Taal selecteren:
De Amerikaanse kolen Ash vereniging (OOA) jaarlijkse enquête van de productie en het gebruik van kolen vliegas meldt dat tussen 1966 en 2011, over 2.3 miljard korte tonnen vliegas werden geproduceerd door hulpprogramma kolen gestookte ketels. Van dit bedrag, ongeveer 625 miljoen ton zijn beneficiair gebruikt, vooral voor de productie van cement en beton. Echter, de resterende 1.7+ miljard ton worden voornamelijk aangetroffen in stortplaatsen of rijm opstuwingen gevuld.
Triboelectrostatic Beneficiation van gestorte en rijm vliegas
Door Lewis Baker,Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, en Frank Hrach
De Amerikaanse kolen Ash vereniging (OOA) jaarlijkse enquête van de productie en het gebruik van kolen vliegas meldt dat tussen 1966 en 2011, over 2.3 miljard korte tonnen vliegas werden geproduceerd door kolengestookte hulpprogramma boilers.1 van dit bedrag, ongeveer 625 miljoen ton zijn beneficiair gebruikt, vooral voor de productie van cement en beton. Echter, de resterende 1.7+ miljard ton worden voornamelijk aangetroffen in stortplaatsen of rijm opstuwingen gevuld. Terwijl gebruik tarieven voor vers gegenereerde vliegas zijn aanzienlijk toegenomen in de afgelopen jaren, met de huidige tarieven in de buurt van 45%, ongeveer 40 miljoen ton vliegas blijven jaarlijks worden verwijderd. Terwijl gebruik tarieven in Europa veel hoger dan in de Verenigde Staten zijn, aanzienlijke hoeveelheid vliegas zijn ook opgeslagen in stortplaatsen en opstuwingen in sommige Europese landen
Onlangs, toegenomen belangstelling voor dit verwijderd materiaal terugkrijgen, gedeeltelijk als gevolg van de vraag naar kwalitatief hoogwaardige vliegas voor beton en cement productie gedurende een periode van verminderde productie als kolen gestookte macht generatie gedaald in Europa en Noord-Amerika. Bezorgdheid over de lange termijn milieueffecten van zulke stortplaatsen zijn ook wordt gevraagd de hulpprogramma's voor het vinden van nuttige toepassingen voor deze opgeslagen ash.
Terwijl sommige van deze vliegas opgeslagen kan worden geschikt voor nuttig gebruik zoals oorspronkelijk opgegraven, de overgrote meerderheid vergt een aantal verwerking voldoen aan kwaliteitsnormen voor cement of beton productie. Omdat het materiaal meestal wordt bevochtigd is om behandeling en verdichting terwijl het vermijden van airborne stof generatie, drogen en deagglomeration is een noodzakelijke voorwaarde voor gebruik in beton, omdat concrete producenten zal willen blijven van de praktijk van de batching vliegas als een droge, fijn poeder. Echter, verzekeren van de chemische samenstelling van de as voldoet aan de specificaties — vooral het koolstofgehalte, gemeten als gewichtsverlies bij gloeien (LOI)— is een grotere uitdaging. Als vliegas is gebruik toegenomen in de laatste 20+ jaar, de meeste "in-spec" as is beneficiair gebruikt, en de as van de uit hoogwaardige verwijderd. Dus, LOI vermindering zal zijn een vereiste voor het gebruik van de overgrote meerderheid van de vliegas van nut opstuwingen.
Terwijl andere onderzoekers hebben gebruikt verbranding technieken en processen van de flotatie voor LOI reductie van herstelde gestort en rijm vliegas, ST apparatuur & Technologieën (STET) heeft ontdekt dat zijn unieke tribo-elektrostatisch bandscheidingssysteem, lang gebruikt voor beneficiation van vers gegenereerd vliegas, is ook effectief op herstelde ash na geschikt drogen en deagglomeration.
