美國煤炭灰分協會 (高級) 年度調查的生產和使用的煤飛灰報告之間 1966 和 2011, 結束 2.3 燃煤電站鍋爐生產了10億噸短質粉煤灰. 這一數額, 大約 625 萬噸實益曾說過, 主要用於水泥和混凝土的生產. 然而, 剩下的 1.7+ 億噸主要在堆填區發現或填充面對蓄水池.
作者: 路易斯·貝克,阿布舍克古普塔, stephen gasiorowski, 弗蘭克·赫拉奇
美國煤炭灰分協會 (高級) 年度調查的生產和使用的煤飛灰報告之間 1966 和 2011, 結束 2.3 10億噸短噸粉煤灰是由燃煤公用事業公司生產的。, 大約 625 萬噸實益曾說過, 主要用於水泥和混凝土的生產. 然而, 剩下的 1.7+ 億噸主要在堆填區發現或填充面對蓄水池. 雖然近年來新鮮生成的粉煤灰的使用率大幅上升, 與附近的當前價格。 45%, 大約 40 萬噸粉煤灰繼續每年處置. 雖然歐洲的使用率比美國高得多, 大量的粉煤灰也已存儲在垃圾填埋場和一些歐洲國家的蓄水池
最近, 恢復這種處置材料的興趣增加了, 部分原因是, 在歐洲和北美燃煤發電減少的情況下, 在產量減少的時期, 對用於混凝土和水泥生產的優質粉煤灰的需求. 對此類垃圾填埋場對環境的長期影響的擔憂也促使公用事業公司為這種儲存的火山灰尋找有益的用途應用.
雖然這種儲存的粉煤灰中的一些可能適合於最初挖掘的有益用途, 絕大多數需要經過一些加工, 以達到水泥或混凝土生產的品質標準. 因為材料通常是潤濕的, 以便能夠進行處理和壓實, 同時避免在空氣中產生灰塵, 乾燥和脫膠是混凝土使用的必要條件, 因為混凝土生產商將希望繼續將粉煤灰作為乾燥的方式進行配料。, 細粉. 然而, 確保灰分的化學成分符合規格--最顯著的是碳含量, 測量為點火損失 (意向書)--是一個更大的挑戰. 隨著粉煤灰的使用在過去的增加 20+ 年, 大多數 "規格" 灰分都得到了有益的利用, 和處置的劣質火山灰. 因此, 減少 loi 將是使用絕大多數可從公用蓄水池回收的粉煤灰的要求.
而其他研究人員則利用燃燒技術和浮選工藝減少回收的填埋和池塘飛灰的 loi, ST 設備 & 技術 (STET) 發現其獨特 摩擦靜電帶分離系統, 長期用於新生成粉煤灰的選礦, 在適當的乾燥和聚集後對回收的灰分也是有效的.
stet 的研究人員對美洲和歐洲幾個粉煤灰垃圾填埋場的幹垃圾的試靜分離行為進行了測試. 這回收的灰與新鮮生成的灰分非常相似, 有一個驚人的區別: 粒子充電從新鮮灰分的充電被逆轉, 2 其他對粉煤灰碳靜電分離的研究人員也觀察到了這種現象。幹土地填充粉煤灰源產生的帶負電荷的碳. 無需對分離器的設計或控制進行特殊修改, 以適應他的現象
在 STET 碳分隔符號 (無花果. 1), 材料被送入兩個平行的平面電極薄差距. 粒子通過粒子間的接觸進行摩擦帶電. 正電荷的碳和負電荷的礦物 (在剛生成的灰，不弄濕和幹) 被吸引到對面電極. 粒子是連續運動的皮帶而席捲然後轉達了相反的方向. 帶移動粒子毗鄰每個電極向兩端的分隔符號. 高皮帶速度還可以實現非常高的輸送量, 以達到 36 在一個分離器上每小時噸. 小差距, 高壓領域, 計數器-電流流, 充滿活力的粒子-粒子攪拌, 而皮帶在電極上的自清潔作用是 stet 分離器的關鍵特徵. 通過控制各種工藝參數, 皮帶速度, 饋送點, 和進給速度, STET 過程產生低 LOI 粉煤灰在碳含量小於 1.5 自 4.5% 從飼料飛灰在意向書從測距 4% 來過 25%.
