Triboelectrostatic Aufbereitung von deponiertem Flugasche WOCA 2015

Triboelectrostatic Aufbereitung von

Land Filled Fly Ash

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

ST-Geräte & Technologies LLC, 101 Hampton Avenue, Needham, MA 02494 VEREINIGTE STAATEN

KONFERENZ: 2015 Welt der Asche- (www.worldofcoalash.org)

SCHLÜSSELWÖRTER: Triboelectrostatic, Aufbereitungsanlagen, Flugasche, Deponiert, Getrocknet, Trennung, Carbon

ABSTRAKT

Die triboelektrostatische Trennung wird seit fast zwanzig Jahren zur kommerziellen Begünstigung von Kohleverbrennungs-Flugasche verwendet, um ein kohlenstoffarmes Produkt für den Zementersatz in Beton zu produzieren.. Mit 18 Trennzeichen in 12 Kohle-Kraftwerke in der ganzen Welt, ST-Geräte & Technology LLC (STET) patentierte elektrostatische Abscheider wurde über zu produzieren verwendet. 15 Millionen Tonnen CO2-Produkt.

Bis heute, kommerzielle Begünstigung von Flugasche wurde ausschließlich auf trockenem "Lauf der Station" durchgeführt. Jüngste Umweltgesetze haben, in bestimmten Märkten, notwendigkeit, wohlbegünstigte Asche in Zeiten geringer Ascheerzeugung zu liefern. Dies, gekoppelt mit der Anforderung an einigen Standorten, historische Aschedeponien zu leeren, hat die Notwendigkeit geschaffen, ein Verfahren zu entwickeln, um historisch deponierte Asche zu nutzen.

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Exposition von Flugasche gegenüber Feuchtigkeit, und anschließende Trocknung beeinflusst den triboelektrostatischen Lademechanismus, mit Kohlenstoff- und Mineralpartikeln, die sich in der entgegengesetzten Polarität aufladen, die bei Deronstchen erlebt wird. Die Autoren haben Studien durchgeführt, um die Auswirkungen der Feuchtigkeitsexposition auf die Trennwirkung mehrerer Asche zu bestimmen, die aus Deponien zurückgewonnen und getrocknet wurden.. Die Ladungsumkehr wurde nach dem Trocknen, aber die Gesamtseparationseffizienz wurde ähnlich erreicht wie bei frischem Lauf von Stationsasche.

Die Wirkung der getrockneten Aschezufuhr relative Luftfeuchtigkeit auf die triboelektrostatische Trennungseffizienz wurde untersucht, und die Empfindlichkeit wurde im Vergleich zu dem, was bei der, Senkung der Prozesskosten insgesamt.

EINFÜHRUNG

Der amerikanische Kohle-Ash-Verein (ACAA) jährliche Übersicht über die Produktion und Verwendung von Steinkohle Flugasche berichtet, dass zwischen 1966 und 2011, über 2.3 Milliarden von kurzen Tonnen Flugasche wurden von Kohlekesseln produziert.1 Dieses betragen ca. 625 Millionen Tonnen wurden nutzbringend eingesetzt, vor allem für die Produktion von Zement und Beton. Jedoch, die verbleibenden 1.7+ Milliarden Tonnen finden sich vor allem auf Deponien oder gefüllten

Aufschüttungen. Während der Auslastungsraten von frisch generiert Flugasche stiegen beträchtlich in den letzten Jahren, mit aktuellen Preisen in der Nähe 45%, ca. 40 Millionen Tonnen Flugasche weiterhin jährlich entsorgt werden. Während Auslastungsraten in Europa viel höher als in den USA wurden, beträchtliche Mengen von Flugasche wurden auch in Deponien und Aufstauungen in einigen europäischen Ländern gespeichert.

Vor kurzem, das Interesse bei der Wiederherstellung dieser angeordneten Materials hat zugenommen, teilweise aufgrund der Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Flugasche für Beton und Zement-Produktion während einer Periode der reduzierten Produktion als Kohle befeuerten macht Erzeugung in Europa und Nordamerika gesunken. Bedenken hinsichtlich der langfristigen Umweltauswirkungen solche Deponien sind auch aufgefordert, Dienstprogramme, vorteilhafte Verwendung Anwendungen für diese gespeicherte Asche zu finden.

