Triboelectrostatic Beneficiation zemes piepildīta un Ponded vieglie pelni

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

Triboelectrostatic Beneficiation of

Ar zemi pildīti un apdomāti lidojošie pelni

Autors: Lewis Baker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, un Frenks Hrahs

Amerikāņu ogļu pelnu asociācija (ACAA) gada pārskats par ražošanu un izmantošanu akmeņogļu vieglie pelni ziņo, ka starp 1966 un 2011, pāri 2.3 miljardu short tonnu vieglie pelni ir ražotas ar funkcionāliem akmeņoglēm kurināmu katlu.1 Šī summa aptuveni 625 miljoni tonnas pozitīvi izmantot, pārsvarā cementa un betona ražošanai. Tomēr, pārējie 1.7+ miljardi tonnu galvenokārt atrodas izgāztuvēs vai piepildītos dīķos. Lai gan tikko radīto lidojošo pelnu izmantošanas rādītāji pēdējos gados ir ievērojami palielinājušies, ar pašreizējiem tarifiem tuvu 45%, Aptuveni 40 miljoniem tonnu lidojošo pelnu turpina likvidēt katru gadu. Lai gan izmantošanas rādītāji Eiropā ir bijuši daudz augstāki nekā ASV, dažās Eiropas valstīs atkritumu poligonos un konfiscējumos ir uzglabāti arī ievērojami pelnu apjomi..

Nesen, interese atgūt šo izmesto materiālu ir palielinājusies, daļēji tāpēc, ka Eiropā un Ziemeļamerikā ir samazinājies pieprasījums pēc augstas kvalitātes pelniem betona un cementa ražošanai ražošanas samazināšanās periodā, jo ogļu spēkstaciju ražošana ir samazinājusies.. Bažas par šādu atkritumu poligonu ilgtermiņa ietekmi uz vidi arī mudina komunālos pakalpojumu sniedzējus atrast izdevīgus lietojumus šiem uzglabātajiem pelniem.

AR ZEMI PILDĪTU PELNU KVALITĀTE UN NEPIECIEŠAMĀS VAJADZĪBAS

Lai gan daži no šiem uzglabātajiem lidojošajiem pelniem var būt piemēroti lietderīgai izmantošanai, kā sākotnēji, lielākajai daļai būs nepieciešama apstrāde, lai atbilstu cementa vai betona ražošanas kvalitātes standartiem.. Tā kā materiāls parasti ir samitrināts, lai nodrošinātu vadāmību un sablīvēšanos, vienlaikus izvairoties no putekļu radīšanas gaisā, žāvēšana un deagglomerācija ir nepieciešama prasība izmantošanai betonā, jo betona ražotāji vēlēsies turpināt praksi, ka šaujamie pelni tiek iesaiļoti kā sausi, smalks pulveris. Tomēr, pelnu ķīmiskā sastāva pārspīšana atbilst specifikācijām, oglekļa saturu, ko mēra kā aizdegšanās zudumus, (LOI), ir lielāks izaicinājums. Tā kā mušu pelnu izmantošana pēdējā laikā ir palielinājusies, 20+ gadi, lielākā daļa "in-spec" pelnu ir lietderīgi izmantoti, un nek kvalitatīvie pelni , kas izmesti. Tādējādi, LOI samazināšana būs prasība, lai izmantotu lielāko daļu no lidojošajiem pelniem, kas atgūstami no komunālo pakalpojumu konfiscētajiem.

LOI SAMAZINĀŠANA AR TRIBOELEKTRISKU ATDALĪŠANU

Lai gan citi pētnieki ir izmantojuši sadedzināšanas paņēmienus un flotācijas procesus, lai loi reģenerēto apglabāto un apdomāto mušu samazināšanu, ST aprīkojums & Tehnoloģijas (STET) ir konstatējusi , ka tās unikālā triboelectrostatiskā jostu atdalīšanas sistēma, ilgi izmanto, lai iegūtu svaigi radītus mušu pelnus, ir efektīva arī reģenerētiem pelniem pēc piemērotas žāvēšanas un deagglomerācijas.