分離器設計是相對簡單、 緊湊. 一台機器，用於處理 40 噸每小時大約是 30 金融時報 》 (9 m) 長, 5 金融時報 》 (1.5 m) 寬, 和 9 金融時報 》 (2.75 m) 高. 皮帶和關聯的輥是唯一的運動部件. 電極是平穩和適當耐用的材料組成. 帶是由非導電塑膠製成. 分離器的功耗是關於 1 每噸材料的千瓦時, 所消耗的大部分功率由兩個驅動皮帶的電機消耗.
這個過程是完全乾燥, 不需要額外的材料, 除了粉煤灰, 並且不會產生廢水或空氣排放. 回收的物料包括粉煤灰中碳含量降低到適合用作混凝土中的火山灰質混合材的水準, 和高碳分數作為燃料. 這兩個產品流的使用提供了一個 100% 飛灰處置問題的解決方案.
從垃圾填埋場獲得四種灰分: 來自位於英國的發電廠的樣品 a 和樣品 b, C, 和 d 從美國. 所有這些樣品都是由大型電站鍋爐燃燒煙煤產生的灰分組成的. 由於垃圾填埋場中的物質混合在一起, 沒有關于具體煤源或燃燒條件的進一步資料.
stet 收到的樣品包含在 15 和 27% 水, 作為典型的填埋材料. 樣品中還含有不同量的大 >1/8 在. (3 毫米) 材料. 準備碳分離樣品, 通過篩選去除大的碎片, 然後在碳選礦前將樣品乾燥並脫除. 在試驗規模上對幾種乾燥-團聚的方法進行了評價, 以優化整個過程. stet 選擇了一個經過工業驗證的飼料加工系統, 該系統提供有效靜電分離所需的同時乾燥和去聚. 圖中給出了一個通用的工藝流程圖。. 2.
製備樣品的性質完全在 飛灰 直接從普通公用鍋爐獲得. 表中總結了分離器進料和產品最相關的屬性 2, 以及回收的產品.
stet 分離器加工乾燥, 填埋粉煤灰
工藝流程圖
使用 stet 三角電帶分離器進行的碳減排試驗, 可很好地回收所有四個垃圾填埋飛灰源的低 loi 產品. 與處理新鮮灰分相比，上述碳的反向充電不會以任何方式降低分離.
表總結了使用STET工藝回收的低LOI粉煤灰的特性，既適用于從鍋爐中收集的新灰燼，又從垃圾填埋場回收的灰燼 1. 結果表明，用填土材料生產的ProAsh®產品品質相當於新鮮粉煤灰源生產的產品.
將回收的填埋材料產生的 ProAsh 與來自同一位置的公用鍋爐產生的新鮮粉煤灰產生的 ProAsh 的特性進行了比較. 加工回收的灰燼符合 ASTM C618 和 AASHTO M 的所有規格 250 標準. 表 2 總結了來自兩個來源的樣品的化學性質，顯示了新鮮材料與再生材料之間的顯著差異.
力量發展 20% 在含有砂漿的低LOI粉煤灰的替代 600 lb/yd3 水泥材料 (請參閱表 3) 顯示 ProAsh 產品源自填埋的灰燼產生的迫擊炮，其強度與使用 ProAsh 生產的砂漿相當，這些砂漿來自同一地點生產的新鮮粉煤灰. 受益回收灰的最終產品將支援混凝土行業的高端用途，這與 ProAsh 在目前所服務的市場中享有的極有價值的地位一致.
美國低成本天然氣的供應大大提高了乾燥工藝的經濟效益, 包括從垃圾填埋場乾燥濕性粉煤灰. 表 4 總結了在美國運營的燃料成本。 15% 和 20% 水分含量. 典型的乾燥效率低下包括在計算值中. 成本是根據乾燥後的材料品質計算的. stet 摩擦靜電分離處理中粉煤灰的增量成本相對較低.
