Wzbogacanie Triboelectrostatic ziemi wypełnione i Ponded popiołu lotnego

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

Wzbogacanie Triboelectrostatic z

Ziemia wypełnione i ponded Fly Ash

Lewis Baker, Paulina Olszewska, Stephen Gasiorowski, i Frank Hrach

Amerykański węgla Ash stowarzyszenia (ACAA) coroczne badanie produkcji i wykorzystania węgla popioły informuje, że między 1966 i 2011, nad 2.3 miliardy ton popiołu lotnego zostały wyprodukowane przez kotły użytkowe opalane węglem.1 To kwota około 625 korzystnie zastosowano mln ton, głównie do produkcji cementu i betonu. Jednak, pozostałe 1.7+ miliardów ton znajdują się przede wszystkim na składowiskach lub wypełnione ponded piętrzenia. Natomiast wykorzystanie stawek dla świeżo wygenerowane popioły lotne znacznie wzrosła w ciągu ostatnich lat, z kursów w pobliżu 45%, około 40 mln ton popiołu lotnego w dalszym ciągu być zbyte rocznie. Podczas gdy poziom wykorzystania w Europie były znacznie wyższe niż w USA, znacznych ilości popiołu lotnego również były przechowywane w składowiskach i piętrzenia w niektórych krajach europejskich.

Niedawno, wzrosło zainteresowanie Odzyskiwanie usuniętego materiału, częściowo ze względu na popyt na wysokiej jakości popiół lotny do produkcji cementu i betonu w okresie obniżonej produkcji jako opalanych węglem generacji zmniejszyła się w Europie i Ameryce Północnej. Obawy o długoterminowe oddziaływanie takich składowiskach są również monitowania oprogramowanie usługowe wobec znaleźć korzystne zastosowania dla tego przechowywane popiołu.

ZIEMI WYPEŁNIONE ASH JAKOŚCI I WZBOGACANIE WYMAGANE

Podczas gdy niektóre z tych przechowywane popiół lotny może nadaje się do użytku korzystne jak początkowo wydobytą, Zdecydowana większość będzie wymagać niektórych przetwarzania do standardów jakości dla cementu lub produkcji betonu. Ponieważ materiał został zazwyczaj zwilżone, aby włączyć obsługę i zagęszczania unikając wytwarzania pyłu w powietrzu, suszenie i deagglomeration jest niezbędnym wymogiem do stosowania w betonie, ponieważ producenci betonu będą chcieli kontynuować praktykę popiołu lotnego dodozowego jako suchego, drobny proszek. Jednak, zapewniając składu chemicznego popiołu spełnia specyfikacje, w szczególności zawartość węgla mierzona jako strata na zapłonie (LOI), jest większym wyzwaniem. Jako popiołów wykorzystanie wzrosła w ciągu ostatnich 20+ lata, Większość "spec" popiołu stosuje się korzystnie, i popiołu od jakości. W ten sposób, LOI redukcji będzie wymóg wykorzystując większość popiołu lotnego z narzędzia piętrzenia.

LOI REDUKCJI PRZEZ TRYBOELEKTRYCZNY SEPARACJI

Podczas gdy inni badacze są używane techniki spalania i flotacji procesy redukcji LOI odzyskane popiołu lotnego składowanych i ponded, Sprzęt do ST & Technologii (STET) odkrył, że jego unikalny triboelectrostatic pasa separacji systemów, długo używane dla wzbogacanie z świeżo wygenerowany popiół lotny, jest również skuteczny na popiół odzyskane po odpowiednim suszeniu i deagglomeration.

STET naukowcy przetestowali zachowanie separacji triboelectrostatic suszone składowanych popiół z kilku składowisk popiołów w Ameryce i Europie. Ten popiół odzyskane oddzielone bardzo podobnie do świeżo wygenerowany popiołu z jedną różnicą zaskakujące: ładowanie cząstek zostało odwrócone od świeżego popiołu z ujemnym ładowaniem węgla w stosunku do.2 Inni badacze elektrostatycznego oddzielania węgla popiołu lotnego również zaobserwowali to zjawisko.3,4,5 Polaryzacja separatora triboelektrostatycznego STET można łatwo regulować, aby umożliwić odrzucenie ujemnie naładowanego węgla z suszonych, wysypiskowych źródeł popiołu lotnego. Nie są konieczne żadne specjalne modyfikacje konstrukcji separatora ani elementów sterujących, aby uwzględnić to zjawisko.

