美国煤炭灰分协会 (高级) 年度调查的生产和使用的煤飞灰报告之间 1966 和 2011, 结束 2.3 燃煤电站锅炉生产亿吨粉煤灰. 这一数额, 大约 625 万吨实益曾说过, 主要用于水泥和混凝土的生产. 然而, 剩下的 1.7+ 亿吨主要在堆填区发现或填充面对蓄水池.
由刘易斯贝克,阿布舍克古普塔, 斯蒂芬贡肖罗夫斯基, 和弗兰克赫拉赫
美国煤炭灰分协会 (高级) 年度调查的生产和使用的煤飞灰报告之间 1966 和 2011, 结束 2.3 燃煤电站锅炉生产了亿吨粉煤灰. 此金额的1, 大约 625 万吨实益曾说过, 主要用于水泥和混凝土的生产. 然而, 剩下的 1.7+ 亿吨主要在堆填区发现或填充面对蓄水池. 最近几年, 新生成的粉煤灰的使用率大幅增加, 与附近的当前价格。 45%, 大约 40 万吨粉煤灰继续每年处置. 虽然欧洲的使用率比美国高得多, 大量的粉煤灰也已存储在垃圾填埋场和一些欧洲国家的蓄水池
最近, 对回收此处置材料的兴趣增加了, 部分由于对高品质粉煤灰混凝土和水泥生产期间减少生产为燃煤发电的需求代已降低在欧洲和北美地区. 对这种垃圾填埋场的环境的长期影响的担忧也促使了实用程序，以找到这个存储灰的有益利用应用程序.
虽然这些储存的粉煤灰可能适合于最初挖掘的有益用途, 绝大多数将需要一些加工来满足水泥或混凝土生产的质量标准。. 因为材料通常是润湿的, 以实现装卸和压实, 同时避免产生空气粉尘, 干燥和松团是混凝土中使用的必要条件, 因为混凝土生产商希望继续将粉煤灰作为干, 细粉. 然而, 确保灰分的化学成分符合规格-最显著的是碳含量, 测量为点火时的损失 (意向书)-是一个更大的挑战. 随着粉煤灰的使用在过去增加 20+ 年, 大多数 "规格" 灰分已被有益地使用, 和废弃质量的灰. 因此, 对于使用从效用蓄水池中回收的绝大多数飞灰, 将需要减少 LOI。.
当其他研究人员使用燃烧技术和浮选工艺来减少回收填埋和积水粉煤灰, ST 设备 & 技术 (STET) 发现其独特之处 摩擦电静压皮带分离系统, 用于新生成粉煤灰选矿的长期应用, 在适当干燥和松团后回收灰分也有效。.
STET 研究人员测试了美洲和欧洲几个粉煤灰堆填区干填埋灰的摩擦电分离行为. 这种回收的灰分非常类似于新鲜生成的火山灰, 有一个惊人的差异: 粒子充电从新鲜灰分中逆转, 2 其他对粉煤灰碳静电分离的研究人员也观察到了这种现象。干土地填充粉煤灰源产生的带负电荷的碳. 无需对分离器的设计或控制进行特殊修改, 以适应他的现象
在 STET 碳分隔符 (无花果. 1), 材料被送入两个平行的平面电极薄差距. 粒子通过粒子间的接触进行摩擦带电. 正电荷的碳和负电荷的矿物 (在刚生成的灰，不弄湿和干) 被吸引到对面电极. 粒子是连续运动的皮带而席卷然后转达了相反的方向. 带移动粒子毗邻每个电极向两端的分隔符. 高皮带速度还可以实现非常高的吞吐量, 以达到 36 在一个分离器上每小时吨. 小差距, 高压领域, 计数器-电流流, 充满活力的粒子-粒子搅拌, 而皮带在电极上的自清洁作用是 stet 分离器的关键特征. 通过控制各种工艺参数, 皮带速度, 馈送点, 和进给速度, STET 过程产生低 LOI 粉煤灰在碳含量小于 1.5 自 4.5% 从饲料飞灰在意向书从测距 4% 来过 25%.
