Triboelectrostatic Beneficiation prateća pepela WOCA 2015

Triboelektronstatska dobročinstva

Land Filled Fly Ash

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

ST oprema & Tehnologija D.O.O., 101 Hampton Avenue, Needham MA 02494 SJEDINJENE AMERIČKE DRŽAVE

KONFERENCIJE: 2015 Svijet od pepela – (www.worldofcoalash.org)

KLJUČNE RIJEČI: Triboelectrostatic, Beneficiation, Pepeo, Landfilled, Dried, Odvajanje, Carbon

SAŽETAK

Triboelectrostatic separation has been used for the commercial beneficiation of coal combustion fly ash to produce a low carbon product for use as a cement replacement in concrete for nearly twenty years. S 18 separatora u 12 ugljen elektrane širom svijeta, ST oprema & Tehnologija D.O.O. (STET) patentirani elektrostatičkog separatora se koristi za proizvodnju iznad 15 Milijuna tona proizvoda niska ugljika.

Do danas, commercial beneficiation of fly ash has been performed exclusively on dry “run of station‿ ash. Recent environmental legislation has created, in certain markets, a need to supply beneficiated ash in times of low ash generation. Ovo, coupled with a requirement in some locations to empty historical ash landfill sites, has created the need to develop a process to beneficiate historically landfilled ash.

Previous studies have shown that the exposure of fly ash to moisture, and subsequent drying influences the triboelectrostatic charging mechanism, with carbon and mineral particles charging in the opposite polarity to that experienced with run of station ash. Studies have been performed by the authors to determine the effect of moisture exposure on separation efficiency of several ashes that have been reclaimed from landfills and dried. Charge reversal was experienced following drying, but overall separation efficiency was achieved equivalent to that experienced with fresh run of station ash.

The effect of dried ash feed relative humidity on triboelectrostatic separation efficiency was examined, and sensitivity was greatly reduced compared to that experienced with run of station ash, lowering overall process costs.

UVOD

Američki ugljena pepela udruga (ACAA) godišnji pregled proizvodnje i korištenja ugljena pepela izvještava da je između 1966 i 2011, preko 2.3 milijarde kratkih tona letećeg pepela proizvedeno je u komunalnim kotlovima na ugljen.1 Od tog iznosa približno 625 milijuna tona su ugodno se, uglavnom za proizvodnju cementa i betona. Međutim, preostale 1.7+ billion tons are primarily found in landfills or filled ponded

impoundments. Dok cijene za korištenje s svježe generiran letećeg pepela znatno povećali tijekom posljednjih godina, s trenutnim stopama u blizini 45%, oko 40 milijuna tona pepela i dalje odlagati godišnje. Dok je korištenje stopa u Europi su mnogo veći nego u SAD-u, znatne količine pepela također pohranjeni u odlagališta i impoundments u nekim europskim zemljama.

Nedavno, interes za oporavak ovog zbrinodnog materijala porastao je, djelomično zbog potražnje za visoko kvalitetnom pepelom za beton i proizvodnju cementa tijekom razdoblja smanjene proizvodnje jer je proizvodnja energije iz ugljena smanjena u Europi i Sjevernoj Americi. Zabrinutost zbog dugoročnog utjecaja takvih odlagališta na okoliš također potiče komunalne službe da pronađu aplikacije za korisnu uporabu tog uskladištenog pepela.

KVALITETA PEPELA ISPUNJENA ZEMLJIŠTEM I POTREBNA DOBROČININOST

Dok neki od tih pohranjenih letećih pepela mogu biti prikladni za korisnu uporabu kao što je u početku iskopano, velika većina zahtijevat će određenu preradu kako bi se zadovoljili standardi kvalitete za proizvodnju cementa ili betona. Budući da je materijal obično navlažen kako bi se omogućilo rukovanje i zbijanje, uz izbjegavanje stvaranja prašine u zraku, drying will probably be a minimal requirement for use in concrete since concrete producers will want to continue the practice of batching fly ash as a dry powder. Međutim, provjera kemijskog sastava pepela zadovoljava specifikacije, prije svega udio ugljika mjeren kao gubitak na paljenju (LOI), je veći izazov. Kako se iskorištenost pepela u letu povećala u posljednjem 20+ godine, most “in-spec‿ ash has been beneficially used, i nekvalitetni pepeo zbrinut. Tako, Smanjenje LOI-ja bit će uvjet za korištenje velike većine pepela za letenje koji se može oporaviti od komunalnih zapljena.

SMANJENJE LOI ZA TRIBOELEKTRIČNO ODVAJANJE

While various workers have used combustion techniques and flotation processes for LOI reduction of recovered landfilled and ponded fly ash, ST oprema & Tehnologije (STET) has found that its standard processing system, dugo se koristi za dobročinitelje svježe generiranog pepela muhe, is equally effective on recovered ash after suitable drying and deagglomeration at lower overall operating costs.

