Triboelectrostatic Beneficiation produkované popílek WOCA 2015

Triboelektokrostatická beneficiace

Mouchový popel naplněný zemí

L. Baker, A. Gupta, a S. Gasiorowski

St. zařízení & Technologies LLC, 101 Hampton Avenue, Needham MA 02494 SPOJENÉ STÁTY AMERICKÉ

KONFERENCE: 2015 Svět uhelného popela – (www.worldofcoalash.org)

KLÍČOVÁ SLOVA: Triboelectrostatic, Beneficiation, Popílek, Skládka, Sušené, Separace, Uhlíku

ABSTRAKT

Triboelektokrostatická separace se používá pro komerční beneficiaci spalovacího mušle k výrobě nízkouhlíkového výrobku pro použití jako náhrada cementu v betonu po dobu téměř dvaceti let.. S 18 oddělovače v 12 uhlí vypaloval elektrárny po celém světě, St. zařízení & Technology LLC (STET) patentované elektrostatický odlučovač se používá k výrobě nad 15 Milionů tun produktu nízkouhlíkového.

K dnešnímu dni, komerční beneficiace mušle byla provedena výhradně na suchém "běhu stanice‿ popela. Nedávné právní předpisy v oblasti životního prostředí vytvořily, na některých trzích, potřeba dodávat zdůvodněný popel v době nízké tvorby popela. Toto, spolu s požadavkem na vyprázdnění historických skládek popela na některých místech, vytvořila potřebu vyvinout proces, který by zneužil historicky skládaného popela.

Předchozí studie ukázaly, že expozice mušlí vlhkosti, a následné sušení ovlivňuje triboelektokrostatický nabíjecí mechanismus, s uhlíkovými a minerálními částicemi, které se nabíjejí v opačné polaritě, než je polarita, která se nachází při běhu náběhu stanice popela. Autoři provedli studie ke stanovení vlivu expozice vlhkosti na účinnost separace několika popelů, které byly regenerovány ze skládek a sušeny.. Po vysušení došlo ke změně nabití, ale celkové účinnosti separace bylo dosaženo stejně jako u čerstvého běhu popela ze stanice.

Byl zkoumán vliv relativní vlhkosti krmiva sušeného popela na účinnost triboelektokrostatické separace, a citlivost byla výrazně snížena ve srovnání s tím, co jsme zažili s provozem nádí, snížení celkových nákladů na proces.

ÚVOD

Asociace amerických uhlí Ash (ACAA) roční přehled produkce a využívání uhlí popílek hlásí, že mezi 1966 a 2011, nad 2.3 miliarda krátkých tun mušlí byla vyrobena uhelnými užitkami.1 Z této částky přibližně 625 milionů tun byly skutečně použity, převážně pro výrobu cementu a betonu. Nicméně, zbývající 1.7+ miliardy tun se nacházejí především na skládkách nebo v zasypácích rybnících

zabavení. Zatímco využití sazby pro čerstvě generovány popílek se během posledních let výrazně stouply, s aktuálními kurzy poblíž 45%, přibližně 40 milionů tun popílku i nadále každoročně likvidovat. Zatímco využití sazby v Evropě byly mnohem vyšší než v USA, značné objemy popílku byly uloženy rovněž v skládky a vzdouvání vod, v některých evropských zemích.

Nedávno, zájem o zpětné získání tohoto zneškodněného materiálu vzrostl, částečně kvůli poptávce po vysoce kvalitním mušlích pro výrobu betonu a cementu v období snížené výroby, protože výroba energie z uhlí se v Evropě a Severní Americe snížila. Obavy z dlouhodobého dopadu těchto skládek na životní prostředí také podněcují veřejné služby k nalezení výhodných využití tohoto skladovaného popela..

KVALITA POPELA NAPLNĚNÁ PŮDOU A POŽADOVANÁ BENEFICIACE

Zatímco některé z těchto skladovaných mušlí mohou být vhodné pro prospěšné použití, jak bylo původně vykopáno, převážná většina bude vyžadovat určité zpracování, aby splňovala normy kvality pro výrobu cementu nebo betonu. Vzhledem k tomu, že materiál byl obvykle navočení, aby se umožnila manipulace a zhutnění a zároveň se zabránilo tvorbě prachu přenášeného vzduchem, sušení bude pravděpodobně minimálním požadavkem pro použití v betonu, protože výrobci betonu budou chtít pokračovat v praxi dávkování mušlí jako suchého prášku. Nicméně, náusmání chemického složení popela splňuje specifikace, zejména obsah uhlíku měřený jako ztráta při vznícení (LOI), je větší výzvou. Jak se využití mušlí v posledním 20+ roky, většina "in-spec‿ popel byl příznivě použit, a popel mimo jakost zlikvidovaný. Tak, Snížení loi bude požadavkem pro využití převážné většiny mušlí, které lze získat z inženýrských sítí.

