Triboelectrostatic rikastus maahan ja Ponded lentotuhka

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

Triboelektrostaattinen

Maa täytetty ja lammikkoinen perho tuhka

Tekijä Lewis Baker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, ja Frank Hrach

American hiili Ash ry (ACAA) vuosittainen tutkimus tuotanto ja käyttö kivihiilen lentotuhka kertoo, että välillä 1966 ja 2011, yli 2.3 hiilivoimaloiden kattiloilla on tuotettu miljardeja lyhyitä tonneja lentotuhkaa.1 Tästä määrästä noin 625 miljoonaa tonnia on tosiasiallinen käytetään, pääasiassa sementin ja betonin valmistukseen. Kuitenkin, jäljellä olevat 1.7+ miljardia tonnia ovat pääasiassa löytyy kaatopaikoille tai täyttää ponded patoamisen. Vaikka käyttö hinnat juuri syntyneet lentotuhka ovat kasvaneet huomattavasti viime vuosina, nykyinen hinnat 45%, noin 40 miljoonaa tonnia lentotuhkaa, joka myydään edelleen vuosittain. Vaikka käyntiasteet Euroopassa ollut paljon suurempi kuin Yhdysvalloissa, huomattavia määriä lentotuhka myös tallennetut kaatopaikoille ja patoamisen joissakin Euroopan maissa.

Äskettäin, luovutetun materiaalin takaisinperintä on lisääntynyt, osittain johtuen korkealaatuisen lentotuhkan kysynnästä betonin ja sementin tuotannossa tuotannon vähenemisen aikana, kun hiilivoiman tuotanto on vähentynyt Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Huoli tällaisten kaatopaikkojen pitkän aikavälin ympäristövaikutuksista saa myös apuohjelmat etsimään hyödyllisiä käyttösovelluksia tähän varastoituun tuhkaan.

MAANTÄYTTEISEN TUHKAN LAATU JA VAADITTU HYVÄNTAHTOINEN

Vaikka osa varastoidusta lentotuhkasta voi soveltua hyödylliseen käyttöön, suurin osa vaatii jonkin verran jalostusta sementin tai betonin tuotannon laatuvaatimusten täyttämiseksi. Koska materiaali on tyypillisesti tiivistetty käsittelyn ja tiivistymisen mahdollistavaksi välttäen samalla ilmassa leviävää pölyntuotantoa, kuivaus ja deagglomerointi on välttämätön edellytys käytettäväksi betonissa, koska betonintuottajat haluavat jatkaa lentotuhkan erättämistä kuivana, hieno jauhe. Kuitenkin, tuhkan kemiallisen koostumuksen vakuuttaminen täyttää vaatimukset, erityisesti syttymishäviönä mitattu hiilipitoisuus (LOI), on suurempi haaste. Koska lentotuhkan käyttö on lisääntynyt viime 20+ vuotta, eniten "in-spec" tuhka on käytetty hyödyllisellä tavalla, ja laajenemisen hävitetty tuhka. Näin, LOI-vähennys on edellytys hyödyntää suurinta osaa huoltotakeista talteenotettavasta lentotuhkasta.

LOI VÄHENTÄMINEN TRIBOELECTRIC EROTTAMINEN

Muut tutkijat ovat käyttäneet polttotekniikoita ja vaahdotusprosesseja LOI:n vähentämiseen kaatopaikoista ja lammestaneista lentotuhkasta, ST laitteet & Teknologiat (STET) on todennut, että sen ainutlaatuinen triboelectrostatic vyön erotusjärjestelmä, käytetään pitkään juuri tuotetun lentotuhkan hyötymiseen, on tehokas myös talteenotetun tuhkan kanssa sopivan kuivauksen ja deagglomeroinnin jälkeen.