分离器设计是相对简单、 紧凑. 一台机器，用于处理 40 吨每小时大约是 30 金融时报 》 (9 m) 长, 5 金融时报 》 (1.5 m) 宽, 和 9 金融时报 》 (2.75 m) 高. 皮带和关联的辊是唯一的运动部件. 电极是平稳和适当耐用的材料组成. 带是由非导电塑料制成. 分离器的功耗是关于 1 每吨材料的千瓦时, 所消耗的大部分功率由两个驱动皮带的电机消耗.
这个过程是完全干燥, 不需要额外的材料, 除了粉煤灰, 并且不会产生废水或空气排放. 回收的物料包括粉煤灰中碳含量降低到适合用作混凝土中的火山灰质混合材的水平, 和高碳分数作为燃料. 这两个产品流的使用提供了一个 100% 飞灰处置问题的解决方案.
从垃圾填埋场获得四种灰分: 来自位于英国的发电厂的样品 a 和样品 b, C, 和 d 从美国. 所有这些样品都是由大型电站锅炉燃烧烟煤产生的灰分组成的. 由于垃圾填埋场中的物质混合在一起, 没有关于特定煤源或燃烧条件的进一步信息.
STET 所接收到的样品。 15 和 27% 水, 填埋材料是典型的. 样品中还含有不同量的大 >1/8 在. (3 毫米) 材料. 制备碳分离样品, 通过筛选去除大碎片, 然后在碳选矿之前对样品进行干燥和 deagglomerated. 在试验量表中对干燥/松团的几种方法进行了评估, 以优化整个过程。. STET 已经选择了一个工业成熟的饲料加工系统, 提供同时干燥和松团有效的静电分离所必需的. 图中给出了一个通用过程流程图。. 2.
所制备样品的性能在以下范围内： 飞灰 直接从普通公用锅炉获得. 表中总结了分离器进料和产品最相关的属性 2, 以及回收的产品.
stet 分离器加工干燥, 填埋粉煤灰
工艺流程图
使用 stet 三角电带分离器进行的碳减排试验, 可很好地回收所有四个垃圾填埋飞灰源的低 loi 产品. 与处理新鲜灰分相比, 前面讨论的碳的反向充电并没有以任何方式降解分离.
本文概述了利用 STET 工艺回收锅炉和从填埋场回收的灰中的低意向书粉煤灰的性能。 1. 结果表明, 填埋材料生产的 ProAsh®产品质量等同于新鲜粉煤灰原料生产的产品。.
将再生填埋材料产生的 ProAsh 的性质与从同一地点的电站锅炉产生的新鲜粉煤灰 ProAsh 进行了比较。. 经处理的再生灰符合 ASTM C618 和 AASHTO M 的所有规格。 250 标准. 表 2 总结了从两个来源的样品的化学, 显示了新鲜和再生材料之间的微不足道的差异.
实力发展的一个 20% 取代低 loi 粉煤灰在砂浆中含有 600 lb/yd3 水泥材料 (请参见表 3) 显示从填埋灰中提取的 proash 产品产生的迫击炮的强度与使用在同一地点生产的新鲜粉煤灰生产的 proash 的砂浆相当. 选矿再生灰的最终产品将支持混凝土行业的高端用途, 这与 proash 目前在其服务的市场上享有的高度宝贵地位是一致的.
美国低成本天然气的供应大大提高了干燥过程的经济性, 包括从垃圾填埋场干燥湿性粉煤灰. 表 4 总结了在美国运营的燃料成本。 15% 和 20% 水分含量. 典型的干燥效率低下包括在计算值中. 成本是根据干燥后的材料质量计算的. stet 摩擦静电分离处理中粉煤灰的增量成本相对较低.