LOI REDUKCE TRIBOELEKTRICKOU SEPARACÍ

Zatímco různí pracovníci používali spalovací techniky a flotační procesy pro snížení loi rekapekčního skládaného a rybníkového mušle, St. zařízení & Technologie (STET) zjistil, že jeho standardní systém zpracování, dlouho používané pro beneficiaci čerstvě generovaného mušle, je stejně účinný na rekapeutovaný popel po vhodném vysušení a deaglomeraci při nižších celkových provozních nákladech.

Při zvětšování na komerční aplikaci systému zpracování STET pro polétavý popel, Výzkumníci STET testovali separaci sušeného skládkovaného popela. Tento obnovený popel se velmi podobně oddělil od čerstvě vyprodukovaného popela s jedním překvapivým rozdílem: nabíjení částic bylo obráceno od nabíjení čerstvého popela s negativním nabíjením uhlíku ve vztahu k minerálnímu.2 Tento jev pozorovali i další vědci elektrostatické separace uhlíku z mušlí..3,4,5

PŘEHLED TECHNOLOGIE – POPÍLEK UHLÍKU ODDĚLENÍ

V oddělovač uhlíku STET (Obrázek 1), materiál je dávkován do tenké mezery mezi dvě rovnoběžné rovinné elektrody. Částice jsou účtovány triboelectrically interparticle kontakt. Kladně nabité uhlíku a záporně nabité minerální (v čerstvě vytvořenou popela, která nebyla zvlhčí a sušené) jsou přitahovány k naproti elektrody. Částice jsou poté stíraná kontinuální Pohyblivý pás a dopravena na opačnou stranu. Pás se pohybuje částice sousedící s každou elektrodu vůči opačných koncích oddělovače. Vysoký pás rychlost také velmi vysoké síta, až do 36 tun za hodinu na jeden oddělovač. Malá mezera, vysoké napětí pole, proti proudu, energický částice částice agitace a samočisticí akce pásu na elektrody jsou důležité rysy STET oddělovače. Tím, že řídí různé parametry procesu, například rychlost pásu, kanál bod, a rychlost posuvu, STET proces produkuje nízké LOI popílek na obsah uhlíku menší než 1.5 do 4.5% od krmných popílků v LOI od 4% na více než 25%.

Obr.. 1 STET oddělovač

Oddělovač design je relativně jednoduchý a kompaktní. Stroj určený ke zpracování 36 tun za hodinu je přibližně 9 m (30 FT.) dlouhá, 1.5 m (5 FT.) široké, a 2.75 m (9 FT.) vysoká. Pás a přidružené válečky jsou jediné pohyblivé. Elektrody jsou stacionární a sestávají z vhodně trvanlivého materiálu. Pás je vyroben z- vodivý plast. Spotřeba energie je oddělovač je asi 1 kilowatthodin za tunu zpracovaného s většinou energie spotřebované dva motory pohánějící pás materiálu.

Tento proces je zcela suchá, vyžaduje žádné další materiály kromě létavý popílek a neprodukuje žádné odpadní vody nebo vzduchu emise. Retušované materiály se skládají z mušlí redukovaných obsahem uhlíku na úrovně vhodné pro použití jako pozzolanická admixu

Konkrétní, a vysokouhlíkové zlomek užitečné jako palivo. Využití obou proudů produktu poskytuje 100% řešení problémů likvidace popílek.

HODNOTA OBNOVENÉ PALIVA Z VYSOCE UHLÍKOVÉ POPÍLEK

Kromě nízkouhlíkových výrobků pro použití v betonu, Značka ProAsh®, STET separační proces také obnoví jinak zbytečně nespálené uhlí v podobě bohatých na uhlík popílek, značkové EcoTherm™. EcoTherm™ má výrazné paliva hodnotu a snadno mohou být vrácena do elektrárny používající STET EcoTherm™ Návratový systém snížit spotřebu uhlí v závodě. Když EcoTherm™ je spálil v kotli nástroj, energie ze spalování je převeden na vysoký tlak / vysokou teplotou páry a poté na elektřinu na stejnou účinnost jako uhlí, obvykle 35%. Převod obnovená tepelné energie na elektřinu v ST zařízení & Technology LLC EcoTherm™ Návratový systém je dvakrát až třikrát vyšší než u konkurenční technologie kde je energie zpět jako low-grade tepla ve formě teplé vody, která je rozeslána do kotle úsťová rychlost vody. EcoTherm™ se také používá jako zdroj oxidu hlinitého v cementářských pecnách, vytlaení nákladnějšího bauxitu, který je obvykle přepravován na dlouhé vzdálenosti. S využitím vysokouhlíkové EcoTherm™ Jasan na elektrárně nebo cementové peci, maximalizuje využití energie z dodané uhlí, snížení potřeby mé a další paliva do zařízení.

Havraní síla STET Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy západní Burton, a RWEnpower Aberthaw popílek rostliny, Všechny zahrnují EcoTherm™ Návratové systémy. Základní součásti systému jsou uvedeny na obrázku 2.

