Triboelectrostatic obohacovacie pôdy vyplnené a Ponded Popolček

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

Triboelektrostatické Beneficiovanie

Pozemok naplnené a rybníky Fly Ash

Podľa Lewis Baker, Abhishek Gupta, Stephen Gasiorowski, a Frank Hrach

Americký uhlie Ash združenia (ACAA) ročný prieskum výroby a využívanie uhoľného popolčeka hlási, že medzi 1966 a 2011, nad 2.3 miliardy krátkych ton popolčeka boli produkované uhlie-vystrelil Utility kotly.1 Tejto sumy približne 625 priaznivo sa použili miliónov ton, väčšinou na výrobu cementu a betónu. Avšak, zostávajúce 1.7+ miliárd ton sú primárne nájdený na skládkach alebo plnené títo vzdúvania. Zatiaľ čo miery využitia pre čerstvo generované Popolček sa značne zvýšili v posledných rokoch, s aktuálne sadzby blízko 45%, približne 40 milióna ton popolčeka naďalej každoročne likvidovať. Zatiaľ čo miery využitia v Európe boli oveľa vyššie ako v USA, na skládkach a vzdúvania v niektorých európskych krajinách sa skladovali tiež značné objemy Popolček.

Nedávno, záujem o vrátenie tohto likvidovaný materiál zvýšil, čiastočne z dôvodu dopytu po vysokokvalitnej popolčeka na výrobu betónu a cementu počas obdobia zníženej výroby, pretože výroba energie z uhlia sa v Európe a Severnej Amerike znížila. Obavy o dlhodobý vplyv týchto skládok na životné prostredie sú tiež výzvou Utility nájsť prospešné použitie aplikácií pre tento uložený popol.

KVALITA POPOLA NAPLNILA PÔDU A POŽADOVANÉ BENEFICIOVANIE

Zatiaľ čo niektoré z týchto uložených lietať popol môže byť vhodný pre prospešné použitie ako spočiatku vykopané, Prevažná väčšina bude vyžadovať určité spracovanie, aby spĺňali kvalitatívne normy pre cement alebo betón výroby. Keďže materiál bol zvyčajne navlhčené, aby sa umožnila manipulácia a zhutnenie a zároveň sa zabránilo vzniku prachu prenášaného vzduchom, sušenie a deaglomerácia je nevyhnutnou požiadavkou na použitie v betóne, pretože výrobcovia betónu budú chcieť pokračovať v praxi dávkovania popolčeka ako suchého, jemný prášok. Avšak, zabezpečenie chemického zloženia popola spĺňa špecifikácie, najmä obsah uhlíka meraný ako strata pri vznietení (LOI), je väčšou výzvou. Vzhľadom k to, využitie popolčeka sa zvýšila v poslednom 20+ rokov, väčšina "in-spec" popol bol priaznivo použitý, a ne kvalitný popol zlikvidovaný. Tak, LOI zníženie bude požiadavka na využitie drvivá väčšina popolčeka z muškárenia vymáhateľné z utility zabavenie.

LOI REDUKCIA TRIBOELEKTRICKOU SEPARÁCIOU

Zatiaľ čo iní výskumníci použili spaľovacie techniky a flotačné procesy na zníženie LOI redukcie zhodnotených skládok a rybníkového popolčeka, Zariadenia ST & Technológie (STET) zistil, že jeho unikátny triboelectrostatic pás separačný systém, dlho používa pre rafinácia čerstvo generované popolčeka, je účinný aj pri zhodnotenom popole po vhodnom sušení a deagglomerácii.

STET výskumníci testovali triboelectrostatic separácie správania sušeného skládky popola z niekoľkých skládok popolčeka v Amerike a Európe. Tento obnovený popol oddelený veľmi podobne ako čerstvo generované popol s jedným prekvapivý rozdiel: nabíjanie častíc bolo obrátené z čerstvého popola s negatívnym nabíjaním uhlíka vo vzťahu k minerálnym.2 Tento jav pozorovali aj iní výskumníci elektrostatickej separácie popolčeka.3,4,5 Polaritu triboelektronického separátora STET možno ľahko nastaviť tak, aby umožňovala odmietnutie negatívne nabitého uhlíka zo zdrojov sušeného popolčeka na skládke. Na prispôsobenie sa tomuto javu nie sú potrebné žiadne špeciálne úpravy konštrukcie alebo ovládacích prvkov separátora.

