; and Stencel, J. M., “Dry Beneficiation Processing of Combustion Fly Ash,” Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Pittsburgh, PA, Május 19-20, 1998.
4. Baltrus, J. P.; Diehl, J. R.; Soong, Y.; and Sands, W., “Triboelectrostatic Separation of Fly Ash and Charge Reversal,” Fuel, V. 81, 2002, PP. 757-762.
5. Cangialosi, F.; Notarnicola, M.; Liberti, L.; and Stencel, J., “The Role of Weathering on Fly Ash Charge Distribution during Triboelectrostatic Beneficiation,” Journal of Hazardous Materials, V. 164, 2009, PP. 683-688.
Lewis Baker is the European Technical Support Manager for ST Equipment & Technológia (MEGHAGY) based in the United Kingdom
Abhishek Gupta is a Process Engineer based at the STET pilot plant and lab facility in Needham, MA.
Stephen Gasiorowski is a Senior Research Scientist for ST Equipment & Technológia (MEGHAGY) based in New Hampshire.
Frank Hrach is Vice President of Process Engineering based at the STET pilot plant and lab facility in Needham, MA.
| Utility and power station | Hely | A kereskedelmi tevékenység megkezdése | Létesítmény-részletek |
|---|---|---|---|
| Duke Energy—Roxboro Station | Észak-Karolina | Szeptember. 1997 | 2 separators |
| Talen Energy—Brandon Shores Station | Maryland | Április. 1999 | 2 separators 35,000 ton storage dome Ecotherm Return 2008 |
| ScotAsh (A Lafarge / Skót Power Joint Venture)—Longannet Station | Skócia, EGYESÜLT KIRÁLYSÁG | TOT. 2002 | 1 elválasztó |
| Jacksonville Electric Authority— St. John's River erő Park, FL | Florida | Május 2003 | 2 separators Coal/petcoke blends Ammonia removal |
| Dél-Mississippi Electric Power Hatóság RD. Morrow állomás | Mississippi | Jan. 2005 | 1 separator Ecotherm return |
| New Brunswick Áramszolgáltató Belledune állomás | Új-Brunswick, Kanada | Április. 2005 | 1 separator Coal/petcoke blends Ecotherm return |
| RWE npower Didcot állomás | Anglia, U | Aug. 2005 | 1 separator Ecotherm return |
| Talen Energy Brunner Island Station | Pennsylvania | December. 2006 | 2 separators 40,000 tárolási dóm |
| Tampa elektromos Co. Big Bend Station | Florida | Április. 2008 | 3 separators, szoba kétszemélyes ággyal-hágó 25,000 ton storage dome Ammonia removal |
| RWE npower Aberthaw állomás (A Lafarge Cement, Egyesült Királyság) | Wales, EGYESÜLT KIRÁLYSÁG | Szeptember. 2008 | 1 separator Ammonia removal Ecotherm return |
| EDF Energy West Burton állomás (A Lafarge Cement, Egyesült Királyság, CEMEX) | Anglia, EGYESÜLT KIRÁLYSÁG | TOT. 2008 | 1 separator Ecotherm return |
| ZGP (A Lafarge Cement Lengyelország / Ciech Janikosoda JV) | Lengyelország | Mar. 2010 | 1 separato |
| Korea South-East Power Yeongheung Units 5&6 | Dél-Korea | Szeptember. 2014 | 1 separator Ecotherm return |
| PGNiG Termika-Siekierki | Lengyelország | Ütemezett 2016 | 1 separator Ecotherm return |
| To Be Announced | Lengyelország | Ütemezett 2016 | 1 separator Ecotherm return |
