Triboelectrostatic dúsítása hulladéklerakóban pernye WOCA 2015

Triboelektrosztatikus Előnyök

Földdel töltött pernye

L. Baker, A. Gupta, és S. Gasiorowski

ST berendezések & Technologies, LLC, 101 Hampton Avenue, Needham, MA 02494 AMERIKAI EGYESÜLT ÁLLAMOK

KONFERENCIA: 2015 Szén Ash-világ (www.worldofcoalash.org)

KULCSSZAVAK: Triboelectrostatic, Dúsítása, Pernye, Földdel teli, Aszalt, Szétválasztása, Szén

ABSZTRAKT

A triboelektrosztatikus elválasztást közel húsz éve használják a széntüzelésű pernye kereskedelmi hasznosítására, hogy alacsony szén-dioxid-kibocsátású terméket állítsanak elő betonban cementhelyettesítőként. A 18 elválasztó 12 széntüzelésű erőművek szerte a világon, ST berendezések & Technology LLC (MEGHAGY) szabadalmaztatott elektrosztatikus elválasztó használták, hogy készítsen több mint 15 Millió tonna, az alacsony szén-dioxid-termék.

A mai napig, A pernye kereskedelmi hasznosítása kizárólag száraz "állomási hamu" esetén történt. A közelmúltban hozott környezetvédelmi jogszabályok, Egyes piacokon, a hasznos hamu szállításának szükségessége alacsony hamutermelés idején. Ez, párosulva egyes helyeken azzal a követelménnyel, hogy ürítsék ki a történelmi hamulerakókat;, szükségessé tette egy olyan eljárás kidolgozását, amely hasznosítja a hagyományosan hulladéklerakókban elhelyezett hamut.

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a pernye nedvességnek való kitettsége, és az azt követő szárítás befolyásolja a triboelektrosztatikus töltési mechanizmust, a szén és ásványi részecskék ellentétes polaritásban töltődnek fel, mint az állomás hamufutása. A szerzők tanulmányokat végeztek annak meghatározására, hogy a nedvességnek való kitettség milyen hatással van a hulladéklerakókból visszanyert és szárított hamu elválasztási hatékonyságára. A szárítást követően töltésmegfordulás volt tapasztalható, De az általános szétválasztási hatékonyság egyenértékű volt azzal, amit az állomás hamujának friss futtatásakor tapasztaltak.

Megvizsgáltuk a szárított hamutartalmú takarmány relatív páratartalmának hatását a triboelektrosztatikus elválasztás hatékonyságára, és az érzékenység jelentősen csökkent az állomási hamu futásakor tapasztalthoz képest, az általános folyamatköltségek csökkentése.

BEVEZETÉS

Az amerikai szén Ash Egyesület (ACAA) éves felmérés a termelési és szén pernye felhasználása jelentések között 1966 és 2011, több mint 2.3 milliárd tonna rövid pernyét állítottak elő a széntüzelésű közüzemi kazánok.1 Ebből az összegből körülbelül 625 millió tonna kedvezően használják, leginkább a cement és a beton gyártás. Azonban, a fennmaradó 1.7+ milliárd tonna elsősorban hulladéklerakókban vagy feltöltött tavakban található

Foglalatok. Míg a kihasználtságot a frissen létrehozott pernye jelentősen nőttek az elmúlt évek során, a jelenlegi árak közelében 45%, körülbelül 40 millió tonna pernye továbbra is ártalmatlanítani évente. Bár a kapacitáskihasználási arány Európában sokkal magasabb, mint az USA-ban, jelentős mennyiségű pernye is tárolták a hulladéklerakók és tározásokat néhány európai országban.

Nemrégiben, a forgalomba hozott anyag visszaszerzésének érdeke, részben annak köszönhető, hogy csökkent a termelés a beton és cementgyártás esetében, mivel a széntüzelésű erőművek előállítása Európában és Észak-Amerikában lecsökkent, a kiváló minőségű pernye. Aggodalmak a hosszú távú környezeti hatása az ilyen hulladéklerakók is megkérdezése közművek találni jótékony hatású alkalmazások e tárolt hamu.