PREHĽAD TECHNOLÓGIE – POPOLČEK UHLÍKA ODDELENIE

V odlučovači STETI uhlíka (Obrázok 1), materiál je podávaný do tenkej medzery medzi dve paralelné planárne elektródy. Častice sú triboelectrically nabité medzičastou kontaktu. Kladne nabitých uhlíka a záporne nabité minerálnych (v čerstvo generované popola, ktorá nebola nasýtenou a sušené) sú priťahované k oproti elektródy. Častice sú potom strhne do nepretržitého pohybu pásu a prepravované v opačných smeroch. Pás sa pohybuje vedľa každej elektróde smerom opačných koncoch oddeľovač častice. Vysoký pás rýchlosť umožňuje veľmi vysoký výkon, až do 36 ton za hodinu na jeden oddeľovač. A malá medzera, vysoké napätie pole, proti prúdu, silnou pretrepávaním častíc častíc a samočistením pásu na elektródach sú kritické vlastnosti

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

separátora STET. Ovládanie rôznych parametrov procesu, napríklad rýchlosť pohybu pásu, vysielacie štúdio, a rýchlosť posuvu, STETI proces produkuje nízke LOI popolčeka v obsahu uhlíka v menej ako 1.5 na 4.5% z krmiva lietať popol rozmedzí LOI od 4% k viac ako 25%.

Figa. 1 Spracovanie separátora STET sušené, skládkovaný popolček

Oddeľovač dizajn je pomerne jednoduchý a kompaktný. Stroj určený na spracovanie 40 ton za hodinu je približne 30 ft. (9 M.) dlhé, 5 ft. (1.5 M.) široký, a 9 ft., m (2.75 M.) vysoká. Pás a pridružených valčeky sú len pohyblivé časti. Elektródy sú stacionárne a zložené z vhodne odolný materiál. Pás je vyrobený z ne vodivého plastu. Oddeľovač príkon je o 1 kilowatt-hodinu za tonu materiál spracovaný s väčšina energie spotrebovanej v dvoch motorový Hnací remeň.

Proces je úplne suchý, nevyžaduje žiadne dodatočné materiály iné ako Popolček a neprodukuje žiadne emisie odpadovej vody alebo do vzduchu. Regenerované materiály pozostávajú z popolčeka znížiť obsah uhlíka na úrovniach, ktoré sú vhodné pre použitie ako Puzolánový prímes do betónu, a vysokým obsahom uhlíka frakcia užitočné ako palivo. Využitie oboch prúdov produkt poskytuje 100% Riešenie problémov s likvidáciou Popolček.

PROASH (A)® ZÍSKANÉ Z VÝPLNÍ PÔDY

Štyri zdroje popola boli získané zo skládok: vzorky A z elektrárne nachádzanej v Spojenom kráľovstve a vzorky B, C, a D zo Spojených štátov. Všetky tieto vzorky pozostávali z popola zo spaľovania bitúmenového uhlia veľkými úžitkových kotlov. Vzhľadom na premiešanie materiálu na skládkach, nie sú k dispozícii žiadne ďalšie informácie týkajúce sa konkrétneho zdroja uhlia alebo podmienok spaľovania.

Vzorky, ktoré stet dostal, obsiahnuté medzi 15% a 27% voda, ktorá je typická pre skládkovaný materiál. Vzorky obsahovali aj rôzne množstvá veľkých >1/8 palec (~3 mm) Materiál. Príprava vzoriek na separáciu uhlíka, veľké nečistoty boli odstránené skríningom a vzorky potom sušené a deaglomerované pred uhlíkom beneficiation. V pilotnej stupnici sa vyhodnotilo niekoľko metód sušenia/deagglomerácie s cieľom optimalizovať celkový proces. STET vybral priemyselne osvedčený, systém spracovania krmiva, ktorý ponúka simultánne sušenie a deaglomeráciu potrebnú na účinnú elektrostaticku separáciu. Všeobecný tok procesu je uvedený na obrázku 2.

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

Obrázok 2: Diagram toku procesu

Vlastnosti pripravených vzoriek boli dobre v rozsahu popolčeka získaného priamo z bežných úžitkových kotlov. Najrelevantnejšie vlastnosti pre separačné kanály aj produkty sú zhrnuté v tabuľke 2 spolu s rehodnotenou produktom.

SEPARÁCIA UHLÍKA

Skúšky na zníženie emisií uhlíka s použitím odlučovača triboelektrického pásu STET viedli k veľmi dobrej obnove výrobkov s nízkou LOI zo všetkých štyroch zdrojov popolčeka na skládku. Reverzné nabíjanie uhlíka, ako je uvedené vyššie, neznížovalo separáciu v žiadnom prípade v porovnaní so spracovaním čerstvého popola.