STET hebben onderzoekers getest het triboelectrostatic scheiding gedrag van gedroogde gestorte ash uit verschillende vliegas stortplaatsen in Amerika en Europa. Deze herstelde ash gescheiden zeer ook naar vers gegenereerde ash met een verrassende verschil: het opladen van de deeltjes werd omgekeerd ten opzichte van die voor verse ash, met het koolstofbelasting negatief ten opzichte van het mineraal.2 Andere onderzoekers van elektrostatische scheiding van vliegas koolstof hebben ook waargenomen dit fenomeen.3-5 De polariteit van de STET triboelectrostatische separator kan gemakkelijk worden aangepast om afwijzing van negatief geladen koolstof uit gedroogde gestorte vliegas bronnen mogelijk te maken. Er zijn geen speciale wijzigingen aan het scheidingsteken ontwerp of besturingselementen nodig voor zijn verschijnselen
In het STET koolstof scheidingsteken (Fig. 1), materiaal wordt ingevoerd in de dunne kloof tussen twee parallelle vlakke elektroden. De deeltjes triboelectrically betalen door interparticle contact. De positief geladen koolstof en het negatief geladen mineraal (in vers gegenereerde as dat niet is bevochtigd en gedroogd) zich aangetrokken voelen tot tegenover elektroden. De deeltjes worden vervolgens opgeveegd door een continue bewegende gordel en overgebracht in tegengestelde richtingen. De band beweegt de deeltjes grenzend aan elke elektrode naar de tegenovergestelde einden van het scheidingsteken. De gordel van de hoge snelheid maakt het ook mogelijk zeer hoge doorvoercapaciteit tot 36 ton per uur op een enkele scheidingsteken. De kleine opening, hoogspannings-veld, teller — stroom, krachtige deeltje-deeltje agitatie, Cellulase zelfreinigend van de gordel op de elektroden zijn de essentiële kenmerken van het STET-scheidingsteken. Door het beheersen van diverse procesparameters, zoals riem snelheid, feed punt, en diervoeders tarief, het STET-proces produceert lage LOI vliegas op koolstofgehalte van minder dan 1.5 Aan 4.5% in al het voeder vliegen as variërend in LOI van 4% tot meer dan 25%.
Het scheidingsteken ontwerp is relatief eenvoudig en compact. Een machine die is ontworpen voor het verwerken van 40 ton peruur is ongeveer 30 ft (9 m) lange, 5 ft (1.5 m) breed, en 9 ft (2.75 m) hoog. De riem en de bijbehorende rollen zijn de enige bewegende delen. De elektroden zijn stationaire en bestaat uit een op de juiste manier duurzaam materiaal. De riem is gemaakt van nonconductive kunststof. Het scheidingsteken voor het stroomverbruik is over 1 kilowattuur per ton materiaal verwerkt met het merendeel van het energieverbruik door twee motoren rijden de gordel.
Het proces is volledig droog, vereist geen extra materialen dan de vliegas, en produceert geen afval water of lucht emissies. De herstelde materialen bestaan uit vliegas in koolstofgehalte beperkt tot niveaus geschikt voor gebruik als een pozzolanic vermenging in beton, en een hoog koolstofgehalte fractie nuttig als brandstof. Gebruik van beide stromen product biedt een 100% oplossing voor vliegas verwijdering problemen.
Vier bronnen voor ash zijn afkomstig van stortplaatsen: Monster A uit een elektriciteitscentrale ligt in het Verenigd Koninkrijk en monsters B, C, en D uit de Verenigde Staten. Al deze monsters bestonden uit as van de verbranding van bitumineuze steenkool door grote nut ketels. Als gevolg van de vermenging van materiaal in de stortplaatsen, Er is geen verdere informatie beschikbaar betreffende specifieke kolen bron of verbranding.
De monsters door STET tussen ontvangen 15 en 27% water, zoals typisch voor gestort materiaal. De monsters bevatten ook verschillende hoeveelheden grote >1/8 in. (3 mm) materiaal. Ter voorbereiding van de monsters van koolstof scheiding, het grote puin werd verwijderd door screening en de monsters dan gedroogd en deagglomerated voorafgaand aan koolstof beneficiation. Verschillende methoden voor het drogen/deagglomeration zijn beoordeeld op de experimentele schaal voor het optimaliseren van het gehele proces. STET heeft gekozen voor een industrieel bewezen feed verwerking systeem dat gelijktijdige drogen biedt en deagglomeration die nodig zijn voor effectieve elektrostatische scheiding. Een algemene proces-stroomdiagram wordt gepresenteerd in Fig. 2.