STET tutkijat ovat testanneet triboelectrostatic erottaminen käyttäytyminen kuivattu kaatopaikka tuhka useista lentää tuhka kaatopaikoilla Amerikassa ja Euroopassa. Tämä talteen tuhka erotettu hyvin samanlainen vasta tuotettu tuhka yksi yllättävä ero: hiukkaslataus peruutettiin tuoreen tuhkan latauksesta, kun hiilen lataus oli negatiivinen suhteessa mineraaliin.2 Myös muut lentotuhkahiilin sähköstaattisen erottelun tutkijat ovat havainneet tämän ilmiön.3,4,5 STET-triboelektrostaattisen erottimen napaisuutta voidaan helposti säätää siten, että kuivatuista kaatopaikoista peräisin oleva negatiivisesti ladattu hiili voidaan hylätä. Erottimen rakenteeseen tai ohjausobjekteihin ei tarvitse tehdä erityisiä muutoksia näiden ilmiöiden huomioon saamiseksi..

TEKNIIKAN ESITTELY – LENTOTUHKA HIILIDIOKSIDIN EROTTAMINEN

Kaupungissa STET carbon erotin (Kuva 1), materiaali syötetään kahden rinnakkaisen höylääselektrodien väliseen ohueen rakoon. Hiukkaset majoittuvat triboelectrically interparticle yhteyttä. Positiivisesti varautunut hiilen ja negatiivisesti varautuneet mineraali (juuri syntyy Ash, joita ei kosteana ja kuivatut) houkuttelevat vastapäätä elektrodit. Hiukkaset sitten pyyhkäisi esiin jatkuvasti liikkuva vyö ja välitetään vastakkaisiin suuntiin. Hihna liikkuu vieressä kunkin elektrodin kohti vastakkaisissa päissä erottimen hiukkasia. Korkea hihnannopeus mahdollistaa erittäin tarkkuudessa, jopa 36 tonnia tunnissa yhden erotin. Pieni ero, korkea jännite kenttä, laskurivirtavirta, voimakas hiukkaskiihdytys ja vyön itsepuhdistus elektrodeilla ovat kriittisiä ominaisuuksia

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

STET-erottimesta. Ohjaamalla eri prosessin parametrit, kuten hihnan nimellisnopeus, rehun valita, ja syöttönopeus, STET prosessi tuottaa alhainen LOI lentotuhka on hiilipitoisuuden alle 1.5 jotta 4.5% tuhkasta rehun lentää aina LOI 4% yli 25%.

Kuva. 1 STET-erotin käsittely kuivattu, kaatopaikka lentää tuhka

Erotin-suunnittelu on suhteellisen yksinkertainen ja kompakti. Kone, joka on suunniteltu käsittelemään 40 tonnia tunnissa on noin 30 metrin. (9 M.) pitkä, 5 metrin. (1.5 M.) laaja, ja 9 metrin., m (2.75 M.) korkea. Vyö ja siihen liittyvät rullat ovat vain liikkuvat osat. Elektrodit ovat paikallaan ja koostuu asianmukaisesti kestävä materiaali. Vyö on valmistettu ei-johtavasta muovista. Määritettyä päivämääräerotinta virrankulutus on noin 1 kilowattituntia tonnilta useimmat kuluttamaan kaksi moottorit vyö-aineen.

Prosessi on täysin kuiva, ei vaadi muita materiaaleja kuin lentotuhkaa eikä tuota jätevesi- tai ilmapäästöjä. Hyödynnettävien materiaalien koostuvat lentotuhka vähentää hiilipitoisuus tasolle ainoaksi pozzolanic sekoittumisen betoniin, ja runsashiilinen murto-hyödyllisiä polttoaineena. Hyödyntäminen sekä tuotteen virtojen tarjoaa 100% lentotuhka käytettävissä ongelmien ratkaisu.

PROASH-HIHNA® MAANTÄYTTÖJEN TALTEENSAAMINEN

Kaatopaikoista saatiin neljä tuhkalähdettä: näyte A Yhdistyneessä kuningaskunnassa sijaitsevasta voimalaitoksesta ja näytteet B, C, ja D Yhdysvalloista. Kaikki nämä näytteet koostui tuhkasta, joka oli valmistettu suurten yleiskattiloiden bitumikivihiilen poltosta. Koska materiaalia on sekoinut kaatopaikoilla, erityisistä kivihiilen lähteestä tai palamisolosuhteista ei ole saatavilla lisätietoja.