GEFÜLLTE ASCHE QUALITÄT UND ERFORDERLICHE AUFBEREITUNG ZU LANDEN

Während einige dieser Flugasche gespeichert kann vorteilhaft einsetzbar wie ursprünglich ausgegraben werden, die überwiegende Mehrheit erfordert einige Verarbeitung Qualitätsstandards für Zement oder Beton. Da das Material in der Regel benetzt, Handhabung und Verdichtung unter Vermeidung von Staubentwicklung in der Luft zu ermöglichen wurde, Trocknen wird wahrscheinlich eine minimale Anforderung für den Einsatz in Beton sein, da Betonhersteller die Praxis der Chargenvonlaugenasche als trockenes Pulver fortsetzen wollen. Jedoch, Sicherstellung der chemischen Zusammensetzung der Asche entspricht den Spezifikationen, insbesondere den Kohlenstoffgehalt, gemessen als Verlust-auf-Zünd- (LOI), ist eine größere Herausforderung. Als Flugasche stieg die Auslastung in den letzten 20+ Jahre, die meisten "in-spec" Asche wurde vorteilhaft verwendet, und die minderwertige Asche entsorgt. Somit, LOI-Reduktion werden Voraussetzung für die Nutzung der überwiegende Mehrheit der Flugasche von Dienstprogramm Gewichtsrekord.

LOI-REDUZIERUNG DURCH TRIBOELEKTRISCHE TRENNUNG

Während verschiedene Arbeiter Verbrennungstechniken und Flotationsverfahren zur LOI-Reduktion von wiedergewonnener deponierter und geteichter Flugasche eingesetzt haben,, ST-Geräte & Technologien (STET) hat festgestellt, dass sein Standard-Verarbeitungssystem, lange zur Aufbereitung des frisch erzeugten Flugasche, ist auch wirksam bei zurückgewonnener Asche nach geeigneter Trocknung und Deagglomeration bei niedrigeren Gesamtbetriebskosten.

Während des Anlaufs auf den kommerziellen Einsatz des STET-Verarbeitungssystems für Flugasche, STET-Forscher testeten die Trennung von getrockneter Deponieasche. Diese wiederhergestellten Asche getrennt sehr ähnlich zu frisch generierten Asche mit einem überraschenden Unterschied: die Aufladung der Partikel von der frischen Asche mit dem Carbon laden negativ in Bezug auf das Mineral kehrte sich.2 Andere Forscher der elektrostatische Trennung von Flugasche Kohlenstoff haben dieses Phänomen auch beobachtet..3,4,5

TECHNOLOGIEÜBERSICHT – FLUGASCHE CARBON TRENNUNG

Im Kohlenstoff Separator STET (Abbildung 1), Material wird in den dünnen Spalt zwischen zwei parallelen Elektroden planar zugeführt.. Die Partikel werden durch Oberflächenkräfte Kontakt triboelectrically berechnet.. Das positiv geladene Kohlenstoff und die negativ geladenen mineral (frisch generierten Asche, die nicht benetzt und getrocknet) werden angezogen gegenüber Elektroden. Die Partikel werden dann durch eine kontinuierliche beweglichen Riemen aufgekehrt und vermittelt in entgegengesetzte Richtungen. Riemens bewegt sich die Teilchen neben jeder Elektrode in Richtung entgegengesetzten Enden des Trennzeichens. Die hohe Bandgeschwindigkeit ermöglicht auch sehr hohe Durchsätze, bis zu 36 Tonnen pro Stunde auf ein einzelnes Trennzeichen. Die kleine Lücke, Hochspannungsfeld, aktuelle Gegenstromanlage, energische Partikel-Partikel-Agitation und selbstreinigende Aktion des Bandes auf den Elektroden werden die entscheidenden Funktionen des Trennzeichens STET. Durch die Kontrolle der verschiedenen Prozessparameter, z. B. Bandgeschwindigkeit, Feed-Punkt, und Vorschub, die STET hat niedrige LOI Flugasche CO2 Inhalt weniger als 1.5 An 4.5% von Futter bis hin in LOI von Flugaschen 4% zu mehr als 25%.

Abb.. 1 STET Separator

Das Trennzeichen-Design ist relativ einfach und kompakt. Eine Maschine zum Verarbeiten 36 Tonnen pro Stunde ist ca. 9 m (30 ft.) lange, 1.5 m (5 ft.) Breite, und 2.75 m (9 ft.) hoch. Die Gürtel und zugeordneten Rollen sind die einzigen beweglichen Teile. Die Elektroden sind stationäre und bestehend aus einem entsprechend haltbaren material. Der Gurt besteht aus nicht- leitfähige Kunststoff. Der Separator-Stromverbrauch ist über 1 Kilowattstunde pro Tonne Material verarbeitet mit den meisten der Energieverbrauch durch zwei Motoren fahren den Gürtel.

