Chọn ngôn ngữ:
Hiệp hội người Mỹ than tro (ACAA) cuộc khảo sát hàng năm của sản xuất và sử dụng tro bay than báo cáo rằng giữa 1966 và 2011, qua 2.3 tỷ tấn tro bay đã được sản xuất bởi nồi hơi đốt than Tiện ích. Của số tiền này, xấp xỉ 625 triệu tấn đã được sử dụng có lợi, chủ yếu là để sản xuất xi măng và bê tông. Tuy nhiên, số còn lại 1.7+ tỷ tấn chủ yếu được tìm thấy tại bãi chôn lấp hoặc đầy ponded impoundments.
Triboelectrostatic Beneficiation Landfilled và Ponded tro bay
Bởi Lewis Baker,Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, và Frank Hrach
Hiệp hội người Mỹ than tro (ACAA) cuộc khảo sát hàng năm của sản xuất và sử dụng tro bay than báo cáo rằng giữa 1966 và 2011, qua 2.3 tỷ tấn ngắn của tro bay được sản xuất bởi nồi hơi Tiện ích đốt than. 1 số tiền này, xấp xỉ 625 triệu tấn đã được sử dụng có lợi, chủ yếu là để sản xuất xi măng và bê tông. Tuy nhiên, số còn lại 1.7+ tỷ tấn chủ yếu được tìm thấy tại bãi chôn lấp hoặc đầy ponded impoundments. Trong khi sử dụng mức giá cho tro bay mới được tạo ra đã tăng đáng kể trong những năm gần đây, với các mức giá hiện tại gần 45%, xấp xỉ 40 triệu tấn tro bay tiếp tục được xử lý hàng năm. Trong khi tỷ giá sử dụng ở châu Âu đã cao hơn nhiều so với Hoa Kỳ, các khối lượng đáng kể của fly ash cũng đã được lưu trữ trong các bãi chôn lấp và impoundments ở một số nước châu Âu
Mới gần đây, quan tâm đến khôi phục tài liệu này đã tăng, một phần do nhu cầu về tro bay chất lượng cao cho sản xuất bê tông và xi măng trong một thời gian sản xuất giảm như thế hệ điện đốt than đã giảm ở châu Âu và Bắc Mỹ. Mối quan tâm về tác động môi trường lâu dài của các bãi rác như vậy cũng nhắc các tiện ích để tìm thấy các ứng dụng có lợi sử dụng cho này tro được lưu trữ.
Trong khi một số này được lưu trữ tro bay có thể phù hợp để sử dụng có lợi như ban đầu khai quật, phần lớn sẽ yêu cầu một số chế biến để đáp các tiêu chuẩn chất lượng cho xi măng hoặc sản xuất bê tông. Bởi vì vật liệu này thường được làm ướt để cho phép xử lý và nén chặt trong khi tránh thế hệ bụi trong không khí, sấy khô và deagglomeration là một yêu cầu cần thiết để sử dụng trong bê tông bởi vì các nhà sản xuất bê tông sẽ muốn tiếp tục thực hành các trạm trộn tro bay như là một khô, bột mịn. Tuy nhiên, đảm bảo thành phần hóa học của tro đáp ứng thông số kỹ thuật-đáng chú ý nhất là các nội dung cacbon, đo như mất trên lửa (LOI)-là một thách thức lớn hơn. Khi sử dụng tro bay đã tăng lên trong cuối 20+ năm, nhất "in-spec" Ash đã được sử dụng lợi, và chất lượng tro giảm. Do đó, LOI giảm sẽ là một yêu cầu cho việc sử dụng phần lớn các tro bay phục hồi từ các sự sung Tiện ích.
Trong khi các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật đốt cháy và các quá trình nổi cho LOI giảm thu hồi chôn lấp và ponded tro bay, ST thiết bị & Công nghệ (STET) has found that its unique triboelectrostatic belt separation system, dài được sử dụng cho beneficiation của tro bay tươi tạo ra, cũng có hiệu quả trên tro phục hồi sau khi sấy khô và deagglomeration phù hợp.