即使添加了飼料乾燥成本, stet 分離工藝提供了低成本的, 工業上已被證明的減少填埋粉煤灰 loi 的工藝. 與基於燃燒的系統相比, 再生粉煤灰的 stet 工藝占資本成本的三分之一至一半. 與燃燒或基於浮選的系統相比, 再生粉煤灰的 stet 工藝對環境的排放也顯著降低. 因為標準 STET 工藝安裝的唯一附加空氣排放源是天然氣乾燥機, 允許這將是相對簡單的.
| 將樣品饋送至分隔符號 | 意向書, % | 普羅阿什·洛伊, % | 普羅阿什 細, % +325 網格 |
ProAsh 品質產量, % |
|---|---|---|---|---|
| 新鮮 A | 10.2 | 3.6 | 23 | 84 |
| 填入 A | 11.1 | 3.6 | 20 | 80 |
| 新鮮 B | 5.3 | 2.0 | 13 | 86 |
| 填土 B | 7.1 | 2.0 | 15 | 65 |
| 新鮮 C | 4.7 | 2.6 | 16 | 82 |
| 填入 C | 5.7 | 2.5 | 23 | 72 |
| 填土 D | 10.8 | 3.0 | 25 | 80 |
| 材料來源 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | 草 | 氧化鎂 | K2O | Na2O | SO3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 新鮮 B | 51.60 | 24.70 | 9.9 | 2.22 | 0.85 | 2.19 | 0.28 | 0.09 |
| 填土 B | 50.40 | 25.00 | 9.3 | 3.04 | 0.85 | 2.41 | 0.21 | 0.11 |
| 新鮮 C | 47.7 | 23.4 | 10.8 | 5.6 | 1.0 | 1.9 | 1.1 | 0.03 |
| 填入 C | 48.5 | 26.5 | 11.5 | 1.8 | 0.86 | 2.39 | 1.18 | 0.02 |
| 7-日壓縮強度, % 新鮮灰燼控制 | 28-日壓縮強度, % 新鮮灰燼控制 | |
|---|---|---|
| 新鮮 B | 100 | 100 |
| 填土 B | 107 | 113 |
| 新鮮 C | 100 | 100 |
| 填入 C | 97 | 99 |
| 水分, % | 熱要求 KWhr/T 濕基 | 乾燥成本/T 幹基 (天然氣價格 3.45 美元/毫米B圖) |
| 15 | 165 | $ 2.28 |
| 20 | 217 | $ 3.19 |
除了用於混凝土的低碳產品外，STET 分離過程還回收了碳富集粉煤灰形式的未燃燒的碳, 品牌 EcoTherm™. EcoTherm 具有顯著的燃油價值，使用 STET EcoTherm 返回系統可輕鬆返回發電廠，從而減少電廠的煤炭使用量. 當 EcoTherm 在公用鍋爐中燃燒時, 燃燒的能量被轉換成高壓/高溫蒸汽，然後以與煤相同的效率發電, 通常 35%. STET EcoTherm 返回系統中回收的熱能轉換為電能，比競爭技術高 2 到 3 倍，該技術以熱水的形式回收能量作為低級熱量, 迴圈到鍋爐給水系統. EcoTherm 也被用作水泥窯中的氧化鋁來源, 取代更昂貴的鋁土礦, 通常長距離運輸. 在發電廠或水泥窯使用高碳 EcoTherm 灰燼可最大限度地回收交付的煤炭, 減少了需要排雷和運輸設施的額外燃料.
STET 的塔倫能源布蘭登海岸, SMEPA 研發. 明天, NBP Belledune, RWEnpower 迪科, EDF 能源西伯頓, RWEnpower Aberthaw, 和韓國東南電力飛灰廠都包括EcoTherm返回系統.
STET 的分離過程自 1995 粉煤灰的恩惠，並產生了超過 20 萬噸高品質粉煤灰用於混凝土生產. 受控低 LOI ProAsh 目前採用 STET 的技術生產， 12 美國各地的發電站, 加拿大, 英國, 波蘭, 和大韓民國. ProAshfly 火山灰已被批准使用超過 20 州公路管理局, 以及很多其他規範機構. ProAsh 還通過了加拿大標準協會和 EN 的認證 450:2005 歐洲品質標準. 下表列出使用 STET 技術的灰處理設施 5.
適當剝頭皮大材料後, 乾燥, 和去角, 利用商業化的STET三電帶分離器，可以從公用工廠垃圾填埋場回收的粉煤灰降低碳含量. 粉煤灰產品的品質, 普羅阿什, 在回收的填埋材料上使用STET系統, 相當於用新鮮飼料粉煤灰生產的ProAsh. ProAsh 產品非常適合在混凝土生產中經過驗證. 儘管燃煤發電設施減少了"新鮮"灰的生產，但填埋的灰燼的回收和利用將為混凝土生產商提供持續供應的優質灰燼. 此外, 需要清除垃圾填埋場灰燼以滿足不斷變化的環境法規的發電廠將能夠利用這一過程將廢物產品責任轉化為混凝土生產商的寶貴原材料. STET 分離工藝與飼料預處理設備進行乾燥和脫聚集的填埋式粉煤灰是一個有吸引力的灰分，與其他燃燒相比，成本顯著降低，排放更低- 和基於浮選的系統. *
1. 美國煤灰煤燃燒產品及使用統計, HTTP:://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.