Der Prozess ist ganz trocken, erfordert keine zusätzlichen Materialien außer der Flugasche und produziert keine überflüssigen Wasser oder Luft-Emissionen. Die zurückgewonnenen Materialien bestehen aus Imkohlenstoffgehalt reduzierter Flugasche auf ein Niveau, das für die Verwendung als pozzolanische Beimischung in

Konkrete, und einen hohen Kohlenstoffgehalt Bruchteil nützlicher als Brennstoff. Nutzung der beiden Produktströmen bietet eine 100% Lösung für Probleme der Flugasche-Entsorgung.

WIEDERHERGESTELLTE HEIZWERT VON FLUGASCHE HIGH-CARBON

Neben der CO2-Produkt für den Einsatz in Beton, Marke ProAsh®, die STET-Trennung verarbeiten auch gewinnt ansonsten verschwendet unverbranntem Kohlenstoff in Form von kohlenstoffreichen Flugasche, Branded EcoTherm™. EcoTherm™ hat erhebliche Heizwert und kann leicht an das elektrische Kraftwerk mit STET EcoTherm zurückgegeben werden™ Rücknahmesystem zur Verringerung der Verwendung von Kohle im Werk. Wenn EcoTherm™ wird im Dienstprogramm Kessel verbrannt., die Energie aus der Verbrennung wird in hohem Druck umgewandelt. / Hochtemperatur-Dampf und dann Strom auf die gleiche Wirksamkeit wie Kohle, in der Regel 35%. Die Umwandlung von die gewonnene thermische Energie in Elektrizität in ST-Equipment & Technology LLC EcoTherm™ Rücknahmesystem ist zwei-bis dreimal höher als die der wettbewerbsfähige Technologie wo Energie zurückgewonnen wird, als minderwertiger Hitze in Form von warmes Wasser in den Kessel zirkuliert Wasser System feed. EcoTherm™ dient auch als eine Quelle von Aluminiumoxid in Zementöfen, verdrängen die teurere Bauxit in der Regel transportiert lange Strecken. Nutzung des hohen Kohlenstoffs EcoTherm™ Asche eines Kraftwerks oder Zementöfen, maximiert die Energierückgewinnung aus der gelieferte Kohle, reduzieren die Notwendigkeit, abbauen und transportieren von zusätzlichen Kraftstoff zu den Einrichtungen.

STET s Raven Power Brandon Shores, SMEPA R.D. Morrow, NBP-Belledune, RWEnpower Didcot, EDF Energy Nordwest Burton, und RWEnpower Aberthaw Flugasche Pflanzen, Alle verfügen über EcoTherm™ Rücknahmesysteme. Die wesentlichen Komponenten des Systems sind in Abbildung dargestellt. 2.

Abb.. 2 EcoTherm™ Rücknahmesystem

STET ASH VERARBEITUNGSVERFAHREN AUSSTATTUNG

Kontrollierte niedrige LOI Flugasche ist mit STET der Technologie auf zwölf Kraftwerke in den USA hergestellt., Kanada, Großbritannien, Polen, und Südkorea. ProAsh® Flugasche wurde für den Einsatz von mehr als zwanzig Autobahn Behörden genehmigt, sowie viele andere Spezifikation-Agenturen. ProAsh® auch unter Canadian Standards Association und EN zertifiziert 450:2005 Qualitäts-Standards in Europa. Esche-Verarbeitungsanlagen mit STET-Technologie sind in Tabelle aufgeführt. 1.

Tabelle 1. STET Gewerbebetriebe

COAL ASH RECOVERED VON LAND FILLS

Zwei Aschequellen wurden aus Deponien gewonnen: Probe A aus einem Kraftwerk in

Vereinigtes Königreich und Probe B: aus den Vereinigten Staaten. Beide Proben bestanden aus Asche aus der Verbrennung von bituminöser Kohle durch große Versorgungskessel. Durch die Vermischung des Materials in den Deponien, keine weiteren Informationen gibt es über bestimmte Kohle Quelle oder Verbrennung Bedingungen.