De eigenschappen van de bereide monsters lagen ruim binnen het bereik van vliegas rechtstreeks verkregen uit normale nutsketels. De meest relevante eigenschappen voor zowel het scheidingsteken feeds en de producten zijn samengevat in tabel 2, samen met de herstelde product.
Koolstof vermindering proeven met behulp van het STET tribo riem scheidingsteken resulteerde in zeer goed herstel van lage-LOI producten uit alle vier stortplaats vliegas bronnen. Het omgekeerde opladen van de koolstof zoals eerder besproken heeft de scheiding op geen enkele manier aangetast in vergelijking met de verwerking van verse as.
De eigenschappen van de laag-LOI vliegas teruggewonnen met behulp van de STET-proces voor zowel vers ingezamelde as uit de ketel en as teruggewonnen uit de stortplaats wordt samengevat in tabel 1. Uit de resultaten blijkt dat de productkwaliteit van ProAsh® geproduceerd uit gestort materiaal gelijkwaardig is aan het product dat is geproduceerd uit verse vliegasbronnen.
De eigenschappen van de ProAsh gegenereerd uit het teruggewonnen stortmateriaal werden vergeleken met die van ProAsh geproduceerd uit verse vliegas gegenereerd door de utility ketels op dezelfde locatie. De verwerkte teruggewonnen as voldoet aan alle specificaties van ASTM C618 en AASHTO M 250 Normen. Tabel 2 vat de chemie voor monsters uit twee van de bronnen waaruit het onbeduidende verschil tussen het verse en teruggewonnen materiaal.
Sterkte ontwikkeling van een 20% vervanging van de laag-LOI vliegas in een mortel 600 lb/yd3 cementitious materiaal (zie Tabel 3) toonde het ProAsh-product afkomstig van gestorte as leverde mortels op met een sterkte die vergelijkbaar is met mortels die met ProAsh worden geproduceerd uit verse vliegas die op dezelfde locatie wordt geproduceerd. Het eindproduct van de goedgewonerde teruggewonnen as zou ondersteunen high-end toepassingen in de betonindustrie in overeenstemming met de zeer waardevolle positie ProAsh geniet in de markten die zij momenteel bedient.
De beschikbaarheid van goedkoop aardgas in de Verenigde Staten verbetert de economie van droogprocessen sterk, inclusief het drogen van bevochtigde vliegas van stortplaatsen. Tabel 4 vat de brandstofkosten voor activiteiten in de Verenigde Staten voor 15% en 20% vochtgehalte. Typische inefficiënties van het drogen zijn opgenomen in de berekende waarden. De kosten zijn gebaseerd op de massa van het materiaal na het drogen. De incrementele kosten voor het drogen van vliegas voor STET triboelectrostatische scheidingsverwerking zijn relatief laag.
Zelfs met de toevoeging van voerdroogkosten, het STET-scheidingsproces biedt een, industrieel bewezen proces voor LOI-reductie van gestorte vliegas. Het STET-proces voor teruggewonnen vliegas bedraagt een derde tot de helft van de kapitaalkosten in vergelijking met op verbranding gebaseerde systemen. Het STET-proces voor teruggewonnen vliegas heeft ook aanzienlijk lagere emissies voor het milieu in vergelijking met verbrandings- of drijfsystemen. Omdat de enige extra lucht uitstoot broncode de standaardinstallatie STET proces een natuurlijke gasgestookte droger is, het toelaat zou relatief eenvoudig.