STET các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các hành vi phân tách triboelectrostatic của tro khô bãi rác từ một số tro bay bãi chôn lấp ở châu Mỹ và Europe. Tro phục hồi này tách ra rất tương tự như tro tươi tạo với một sự khác biệt đáng ngạc nhiên: việc sạc hạt đã được đảo ngược từ đó của tro tươi, với việc sạc cacbon tiêu cực liên quan đến khoáng sản. 2 các nhà nghiên cứu khác của phân tách tĩnh điện của cacbon tro bay cũng đã quan sát thấy hiện tượng này. 3-5 phân cực của máy tách triboelectrostatic STET có thể dễ dàng điều chỉnh để cho phép từ chối các bon tích điện âm từ các nguồn tro bay khô. Không có sửa đổi đặc biệt để thiết kế tách hoặc điều khiển là cần thiết để đáp ứng các hiện tượng của mình
Trong phân cách carbon STET (Sung. 1), vật liệu được đưa vào mỏng khoảng cách giữa hai điện cực song song phẳng. Các hạt triboelectrically được trả bởi interparticle liên hệ. Carbon tính tích cực và tiêu cực tính khoáng (ở ash tươi tạo ra đã không được lên và sấy khô) đang thu hút để đối diện với điện cực. Các hạt được sau đó xuôi lên bởi một vành đai liên tục di chuyển và chuyển tải ở hướng đối diện. Di chuyển vành đai liền kề với mỗi điện cực hướng tới kết thúc đối diện của sự tách hạt. Tốc độ cao của vành đai cũng cho phép rất cao suất lên đến 36 tấn / giờ trên một đĩa đơn tách. Khoảng cách nhỏ, trường điện áp cao, Counter — dòng chảy hiện tại, kích động hạt-hạt mạnh mẽ, and self-cleaning action of the belt on the electrodes are the critical features of the STET separator. Bằng cách kiểm soát các thông số quá trình khác nhau, chẳng hạn như tốc độ đai, nguồn cấp dữ liệu điểm, và nguồn cấp dữ liệu tỷ lệ, quá trình STET sản xuất thấp LOI fly ash carbon nội dung của ít hơn 1.5 để 4.5% từ nguồn cấp dữ liệu bay khác nhau, trong LOI từ đống tro tàn 4% đến hơn 25%.
Thiết kế tách là tương đối đơn giản và nhỏ gọn. Máy được thiết kế để xử lý 40 tấn mỗi giờ là khoảng 30 ft (9 m) dài, 5 ft (1.5 m) rộng, và 9 ft (2.75 m) Cao. Vành đai và con lăn kết hợp là các bộ phận chuyển động duy nhất. Các điện cực là văn phòng phẩm và một bằng vật liệu bền bỉ một cách thích hợp. Thắt lưng được làm bằng nhựa nonconductive. Tiêu thụ điện của máy phân loại là về 1 kilowatt-giờ mỗi tấn vật liệu xử lý với hầu hết các năng lượng tiêu thụ bởi hai động cơ lái xe vành đai.
Quá trình này là hoàn toàn khô, requires no additional materials other than the fly ash, and produces no waste water or air emissions. Các tài liệu thu hồi bao gồm fly ash giảm carbon nội dung mức độ phù hợp để sử dụng như một hỗn hợp pozzolanic trong bê tông, and a high-carbon fraction useful as fuel. Use of both product streams provides a 100% giải pháp cho fly ash xử lý vấn đề.
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 và 27% water, as is typical for landfilled material. The samples also contained varying amounts of large >1/8 ở. (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 Fly ash obtained directly from normal utility boilers. The most relevant properties for both the separator feeds and products are summarized in Table 2, cùng với sản phẩm thu hồi.