A FÖLDTERÜLETTEL TÖLTÖTT HAMU MINŐSÉGE ÉS A SZÜKSÉGES HASZON

Míg néhány ilyen tárolt pernye lehet alkalmas a hasznos felhasználás, mint kezdetben kiterített, túlnyomó többség megköveteli, hogy a cement-vagy a betongyártás minőségi előírásainak megfeleljen a. Mivel az anyagot jellemzően nedvesítették, hogy lehetővé tegyék a kezelést és a tömörítést, miközben elkerülik a levegőben szálló por képződését, A szárítás valószínűleg minimális követelmény lesz a betonban való felhasználáshoz, mivel a betongyártók folytatni akarják a pernye száraz por formájában történő adagolásának gyakorlatát. Azonban, annak biztosítása, hogy a hamu kémiai összetétele megfeleljen az előírásoknak, leginkább az izzítási veszteségként mért széntartalom (LOI), nagyobb kihívás. Mivel a pernye felhasználása az elmúlt időszakban nőtt 20+ év, A legtöbb "in-spec‿ hamut előnyösen használták, és a jó minőségű hamu ártalmatlanítása. Így, A loi csökkentése követelmény lesz a közüzemi tározókból visszanyerhető pernye túlnyomó többségének felhasználásához.

LOI CSÖKKENTÉS TRIBOELECTRIC ELVÁLASZTÁSSAL

Míg a különböző munkavállalók égetési technikákat és flotációs eljárásokat alkalmaztak a visszanyert hulladéklerakókban elhelyezett és tavi pernye LOI-csökkentésére;, ST berendezések & Technológiák (MEGHAGY) megállapította, hogy szabványos feldolgozó rendszere, régóta használják a frissen generált pernye, ugyanolyan hatékony a visszanyert hamu esetében megfelelő szárítás és deagglomeráció után, alacsonyabb összköltség mellett.

A pernye STET feldolgozó rendszerének kereskedelmi alkalmazására való felfuttatás során, A STET kutatói tesztelték a szárított lerakott hamu szétválasztását. Ez a visszanyert hamu nagyon hasonlóan különült el, mint a frissen keletkezett hamu, egy meglepő különbséggel: A részecsketöltést megfordították a friss hamuéhoz képest, és a széntöltés negatív volt az ásványhoz képest.2 A pernye szén elektrosztatikus elválasztásának más kutatói is megfigyelték ezt a jelenséget.3,4,5

TECHNOLÓGIA-ÁTTEKINTÉS-PERNYE SZÉN-DIOXID-ELKÜLÖNÍTÉS

A STET szén-dioxid-elválasztó (Ábra 1), anyag táplálják be a vékony szakadék két párhuzamos sík elektródák. A részecskék triboelectrically terheli a interparticle kapcsolat. A pozitív töltésű szén-dioxid és a negatív töltésű ásványi (a frissen létrehozott hamu, hogy nem parafadugóval és szárított) vonzza a szemben elektródák. A részecskék majd elsöpri a folyamatosan mozgó öv, és tolmácsolta az ellenkező irányba. A biztonsági öv mozog a részecskék a szomszédos egyes elektróda felé ellentétes pólusát az elválasztó. A magas biztonsági öv sebességet is lehetővé teszi, hogy nagyon nagy teljesítmények, akár 36 tonna / óra a egy elválasztó. A kis rés, nagyfeszültségű mező, számláló áramlásának, erőteljes részecske-részecske izgatottság és az öv az elektródákat öntisztító cselekvési a kritikus funkciók STET elválasztó. Különböző technológiai paraméterek ellenőrzése, mint a tényleges sebesség, csatlakozási pont, és a sebességet, STET folyamat termel alacsony LOI pernye, a szén-dioxid-tartalma kevesebb, mint 1.5 a 4.5% takarmány fly hamvait az LOI-tól kezdve 4% a túl 25%.

Füge. 1 MEGHAGY elválasztó

Az elválasztó tervez viszonylag egyszerű és kompakt. A gépet tervezték feldolgozni 36 tonna / óra van körülbelül 9 m (30 Ft.) hosszú, 1.5 m (5 Ft.) széles, és 2.75 m (9 Ft.) magas. A biztonsági öv és kapcsolódó görgők, az egyetlen mozgó alkatrészek. Az elektródákat a helyhez kötött és megfelelően tartós anyagból áll. Az öv nem- vezetőképes műanyag. A szétválasztó erő fogyasztás van szó 1 a legtöbb a vezetés a biztonsági öv két motorok által felhasznált energia feldolgozott anyag tonnánként kilowattóra.

A folyamat teljesen száraz, nem igényel semmilyen további anyagot, kivéve a pernye, és nem termel szennyvíz vagy levegő-kibocsátás. A visszanyert anyagok pernyéből állnak, amelynek széntartalma olyan szintre csökkent, amely alkalmas arra, hogy pozzolán keverékként használják

beton, és a hasznos, mint például üzemanyag magas szén-dioxid-frakció. Mindkét termék patakok hasznosítása biztosít a 100% pernye ártalmatlanítása kapcsolatos problémák.

