Izvēlieties valodu:
Amerikāņu ogļu pelnu asociācija (ACAA) gada pārskats par ražošanu un izmantošanu akmeņogļu vieglie pelni ziņo, ka starp 1966 un 2011, pāri 2.3 billion short tons of fly ash were produced by coal-fired utility boilers. Of this amount, Aptuveni 625 miljoni tonnas pozitīvi izmantot, pārsvarā cementa un betona ražošanai. Tomēr, pārējie 1.7+ miljardi tonnu galvenokārt atrodas izgāztuvēs vai piepildītos dīķos.
Triboelectrostatic Beneficiation no poligonā apglabātajiem un Ponded vieglie pelni
Autors: Lewis Baker,Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, un Frenks Hrahs
Amerikāņu ogļu pelnu asociācija (ACAA) gada pārskats par ražošanu un izmantošanu akmeņogļu vieglie pelni ziņo, ka starp 1966 un 2011, pāri 2.3 billion short tons of fly ash were produced by coal-fired utility boilers.1 Of this amount, Aptuveni 625 miljoni tonnas pozitīvi izmantot, pārsvarā cementa un betona ražošanai. Tomēr, pārējie 1.7+ miljardi tonnu galvenokārt atrodas izgāztuvēs vai piepildītos dīķos. While use rates for freshly generated fly ash have increased considerably over recent years, ar pašreizējiem tarifiem tuvu 45%, Aptuveni 40 miljoniem tonnu lidojošo pelnu turpina likvidēt katru gadu. While use rates in Europe have been much higher than in the United States, dažās Eiropas valstīs atkritumu poligonos un konfiscējumos ir uzglabāti arī ievērojami pelnu apjomi.
Nesen, interese atgūt šo izmesto materiālu ir palielinājusies, daļēji tāpēc, ka Eiropā un Ziemeļamerikā ir samazinājies pieprasījums pēc augstas kvalitātes pelniem betona un cementa ražošanai ražošanas samazināšanās periodā, jo ogļu spēkstaciju ražošana ir samazinājusies.. Bažas par šādu atkritumu poligonu ilgtermiņa ietekmi uz vidi arī mudina komunālos pakalpojumu sniedzējus atrast izdevīgus lietojumus šiem uzglabātajiem pelniem.
Lai gan daži no šiem uzglabātajiem lidojošajiem pelniem var būt piemēroti lietderīgai izmantošanai, kā sākotnēji, lielākajai daļai būs nepieciešama apstrāde, lai atbilstu cementa vai betona ražošanas kvalitātes standartiem.. Because the material has been typically wetted to enable handling and compaction while avoiding airborne dust generation, drying and deagglomeration is a necessary requirement for use in concrete because concrete producers will want to continue the practice of batching fly ash as a dry, smalks pulveris. Tomēr, assuring the chemical composition of the ash meets specifications—most notably the carbon content, measured as loss on ignition (LOI)—is a greater challenge. As fly ash use has increased in the last 20+ gadi, lielākā daļa "in-spec" pelnu ir lietderīgi izmantoti, un nek kvalitatīvie pelni , kas izmesti. Tādējādi, LOI reduction will be a requirement for using the vast majority of fly ash recoverable from utility impoundments.
Lai gan citi pētnieki ir izmantojuši sadedzināšanas paņēmienus un flotācijas procesus, lai loi reģenerēto apglabāto un apdomāto mušu samazināšanu, ST aprīkojums & Tehnoloģijas (STET) has found that its unique triboelectrostatic belt separation system, ilgi izmanto, lai iegūtu svaigi radītus mušu pelnus, ir efektīva arī reģenerētiem pelniem pēc piemērotas žāvēšanas un deagglomerācijas.
STET pētnieki ir pārbaudījuši sauso apglabāto pelnu triboelectrostatisko atdalīšanas uzvedību no vairākiem mušu pelnu poligoniem Amerikā un Eiropā. Šie atgūtie pelni, kas atdalīti ļoti līdzīgi svaigi radītiem pelniem, ar vienu pārsteidzošu atšķirību: 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
STET oglekļa separatorā (Vīģes. 1), materiāls tiek ievadīts plānā spraugā starp diviem paralēliem planārajam elektrodiem. Daļiņas ir triboelektriski uzlādētas, saskaroties ar starpdaļiņām. Pozitīvi lādēts ogleklis un negatīvi lādēts minerāls (ar svaigi ģenerēto pelni, kas nav samitrināts un žāvētas) pievelkas iepretim elektrodi. Daļiņas tad nes nepārtraukti pārvietojas jostas un nogādā pretējos virzienos. Josta virzās daļiņas, kas atrodas blakus katra elektroda pie pretējās galus atdalītāju. The high belt speed also enables very high throughputs up to 36 tonnas stundā ar vienu atdalītāju. Neliela atstarpe, 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. Kontrolējot dažādu procesu parametri, piemēram, lentes ātrums, punktu barības, un plūsmas ātrums, STET process rada zemu LOI vieglie pelni pie oglekļa saturu mazāk nekā 1.5 lai 4.5% no barības lidot sākot LOI no pelniem 4% pat vairāk nekā 25%.
