Vyberte jazyk:
Americký uhlie Ash združenia (ACAA) ročný prieskum výroby a využívanie uhoľného popolčeka hlási, že medzi 1966 a 2011, nad 2.3 miliardy krátkych ton popolčeka vyrobili uhoľné kotly. Z tejto sumy, približne 625 priaznivo sa použili miliónov ton, väčšinou na výrobu cementu a betónu. Avšak, zostávajúce 1.7+ miliárd ton sú primárne nájdený na skládkach alebo plnené títo vzdúvania.
Triboelectrostatic obohacovacie uloženého a Ponded Popolček
Podľa Lewis Baker,Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, a Frank Hrach
Americký uhlie Ash združenia (ACAA) ročný prieskum výroby a využívanie uhoľného popolčeka hlási, že medzi 1966 a 2011, nad 2.3 miliardy krátkych ton popolčeka bolo vyprodukovaných uhoľnými úžitkovými kotlami.1 Z tohto množstva, približne 625 priaznivo sa použili miliónov ton, väčšinou na výrobu cementu a betónu. Avšak, zostávajúce 1.7+ miliárd ton sú primárne nájdený na skládkach alebo plnené títo vzdúvania. Zatiaľ čo miera používania čerstvo vytvoreného popolčeka sa v posledných rokoch výrazne zvýšila, s aktuálne sadzby blízko 45%, približne 40 milióna ton popolčeka naďalej každoročne likvidovať. Zatiaľ čo miera užívania v Európe bola oveľa vyššia ako v Spojených štátoch, na skládkach a vzdúvania v niektorých európskych krajinách sa skladovali tiež značné objemy Popolček
Nedávno, záujem o vrátenie tohto likvidovaný materiál zvýšil, čiastočne z dôvodu dopytu po vysokokvalitnej popolčeka na výrobu betónu a cementu počas obdobia zníženej výroby, pretože výroba energie z uhlia sa v Európe a Severnej Amerike znížila. Obavy o dlhodobý vplyv týchto skládok na životné prostredie sú tiež výzvou Utility nájsť prospešné použitie aplikácií pre tento uložený popol.
Zatiaľ čo niektoré z týchto uložených lietať popol môže byť vhodný pre prospešné použitie ako spočiatku vykopané, Prevažná väčšina bude vyžadovať určité spracovanie, aby spĺňali kvalitatívne normy pre cement alebo betón výroby. Pretože materiál bol zvyčajne navlhčený, aby sa umožnila manipulácia a zhutnenie a zároveň sa zabránilo tvorbe prachu prenášaného vzduchom, Sušenie a odlupovanie je nevyhnutnou požiadavkou na použitie v betóne, pretože výrobcovia betónu budú chcieť pokračovať v praxi dávkovania popolčeka ako suchého, jemný prášok. Avšak, zabezpečenie chemického zloženia popola spĺňa špecifikácie – najmä obsah uhlíka, merané ako strata žíhaním (LOI)— je väčšia výzva. Keďže používanie popolčeka sa v poslednom období zvýšilo 20+ rokov, väčšina "in-spec" popol bol priaznivo použitý, a ne kvalitný popol zlikvidovaný. Tak, Zníženie LOI bude požiadavkou na používanie prevažnej väčšiny popolčeka získateľného z verejných služieb.
Zatiaľ čo iní výskumníci použili spaľovacie techniky a flotačné procesy na zníženie LOI redukcie zhodnotených skládok a rybníkového popolčeka, Zariadenia ST & Technológie (STET) zistil, že jeho jedinečnosť triboelektrostatický systém separácie pásov, dlho používa pre rafinácia čerstvo generované popolčeka, je účinný aj pri zhodnotenom popole po vhodnom sušení a deagglomerácii.