PRZEGLĄD TECHNOLOGII-POPIOŁY WĘGLA SEPARACJI

W separatorze węgla STET (Postać 1), materiał jest podawany do cienkie szczeliny między dwóch równoległych elektrod płaskich. Cząsteczki triboelectrically są pobierane przez interparticle kontakt. Pozytywnie naładowane węgla i ujemnie naładowane mineralne (w świeżo wygenerowane popiołu, który nie był Nawilżony i suszone) przyciąga do naprzeciwko elektrody. Cząstki są następnie zmieciony przez pasa ruchu ciągłego i przekazane w przeciwnych kierunkach. Pas przechodzi obok każdej elektrody kierunku przeciwległych końcach separator cząstek. Prędkość taśmy wysokiej umożliwia również bardzo wysokiej przepustowości, do 36 ton na godzinę na separator pojedynczej. Mały odstęp, wysokiego napięcia pole, Licznik przepływu prądu, energiczne pobudzenie cząstek-cząstek i samoczyszczące działanie pasa na elektrodach są kluczowymi cechami

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

separatora STET. Poprzez kontrolowanie różnych parametrów procesu, takie jak prędkość taśmy, feedpoint, Wiper, STET proces produkuje niskie LOI popioły na zawartość węgla mniej niż 1.5 do 4.5% z pasz latać prochy w LOI z 4% ponad 25%.

Rys.. 1 Przetwarzanie separatora STET suszone, składowanych popiół lotny

Konstrukcja separatora jest stosunkowo prosta i zwarta. Maszyny przeznaczone do przetwarzania 40 ton na godzinę jest około 30 FT. (9 M.) długie, 5 FT. (1.5 M.) szeroki, i 9 metrów., m (2.75 M.) wysokie. Taśmy i rolki związane są tylko ruchomych części. Elektrody są stacjonarne i składa się z odpowiednio wytrzymały materiał. Pas wykonany jest z nieprzewodzącego tworzywa sztucznego. Pobór mocy separatora jest o 1 kilowatogodzinę za tonę materiału przetworzone większość energii zużywanej przez dwa silniki jazdy pasa.

Proces ten jest całkowicie suchy, wymaga nie dodatkowych materiałów innych niż popiołu lotnego i daje nie odpadów wody lub powietrza emisji. Odzyskane materiały składają się z popiołów zmniejszone w zawartości węgla do poziomu nadaje się do użytku jako pucolanowy Domieszki do betonów, i ułamek wysokowęglowej przydatne jako paliwa. Wykorzystanie obu strumieni produkt zapewnia 100% rozwiązanie problemów utylizacji popiołu lotnego.

PROASH (PROASH)® ODZYSKANE Z WYPEŁNIA GRUNTÓW

Czterech źródeł popiołu zostały uzyskane ze składowisk odpadów: próbki A z elektrowni znajdującej się w Zjednoczonym Królestwie i próbek B, C, i D z Polski. Wszystkie próbki te składały się z popiołów ze spalania węgla bitumicznego przez narzędzie dużych kotłów. Ze względu na przenikanie materiału na składowiskach, nie ma dostępnych dalszych informacji dotyczących określonego źródła węgla lub warunków spalania.

Próbki otrzymane przez STET zawarte między 15% i 27% woda, jak to jest typowe dla materiałów składowanych. Próbki zawierały również różne ilości dużych >1/8 cal (~3 mm) Materiał. Przygotowanie próbek do separacji dwutlenku węgla, duże zanieczyszczenia usunięto przez przesiewanie, a próbki następnie suszone i deaglomerowane przed wzbogaceniem węgla. W skali pilotażowej oceniono kilka metod suszenia/deaglomeracji w celu optymalizacji całego procesu. STET wybrał przemysłowo sprawdzoną, system przetwarzania pasz, który oferuje jednoczesne suszenie i deagglomeration niezbędne do skutecznego separacji elektrostatycznej. Ogólny arkusz przepływu procesu przedstawiono na rysunku 2.

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

Postać 2: Diagram przepływu procesu

Właściwości przygotowanych próbek były również w zakresie Popioły uzyskane bezpośrednio od normalnego narzędzie kotłów. Najbardziej odpowiednie właściwości dla źródła danych separatora i produktów są podsumowane w tabeli 2 wraz z odzyskanego produktu.

SEPARACJI WĘGLA

Próby redukcji emisji dwutlenku węgla z wykorzystaniem separatora taśm tryboelektrycznych STET doprowadziły do bardzo dobrego odzysku produktów o niskiej LOI ze wszystkich czterech źródeł popiołu lotnego wysypiska. Odwrotne ładowanie węgla, o czym wspomniano powyżej, nie pogorszyło w żaden sposób separacji w porównaniu z przetwarzaniem świeżego popiołu.