Die Proben wie STET enthalten zwischen empfangen 15% und 20% Wasser, wie es typisch für deponiertem material. Die Proben enthalten auch unterschiedliche Mengen an große >1/8 Zoll (~ 3 mm) Material. Zur Vorbereitung der Proben zur CO2-Abtrennung, die große Trümmer abgetragen durch screening und die Proben dann getrocknet und deagglomerated vor dem Kohlenstoff-Aufbereitung. Zur Optimierung des Gesamtprozesses werden verschiedene Trocknungs-/Deagglomerationsmethoden evaluiert. Eine allgemeine Vorgehensweise Flowsheet wird in Abbildung dargestellt. 3.

Abbildung 3: Prozessflussblatt

Die Eigenschaften der vorbereiteten Proben wurden auch im Bereich der Flugasche erhalten Sie direkt bei normalen Dienstprogramm Kessel. Die wichtigsten Eigenschaften für die Trennzeichen RSS-Feeds und die Produkte sind in Tabelle zusammengefasst. 2 zusammen mit wiederhergestellten Produkt.

CO2-ABTRENNUNG

Kohlenstoffreduktionsversuche mit dem triboelektrischen Riemenabscheider STET führten zu einer sehr guten Rückgewinnung von low LOI-Produkten. Die interessanten Phänomene beobachtet war die Umkehrung der Aufladung des Kohlenstoffs oben diskutiert. Während dieses Verhalten zuvor von STET und anderen Forschern beobachtet wurde, der Mechanismus, der die relativen Arbeitsfunktionen und damit das Kontaktladeverhalten des Materials verändert, wird nicht verstanden. Ein vorgeschlagener Mechanismus ist die Umverteilung von löslichen Ionen auf das Mineral und

Folgende Tabelle fasst die Chemie für Proben aus Quelle B zusammen. Prüfung an Quelle Ein Material wurde noch nicht abgeschlossen.

Tabelle 4: Asche-Chemie der niedrigen LOI Asche.

Festigkeitsentwicklung von einem 20% Substitution von niedrigen LOI Flugasche in einem Mörser mit 600 Lb / Yd3 zeigte, dass das Material aus deponierneuer Asche etwas besser abgeschnitten hat als Material aus frischer Produktion. Siehe Tabelle 5 unter.

Tabelle 5: Druckfestigkeit von Mörtelwürfeln.

SCHLUSSFOLGERUNGEN

Nach geeigneter Scalping von großem Material, Trocknen, und Deagglomeration, Die aus Versorgungsanlagendeponien zurückgewonnene Flugasche kann mit dem kommerzialisierten TRIboelektrischen Gurtabscheider STET reduziert werden. Der Wirkungsgrad des STET-Systems entspricht im Wesentlichen der Frischausfertigung von Asche und getrocknetem Deponiematerial.. Das Separatorprodukt eignet sich für den Einsatz in der Betonproduktion ohne weitere Beanspruchung mit nahezu identischen Leistungseigenschaften. Die Rückgewinnung und Begünstigung von Deponien wird die Versorgung der Betonproduzenten mit hochwertiger Asche trotz der reduzierten Produktion von "frischer Asche" ermöglichen, da kohlebefeuerte Versorgungsunternehmen die Erzeugung verringern.. Zusätzlich, Kraftwerke, die Asche von Deponien entfernen müssen, um sich ändernden Umweltvorschriften zu entsprechen, werden in der Lage sein, das Verfahren zu nutzen, um die Abfallprodukthaftung zu einem wertvollen Rohstoff für Betonproduzenten zu machen..

REFERENZEN

[1]Amerikanische Kohleverbrennung Asche Kohle Produkte und Einsatz-Statistik: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]ST interner Bericht, August 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Verbot, H., Neathery, Jk., und Stencel, 4.3. Dry Beneficiation Verarbeitung von Verbrennungsfliegenasche, Sitzungsberichte der DOE-Konferenz über unverbrannten Kohlenstoff auf Utility Fly Ash, Mai 19 20, Pittsburgh, papa, 1998.

[4]Baltrus, Jp., Diehl, Jr., Soong, Y., Sands, W. Triboelektrostatische Trennung von Flugasche und Ladungsumkehr, Kraftstoff 81, (2002) S.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Die Rolle der Verwitterung bei der Verteilung von Flugascheladungen während der triboelektrostatischen Begünstigung, Journal of Hazardous Materials, 164 (2009) S.683-688.

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