STET výskumníci testovali triboelectrostatic separácie správania sušeného skládky popola z niekoľkých skládok popolčeka v Amerike a Európe. Tento obnovený popol oddelený veľmi podobne ako čerstvo generované popol s jedným prekvapivý rozdiel: Náboj častíc bol obrátený z náboja čerstvého popola, s negatívnym uhlíkovým nábojom vo vzťahu k minerálu.2 Tento jav pozorovali aj ďalší výskumníci elektrostatickej separácie uhlíka z popolčeka.3-5 Polarita triboelektrostatického separátora STET sa dá ľahko upraviť tak, aby umožňovala odmietnutie záporne nabitého uhlíka zo sušených zdrojov popolčeka skládkovaného na skládke. Na prispôsobenie sa jeho javom nie sú potrebné žiadne špeciálne úpravy konštrukcie alebo ovládacích prvkov separátoru
V odlučovači STETI uhlíka (Figa. 1), materiál je podávaný do tenkej medzery medzi dve paralelné planárne elektródy. Častice sú triboelectrically nabité medzičastou kontaktu. Kladne nabitých uhlíka a záporne nabité minerálnych (v čerstvo generované popola, ktorá nebola nasýtenou a sušené) sú priťahované k oproti elektródy. Častice sú potom strhne do nepretržitého pohybu pásu a prepravované v opačných smeroch. Pás sa pohybuje vedľa každej elektróde smerom opačných koncoch oddeľovač častice. Vysoká rýchlosť pásu tiež umožňuje veľmi vysokú priepustnosť až do 36 ton za hodinu na jednom separátore. A malá medzera, vysokonapäťové pole, počítadlo prúdu, intenzívna miešanie častíc a častíc, a samočistiace pôsobenie pásu na elektródy sú kritickými vlastnosťami separátoru STET. Ovládanie rôznych parametrov procesu, napríklad rýchlosť pohybu pásu, vysielacie štúdio, a rýchlosť posuvu, STETI proces produkuje nízke LOI popolčeka v obsahu uhlíka v menej ako 1.5 na 4.5% z krmiva lietať popol rozmedzí LOI od 4% k viac ako 25%.
Oddeľovač dizajn je pomerne jednoduchý a kompaktný. Stroj určený na spracovanie 40 ton za hodinu je približne 30 ft (9 m) dlhé, 5 ft (1.5 m) široký, a 9 ft (2.75 m) Vysoký. Pás a pridružených valčeky sú len pohyblivé časti. Elektródy sú stacionárne a zložené z vhodne odolný materiál. Pás je vyrobený z nevodivého plastu. Oddeľovač príkon je o 1 kilowatthodín na tonu spracovaného materiálu, pričom väčšina energie spotrebuje dva motory poháňajúce pás.
Proces je úplne suchý, nevyžaduje žiadne ďalšie materiály okrem popolčeka, a neprodukuje žiadne odpadové vody ani emisie do ovzdušia. Regenerované materiály pozostávajú z popolčeka znížiť obsah uhlíka na úrovniach, ktoré sú vhodné pre použitie ako Puzolánový prímes do betónu, a frakcia s vysokým obsahom uhlíka užitočná ako palivo. Použitie oboch produktových tokov poskytuje 100% Riešenie problémov s likvidáciou Popolček.
Štyri zdroje popola boli získané zo skládok: Vzorka A z elektrárne nachádzajúcej sa v Spojenom kráľovstve a vzorky B, C, a D zo Spojených štátov. Všetky tieto vzorky pozostávali z popola zo spaľovania bitúmenového uhlia veľkými úžitkových kotlov. Vzhľadom na premiešanie materiálu na skládkach, nie sú k dispozícii žiadne ďalšie informácie týkajúce sa konkrétneho zdroja uhlia alebo podmienok spaľovania.
Vzorky, ktoré stet dostal, obsiahnuté medzi 15 a 27% Voda, ako je typické pre skládkované materiály. Vzorky obsahovali aj rôzne množstvá veľkých >1/8 v. (3 mm) Materiál. Príprava vzoriek na separáciu uhlíka, veľké nečistoty boli odstránené skríningom a vzorky potom sušené a deaglomerované pred uhlíkom beneficiation. V pilotnom meradle bolo vyhodnotených niekoľko metód sušenia/deaglomerácie s cieľom optimalizovať celkový proces. Spoločnosť STET si vybrala priemyselne osvedčený systém spracovania krmív, ktorý ponúka súčasné sušenie a deaglomeráciu potrebnú na efektívnu elektrostatickú separáciu. Vývojový diagram všeobecného procesu je znázornený na obr.. 2.
Vlastnosti pripravených vzoriek boli dobre v rozmedzí Popolček získané priamo z bežných úžitkových kotlov. Najrelevantnejšie vlastnosti pre separačné kanály aj produkty sú zhrnuté v tabuľke 2, spolu s rehodnotenou produktom.