Obr.. 2 EcoTherm™ Návratový systém

STET ASH NEVYHRAZUJE ZAŘÍZENÍ

Řízený nízké LOI popílek je vyráběná technologií je STET na dvanáct elektrárny v celé USA, Kanada, Spojené království, Polsko, a Korejská republika. ProAsh® fly ash byl schválen k použití více než dvaceti státními dálničními úřady, stejně jako mnoho jiných agentur specifikace. ProAsh® byla rovněž certifikována kanadskou asociací norem a 450:2005 standardy kvality v Evropě. Zařízení na zpracování popela STET technologie jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1. STET komerční činnosti

UHELNÝ POPEL Z PEVNINY

Ze skládek byly získány dva zdroje popela: vzorek A z elektrárny umístěné v

Spojené království a vzorek B: ze Spojených států amerických. Oba tyto vzorky se skládaly z popela ze spalování bituminózního uhlí velkými užitkovými kotli.. V důsledku promíchání materiálu na skládkách, nejsou k dispozici žádné další informace o konkrétním zdroji uhlí nebo podmínkách spalování.

Vzorky přijaté společností STET obsahovaly mezi 15% a 20% voda, jak je typické pro skládkovaný materiál. Vzorky také obsahovaly různá množství velkých >1/8 palec (~3 mm) Materiál. Příprava vzorků na separaci uhlíku, velké trosky byly odstraněny detekčním vyšetřením a vzorky poté vysušeny a deagglomerovány před beneficiací uhlíku. Vyhodnocují se různé metody sušení/deaglomerace za účelem optimalizace celkového procesu. Obecný list toku procesu je uveden na obrázku 3.

Obrázek 3: List toku procesu

Vlastnosti připravených vzorků byly dobře v rozmezí polétavá popela získaného přímo z běžných užitkových kotlů. Nejrelevantnější vlastnosti pro oddělovací kanály i produkty jsou shrnuty v tabulce 2 spolu s obnoveným produktem.

SEPARACE UHLÍKU

Zkoušky redukce uhlíku pomocí triboelektrického separátoru pásů STET vedly k velmi dobrému zotavení produktu s nízkým obsahem LOI. Zajímavým pozorovaným jevem byl obrat nabíjení uhlíku diskutovaného výše. Zatímco toto chování bylo dříve pozorováno společností STET a dalšími výzkumnými pracovníky, mechanismus, který mění relativní pracovní funkce a tím kontaktuje nabíjecí chování materiálu, není pochopen. Jedním z navrhovaných mechanismů je přerozdělení rozpustných iontů na minerálních

následující tabulka shrnuje chemii vzorků ze zdroje B. Testování na zdroji Materiál nebyl dokončen..

Tabulka 4: Ash Chemie nízkého LOI popela.

Silový vývoj 20% nahrazení nízkého loi mouchového popela v maltě obsahující 600 Liber / yd3 ukázal, že materiál získaný ze skládkového popela si vedl o něco lépe než materiál z čerstvé produkce. Viz tabulka 5 Níže.

Tabulka 5: Tlaková pevnost maltových kostek.

ZÁVĚRY

Po vhodném skalpování velkého materiálu, Sušení, a deaglomerace, popela získaného ze skládek užitkových zařízení může být snížen obsah uhlíku pomocí komercializovaného triboelektrického separátoru pásů STET. Účinnost systému STET je v podstatě rovnocenná popelu získanému čerstvě z provozu kotle a sušeného skládkového materiálu. Separační výrobek je vhodný pro použití při výrobě betonu bez dalších vlastností s téměř totožnými výkonovými vlastnostmi. Obnova a beneficience skládaného popela zajistí výrobcům betonu pokračující dodávky vysoce kvalitního popela navzdory snížené produkci "čerstvého‿ popela, protože uhelné elektrárny snižují výrobu. Kromě toho, elektrárny, které potřebují odstranit popel ze skládek, aby splnily měnící se předpisy v oblasti životního prostředí, budou moci tento proces využít ke změně odpovědnosti za odpadní produkt na cennou surovinu pro výrobce betonu.

ODKAZY

[1]Spalování uhlí jasan americký uhlí produkty a použití statistiky: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]Interní zpráva ST, Srpen 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Ban, H., Neathery, Jk., a Stencel, J.m. Suché beneficiační zpracování spalovacího mušího popela, Sborník konference DOE o nespáleném uhlíku na užitkovém mouchy Ash, Květen 19 20, Pittsburgh, Pa, 1998.

[4]Baltrus, Jp., Diehlová, Jr., Soong, Y., Písky, W. Triboelektokrostatické oddělení mušle a obrácení náboje, Paliva 81, (2002) s. 757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Štencel, J. Úloha zvětšování distribuce náboje z mušlí během triboelektrostatické beneficiace, Časopis nebezpečných materiálů, 164 (2009) str. 683–688.

Převaděč z Wordu do PDF Převedeno podle BCLTechnologies