Xử lý phân tách STET khô, Tro bay đầy đất
Sơ đồ lưu lượng quy trình
Các thử nghiệm giảm carbon bằng cách sử dụng bộ tách vành đai triboelectric STET dẫn đến sự phục hồi rất tốt các sản phẩm Low-LOI từ tất cả bốn nguồn tro bay bãi rác. Việc sạc ngược của cacbon như đã thảo luận trước đó đã không làm suy giảm sự tách ra trong bất kỳ cách nào so với chế biến tro tươi.
Các thuộc tính của Low-LOI tro bay phục hồi bằng cách sử dụng quá trình STET cho cả tro tươi thu thập từ nồi hơi và tro phục hồi từ các bãi rác được tóm tắt trong bảng 1. Các kết quả cho thấy chất lượng sản phẩm cho ProAsh® sản xuất từ vật liệu bãi rác là tương đương với sản phẩm được sản xuất từ các nguồn tro bay tươi.
Các thuộc tính của ProAsh được tạo ra từ các vật liệu lấn biển bãi rác đã được so sánh với ProAsh được sản xuất từ tro bay tươi được tạo ra bởi các tiện ích nồi hơi từ cùng một vị trí. Các xử lý khai hoang tro đáp ứng tất cả các đặc điểm kỹ thuật ASTM C618 và AASHTO M 250 tiêu chuẩn. Bàn 2 tóm tắt hóa chất cho mẫu từ hai nguồn Hiển thị khác biệt không đáng kể giữa các vật liệu mới và khai hoang.
Phát triển sức mạnh của một 20% thay thế thấp-LOI tro bay trong một vữa có chứa 600 lb/yd3 vật liệu Cement (xem bảng 3) cho thấy các sản phẩm ProAsh có nguồn gốc từ landfilled ash mang súng cối với sức mạnh tương đương với súng cối được sản xuất bằng cách sử dụng ProAsh từ tro bay tươi sản xuất tại cùng một vị trí. Các sản phẩm cuối cùng của tro beneficiated khai hoang có hỗ trợ cao cấp sử dụng trong ngành công nghiệp bê tông phù hợp với vị trí rất có giá trị ProAsh thích tại các thị trường hiện đang phục vụ.
Sự sẵn có của khí tự nhiên chi phí thấp tại Hoa Kỳ rất nhiều tăng cường kinh tế của quá trình sấy, bao gồm cả việc sấy tro bay ướt từ bãi chôn lấp. Bàn 4 tóm tắt chi phí nhiên liệu cho các hoạt động tại Hoa Kỳ cho 15% và 20% nội dung độ ẩm. Thiếu hiệu quả tiêu biểu của sấy được bao gồm trong các giá trị tính toán. Chi phí được dựa trên khối lượng của vật liệu sau khi sấy khô. Các chi phí gia tăng để sấy tro bay cho xử lý tách triboelectrostatic là tương đối thấp.
Ngay cả với việc bổ sung các nguồn cấp dữ liệu làm khô chi phí, quá trình tách STET cung cấp một chi phí thấp, trong công nghiệp chứng minh quá trình LOI giảm landfilled bay tro. Quá trình khai hoang fly ash STET là một phần ba đến một nửa chi phí vốn so với hệ thống đốt cháy. Quá trình STET lấn fly ash cũng có lượng phát thải thấp hơn đáng kể đến môi trường so với đốt hoặc nổi dựa trên hệ thống. Bởi vì nguồn phát thải khí bổ sung chỉ để cài đặt quá trình STET tiêu chuẩn là một máy sấy khí đốt tự nhiên, permitting it would be relatively simple.
| Feed sample to separator | LOI, % | ProAsh LOI, % | ProAsh fineness, % +325 lưới |
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 | Ban | Magiê ôxít | 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, thương hiệu 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, thông thường 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, giảm sự cần thiết để khai thác và vận chuyển nhiên liệu bổ sung cho các cơ sở.