Spracovanie separátoru STET sušené, skládkovaný popolček
Vývojový diagram procesu
Skúšky na zníženie emisií uhlíka pomocou triboelektrického pásového separátora STET viedli k veľmi dobrému získavaniu produktov s nízkym obsahom LOI zo všetkých štyroch zdrojov popolčeka zo skládky. Reverzné nabíjanie uhlíka, ako už bolo uvedené, nijako neznehodnotilo separáciu v porovnaní so spracovaním čerstvého popola.
Vlastnosti popolčeka s nízkym obsahom LOI získaného procesom STET pre čerstvo zozbieraný popol z kotla a popol získaný zo skládky sú zhrnuté v tabuľke 1. Výsledky ukazujú, že kvalita produktu ProAsh® vyrobeného zo skládkovaného materiálu je rovnocenná s kvalitou produktu vyrobeného z čerstvých zdrojov popolčeka.
Vlastnosti ProAsh vytvoreného z regenerovaného materiálu skládky sa porovnali s vlastnosťami ProAsh vyrobeného z čerstvého popolčeka vytvoreného úžitkovými kotlami z toho istého miesta. Spracovaný regenerovaný popol spĺňa všetky špecifikácie ASTM C618 a AASHTO M 250 normy. Tabuľka 2 sumarizuje chemické zloženie vzoriek z dvoch zdrojov, ktoré ukazujú zanedbateľný rozdiel medzi čerstvým a regenerovaným materiálom.
Sila rozvoja 20% nahradenie popolčeka s nízkym obsahom LOI v trecej miske obsahujúcej 600 LB/YD3 cementový materiál (pozri tabuľku 3) ukázalo, že produkt ProAsh získaný zo skládkovaného popola získal malty s pevnosťou porovnateľnou s maltami vyrobenými pomocou ProAsh z čerstvého popolčeka vyrobeného na rovnakom mieste. Konečný produkt prospešného regenerovaného popola by podporil špičkové použitie v betonárskom priemysle v súlade s vysoko cennou pozíciou, ktorú má ProAsh na trhoch, na ktorých v súčasnosti pôsobí.
Dostupnosť lacného zemného plynu v Spojených štátoch výrazne zvyšuje ekonomiku procesov sušenia, vrátane sušenia zmáčaného popolčeka zo skládok. Tabuľka 4 sumarizuje náklady na palivo pre operácie v Spojených štátoch pre 15% a 20% obsah vlhkosti. Typická neefektívnosť sušenia je zahrnutá vo vypočítaných hodnotách. Náklady sú založené na hmotnosti materiálu po vysušenie. Prírastkové náklady na sušenie popolčeka na spracovanie triboelektrostatickej separácie STET sú relatívne nízke.
Dokonca aj s pridaním nákladov na sušenie krmiva, proces separácie STET ponúka nízke náklady, priemyselne osvedčený proces znižovania LOI skládkovaného popolčeka. Proces STET pre regenerovaný popolček predstavuje jednu tretinu až polovicu kapitálových nákladov v porovnaní so systémami založenými na spaľovaní. Proces STET pre regenerovaný popolček má takisto výrazne nižšie emisie do životného prostredia v porovnaní so systémami založenými na spaľovaní alebo flotácii. Pretože jediným dodatočným zdrojom emisií do ovzdušia k štandardnému procesnému zariadeniu STET je sušička na zemný plyn, Povolenie by bolo relatívne jednoduché.