Vlastnosti popolčeka s nízkou LOI získané pomocou STET procesu pre čerstvo zozbieraný popol z kotla aj popol zhodnotený zo skládky sú zhrnuté v tabuľke 1. Výsledky ukazujú, že kvalita produktu pre ProAsh® vyrobené zo skládkovaného materiálu je ekvivalentná výrobku vyrobenému z čerstvých zdrojov popolčeka.

Tabuľka 1: Vlastnosti krmiva a obnoveného ProAsh®.

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

VÝKON V BETÓNE

Vlastnosti ProAsh® z regenerovaného skládkového materiálu boli porovnané s materiálom spoločnosti ProAsh® vyrobené z čerstvého popolčeka vytvoreného úžitkových kotlov z rovnakého miesta. Spracovaný rekultivovaný popol spĺňa všetky špecifikácie noriem ASTM C618 a AASHTO M250. V nasledujúcej tabuľke je zhrnuté chémia vzoriek z dvoch zdrojov, ktoré ukazujú nevýznamný rozdiel medzi čerstvým a rekultivovaným materiálom..

Tabuľka 2: Ash Chémia nízke LOI popola.

Sila rozvoja 20% nahradenie popolčeka s nízkym LOI v malte obsahujúcej 600 lb cementitious/ yd3 (Pozri tabuľku 3 nižšie) ukázal ProAsh® produkt získaný zo skládkovaného popola priniesol malty so silou porovnateľnou s maltami vyrobenými pomocou ProAsh® z čerstvého popolčeka vyrobeného na rovnakom mieste. Konečný produkt beneficiated rekultivovaný popol by podporil high-end použitie v betónovom priemysle v súlade s veľmi cennú pozíciu ProAsh® na trhoch, ktoré v súčasnosti obsluhuje.

Tabuľka 3: Pevnosť v tlakovej sile maltových valcov.

EKONOMIKA PROCESU

Dostupnosť nízkonákladového zemného plynu v USA výrazne zvyšuje ekonomiku procesov sušenia, vrátane sušenia zmáčaného popolčeka zo skládok. Tabuľka 4 sumarizuje náklady na palivo pre prevádzku v USA na 15% a 20% obsah vlhkosti. Typická neefektívnosť sušenia je zahrnutá vo vypočítaných hodnotách. Náklady sú založené na hmotnosti materiálu po vysušenie. Prírastkové náklady na sušenie popolčeka na spracovanie triboelektrostatickej separácie STET sú relatívne nízke.

Tabuľka 4: Náklady na sušenie na základe sušenej hmotnosti.

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

Dokonca aj s pridaním nákladov na sušenie krmiva, proces separácie STET ponúka nízkonákladové, priemyselne dokázané, proces znižovania LOI skládkového popolčeka. Proces STET pre rekultivovaný popolček je jedna tretina až jedna polovica kapitálových nákladov v porovnaní so systémami založenými na spaľovaní. Stet proces pre rekultivovaný popolček má tiež výrazne nižšie emisie do životného prostredia v porovnaní so spaľovacími alebo flotačnými systémami. Keďže jediným dodatočným zdrojom emisií do štandardného zariadenia stet procesu je sušič na zemný plyn, povolenie by bolo pomerne jednoduché.

HODNOTY OBNOVENÉ PALIVA Z VYSOKÝM OBSAHOM UHLÍKA POPOLČEK

Okrem nízkouhlíkových výrobku na použitie v betóne, značka s názvom ProAsh®, oddelenie STETI spracovať aj obnovuje inak zbytočne nespáleného uhlíka vo forme uhlík-bohaté Popolček, značkové EcoTherm™. EcoTherm™ má významné paliva hodnotu a ľahko sa vrátiť k elektrárne pomocou STETI EcoTherm™ Systém návratu na zníženie používania uhlia v závode. Keď EcoTherm™ je spálil v kotle utility, energia zo spaľovania je prevedený na vysoký tlak / vysoká teplota pary a potom na elektrickú energiu v rovnakú účinnosť ako uhlie, zvyčajne 35%. Premena zhodnotenej tepelnej energie na elektrickú energiu v zariadeniach ST & Technológia LLC EcoTherm™ Systém návratu je dva až trikrát vyššia než konkurenčné technológie, kde sa zhodnocuje energia ako low-grade tepla vo forme horúcej vody, ktorá prúdi do kotla feed vodný systém. EcoTherm™ sa tiež používa ako zdroj oxidu hlinitého v cementárňach, vytláčanie drahšie bauxitu, ktorý sa zvyčajne prepravuje na dlhé vzdialenosti. Využívajúce high carbon EcoTherm™ popol elektráreň alebo cementové pece, maximalizuje využitie energie z dodaného uhlia, znižuje potrebu dolu a doprava dodatočné palivo do zariadení.