STET của Talen năng lượng Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF năng lượng 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 triệu tấn tro bay chất lượng cao cho sản xuất bê tông. Controlled low-LOI ProAsh is currently produced with STET’s technology at 12 nhà máy điện trên khắp nước Mỹ, Canada, Vương Quốc Anh, Ba Lan, và Hàn Quốc. ProAshfly tro đã được chấp thuận cho sử dụng bởi hơn 20 cơ quan nhà nước lộ, cũng như nhiều khác cơ quan đặc điểm kỹ thuật. ProAsh cũng đã được chứng nhận theo các Hiệp hội tiêu chuẩn Canada và EN 450:2005 tiêu chuẩn chất lượng châu Âu. Tiện nghi xử lý tro, sử dụng công nghệ STET được liệt kê trong bảng 5.
Sau khi thích hợp scalping lớn vật liệu, sấy khô, và deagglomeration, Fly ash hồi phục từ thực vật Tiện ích bãi rác có thể được giảm trong carbon nội dung bằng cách sử dụng phân cách thương mại hóa triboelectric đai STET. Chất lượng của sản phẩm fly ash, ProAsh, sử dụng hệ thống STET ngày giành lại tài liệu bãi rác, 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. Ngoài ra, 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, Tháng tám. 1995.
3. Li, T. X.; Schaefer, J. L.; Ban, 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, Có thể 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 & Công nghệ (STET) 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 & Công nghệ (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 | Vị trí | Bắt đầu hoạt động thương mại | Chi tiết cơ sở |
|---|---|---|---|
| Duke Energy—Roxboro Station | Bắc Carolina | Tháng chín. 1997 | 2 separators |
| Talen Energy—Brandon Shores Station | Maryland | Tháng tư. 1999 | 2 separators 35,000 ton storage dome Ecotherm Return 2008 |
| ScotAsh (Lafarge / Scotland điện công ty liên doanh)—Longannet Station | Scotland, VƯƠNG QUỐC ANH | Tháng mười. 2002 | 1 phân cách |
| Jacksonville Electric Authority— St. John's River điện Park, FL | Florida | Có thể 2003 | 2 separators Coal/petcoke blends Ammonia removal |
| Cơ quan điện lực Nam Mississippi R.D. Morrow Station | Mississippi | Jan. 2005 | 1 separator Ecotherm return |
| Công ty điện lực New Brunswick Belledune Station | New Brunswick, Canada | Tháng tư. 2005 | 1 separator Coal/petcoke blends Ecotherm return |
| RWE npower Didcot Station | Anh, U | Tháng tám. 2005 | 1 separator Ecotherm return |
| Talen Energy Brunner Island Station | Pennsylvania | Tháng mười hai. 2006 | 2 separators 40,000 tôn lí dome |
| Tampa điện Co. Big Bend Station | Florida | Tháng tư. 2008 | 3 separators, vượt qua gấp đôi 25,000 ton storage dome Ammonia removal |
| RWE npower Aberthaw Station (Lafarge xi măng Vương Quốc Anh) | Xứ Wales, VƯƠNG QUỐC ANH | Tháng chín. 2008 | 1 separator Ammonia removal Ecotherm return |
| EDF năng lượng West Burton Station (Lafarge xi măng Vương Quốc Anh, Cemex) | Anh, VƯƠNG QUỐC ANH | Tháng mười. 2008 | 1 separator Ecotherm return |
| ZGP (Ba Lan Lafarge xi măng / Ciech Janikosoda liên doanh) | Ba Lan | Mar. 2010 | 1 separato |
| Korea South-East Power Yeongheung Units 5&6 | Nam Triều tiên | Tháng chín. 2014 | 1 separator Ecotherm return |
| PGNiG Termika-Siekierki | Ba Lan | Dự kiến 2016 | 1 separator Ecotherm return |
| To Be Announced | Ba Lan | Dự kiến 2016 | 1 separator Ecotherm return |