STET pētnieki ir pārbaudījuši sauso apglabāto pelnu triboelectrostatisko atdalīšanas uzvedību no vairākiem mušu pelnu poligoniem Amerikā un Eiropā. Šie atgūtie pelni, kas atdalīti ļoti līdzīgi svaigi radītiem pelniem, ar vienu pārsteidzošu atšķirību: daļiņu uzlādi mainīja no svaigu pelnu uzlādes ar oglekļa uzlādes negatīvo daļu attiecībā pret minerālu.2 Šo parādību novērojuši arī citi lidojošo pelnu oglekļa elektrostatiskās atdalīšanas pētnieki.3,4,5 STET triboelektrostatiskā separatora polaritāti var viegli pielāgot, lai ļautu atgrūst negatīvi lādētu oglekli no žāvētiem poligonos apglabātiem pelnu avotiem. Lai pielāgotos šīm parādībām, nav nepieciešamas īpašas separatora konstrukcijas vai vadības ierīču modifikācijas.

TEHNOLOĢIJU PĀRSKATS – MAZO PELNU OGLEKĻA ATDALĪŠANA

STET oglekļa separatorā (Stāvs 1), materiāls tiek ievadīts plānā spraugā starp diviem paralēliem planārajam elektrodiem. Daļiņas ir triboelektriski uzlādētas, saskaroties ar starpdaļiņām. Pozitīvi lādēts ogleklis un negatīvi lādēts minerāls (ar svaigi ģenerēto pelni, kas nav samitrināts un žāvētas) pievelkas iepretim elektrodi. Daļiņas tad nes nepārtraukti pārvietojas jostas un nogādā pretējos virzienos. Josta virzās daļiņas, kas atrodas blakus katra elektroda pie pretējās galus atdalītāju. Augstu lentes ātrums nodrošina arī ļoti augsts standartveidlapas un norādot, līdz 36 tonnām stundā par vienu atdalītāju. Neliela atstarpe, augstsprieguma lauku, straumju plūsmas skaitītājs, enerģiska daļiņu daļiņu uzbudinājums un jostas pašattīrīšanās darbība uz elektrodiem ir kritiskās iezīmes

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

STET atdalītāja. Kontrolējot dažādu procesu parametri, piemēram, lentes ātrums, punktu barības, un plūsmas ātrums, STET process rada zemu LOI vieglie pelni pie oglekļa saturu mazāk nekā 1.5 lai 4.5% no barības lidot sākot LOI no pelniem 4% pat vairāk nekā 25%.

Vīģes. 1 STET Separatora apstrāde žāvēta, poligonos apglabāti mušu pelni

Atdalītāju dizains ir salīdzinoši vienkāršs un kompakts. Mašīna, ko paredzēts apstrādāt 40 tonnas stundā ir aptuveni 30 Pēdas. (9 M.) garš, 5 Pēdas. (1.5 M.) plats, un 9 ft., m (2.75 M.) augsta. Drošības josta un ar to saistītie veltņi ir vienīgās kustīgās daļas. Elektrodi ir nekustīgi un sastāv no atbilstoši izturīga materiāla. Josta ir izgatavota no nevadošas plastmasas. Atdalītāja enerģijas patēriņš ir aptuveni 1 kilovatstunda uz tonnu materiāla, kas pārstrādāts ar lielāko daļu jaudas, ko patērē divi motori, kas vada drošības jostu.

Process ir pilnīgi sauss, nav vajadzīgi citi papildu materiāli kā tikai lidojošie pelni, un tie nerada notekūdeņus vai emisijas gaisā.. Reģenerēti materiāli sastāv no mīcām pelniem, kuru oglekļa saturs ir samazināts līdz līmenim, kas piemērots izmantošanai par pozolānisku piejaukums betonā, un augsta oglekļa frakcija, kas noderīga kā degvielas. Abu produktu plūsmu izmantošana nodrošina 100% risinājums , lai lidotu ar pelnu likvidēšanas problēmām.