Atdalītāju dizains ir salīdzinoši vienkāršs un kompakts. Mašīna, ko paredzēts apstrādāt 40 tonnas stundā ir aptuveni 30 Pēdas (9 m) garš, 5 Pēdas (1.5 m) plats, un 9 Pēdas (2.75 m) augsts. Drošības josta un ar to saistītie veltņi ir vienīgās kustīgās daļas. Elektrodi ir nekustīgi un sastāv no atbilstoši izturīga materiāla. The belt is made of nonconductive plastic. Atdalītāja enerģijas patēriņš ir aptuveni 1 kilovatstunda uz tonnu materiāla, kas apstrādāts ar lielāko daļu jaudas, ko patērē divi motori, kas vada jostu.
Process ir pilnīgi sauss, requires no additional materials other than the fly ash, and produces no waste water or air emissions. Reģenerēti materiāli sastāv no mīcām pelniem, kuru oglekļa saturs ir samazināts līdz līmenim, kas piemērots izmantošanai par pozolānisku piejaukums betonā, and a high-carbon fraction useful as fuel. Use of both product streams provides a 100% risinājums , lai lidotu ar pelnu likvidēšanas problēmām.
No izgāztuvēm iegūti četri pelnu avoti: Sample A from a power plant located in the United Kingdom and Samples B, C, un D no Amerikas Savienotajām Valstīm. Visi šie paraugi sastāvēja no pelniem, kas tika sadedzināti bitumena oglēs ar lieliem komunālajiem katliem. Sakarā ar sajauk anos materiālu atkritumu poligonos, papildu informācija nav pieejama attiecībā uz konkrētu akmeņogļu avotu vai sadedzināšanas nosacījumi.
Kādā tie saņemti, STET ietverti starp paraugiem 15 un 27% water, as is typical for landfilled material. Paraugi ietverti arī dažādā daudzumā lielu >1/8 Collas. (3 mm) materiāls. Lai sagatavotu paraugu oglekļa atdalīšanas, lielie gruži tika aizvākti, veicot skrīningu, un paraugi pēc tam tika žāvēti un deaglomerēti pirms oglekļa. 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 vieglie pelni obtained directly from normal utility boilers. Gan separatoru plūsmām, gan produktiem svarīgākās īpašības ir apkopotas tabulā 2, kopā ar reģenerētu produktu.
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. Tabula 2 summarizes the chemistry for samples from two of the sources showing the insignificant difference between the fresh and reclaimed material.
Stiprības attīstība 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, tostarp samitrināto mušu žāvēšana no poligoniem,. Tabula 4 summarizes the fuel costs for operations in the United States for 15% un 20% mitruma saturs. Aprēķinātās vērtības ir iekļautas tipiskās žāvēšanas neefektivitātes. Izmaksas ir balstītas uz materiāla masu pēc žāvēšanas. Papildu izmaksas par mušu pelnu žāvēšanu STET triboelektriskās separācijas apstrādei ir salīdzinoši zemas.
Pat piesaužot barības žāvēšanas izmaksas, 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 (ProAsh) fineness, % +325 acs |
ProAsh mass yield, % |
|---|---|---|---|---|
| Svaigi A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| Landfilled A | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| Svaigi B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| Poligonā apglabāts B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| Svaigs C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| Poligonā apglabāts C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| Landfilled D | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| Material source | SiO2 SiO2 | Al2O3 Al2O3 | Fe2O3 (Fe2O3) | Cao | Mgo | K2O (K2O) | Na2O (Na2O) | So3 (So3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Svaigi B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| Poligonā apglabāts B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| Svaigs C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| Poligonā apglabāts C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-day compressive strength, % svaigu pelnu kontroles | 28-day compressive strength, % svaigu pelnu kontroles | |
|---|---|---|
| Svaigi B | 100 | 100 |
| Poligonā apglabāts B | 107 | 113 |
| Svaigs C | 100 | 100 |
| Poligonā apglabāts C | 97 | 99 |
| Mitruma saturs, % | 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, branded 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, Parasti 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, samazināt vajadzību rakt un transportēt papildu degvielu uz iekārtām,.