During the ramp-up to commercial application of the STET processing system for fly ash, STET researchers tested the separation of dried landfilled ash. Ovaj oporavljeni pepeo odvojio se vrlo slično svježe generiranu pepeo s jednom iznenađujućom razlikom: punjenje čestica preokrenuto je od onog svježeg pepela s negativnim punjenjem ugljika u odnosu na mineralnu.2 Drugi istraživači elektrostatičkog odvajanja ugljika od pepela također su uočili ovu pojavu.3,4,5

PREGLED TEHNOLOGIJE – ODVAJANJE UGLJIKA PEPELA

U razdjelnik STET ugljika (Slika 1), materijal je hranjen u tanke jaz između dvije paralelne planarna elektrode. Čestice triboelectrically naplaćuje se po interparticle kontakt. Pozitivno nabijenih ugljika i negativno nabijenih minerala (u svježe generirane pepela koja ne mokre i suhe) privlači nasuprot elektrode. Čestice su onda raditi kontinuirano kreće pojas i prenio u suprotnim smjerovima. Pojas potezi čestice uz svake elektrode prema suprotnim stranama razdjelnika. Visoki pojas brzinom omogućuje vrlo visoku propusnost, do 36 tona na sat na jednom razdjelnika. Mali razmak, visoki napon polja, Brojač protoka, snažan čestica-čestica uznemirenost i self-čišćenje akcija pojas na elektrode su kritične značajke STET razdjelnika. Kontroliranjem raznih parametara procesa, kao što je brzina remena, feed za izabrati, i brzina unosa, STET proces proizvodi niske LOI pepela u sadržaj ugljika manji od 1.5 da 4.5% iz sadržaja leti pepeo u LOI iz 4% na više 25%.

Smokva. 1 STET razdjelnika

Razdjelnik dizajn je relativno jednostavan i kompaktan. Stroj dizajniran za obradu 36 tona na sat je oko 9 m (30 FT.) dugo, 1.5 m (5 FT.) širok, i 2.75 m (9 FT.) visoke. Pojas i povezan valjci su jedini dijelovi. Elektrode su stacionarni i sastoji se od odgovarajuće izdržljivog materijala. The belt is made of non- conductive plastic. Potrošnja energije na razdjelnik je o 1 radne cijene po toni materijala obrađuju s većinom energije utrošene dva motora vožnje pojas.

Proces je potpuno suha, zahtijeva dodatni materijali osim letećeg pepela i proizvodi bez otpadnih voda ili zrak emisija. The recovered materials consist of fly ash reduced in carbon content to levels suitable for use as a pozzolanic admixture in

concrete, i visoko ugljični dio koristi kao gorivo. Iskorištenje oba proizvoda potoci pruža u 100% rješenje problema odlaganja pepela.

OBNOVA GORIVA VRIJEDNOST VISOKOM EMISIJOM PEPELA

Osim niskog ugljika proizvoda za upotrebu u betonu, robna marka pod imenom ProAsh®, odvajanje STET obraditi i obnova inače izgubiti neizgorenu ugljika u obliku ugljik-bogat pepela, branded EcoTherm™. EkoTherm™ ima značajnu vrijednost goriva i lako se može vratiti u elektranu pomoću STET EcoTherm™ Sustav vraćanja za smanjenje upotrebe ugljena u postrojenju. Kada EcoTherm™ je spaljen u komunalnom kotao, energija izgaranja se pretvara u visokim tlakom / visoka temperatura parne i onda na struju na istu učinkovitost kao ugljen, obično 35%. Pretvorba oporabljene toplinske energije u električnu energiju u ST Opremi & Tehnologija LLC EcoTherm™ Sustav povrata je dva do tri puta veći od one konkurentne tehnologije u kojoj se energija oporavi kao niskokvalitetna toplina u obliku tople vode koja se cirkulira u sustav kotla hrane za vodu. EkoTherm™ također se koristi kao izvor alumina u cementnim pećima, uklanjanje skupljeg boksita koji se obično prevozi na velike udaljenosti. Korištenje ecotherm visoke ugljika™ pepeo u elektrani ili u cementnoj peći, Maksimizira povrat energije od isporučene ugljena, smanjenje potrebe za moje i prijevoz dodatno gorivo od sadržaja.

STET’s Raven Power Brandon Shores, SMEPA R. D.. Sutra, Marijana Belledune, RWEnpower Didcot, EDF energije zapadni Burton, i RWEnpower Aberthaw pepeo biljke, Svi sadrže EcoTherm™ Vraćanje sustava. Bitne komponente sustava prikazani su na slici 2.