PROAŠS (PROASH)® ATGŪTI NO ZEMES PILDĪJUMIEM

No izgāztuvēm iegūti četri pelnu avoti: A paraugs no spēkstacijas, kas atrodas Apvienotajā Karalistē, un B paraugs, C, un D no Amerikas Savienotajām Valstīm. Visi šie paraugi sastāvēja no pelniem, kas tika sadedzināti bitumena oglēs ar lieliem komunālajiem katliem. Sakarā ar sajauk anos materiālu atkritumu poligonos, papildu informācija nav pieejama attiecībā uz konkrētu akmeņogļu avotu vai sadedzināšanas nosacījumi.

Kādā tie saņemti, STET ietverti starp paraugiem 15% un 27% ūdens ir tipisks apglabātajos materiāls. Paraugi ietverti arī dažādā daudzumā lielu >1/8 collu (~ 3 mm) materiāls. Lai sagatavotu paraugu oglekļa atdalīšanas, lielie gruži tika aizvākti, veicot skrīningu, un paraugi pēc tam tika žāvēti un deaglomerēti pirms oglekļa. Izmēģinājuma skalā ir novērtētas vairākas žāvēšanas/deagglomerācijas metodes, lai optimizētu kopējo procesu. STET ir izvēlējies rūpnieciski pierādītu, barības pārstrādes sistēma, kas nodrošina vienlaicīgu žāvēšanu un deaglomerāciju, kas nepieciešama efektīvai elektrostatiskai atdalīšanai. Vispārīga procesa plūsmas lapa ir parādīta attēlā 2.

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

Stāvs 2: Procesa plūsmas shēma

Sagatavoto paraugu īpašības bija labi robežās no parastajiem komunālajiem katliem iegūtajiem lidojošajiem pelniem. Gan separatoru plūsmām, gan produktiem svarīgākās īpašības ir apkopotas tabulā 2 kopā ar reģenerētu produktu.

OGLEKĻA ATDALĪŠANA

Oglekļa samazināšanas izmēģinājumi, kuros izmantoja STET triboelektrisko jostu separatoru, ļoti labi rekupāja zema LOI līmeņa produktus no visiem četriem izgāztuves mušu pelnu avotiem. Iepriekš minētā oglekļa atpakaļgaitas uzlādēšana nepazemina atdalīšanu jebkādā veidā salīdzinājumā ar svaigu pelnu pārstrādi.

Zema LOI mušu pelnu īpašības, kas atgūtas, izmantojot STET procesu, gan svaigi savāktiem pelniem no katla, gan pelniem, kas atgūti no poligona, ir apkopotas tabulā 1. Rezultāti liecina, ka ProAsh produkta kvalitāte® kas ražots no poligonos apglabāta materiāla, ir līdzvērtīgs produktam, kas ražots no svaigiem āšu avotiem.

Tabula 1: Barības īpašības un atgūtais ProAsh®.

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

SNIEGUMS BETONĀ

ProAsh īpašības® no reģenerētā poligona materiāla, tika salīdzināti ar ProAsh® ražoti no svaigiem pelniem, ko ražo komunālie apkures katli no tās pašas atrašanās vietas. Pārstrādātie reģenerēti pelni atbilst visām ASTM C618 un AASHTO M250 standartu specifikācijām. Nākamajā tabulā ir apkopota ķīmija paraugiem no diviem avotiem, kas parāda nenozīmīgo atšķirību starp svaigu un reģenerētu materiālu..

Tabula 2: Pelnu ķīmija ar zemu LOI pelnu saturu.

Stiprības attīstība 20% zema LOI mušu pelnu aizstāšana javā, kas satur 600 lb cementa/ yd3 (Skatīt tabulu 3 Zem) parādīja ProAsh® produkts, kas iegūts no poligonos apglabātiem pelniem iegūtām javām, kuru stiprums ir salīdzināms ar javām, kas ražotas, izmantojot ProAsh® no svaigiem lidojošiem pelniem, kas ražoti tajā pašā vietā. No beneficiētiem reģenerētiem pelniem gala produkts atbalstītu augstas kvalitātes lietojumus betona nozarē, kas atbilst proash ļoti vērtīgai pozīcijai.® bauda tirgos , ko tā pašlaik apkalpo.

Tabula 3: Javas cilindru spiedes izturība.