| Privádzanie vzorky do separátora | LOI, % | ProAsh LOI, % | ProAsh (Aš)! jemnosť, % +325 pletivo |
Hmotnostný výťažok ProAsh, % |
|---|---|---|---|---|
| Čerstvé A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| Skládka A | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| Čerstvé B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| Skládkované B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| Čerstvé C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| Skládkované C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| Skládkovanie D | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| Zdroj materiálu | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 (Fe2O3) | CaO | Mgo | K2O (K2O) | Na2O (Na2O) | SO3 (So3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Čerstvé B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| Skládkované B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| Čerstvé C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| Skládkované C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-Pevnosť v dennom tlaku, % kontroly čerstvého popola | 28-Pevnosť v dennom tlaku, % kontroly čerstvého popola | |
|---|---|---|
| Čerstvé B | 100 | 100 |
| Skládkované B | 107 | 113 |
| Čerstvé C | 100 | 100 |
| Skládkované C | 97 | 99 |
| Obsah vlhkosti, % | Potreba tepla KWhr/T na mokrom základe | Náklady na sušenie/t suchého základu (zemný plyn stojí $ 3.45 / mmBtu) |
| 15 | 165 | $ 2.28 |
| 20 | 217 | $ 3.19 |
Okrem nízkouhlíkového produktu na použitie v betóne – značky ProAsh – proces separácie STET tiež rekuperuje inak zbytočný nespálený uhlík vo forme popolčeka bohatého na uhlík, značkové EcoTherm™. EcoTherm má významnú palivovú hodnotu a môže byť ľahko vrátený do elektrickej elektrárne pomocou systému STET EcoTherm Return na zníženie spotreby uhlia v elektrárni. Keď sa EcoTherm spaľuje v úžitkovom kotle, energia zo spaľovania sa premieňa na vysokotlakovú/vysokoteplotnú paru a potom na elektrickú energiu s rovnakou účinnosťou ako uhlie, zvyčajne 35%. Premena rekuperovanej tepelnej energie na elektrickú energiu v spätnom systéme STET EcoTherm je dvakrát až trikrát vyššia ako premena konkurenčnej technológie, kde sa energia rekuperuje ako nízkokvalitné teplo vo forme teplej vody, ktorý cirkuluje do systému napájacej vody kotla. EcoTherm sa používa aj ako zdroj oxidu hlinitého v cementárenských peciach, Vytlačenie drahšieho bauxitu, ktorý sa zvyčajne prepravuje na dlhé vzdialenosti. Použitie vysokouhlíkového popola EcoTherm buď v elektrárni alebo cementárenskej peci maximalizuje rekuperáciu energie z dodaného uhlia, znižuje potrebu dolu a doprava dodatočné palivo do zariadení.
STET's Talen energie Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF energia West Burton, RWEnpower Aberthaw, a závody na výrobu popolčeka Korea South-East Power zahŕňajú návratové systémy EcoTherm.
Proces separácie STET sa odvtedy komerčne používa 1995 pre beneficiation popolčeka a vytvoril viac ako 20 milión ton vysokokvalitných popolčeka na výrobu betónu. Controlled low-LOI ProAsh sa v súčasnosti vyrába technológiou STET na 12 elektrárne v celých Spojených štátoch, Kanada, Spojené kráľovstvo, Poľsko, a Kórejská republika. Popol ProAshfly bol schválený na použitie viac ako 20 orgány štátu highway, rovnako ako mnoho iných agentúr špecifikácia. ProAsh bol tiež certifikovaný podľa Kanadskej asociácie pre normalizáciu a EN 450:2005 štandardy kvality v Európe. Popol spracovateľských zariadení pomocou STETI technológie sú uvedené v tabuľke 5.
Po vhodnom skalpovaní veľkého materiálu, Sušenie, a deagglomeration, popolček zhodnotený zo skládok úžitkových zariadení sa môže znížiť obsah uhlíka pomocou komercializovaného odlučovača stetových trojikopov. Kvalita produktu popolčeka, ProAsh (Aš)!, používanie systému STET na regenerovanom skládkovom materiáli, je ekvivalentom prípravku ProAsh vyrobeného z čerstvého kŕmneho popolčeka. Produkt ProAsh je veľmi vhodný a osvedčený pri výrobe betónu. Zhodnocovanie a získavanie popola ukladaného na skládky zabezpečí nepretržité dodávky vysokokvalitného popola pre výrobcov betónu napriek zníženej produkcii "čerstvého" popola, keďže uhoľné služby znižujú výrobu. Okrem toho, Elektrárne, ktoré potrebujú odstrániť popol zo skládok, aby splnili meniace sa environmentálne predpisy, budú môcť využiť tento proces na zmenu zodpovednosti za odpadový produkt na cennú surovinu pre výrobcov betónu. Proces separácie STET so zariadením na predbežné spracovanie krmiva na sušenie a rozdúchavanie popolčeka skládkovaného na skládke je atraktívnou možnosťou beneficiácie popola s výrazne nižšími nákladmi a nižšími emisiami v porovnaní s iným spaľovaním- a systémy založené na flotácii. ❖
1. Americké produkty spaľovania uhoľného popola a štatistiky použitia, http://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.