| Feed monster naar scheidingsteken | LOI, % | ProAsh LOI, % | ProAsh fijnheid, % +325 Mesh |
ProAsh massa opbrengst, % |
|---|---|---|---|---|
| Verse A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| A gestort | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| Verse B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| Gestorte B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| Verse C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| Gestorte C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| Gestorte D | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| Materiële bron | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Verse B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| Gestorte B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| Verse C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| Gestorte C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-druksterkte van de dag, % van verse as control | 28-druksterkte van de dag, % van verse as control | |
|---|---|---|
| Verse B | 100 | 100 |
| Gestorte B | 107 | 113 |
| Verse C | 100 | 100 |
| Gestorte C | 97 | 99 |
| Vochtgehalte, % | Warmtebehoefte KWhr/T nat basis | Drogen van kosten/T droge basis (aardgas kosten $3.45/mmBtu) |
| 15 | 165 | $ 2.28 |
| 20 | 217 | $ 3.19 |
Naast de koolstofarme product voor gebruik in beton — merk-naam ProAsh — de scheiding STET verwerken ook herstelt anders verspild onverbrande koolstof in de vorm van vliegas koolstof-rijke, merknaam EcoTherm™. EcoTherm heeft een aanzienlijke brandstofwaarde en kan gemakkelijk worden teruggegeven aan de elektriciteitscentrale met behulp van de STET EcoTherm Return systeem om het kolengebruik in de fabriek te verminderen. Wanneer EcoTherm wordt verbrand in de nutsketel, de energie van verbranding wordt omgezet in hoge druk/hoge temperatuur stoom en vervolgens in elektriciteit met dezelfde efficiëntie als steenkool, meestal 35%. De omzetting van de teruggewonnen thermische energie in elektriciteit in het STET EcoTherm Return-systeem is twee tot drie keer hoger dan die van de concurrerende technologie waarbij de energie wordt teruggewonnen als laagwaardige warmte in de vorm van warm water, die wordt verspreid naar het boiler feed watersysteem. EcoTherm wordt ook gebruikt als bron van aluminiumoxide in cementovens, het vervangen van het duurdere bauxiet, die meestal wordt vervoerd lange afstanden. Met behulp van de koolstofrijke EcoTherm as, hetzij in een elektriciteitscentrale of een cementoven maximaliseert de energieterugwinning van de geleverde kolen, verminderen van de behoefte aan de mijne en het vervoer van extra brandstof tot de faciliteiten.
STET is Talen energie Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, Netwerkopstartprogramma Belledune, RWEnpower Didcot, EOF energie West Burton, RWEnpower Aberthaw, en de Korea South-East Power vlieg as planten bevatten allemaal EcoTherm Return systemen.
Het scheidingsproces van STET wordt commercieel gebruikt sinds 1995 voor vliegas beneficiation en heeft gegenereerd over 20 miljoen ton hoogwaardige vliegas voor concrete productie. Gecontroleerde low-LOI ProAsh wordt momenteel geproduceerd met STET's technologie op 12 centrales in de Verenigde Staten, Canada, het Verenigd Koninkrijk, Polen, en de Republiek Korea. ProAshfly as is goedgekeurd voor gebruik door meer dan 20 snelweg overheid, Naast heel veel andere agentschappen van de specificatie. ProAsh is ook gecertificeerd onder de Canadian Standards Association en EN 450:2005 kwaliteitsnormen in Europa. Ash verwerkingsinstallaties met behulp van STET technologie staan in tabel 5.
Na het geschikte scalperen van groot materiaal, Drogen, en deagglomeratie, vliegas verhaald hulpprogramma plant stortplaatsen kunnen worden verminderd in het gehalte aan koolstof met behulp van het gecommercialiseerde STET tribo riem scheidingsteken. De kwaliteit van het product van de vliegas, ProAsh, met behulp van het STET-systeem op geregenereerde stortplaats materiaal, gelijk aan ProAsh is vervaardigd uit vers Voer vliegas. Het ProAsh product is zeer geschikt en bewezen in concrete productie. Het herstel en de beneficiation van gestorte as zal voorzien in een voortdurende toevoer van kwalitatief hoogwaardige ash concrete producenten ondanks de verminderde productie van "verse" as als kolen gestookte utilities generatie verminderen. Bovendien, elektriciteitscentrales die as van stortplaatsen moeten verwijderen om te voldoen aan veranderende milieuvoorschriften, kunnen het proces gebruiken om een afvalproductaansprakelijkheid om te zetten in een waardevolle grondstof voor betonproducenten. Het STET-scheidingsproces met voervoorbewerkingsapparatuur voor het drogen en deagglomererende gestorte vliegas is een aantrekkelijke optie voor asbeneficiatie met aanzienlijk lagere kosten en lagere emissies in vergelijking met andere verbranding- en op flotatie gebaseerde systemen. ❖
1. Amerikaanse Kolen Ash Coal Verbrandingsproducten en gebruik statistieken, http://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.