PROCESA EKONOMIKA

Zemo izmaksu dabasgāzes pieejamība ASV ievērojami uzlabo žāvēšanas procesu ekonomiku, tostarp samitrināto mušu žāvēšana no poligoniem,. Tabula 4 apkopotas degvielas izmaksas operācijām ASV attiecībā uz 15% un 20% mitruma saturs. Aprēķinātās vērtības ir iekļautas tipiskās žāvēšanas neefektivitātes. Izmaksas ir balstītas uz materiāla masu pēc žāvēšanas. Papildu izmaksas par mušu pelnu žāvēšanu STET triboelektriskās separācijas apstrādei ir salīdzinoši zemas.

Tabula 4: Žāvēšanas izmaksas, pamatojoties uz žāvētu masu.

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

Pat piesaužot barības žāvēšanas izmaksas, STET atdalīšanas process piedāvā lētu, rūpnieciski pierādīts, poligonos apglabāto lidojošo pelnu loi samazināšanas process. Stet process reģenerētiem lidojošiem pelniem ir viena trešdaļa līdz puse no kapitāla izmaksām salīdzinājumā ar sadedzināšanas sistēmām. Stet procesam attiecībā uz reģenerētiem lidojošiem pelniem ir arī ievērojami mazākas emisijas vidē salīdzinājumā ar sadedzināšanas vai flotācijas sistēmām.. Tā kā vienīgais papildu gaisa emisijas avots standarta STET procesa iekārtai ir ar dabasgāzi darbināms žāvētājs, atļaut , būtu salīdzinoši vienkārši.

REĢENERĒTĀS DEGVIELAS VĒRTĪBA PELNIEM AR AUGSTU OGLEKĻA SATURU

Papildus mazoglekļa produktam, ko izmanto betona, zīmols ProAsh®, STET atdalīšanas procesā atgūst arī citādi izšķērdētu nesadegušu oglekli ar oglekli bagātu lidojošu pelnu veidā;, ar zīmolu EcoTherm™. Ekoterma (EcoTherm)™ ir ievērojama degvielas vērtība, un to var viegli atgriezt elektrostacijā, izmantojot STET EcoTherm™ Atgriešanās sistēma ogļu izmantošanas samazināšanai rūpnīcā. Kad EcoTherm™ komunālajā katlā tiek sadedzināts, sadegšanas enerģija tiek pārvērsta augstspiediena / augstas temperatūras tvaiku un pēc tam elektrību ar tādu pašu efektivitāti kā akmeņoglēm, Parasti 35%. Reģenerētās siltumenerģijas pārveidošana elektroenerģijā ST iekārtās & Tehnoloģija SIA EcoTherm™ Atgriešanas sistēma ir divas līdz trīs reizes augstāka nekā konkurētspējīgajai tehnoloģijai, kurā enerģiju atgūst kā zemas kvalitātes siltumu karstā ūdens veidā, kas tiek cirkulēts katla padeves ūdens sistēmā. Ekoterma (EcoTherm)™ izmanto arī kā alumīnija oksīda avotu cementa krāsnīs, pārvietojot dārgāko boksītu, ko parasti pārvadā lielos attālumos. Augsta oglekļa ecoTherm izmantošana™ pārpelno vai nu spēkstacijā, vai cementa krāsnī, maksimāli palielina enerģijas reģenerāciju no piegādātās ogles, samazināt vajadzību rakt un transportēt papildu degvielu uz iekārtām,.

STET's Talen Energy Brandon Shores, MVUPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy West Burton, RWEnpower Aberthaw, un Korejas dienvidaustrumu elektroenerģijas mušu pelnu rūpnīcas ietver EcoTherm™ Atgriešanas sistēmas.

STET PELNU PĀRSTRĀDES IEKĀRTAS

STET atdalīšanas process tiek izmantots komerciāli kopš 1995 par mušu pelnu nīdējiem un ir radījis vairāk nekā 20 miljons tonnu augstas kvalitātes pelnu betona ražošanai. Kontrolēts zems LOI lidojums ProAsh®, pašlaik tiek ražots ar STET tehnoloģiju vienpadsmit spēkstacijās visā ASV., Kanāda, Apvienotās Karalistes, Polija, un Korejas Republika. ProAsh (ProAsh)® lidojošos pelnus ir apstiprinājušas vairāk nekā divdesmit valsts automaģistrāļu iestādes, kā arī daudzas citas specifikācijas aģentūras. ProAsh (ProAsh)® ir sertificēts arī saskaņā ar Kanādas Standartu asociāciju un EN 450:2005 kvalitātes standartus Eiropā. Pelnu pārstrādes iekārtas, kas izmanto STET tehnoloģiju, ir uzskaitītas 5.