2. ST 內部報告, 銅 %. 1995.
3. 李, T. Ⅹ。; 舍費爾, J. 我。; 禁止, H。; Neathery, J. K。; 和斯滕塞爾, J. M., "燃燒粉灰的乾燥加工,"DOE關於公用事業粉灰未燃燒碳的會議記錄, 匹茲堡, Pa, 5 月 19-20, 1998.
4. 巴爾特魯斯, J. P。; 迪爾, J. R。; 宋, Y。; 和沙, W., "粉煤灰的三電靜態分離和電荷反轉," 燃料, V. 81, 2002, pp. 757-762.
5. 坎賈洛西, F。; 洛塔爾尼柯拉, M.; 自由, 我。; 和斯滕塞爾, J。, "在三聚電阻壓液中，風化對粉煤灰電荷分配的作用,"危險材料雜誌", V. 164, 2009, pp. 683-688.
Lewis Baker 是 ST 設備的歐洲技術支援經理 & 技術 (STET) 總部設在英國
Abhishek Gupta 是位於尼達姆的 STET 試驗工廠和實驗室設施的工藝工程師, 馬.
斯蒂芬·加西羅夫斯基是ST設備高級研究科學家 & 技術 (STET) 總部設在新罕布什爾州.
Frank Hrach 是位於尼德姆的 STET 試驗工廠和實驗室的工藝工程副總裁, 馬.
| 公用事業和發電站 | 位置 | 開始商業運營 | 設施詳情 |
|---|---|---|---|
| 杜克能源-羅克斯伯勒站 | 北卡羅萊納州 | 9 月. 1997 | 2 分隔符號 |
| 塔倫能源–布蘭登海岸站 | 馬里蘭州 | 四月. 1999 | 2 分隔符號 35,000 噸存儲圓頂埃托姆返回 2008 |
| ScotAsh (拉法基 / 蘇格蘭電力合資企業)*龍網站 | 蘇格蘭, 英國 | 華僑城. 2002 | 1 分隔符號 |
| 傑克遜維爾電力局*St. 約翰的河電力公園, 佛羅里達州 | 佛羅里達州 | 5 月 2003 | 2 分離器 煤/石油焦混合氨去除 |
| 南密西西比電力局. 莫羅車站 | 密西西比州 | 1 月. 2005 | 1 分離器 Eotherm 返回 |
| 新不倫瑞克電力公司貝勒杜內站 | 新不倫瑞克省, 加拿大 | 四月. 2005 | 1 分離器 煤/石油焦混合 Ecotherm 返回 |
| RWE npower Didcot 站 | 英格蘭, U | 銅 %. 2005 | 1 分離器 Eotherm 返回 |
| 塔倫能源布倫納島站 | 賓夕法尼亞州 | 12 月. 2006 | 2 分隔符號 40,000 噸存儲的圓頂 |
| 坦帕電器有限公司. 大彎站 | 佛羅里達州 | 四月. 2008 | 3 分隔符號, 雙通 25,000 噸存儲圓頂氨去除 |
| RWE n 電源阿伯索站 (拉法基水泥英國) | 威爾士, 英國 | 9 月. 2008 | 1 分離器 氨去除 Ecotherm 返回 |
| EDF能源西伯頓站 (拉法基水泥英國, Cemex 公司) | 英格蘭, 英國 | 華僑城. 2008 | 1 分離器 Eotherm 返回 |
| ZGP (拉法基水泥波蘭 / Ciech Janikosoda 合資企業) | 波蘭 | 3月. 2010 | 1 塞帕拉托 |
| 韓國東南電力永亨機組 5&6 | 韓國 | 9 月. 2014 | 1 分離器 Eotherm 返回 |
| PGNiG 特米卡-西基爾基 | 波蘭 | 計畫 2016 | 1 分離器 Eotherm 返回 |
| 即將公佈 | 波蘭 | 計畫 2016 | 1 分離器 Eotherm 返回 |