Smokva. 2 EkoTherm™ Sustav povrata

STET ASH PRERADA SADRŽAJI

Kontroliranim niske LOI pepela se proizvodi tehnologijom STET je u dvanaest elektrana diljem SAD, Kanada, Velikoj Britaniji, Poljska, i Republika Koreja. ProAsh (šišanje® letjeti pepeo je odobren za korištenje od strane više od dvadeset državnih autocesta vlasti, kao i mnoge druge specifikacije agencije. ProAsh (šišanje® također je certificiran pod Kanadskom udrugom za norme i EN 450:2005 standardi kvalitete u Europi. Pepeo obradu sadržaja tehnologijom STET navedeni su u tablici 1.

Tablica 1. STET komercijalnih poslova

COAL ASH RECOVERED FROM LAND FILLS

Two sources of ash were obtained from landfills: sample A from a power plant located in

the United Kingdom and sample B: from the United States. Both these samples consisted of ash from the combustion of bituminous coal by large utility boilers. Zbog ispreplićuća materijala na odlagalištima, nisu dostupne dodatne informacije o specifičnim izvorima ugljena ili uvjetima izgaranja.

Uzorci koje je stet primio sadržavali su 15% i 20% voda kakva je tipična za odloženi materijal. Uzorci su sadržavali i različite količine velikih >1/8 palac (~3 mm) Materijal. Za pripremu uzoraka za odvajanje ugljika, velike krhotine uklonjene su probirom, a uzorci su se zatim osušili i deagglomerirali prije dobronamjernosti ugljika. Various methods for drying/deagglomeration are being evaluated in order to optimize the overall process. Opći list tijeka procesa prikazan je na slici 3.

Slika 3: Process flow sheet

Svojstva pripremljenih uzoraka bila su u rasponu od pepela muhe dobivenog izravno iz normalnih komunalnih kotlova. Najrelevantnija svojstva za hranu za separator i proizvode sažeta su u tablici 2 zajedno s oporavljenim proizvodom.

ODVAJANJE UGLJIKA

Carbon reduction trials using the STET triboelectric belt separator resulted in very good recovery of low LOI product. The interesting phenomena observed was the reversal of charging of the carbon discussed above. While this behavior has been observed previously by STET and other researchers, the mechanism that changes the relative work functions and thus contact charging behavior of the material is not understood. One suggested mechanism is the redistribution of soluble ions on the mineral and

following table summarizes the chemistry for samples from source B. Testing on source A material has not been completed.

Tablica 4: Ash kemija niskog LOI pepela.

Razvoj snage 20% zamjena niskog LOI pepela u mortu koji sadrži 600 Lb / yd3 showed the material derived from landfilled ash performed somewhat better than material from fresh production. Vidi tablicu 5 ispod.

Tablica 5: Compressive strength of mortar cubes.

ZAKLJUČCI

Nakon prikladnog skalpiranja velikog materijala, Sušenje, i deaglomeracija, leteći pepeo oporavljen s odlagališta komunalnih postrojenja može se smanjiti u sadržaju ugljika pomoću komercijaliziranog SEPARATORA STET triboelektričnog pojasa. The efficiency of the STET system is essentially equivalent for ashes obtained freshly from boiler operations and dried landfilled material. The separator product is suitable for use in concrete production without further beneficiation with nearly identical performance properties. The recovery and beneficiation of landfilled ash will provide a continuing supply of high quality ash for concrete producers in spite of the reduced production of “fresh‿ ash as coal-fired utilities reduce generation. Osim toga, elektrane koje trebaju ukloniti pepeo s odlagališta kako bi zadovoljile promjenjive propise o zaštiti okoliša moći će iskoristiti postupak za promjenu odgovornosti za otpadne proizvode u vrijednu sirovinu za proizvođače betona.

REFERENCE

[1]Američki ugljena pepeo ugljena izgaranja i korištenje statistike: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]St interno izvješće, Kolovoz 1995.

[3]Li (li),T.X.,. Schaefer, J.L., Zabrana, H., Neathery, J.K., i Stencel, J.M. Obrada suhe dobročinstva pepela muhe s unutarnjim izgaranjem, Zbornik radova konferencije DOE-a o neizgorenim ugljikom na komunalnom pepelu, Svibanj 19 20, Pittsburgh, PA (19, 1998.

[4]Baltrus (1998.), J.P., Diehl (1998, J.R., Soong, Y., Pijesak, W. Triboelektronstatsko odvajanje pepela i preokret naboja, Gorivo 81, (2002) str.757-762.

[5]Cangialosi (1998.), F., Notarnicola (1998.), M., Sloboda, L, Stencel, J. Uloga trošenja na distribuciju pepela tijekom triboelektronstatske dobročinstva, Časopis za opasne materijale, 164 (2009) str.683-688.

Word to PDF Converter Converted By BCLTechnologies