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

Tabula 5. Mušu pelnu apstrādes iekārtas, izmantojot STET atdalīšanas tehnoloģiju

PIRMSDRUKAS IZDRUKA- raksts publicēts ACAA pelnu darbā, Issue II 2015

Secinājumi

Pēc piemērotas liela materiāla skalošanas, Žāvēšanas, un deagglomerācija, no komunālo iekārtu poligoniem atgūtos lidojošos pelnus var samazināt oglekļa saturā, izmantojot komercializēto STET triboelektrisko jostu separatoru. Mušu pelnu produkta kvalitāte, ProAsh (ProAsh)® stet sistēmas izmantošana reģenerētam atkritumu poligona materiālam ir līdzvērtīga ProAsh® ražoti no svaigas barības mušu pelniem. The ProAsh® produkts ir ļoti piemērots un pierādīts betona ražošanā. Apglabāto pelnu reģenerācija un izmantošana nodrošinās nepārtrauktu augstas kvalitātes pelnu piegādi betona ražotājiem, neraugoties uz "svaigu" pelnu ražošanas samazināšanos, jo ar oglēm kurināmi komunālie pakalpojumi samazina ražošanu. Turklāt, elektrostacijas, kurām jāizņem pelni no izgāztuvēm, lai izpildītu mainīgos vides noteikumus, varēs izmantot procesu, lai atkritumu produktu atbildību pārvērstu vērtīgā izejvielā betona ražotājiem. STET atdalīšanas process ar barības pirmapstrādes iekārtām poligonos apglabātu pelnu žāvēšanai un deaglomerācijai ir pievilcīga iespēja pelnu ieguvei ar ievērojami zemākām izmaksām un mazākām emisijām salīdzinājumā ar citām sadedzināšanas un flotācijas sistēmām.

Atsauces

[1]Amerikas ogļu pelnu ogļu sadedzināšanas produkti un izmantošanas statistika: http://Tīmekļa vietne: www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]ST iekšējais pārskats, Augusts 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, Dž.L., Aizliegums, H., Neathery, Jk., un Stencel, Dž.M. Sausās beneficiācijas sadedzināšanas pelnu pārstrāde, DOE konferences par nesadegušo oglekli par komunālajiem lidojošajiem pelniem procedūras, Maijs 19 20, Pittsburgh, Pa (Pa), 1998.

[4]Baltrus (Baltrus), Jp., Dīls (Diehl), Jr., Drīzumā, Y., Smiltis, W. Māšu triboelectrostatiskā atdalīšana un lādiņa maiņa, Degvielas 81, (2002) 757.–762. lpp..

[5]Cangialosi (Cangialosi), F., Notarikola (Notarnicola), M., Liberti (Liberti), L, Stencel, J. Laika apstākļu loma uz pelnu lādiņa sadalījumu triboelectrostatiskas beneficiācijas laikā, Bīstamo materiālu žurnāls, 164 (2009) 683.–688. lpp..

Autori

Lūiss Beikers (Lewis Baker) ir ST aprīkojuma Eiropas tehniskā atbalsta vadītājs & Tehnoloģija (STET) kas atrodas Apvienotajā Karalistē

Abhishek Gupta ir procesu inženieris, kas atrodas Separācijas tehnoloģiju izmēģinājuma rūpnīcā un laboratorijā, STET tehniskais centrs, 101 Hempton ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Doktora. ir vecākais zinātnieks ST aprīkojuma jomā & Tehnoloģija (STET) , kas atrodas Ņūhempšīrā.

Frank Hrach ir viceprezidents procesu inženierijā, kas atrodas Separācijas tehnoloģiju izmēģinājuma rūpnīcā un laboratorijas iekārtā, STET tehniskais centrs, 101 Hempton ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300