STET's Talen Energy Brandon Shores, MVUPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy 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 par mušu pelnu nīdējiem un ir radījis vairāk nekā 20 miljoni tonnu augstas kvalitātes vieglie pelni betona ražošanai. Controlled low-LOI ProAsh is currently produced with STET’s technology at 12 spēkstacijām visā Amerikas Savienotajās Valstīs, Kanāda, Apvienotā Karaliste, Polija, un Korejas Republiku. ProAshfly ash has been approved for use by more than 20 valsts lielceļu iestādes, kā arī daudzas citas specifikācijas aģentūras. ProAsh has also been certified under the Canadian Standards Association and EN 450:2005 kvalitātes standartus Eiropā. Pelnu pārstrādes iekārtas, kas izmanto STET tehnoloģiju, ir uzskaitītas 5.
Pēc piemērotas liela materiāla skalošanas, Žāvēšanas, un deagglomerācija, no komunālo iekārtu poligoniem atgūtos lidojošos pelnus var samazināt oglekļa saturā, izmantojot komercializēto STET triboelektrisko jostu separatoru. Mušu pelnu produkta kvalitāte, ProAsh (ProAsh), 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. Turklāt, 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, Augusts. 1995.
3. Li, T. X.; Schaefer, J. L.; Aizliegums, H.; Neathery, J. K.; un Stencel, J. M., “Dry Beneficiation Processing of Combustion Fly Ash,” Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Pittsburgh, Pa (Pa), Maijs 19-20, 1998.
4. Baltrus (Baltrus), J. P.; Dīls (Diehl), J. R.; Drīzumā, Y.; and Sands, W., “Triboelectrostatic Separation of Fly Ash and Charge Reversal,” Fuel, V. 81, 2002, PP. 757-762.
5. Cangialosi (Cangialosi), F.; Notarikola (Notarnicola), M.; Liberti (Liberti), L.; un Stencel, J., “The Role of Weathering on Fly Ash Charge Distribution during Triboelectrostatic Beneficiation,” Journal of Hazardous Materials, V. 164, 2009, PP. 683-688.
Lūiss Beikers (Lewis Baker) ir ST aprīkojuma Eiropas tehniskā atbalsta vadītājs & Tehnoloģija (STET) kas atrodas Apvienotajā Karalistē
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 & Tehnoloģija (STET) 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 | Atrašanās vietu | Komercdarbības sākums | Detalizēta informācija par iekārtu |
|---|---|---|---|
| Duke Energy—Roxboro Station | Ziemeļkarolīna | Septembris. 1997 | 2 separators |
| Talen Energy—Brandon Shores Station | Maryland | Apr. 1999 | 2 separators 35,000 ton storage dome Ecotherm Return 2008 |
| Skotu skoti (Lafarge (Lafarge) / Scottish Power kopuzņēmums)—Longannet Station | Skotija, Uk | Oktobris. 2002 | 1 atdalītāju |
| Jacksonville Electric Authority— St. Džona upes enerģijas parks, Fl | Florida | Maijs 2003 | 2 separators Coal/petcoke blends Ammonia removal |
| Dienvidu Misisipi elektroenerģijas pārvalde R.D. dzelzceļa stacija Morrow | Misisipi | Jan. 2005 | 1 separator Ecotherm return |
| Ņūbransvikas spēkstacija Belledune | Ņūbransvika, Kanāda | Apr. 2005 | 1 separator Coal/petcoke blends Ecotherm return |
| RWE npower Didcot stacija | Anglija, U | Augusts. 2005 | 1 separator Ecotherm return |
| dzelzceļa stacija Talen Energy Brunner Island | Pennsylvania | Dec. 2006 | 2 separators 40,000 tonnu uzglabāšanas kupols |
| Tampa Electric Co. dzelzceļa stacija Big Bend | Florida | Apr. 2008 | 3 separators, dubultā caurlaide 25,000 ton storage dome Ammonia removal |
| RWE npower Aberthaw stacija (Lafarge Cement Lielbritānija) | Velsā, Uk | Septembris. 2008 | 1 separator Ammonia removal Ecotherm return |
| dzelzceļa stacija EDF Energy West Burton (Lafarge Cement Lielbritānija, Cemex (Cemex)) | Anglija, Uk | Oktobris. 2008 | 1 separator Ecotherm return |
| ZGP (ZGP) (Lafarge Cement Polija / Ciech Janikosoda JV) | Polija | Marts. 2010 | 1 separato |
| Koreja Dienvidaustrumu Power Yeongheung Vienības 5&6 | Dienvidkoreja | Septembris. 2014 | 1 separator Ecotherm return |
| PGNiG Termika-Siekierki | Polija | Plānots 2016 | 1 separator Ecotherm return |
| To Be Announced | Polija | Plānots 2016 | 1 separator Ecotherm return |