即使添加了饲料干燥成本, stet 分离工艺提供了低成本的, 工业上已被证明的减少填埋粉煤灰 loi 的工艺. 与基于燃烧的系统相比, 再生粉煤灰的 stet 工艺占资本成本的三分之一至一半. 与燃烧或基于浮选的系统相比, 再生粉煤灰的 stet 工艺对环境的排放也显著降低. 因为标准 stet 工艺安装的唯一额外空气排放源是天然气干燥机, 允许它是相对简单的.
| 将样品送入分离器 | 意向书, % | ProAsh 意向书, % | ProAsh 细, % +325 网格 |
ProAsh 质量产量, % |
|---|---|---|---|---|
| 新鲜 A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| 填埋 A | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| 新鲜的 B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| 填埋 B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| 新鲜 C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| 填埋 C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| 填埋 D | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| 材料来源 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | 曹 | 氧化镁 | K2O | Na2O | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 新鲜的 B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| 填埋 B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| 新鲜 C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| 填埋 C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-日压缩强度, % 的新鲜灰分控制 | 28-日压缩强度, % 的新鲜灰分控制 | |
|---|---|---|
| 新鲜的 B | 100 | 100 |
| 填埋 B | 107 | 113 |
| 新鲜 C | 100 | 100 |
| 填埋 C | 97 | 99 |
| 水分, % | 热要求千瓦时湿基 | 干燥成本/T 干燥基础 (天然气成本3.45 美元/mmBtu) |
| 15 | 165 | $ 2.28 |
| 20 | 217 | $ 3.19 |
除了用于混凝土-名牌 ProAsh 的低碳产品外, STET 分离工艺还能回收以富含碳的粉煤灰形式浪费的未燃烧碳, 品牌 EcoTherm™. ecotherm 具有显著的燃料价值, 可以很容易地使用 stet ecotherm 返回系统返回到电厂, 以减少工厂的煤炭使用. 当 ecotherm 在公用锅炉中燃烧时, 燃烧产生的能量转化为高压/高温蒸汽, 然后以与煤炭相同的效率发电, 通常 35%. 在 stet ecotherm 返回系统中, 回收的热能转化为电能的比例是以热水形式作为低档热量回收能量的竞争技术的两到三倍, 它被循环到锅炉给水系统. ecotherm 也被用作水泥窑中的氧化铝来源, 取代更昂贵的铝土矿, 这通常是远距离运输. 在发电厂或水泥窑使用高碳 ecotherm 灰, 最大限度地提高了交付的煤炭的能量回收, 减少了需要排雷和运输设施的额外燃料.
STET 的塔伦能源布兰登海岸, SMEPA 研发. 明天, NBP Belledune, RWEnpower 迪科, EDF 能源西伯顿, rwenpower ababthaw, 和韩国东南发电厂粉煤灰厂都包括 ecotherm 返回系统.
stet 的分离工艺自 1995 用于粉煤灰选矿, 并产生了超过 20 万吨高品质粉煤灰用于混凝土生产. 控制低 loi proash 目前是使用 stet 的技术生产的 12 美国各地的发电站, 加拿大, 英国, 波兰, 和大韩民国. 丙灰粉煤灰已被批准用于超过 20 州公路当局, 以及很多其他规范机构. proash 还通过了加拿大标准协会和 en 认证。 450:2005 欧洲质量标准. 下表列出使用 STET 技术的灰处理设施 5.
在适当的大型材料倒卖后, 干燥, 和去聚, 使用商业化的 stet 三元带分离器, 可以降低从公用事业工厂垃圾填埋场回收的粉煤灰含碳量. 粉煤灰产品的质量, ProAsh, 利用 stet 系统在再生垃圾填埋材料上, 相当于由新鲜饲料飞灰生产的 proash. proash 产品非常适合混凝土生产并得到验证. 尽管由于燃煤公用事业减少了发电量, 但仍将为混凝土生产商提供优质灰分的回收和选矿服务. 此外, 需要从垃圾填埋场清除灰分以满足不断变化的环境法规的电厂, 将能够利用这一过程将废品责任转化为混凝土生产商的宝贵原材料. 与其他燃烧相比, 采用饲料预处理设备进行干燥和分解填埋粉煤灰的 stet 分离工艺是选灰的一个有吸引力的选择, 其成本和排放都要低得多- 和基于浮选的系统. 里多
1. 美国粉煤灰燃煤产品及使用统计, http:://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.