Właściwości popiołu lotnego o niskiej zawartości LOI odzyskane przy użyciu procesu STET zarówno świeżo zebranego popiołu z kotła, jak i popiołu wydobytego ze składowiska, podsumowano w tabeli 1. Wyniki pokazują, że jakość produktu proash® z materiałów składowanych jest odpowiednikiem produktu wytwarzanego ze źródeł świeżego popiołu lotnego.

Tabela 1: Właściwości paszy i odzyskane ProAsh®.

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

WYDAJNOŚĆ W BETONIE

Właściwości ProAsh® z odzyskanego materiału wysypiskowego porównano z materiałem proash® wytwarzanego ze świeżego popiołu lotnego wytwarzanego przez kotły użytkowe z tego samego miejsca. Przetworzony przetworzony popiół spełnia wszystkie specyfikacje norm ASTM C618 i AASHTO M250. W poniższej tabeli podsumowano chemię próbek z dwóch źródeł wskazujących nieznaczną różnicę między świeżym i odzyskanym materiałem.

Tabela 2: Ash chemii niskopopiołowego LOI.

Rozwoju do siły 20% zastąpienie niskiej LOI popiołu lotnego w moździerzu zawierające 600 lb cementitious / yd3 (Patrz tabela 3 poniżej) pokazał ProAsh® produkt pochodzący ze składowanych zapraw plonowych popiołu o mocy porównywalnej z zaprawami produkowanymi przy użyciu® ze świeżego popiołu lotnego produkowanego w tym samym miejscu. Produkt końcowy beneficiated regenerowanego popiołu będzie wspierać wysokiej klasy zastosowań w przemyśle betonowym zgodne z bardzo cennej pozycji ProAsh® na rynkach, na które obecnie służy.

Tabela 3: Wytrzymałość ściskania cylindrów zaprawy.

EKONOMIA PROCESOWA

Dostępność taniego gazu ziemnego w USA znacznie zwiększa ekonomikę procesów suszenia, w tym suszenie zwilżonego popiołu lotnego ze składowisk. Tabela 4 podsumowuje koszty paliwa dla operacji w USA dla 15% i 20% zawartość wilgoci. Typowy nieefektywności suszenia są zawarte w obliczone wartości. Koszty są na podstawie masy materiału po wysuszeniu. Koszty przyrostowe suszenia popiołu lotnego do przetwarzania separacji trójelektrostatycznej STET są stosunkowo niskie.

Tabela 4: Kosztów suszenia na podstawie masy suszonych.

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

Nawet przy dodaniu kosztów suszenia paszowego, proces separacji STET oferuje niski koszt, sprawdzone przemysłowo, proces redukcji LOI składowanego popiołu lotnego. Proces STET dla odzyskanego popiołu lotnego wynosi od jednej trzeciej do połowy kosztów kapitałowych w porównaniu z systemami opartymi na spalaniu. Proces STET dla odzyskanego popiołu lotnego ma również znacznie niższe emisje do środowiska w porównaniu z systemami opartymi na spalaniu lub flotacji. Ponieważ jedynym dodatkowym źródłem emisji powietrza do standardowej instalacji procesowej STET jest suszarka opalana gazem ziemnym, zezwolenie byłoby stosunkowo proste.

WARTOŚCI ODZYSKANE PALIWA O WYSOKIEJ ZAWARTOŚCI WĘGLA POPIOŁY

Oprócz produktów niskiej emisji dwutlenku węgla do stosowania w betonie, marki o nazwie ProAsh®, STET oddzielenie procesu także odzyskuje inaczej marnuje niespalonego węgla w postaci popiołu lotnego bogate w węgiel, EcoTherm markowych™. EcoTherm™ ma wartość zużycie paliwa i łatwo mogą być zwracane do elektrowni za pomocą STET EcoTherm™ System zwrotów, aby zmniejszyć zużycie węgla w zakładzie. Gdy EcoTherm™ jest spalony w kotle narzędzie, energii ze spalania jest konwertowany do wysokiego ciśnienia / wysokie temperatury pary i następnie na energię elektryczną w taką samą skutecznością jak węgiel, zazwyczaj 35%. Konwersja odzysku energii cieplnej do energii elektrycznej w ST sprzęt & Technology LLC EcoTherm™ System zwrotów jest dwa do trzech razy wyższe niż w przypadku konkurencyjnych technologii, gdzie energia jest odzyskiwane jako niskiej jakości ciepła w formie gorącej wody, która jest w obiegu do kotła wody system zasilania. EcoTherm™ jest również stosowany jako źródło tlenku glinu w piecach cementowych, wypierając droższe boksytu, który jest zazwyczaj transportowane odległościach. Wykorzystując wysokowęglowej EcoTherm™ Ash, elektrowni lub piec do wypalania cementu, maksymalizuje odzysk energii z węgla dostarczanych, ograniczenie potrzeby kopalni i dodatkowe paliwo do środków transportu.