STET's Talen energie Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF energia West Burton, RWEnpower Aberthaw, a Kórea South-East Power lietať popolníky všetky zahŕňajú EcoTherm™ Systémy separovaného zberu.

ZARIADENIA NA SPRACOVANIE STET ASH

Proces separácie STET sa používa komerčne od 1995 pre beneficiation popolčeka a vytvoril viac ako 20 milión ton vysoko kvalitného popolčeka na výrobu betónu. Riadené nízke LOI lietať ProAsh®, sa v súčasnosti vyrába s technológiou STET v jedenástich elektrárňach po celých USA., Kanada, Spojené kráľovstvo, Poľsko, a Kórejskou republikou. ProAsh (Aš)!® popolček bol schválený pre použitie viac ako dvadsať štátnych diaľničných úradov, rovnako ako mnoho iných agentúr špecifikácia. ProAsh (Aš)!® bola certifikovaná aj podľa Kanadskej asociácie pre normalizáciu a EN 450:2005 štandardy kvality v Európe. Popol spracovateľských zariadení pomocou STETI technológie sú uvedené v tabuľke 5.

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

Tabuľka 5. Zariadenia na spracovanie popola s použitím technológie separácie STET

PREDTLAČ- bude vydaná v ACAA popola pri práci, Vydanie II 2015

ZÁVERY

Po vhodnom skalpovaní veľkého materiálu, Sušenie, a deagglomeration, popolček zhodnotený zo skládok úžitkových zariadení sa môže znížiť obsah uhlíka pomocou komercializovaného odlučovača stetových trojikopov. Kvalita produktu popolčeka, ProAsh (Aš)!® pomocou systému STET na rekultivovaný skládkový materiál je ekvivalentná ProAsh® vyrobené z čerstvého krmiva popolčeka. The ProAsh® výrobok je veľmi dobre hodí a osvedčené vo výrobe betónu. Zhodnocovanie a znehodnotenie skládkového popola poskytne výrobcom betónu nepretržitú dodávku vysokokvalitného popola napriek zníženej produkcii "čerstvého" popola, keďže uhoľné elektrárne znižujú produkciu. Okrem toho, elektrárne, ktoré potrebujú odstrániť popol zo skládok, aby spĺňali meniace sa environmentálne predpisy, budú môcť využiť tento proces na zmenu zodpovednosti za odpadové výrobok na cennú surovinu pre výrobcov betónu.. Proces separácie STET so zariadením na predbežné spracovanie krmiva na sušenie a deagglomeráciu popolčeka na skládkach je atraktívnou možnosťou pre beneficiáciu popola s výrazne nižšími nákladmi a nižšími emisiami v porovnaní s inými systémami založenými na spaľovaní a flotácii.

REFERENCIE

[1]Americký uhlie Ash uhlia spaliny a použitie štatistiky: http://www.acaa- usa.org/Publications/Production-Use-Reports.

[2]Interná správa ST, Augusta 1995.

[3]Li,T.X.,. Schaefer, J.L., Zákaz, H., Neathery, Jk., a Stencel, J.M.. Suché Beneficiation Spracovanie spaľovacieho popola, Konanie konferencie DOE o Nespálenom uhlíkovej na Utility Fly Ash, Môže 19 20, Pittsburgh, Pa, 1998.

[4]Baltrus, Jp., Diehl, Jr., Soong, Y., Piesky, W. Triboelektrostatické oddelenie popolčeka a storno nabíjania, Paliva 81, (2002) PP. 757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Úloha poveternostným vplyvom na distribúciu popolčeka nabíjanie počas triboelektrostatické rafinácia, Časopis nebezpečných materiálov, 164 (2009) PP. 683-688.

Autori

Lewis Baker je európskym manažérom technickej podpory pre st zariadenia & Technológia (STET) so sídlom v Spojenom kráľovstve

Abhishek Gupta je procesný inžinier so sídlom v pilotnom závode separačných technológií a laboratórnom zariadení, STET Technické centrum, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300

Dr. Stephen Gasiorowski, Ph.d. je vedúci výskumný pracovník pre ST zariadenia & Technológia (STET) so sídlom v New Hampshire.

Frank Hrach je viceprezidentom pre procesné inžinierstvo so sídlom v pilotnom závode separačných technológií a laboratórnom zariadení, STET Technické centrum, 101 Hampton Ave, Needham MA 02494 +1-781-972-2300