2. Interná správa ST, Augusta. 1995.
3. Li, T. X.; Schaefer, J. L.; Zákaz, H.; Neathery, J. K.; a Stencel, J. M., "Suché beneficiačné spracovanie popolčeka zo spaľovania," Zborník z konferencie DOE o nespálenom uhlíku na popolčeku z verejných služieb, Pittsburgh, Pa, Môže 19-20, 1998.
4. Baltrus, J. P.; Diehl, J. R.; Soong, Y.; a piesky, W., "Triboelektrostatické oddelenie popolčeka a obrátenie náboja," Palivo, V. 81, 2002, PP. 757-762.
5. Cangialosi, F.; Notarnicola, M.; Liberti, L.; a Stencel, J., "Úloha zvetrávania pri distribúcii náboja popolčeka počas triboelektrostatického prínosu," Vestník nebezpečných materiálov, V. 164, 2009, PP. 683-688.
Lewis Baker je európskym manažérom technickej podpory pre st zariadenia & Technológia (STET) so sídlom v Spojenom kráľovstve
Abhishek Gupta je procesný inžinier so sídlom v pilotnom závode STET a laboratórnom zariadení v Needhame, MA.
Stephen Gasiorowski je vedúci výskumný pracovník pre ST Equipment & Technológia (STET) so sídlom v New Hampshire.
Frank Hrach je viceprezidentom procesného inžinierstva so sídlom v pilotnom závode STET a laboratórnom zariadení v Needhame, MA.
| Verejné služby a elektrárne | Umiestnenie | Začiatok obchodnej prevádzky | Podrobnosti o zariadení |
|---|---|---|---|
| Duke Energy – stanica Roxboro | Severná Karolína | Septembra. 1997 | 2 Oddeľovače |
| Talen Energy – stanica Brandon Shores | Maryland | Apríla. 1999 | 2 Oddeľovače 35,000 tonová úložná kupola Ecotherm Return 2008 |
| ScotAsh (Lafarge / Škótsky power joint venture)—Stanica Longannet | Škótsko, SPOJENÉ KRÁĽOVSTVO | Októbra. 2002 | 1 separátor |
| Jacksonville Electric Authority - St. Jana Riverpark napájania, FL | Florida | Môže 2003 | 2 Separátory zmesi uhlia a petického koksu Odstraňovanie amoniaku |
| Južná Mississippi elektrickej energie úradu R.D. Železničná stanica Morrow | Mississippi | Jan. 2005 | 1 separátor Ecotherm return |
| Stanica New Brunswick Power Company Belledune | Nový Brunswick, Kanada | Apríla. 2005 | 1 separátor zmesi uhlia a petkoksu Návrat ektermu |
| Železničná stanica RWE npower Didcot | Anglicko, U | Augusta. 2005 | 1 separátor Ecotherm return |
| Železničná stanica Talen Energy Brunner Island | Pennsylvania | Dec. 2006 | 2 Oddeľovače 40,000 Tony batožín dome |
| Tampa Electric Co. Big Bend Station | Florida | Apríla. 2008 | 3 Oddeľovače, Dvojlôžková pass 25,000 tonová skladovacia kupola Odstránenie amoniaku |
| Železničná stanica RWE npower Aberthaw (Lafarge Cement UK) | Wales, SPOJENÉ KRÁĽOVSTVO | Septembra. 2008 | 1 separátor Odstránenie amoniaku Návrat ekotermu |
| Stanica EDF Energy West Burton (Lafarge Cement UK, Cemex) | Anglicko, SPOJENÉ KRÁĽOVSTVO | Októbra. 2008 | 1 separátor Ecotherm return |
| ZGP (Lafarge Cement Poľsko / Ciech Janikosoda JV) | Poľsko | Mar. 2010 | 1 oddeliť |
| Kórea Južná-Východ Power Yeongheung jednotky 5&6 | Južná Kórea | Septembra. 2014 | 1 separátor Ecotherm return |
| PGNiG Termika-Siekierki | Poľsko | Naplánované 2016 | 1 separátor Ecotherm return |
| Bude oznámené | Poľsko | Naplánované 2016 | 1 separátor Ecotherm return |