2. ST Intern rapport, Aug. 1995.
3. Li, T. X.; Schaefer, J. L.; Verbod, H.; Neathery, J. K.; en Stencel, J. M., "Droge Beneficiation Verwerking van Combustion Fly Ash," Proceedings of the DOE Conference on Unburned Carbon on Utility Fly Ash, Pittsburgh, Pa, Mei 19-20, 1998.
4. Baltrus (Baltrus), J. P.; Diehl, J. R.; Soong, Y.; en Zand, W., "Triboelectrostatische scheiding van Fly Ash en Charge Reversal," Brandstof, V. 81, 2002, PP. 757-762.
5. Cangialosi Cangialosi, F.; Notarnicola (Notarnicola), M.; Liberti Liberti, L.; en Stencel, J., "De rol van verwering op Fly Ash Charge Distribution tijdens Triboelectrostatic Beneficiation," Journal of Dangerous Materials, V. 164, 2009, PP. 683-688.
Lewis Baker is de Europese Technical Support Manager voor ST Equipment & Technologie (STET) gevestigd in het Verenigd Koninkrijk
Abhishek Gupta is een Process Engineer gevestigd in de STET proeffabriek en lab faciliteit in Needham, MA.
Stephen Gasiorowski is een Senior Research Scientist voor ST Equipment & Technologie (STET) gevestigd in New Hampshire.
Frank Hrach is Vice President of Process Engineering gevestigd in de STET pilot fabriek en lab faciliteit in Needham, MA.
| Nuts- en elektriciteitscentrale | Locatie | Begin van de commerciële exploitatie | Details van de faciliteit |
|---|---|---|---|
| Duke Energy— Roxboro Station | North Carolina | Sept. 1997 | 2 Scheidingstekens |
| Talen Energy-Brandon Shores Station | Maryland | Apr. 1999 | 2 Scheidingstekens 35,000 ton opslag koepel Ecotherm Return 2008 |
| ScotAsh (Lafarge / Scottish Power Joint Venture)—Station Longannet | Schotland, VERENIGD KONINKRIJK | Okt. 2002 | 1 scheidingsteken |
| Jacksonville Electric Authority- St. Park van de macht van John's River, FL | Florida | Mei 2003 | 2 separatoren Kolen/petcoke mengsels Ammoniak verwijdering |
| South Mississippi Electric Power Authority R.D. Morrow Station | Mississippi | Jan. 2005 | 1 afscheider Ecotherm terug |
| New Brunswick Power Company Belledune Station | New Brunswick, Canada | Apr. 2005 | 1 separator Kolen/petcoke mengsels Ecotherm retour |
| RWE npower Didcot Station | Engeland, U | Aug. 2005 | 1 afscheider Ecotherm terug |
| Talen Energy Brunner Eiland Station | Pennsylvania | Dec. 2006 | 2 Scheidingstekens 40,000 ton opslag koepel |
| Tampa Electric Co. Big Bend Station | Florida | Apr. 2008 | 3 Scheidingstekens, Double pass 25,000 ton opslag koepel Ammoniak verwijderen |
| RWE npower Aberthaw Station (Lafarge Cement UK) | Wales, VERENIGD KONINKRIJK | Sept. 2008 | 1 separator Ammoniak verwijdering Ecotherm terug |
| EDF Energy West Burton Station (Lafarge Cement UK, Cemex) | Engeland, VERENIGD KONINKRIJK | Okt. 2008 | 1 afscheider Ecotherm terug |
| ZGP (Lafarge Cement Polen / Ciech Janikosoda JV) | Polen | Mar. 2010 | 1 separato |
| Korea Zuid-Oost Power Yeongheung Eenheden 5&6 | Zuid-Korea | Sept. 2014 | 1 afscheider Ecotherm terug |
| PGNiG Termika-Siekierki | Polen | Gepland 2016 | 1 afscheider Ecotherm terug |
| Aan te maken | Polen | Gepland 2016 | 1 afscheider Ecotherm terug |