STET:n vastaanottamat näytteet sisälsivät 15% ja 27% kaatopaikkamateriaalille tyypilliseen veteen. Näytteisiin sisältyi myös vaihtelevia määriä suuria >1/8 tuuma (~3 mm) Materiaali. Näytteiden valmistaminen hiilen erottelua varten, suuret roskat poistettiin seulonnalla ja näytteet kuivattiin ja deagglomeroidaan ennen hiilihädän. Pilottiasteikolla on arvioitu useita kuivaus-/deagglomerointimenetelmiä kokonaisprosessin optimoimiseksi.. STET on valinnut teollisesti todistetun, rehunkäsittelyjärjestelmä, joka tarjoaa samanaikaisen kuivauksen ja deagglomeroinnin, joka on tarpeen tehokkaan sähköstaattisen erottelun varmistamiseksi. Yleinen prosessivirta-arkki on esitetty kuvassa 2.

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

Kuva 2: Prosessivuokaavio

Valmistettujen näytteiden ominaisuudet olivat hyvin tavanomaisesta hyötykattiloista suoraan saadun lentotuhkan alueella.. Sekä erotinrehujen että -tuotteiden tärkeimmät ominaisuudet on esitetty taulukossa 2 yhdessä talteenotetun tuotteen kanssa.

HIILEN EROTTAMINEN

Hiilen vähentämiskokeet STET-tribosähköisen hihnan erottimella johtivat erittäin hyvään LOI-tuotteiden talteenottoon kaikista neljästä kaatopaikkakärpäsen tuhkalähteestä. Edellä kuvattu hiilen käänteinen lataus ei heikentänyt erottelua millään tavalla verrattuna tuoreen tuhkan käsittelyyn.

Taulukossa on yhteenveto matalan LOI-lentotuhkan ominaisuuksista, jotka on saatu talteen STET-prosessin avulla sekä kattilasta juuri kerätyn tuhkan että kaatopaikalta talteen noussun tuhkan osalta. 1. Tulokset osoittavat, että ProAshin tuotteen laatu® kaatopaikkamateriaalista tuotettu tuote vastaa tuoreista lentotuhkalähteistä tuotettua tuotetta.

Taulukko 1: Syötteen ja talteen talteen talteenutettu ProAsh®.

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

BETONIN SUORITUSKYKY

ProAshin ominaisuudet® kierrätetystä kaatopaikkamateriaalista tuotettua materiaalia verrattiin ProAshin® valmistettu sähkökattiloiden samasta paikasta tuottamasta tuoreesta lentotuhkasta. Käsitelty kierrätetty tuhka täyttää kaikki ASTM C618- ja AASHTO M250 -standardien vaatimukset. Seuraavassa taulukossa esitetään yhteenveto kahdesta lähteestä otettujen näytteiden kemiasta, joka osoittaa tuoreen ja regeneroidun materiaalin merkityksettömän eron..

Taulukko 2: Matalan LOI-tuhkan tuhkakemia.

Vahva kehitys 20% loi-lentotuhkan korvaaminen laastissa, joka sisältää 600 lb sementtinen/ yd3 (Katso taulukko 3 Alla) näytti ProAshin® kaatopaikalle sijoitetusta tuhkasta saatu tuote, jonka lujuus on verrattavissa ProAshilla tuotettuihin laastiin® samassa paikassa tuotetusta tuoreesta lentotuhkasta. Arvostetun regeneroidun tuhkan lopputuote tukisi betoniteollisuuden huippukäyttöä, joka vastaa erittäin arvokasta asemaa ProAsh® nauttii markkinoilla, joita se tällä hetkellä palvelee.

Taulukko 3: Laastisylinterien puristuslujuus.