TEATRY to Talen energii Brandon Shores, SMEPA R.D. Jutro, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF energia zachód Burton, RWEnpower Aberthaw, i Korea South-East Power latacza roślin popiołu wszystkie obejmują EcoTherm™ Systemy zwrotu.

STET ASH USZLACHETNIANIA.

Proces separacji STET jest stosowany w celach komercyjnych od 1995 dla beneficiation popiołu lotnego i wygenerował ponad 20 milionów ton wysokiej jakości popiołu lotnego do produkcji betonu. Kontrolowana niska loi LOI ProAsh®, jest obecnie produkowany z technologii STET w jedenastu elektrowniach w całych Stanach Zjednoczonych., Kanada, Wielkiej Brytanii., Polska, i Republika Korei. ProAsh® popiół lotny został zatwierdzony do użytku przez ponad dwadzieścia władze państwowe autostrady, jak również wiele innych agencji specyfikacji. ProAsh® posiada również certyfikat kanadyjskiego Standards Association i EN 450:2005 normy jakości w Europie. Popiół przetwarzanie obiektów przy użyciu technologii STET są wymienione w tabeli 5.

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

Tabela 5. Urządzenia do przetwarzania popiołu muchołowego wykorzystujące technologię separacji STET

PREPRINT (DRUKU WSTĘPNEGO)- Artykuł opublikowany w układ ACAA popiołu w pracy, Problem II 2015

WNIOSKI

Po odpowiednim Skalpowanie dużego materiału, Suszenia, i deagglomeration, popiół muchowy odzyskany z składowisk roślin komunalnych może być zmniejszony w zawartości węgla za pomocą komercjalizowanego separatora taśmowego Stet tryboelektryczny. Jakość produktu popiołu muchowego, ProAsh® korzystanie z systemu STET na odzyskanych materiałach wysypiskowych jest® produkowane ze świeżego popiołu lotnego. The ProAsh® produkt jest bardzo dobrze dopasowany i sprawdzony w produkcji betonu. Odzysk i korzyści ze składowanego popiołu zapewnią stałe dostawy popiołu wysokiej jakości dla producentów betonu pomimo zmniejszonej produkcji "świeżego" popiołu, ponieważ zakłady węglowe zmniejszają wytwarzanie. Dodatkowo, elektrownie, które trzeba usunąć popiół z wysypiska w celu spełnienia zmieniających przepisy dotyczące ochrony środowiska będzie mógł wykorzystać proces zmiany zobowiązania produkt odpadowy w cenny surowiec dla producentów betonu. Proces separacji STET z urządzeniami do wstępnego przetwarzania paszy do suszenia i deaglomeracji składowanych popiołów lotnych jest atrakcyjną opcją dla korzyści z popiołu przy znacznie niższych kosztach i niższych emisjach w porównaniu z innymi systemami opartymi na spalaniu i flotacji.

REFERENCJE

[1]Amerykański węgla Ash węgla spalania produktów i wykorzystanie statystyk: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]Wewnętrzny raport ST, Sierpnia 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Ban, H., Neathery, J.K., i Stencel, J.M. Wzbogacanie sucho przetwarzania spalania popiół lotny, Materiały z konferencji DOE na niespalonego węgla na narzędzie popiół lotny, Maja 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Piaski, W. Separacja Triboelectrostatic popiołu lotnego i ładowania, Paliwa 81, (2002) PP.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Rola wietrzenia w dystrybucji ładunku popiołu lotnego podczas triboelektrostatycznego beneficiation, Dziennik Materiałów Niebezpiecznych, 164 (2009) s.683-688.

AUTORÓW

Lewis Baker jest Europejskim Kierownikiem Wsparcia Technicznego w zakresie sprzętu ST & Technologia (STET) z siedzibą w Zjednoczonym Królestwie

Abhishek Gupta jest inżynierem procesu w zakładzie pilotażowym i laboratorium Separation Technologies, Centrum Techniczne STET, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Doktorat. jest starszym naukowcem w dziedzinie sprzętu ST & Technologia (STET) z siedzibą w New Hampshire.

Frank Hrach jest wiceprezesem ds. inżynierii procesowej w zakładzie pilotażowym i laboratorium Separation Technologies, Centrum Techniczne STET, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300