2. stst 内部报告, 8 月. 1995.
3. 李, T. X。; 舍费尔, J. 我。; 禁止, H。; Neathery, J. K。; 和森贝尔, J. m。, 燃烧粉煤灰的干法选矿工艺,"doe 关于实用粉煤灰上未燃烧碳的会议记录, 匹兹堡, Pa, 5 月 19-20, 1998.
4. 巴尔特鲁斯, J. P。; 迪赫尔, J. R。; 宋, Y。; 和沙, W., "粉煤灰的三电静态分离和电荷反转," 燃料, V. 81, 2002, pp. 757-762.
5. 坎贾洛西, F。; 洛塔尔尼科拉, m。; 自由, 我。; 和森贝尔, J。, "在三聚电阻压液中，风化对粉煤灰电荷分配的作用,"危险材料杂志", V. 164, 2009, pp. 683-688.
Lewis Baker 是 ST 设备的欧洲技术支持经理 & 技术 (STET) 总部设在英国
Abhishek Gupta 是位于尼达姆的 STET 试验工厂和实验室设施的工艺工程师, 马.
斯蒂芬·加西罗夫斯基是ST设备高级研究科学家 & 技术 (STET) 总部设在新罕布什尔州.
Frank Hrach 是位于尼德姆的 STET 试验工厂和实验室的工艺工程副总裁, 马.
| 公用事业和发电站 | 位置 | 开始商业运营 | 设施详情 |
|---|---|---|---|
| 杜克能源-罗克斯伯勒站 | 北卡罗莱纳州 | 9 月. 1997 | 2 分隔符 |
| 塔伦能源–布兰登海岸站 | 马里兰州 | Apr. 1999 | 2 分隔符 35,000 吨存储圆顶埃托姆返回 2008 |
| ScotAsh (拉法基 / 苏格兰电力合资企业)*龙网站 | 苏格兰, 英国 | 华侨城. 2002 | 1 分隔符 |
| 杰克逊维尔电力局*St. 约翰的河电力公园, 佛罗里达州 | 佛罗里达州 | 5 月 2003 | 2 分离器 煤/石油焦混合氨去除 |
| 南密西西比电力局. 莫罗车站 | 密西西比州 | 1 月. 2005 | 1 分离器 Eotherm 返回 |
| 新不伦瑞克电力公司贝勒杜内站 | 新不伦瑞克省, 加拿大 | Apr. 2005 | 1 分离器 煤/石油焦混合 Ecotherm 返回 |
| RWE npower Didcot 站 | 英格兰, U | 8 月. 2005 | 1 分离器 Eotherm 返回 |
| 塔伦能源布伦纳岛站 | 宾夕法尼亚州 | 12月. 2006 | 2 分隔符 40,000 吨存储的圆顶 |
| 坦帕电器有限公司. 大弯站 | 佛罗里达州 | Apr. 2008 | 3 分隔符, 双通 25,000 吨存储圆顶氨去除 |
| RWE n 电源阿伯索站 (拉法基水泥英国) | 威尔士, 英国 | 9 月. 2008 | 1 分离器 氨去除 Ecotherm 返回 |
| EDF能源西伯顿站 (拉法基水泥英国, Cemex 公司) | 英格兰, 英国 | 华侨城. 2008 | 1 分离器 Eotherm 返回 |
| ZGP (拉法基水泥波兰 / Ciech Janikosoda 合资企业) | 波兰 | Mar. 2010 | 1 塞帕拉托 |
| 韩国东南电力永亨机组 5&6 | 韩国 | 9 月. 2014 | 1 分离器 Eotherm 返回 |
| PGNiG 特米卡-西基尔基 | 波兰 | 计划 2016 | 1 分离器 Eotherm 返回 |
| 即将公布 | 波兰 | 计划 2016 | 1 分离器 Eotherm 返回 |