PROSESSI TALOUSTIEDE

Edullisen maakaasun saatavuus Yhdysvalloissa parantaa huomattavasti kuivausprosessien taloutta, mukaan lukien kostutin lentotuhkan kuivaus kaatopaikoilta. Taulukko 4 tiivistää Yhdysvalloissa 2000-2019 15% ja 20% kosteuden sisältö. Kuivauksen tyypilliset tehottomuudet sisältyvät laskettuihin arvoihin. Kustannukset perustuvat materiaalin massaan kuivauksen jälkeen. STET-triboelektisen erotuskäsittelyn lentotuhkan kuivauskustannukset ovat suhteellisen alhaiset.

Taulukko 4: Kuivauskustannukset kuivatun massan perusteella.

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

Vaikka rehun kuivauskustannukset lisättäytyvät, STET-erotteluprosessi tarjoaa edullisen, teollisesti todistettu, kaatopaikalle sijoitettavan lentotuhkan vähentämisprosessi. Regeneroidun lentotuhkan STET-prosessi on kolmanneksesta puoleen pääomakustannuksista polttopohjaisiin järjestelmiin verrattuna. Regeneroidun lentotuhkan STET-prosessissa on myös huomattavasti pienemmät päästöt ympäristöön kuin palamis- tai kelluntapohjaisissa järjestelmissä. Koska ainoa ylimääräinen ilman päästölähde STET:n vakioprosessilaitteistut asennukseen on maakaasukäyttöinen kuivausrumpu, salliminen olisi suhteellisen yksinkertaista.

TAKAISIN POLTTOAINEEN ARVO RUNSASHIILINEN LENTOTUHKA

Lisäksi vähähiilistä tuote betoniin, tuotemerkki nimeltä ProAsh®, STET erottaminen jalostaa kin hyödyntää muuten hukkaan palamattoman hiilen muodossa hiili-rikas lentotuhka, merkkituotteiden kohteen EcoTherm™. Kohteen EcoTherm™ on merkittäviä polttoaineen arvo ja voidaan palauttaa helposti käyttämällä STET kohteen EcoTherm sähkövoimalan™ Paluu järjestelmä vähentää hiilen käyttö tehtaalla. Kun kohteen EcoTherm™ poltetaan apuohjelma kattilan, palamisesta peräisin olevan energian muunnetaan korkeapaineiksi / korkeassa lämpötilassa höyryä ja sen jälkeen sähköä samalla tehokkuudella kuin kivihiiltä, yleensä 35%. Talteen lämpöenergian muuntaminen sähkön ST laitteet & Technology LLC kohteen EcoTherm™ Paluu on kaksi tai kolme kertaa suurempi kuin competitive Technologyn jos energiaa talteen, kuten matala-asteinen lämpö muodossa kuumaa vettä, jota jaetaan kattilaan vettä syöttöjärjestelmä. Kohteen EcoTherm™ käytetään myös alumiinioksidin lähteenä sementtiuuneissa, syrjäyttää kalliimman bauksiitin, jota yleensä kuljetetaan pitkiä matkoja. Hyödyntämällä runsashiilinen kohteen EcoTherm™ Ash voimalaitos tai sementtiuunissa, Maksimoi energiana toimitetaan hiilestä, vähentää tarvetta miinanraivata ja kuljettaa lisäpolttoainetta laitoksiin.

STET:n Talen Energy Brandon Shores, Pk-yritysten raja-lla. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy West Burton, RWEnpower Aberthaw, ja Korean Kaakkois-Powerin lentotuhkalaitoksiin kuuluvat ecotherm™ Palautusjärjestelmät.

STET TUHKAN KÄSITTELYLAITOKSET

STET:n erotteluprosessia on käytetty kaupallisesti 1995 lentotuhkan hyötymiseen ja on tuottanut yli 20 miljoona tonnia korkealaatuista lentotuhkaa betonin tuotantoon. Hallittu matala LOI lentää ProAsh®, valmistetaan tällä hetkellä STET:n tekniikalla 11 voimalaitoksella eri puolilla Yhdysvaltoja., Kanada, Iso-Britannia, Puola, ja Korean tasavalta. Lisää (ProAsh)® lentotuhka on hyväksytty yli 20 osavaltion valtatieviranomaisten käyttöön, sekä monet muut eritelmän virastot. Lisää (ProAsh)® on myös sertifioitu Canadian Standards Associationin ja EN:n 450:2005 laatuvaatimusten. STET-tekniikkaa käyttävät tuhkankäsittelylaitokset on lueteltu taulukossa 5.

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

Taulukko 5. Lentotuhkan käsittelylaitokset STET-erotustekniikalla

ESIPAINATUS- artikkeli on julkaistu ACAA Ash työssä, Kysymys II 2015

PÄÄTELMÄT

Kun sopiva skaalaus suuri materiaali, Kuivaus, ja deagglomeraatio, voimalaitoksen kaatopaikoista talteen otettua lentotuhkaa voidaan vähentää hiilipitoisuudessa kaupallisella STET-triboelektrisellä hihnaerottimella. Lentotuhkatuotteen laatu, Lisää (ProAsh)® STET-järjestelmän käyttö kierrätetyssä kaatopaikkamateriaalissa vastaa ProAshia® valmistettu tuoreesta rehukärpästuhkasta. ProAsh-hihna® tuote sopii erittäin hyvin ja todistetusti betonin tuotannossa. Kaatopaikkatuhkan hyödyntäminen ja hyödyntäminen tarjoaa betonintuottajille jatkuvasti korkealaatuista tuhkaa huolimatta "tuoreen" tuhkan tuotannon vähenemisestä, kun hiilivoimalaitokset vähentävät tuotantoa.. Lisäksi, voimalaitokset, jotka tarvitsevat tuhkan poistoa kaatopaikoilta muuttuvien ympäristömääräysten mukaisesti, voivat hyödyntää prosessia jätetuotevastuun muuttamiseksi betonintuottajien arvokkaaksi raaka-aineeksi. STET-erotteluprosessi kaatopaikkatuhan kuivaus- ja deagglomerointilaitteilla on houkutteleva vaihtoehto tuhkalle, jonka kustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat ja päästöt pienemmät kuin muissa palamis- ja kelluntapohjaisissa järjestelmissä.

VIITTEET

[1]American hiilen tuhka hiilen polttaminen tuotteita ja käyttää tilastoja: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST:n sisäinen raportti, Elokuu 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Ban, H., Neathery, J.k., ja Stencel, Jm. Kuivan beneficiation käsittely poltto lentää tuhka, Doe-konferenssin käsittely polttamattomasta hiilestä hyötylentotuhkalla, Voi 19 20, Pittsburgh, Pa, 1998.

[4]Lisää, Jp., Diehl, Jr., Soong (Soong), Y., Sands, W. Lentotuhkan triboelektrostaattinen erottelu ja latauksen peruutus, Polttoaineen 81, (2002) s. 757-762.

[5]Kävi koulua Cangialosi, F., Kävi koulua Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Lentotuhkan latausjakauman sääolojen rooli triboelektrostaattisen hyväntahtoisen, Vaarallisten aineiden lehti, 164 (2009) s.683-688.

Tekijät

Lewis Baker on Euroopan teknisen tuen johtaja ST Equipment & Tekniikka (STET) kotipaikka On Yhdistynyt kuningaskunta

Abhishek Gupta on Prosessi-insinööri Separation Technologiesin pilottilaitoksessa ja laboratoriossa, STET:n tekninen keskus, 101 Hampton Ave, Needham, MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Ph.d. on st-laitteiden vanhempi tutkija & Tekniikka (STET) sijaitsee New Hampshiressa.

Frank Hrach on Separation Technologiesin pilottilaitoksen ja laboratorion prosessitekniikan varajohtaja, STET:n tekninen keskus, 101 Hampton Ave, Needham, MA 02494 +1-781-972-2300