VISSZANYERT TÜZELŐANYAG ÉRTÉKE MAGAS SZÉN-DIOXID-PERNYE

Amellett, hogy az alacsony szén-dioxid-készítményt beton, parázs nevezett ProAsh®, STET szétválasztása folyamat is helyreállítja másképp elpusztít égett szén-dioxid formájában a szénben gazdag pernye, márkás EcoTherm™. EcoTherm™ jelentős üzemanyag-értéke, és könnyen vissza lehessen juttatni a STET EcoTherm segítségével elektromos erőmű™ Visszáru rendszert, hogy csökkenteni szén a növény. Ha közvetlenül a Trimo™ a segédprogram kazán égett, a tüzelésből származó energia magas nyomásra alakul át, / magas hőmérsékletű gőz, majd a villamos energia ugyanolyan hatékonysággal, mint a szén, általában 35%. A visszanyert hőenergiát átalakítása villamos berendezések ST & Technology LLC EcoTherm™ Visszáru rendszer kétszer-háromszor magasabb, mint a versenyképes technológia ahol vissza az energia, gyenge minőségű hő formájában a meleg víz, amely a kazán bírálatok takarmány vízrendszer. EcoTherm™ is használják, mint egy forrás alumina cement kályhákban történo felhasználása, kiszorították a drágább bauxit, amely általában szállított nagy távolságok. A magas szén-dioxid-EcoTherm felhasználásával™ Ash egy erőmű vagy egy Cementégető kemence, maximalizálja az energia-visszanyerés, a szállított szén, csökkentve annak szükségességét, hogy az enyém és a közlekedés további üzemanyag a létesítmények.

STET hollóereje Brandon Shores, SMEPA RUDÓ MAGDOLNA. Holnap, NBP-Belledune, RWEnpower-Didcot, EDF energia West Burton, és RWEnpower Aberthaw pernye növények, EcoTherm tartalmazzák™ Vissza a rendszerek. A rendszer lényeges elemét mutatjuk be a szám 2.

Füge. 2 EcoTherm™ Rendszer

STET ASH FELDOLGOZÓ LÉTESÍTMÉNYEK

Ellenőrzött alacsony LOI pernye keletkezik STET barátait technológia tizenkét erőművek szerte az USA-ban, Kanada, Egyesült Királyság, Lengyelország, és a Koreai Köztársaság. ProAsh között® pernye hagyták jóvá használatra több mint húsz állami autópálya hatóságok, valamint sok más előírás ügynökségek. ProAsh között® a Canadian Standards Association és az EN 450:2005 minőségi szabványok, az Európai. Táblázatban felsorolt hamu feldolgozó létesítmények STET technológiával 1.

Táblázat 1. MEGHAGY kereskedelmi tevékenység

A FÖLDFELTÖLTÉSEKBŐL VISSZANYERT SZÉNHAMU

A hulladéklerakókból két hamuforrást szereztek be: A. minta

az Egyesült Királyság és a B. minta: - Amerikai Egyesült Államok. Mindkét minta a bitumenes szén nagy közüzemi kazánokkal történő égetéséből származó hamuból állt. A hulladéklerakókban lévő anyagok keveredése miatt, Nem áll rendelkezésre további információ a szénforrás vagy az égetés konkrét körülményeiről.

A STET által kapott minták 15% és 20% a hulladéklerakóban elhelyezett anyagokra jellemző víz;. A minták különböző mennyiségű nagy mennyiséget is tartalmaztak >1/8 lassan mászik (~3 mm) anyag. A minták előkészítése szén-dioxid-szétválasztásra, A nagy törmeléket szűréssel távolították el, majd a mintákat szárították és deagglomerálták a szén-dioxid-hasznosítás előtt. A szárítás/deagglomeráció különböző módszereit értékelik a teljes folyamat optimalizálása érdekében. Az általános folyamatábrán egy általános folyamatábra látható 3.

Ábra 3: Folyamatábra

Az előkészített minták tulajdonságai jóval a normál közüzemi kazánokból közvetlenül nyert pernye tartományán belül voltak. Az elválasztó táblázatok és termékek legfontosabb tulajdonságait a táblázat foglalja össze 2 a visszanyert termékkel együtt.

SZÉN-SZÉTVÁLASZTÁS

A STET triboelektromos szalagszeparátorral végzett szén-dioxid-csökkentési kísérletek az alacsony LOI-termék nagyon jó visszanyerését eredményezték. A megfigyelt érdekes jelenség a fent tárgyalt szén töltésének megfordulása volt. Bár ezt a viselkedést korábban a STET és más kutatók is megfigyelték, Nem értik azt a mechanizmust, amely megváltoztatja az anyag relatív munkafunkcióit és ezáltal az érintkezési töltési viselkedést. Az egyik javasolt mechanizmus az oldható ionok újraelosztása az ásványi anyagon és

Az alábbi táblázat összefoglalja a B forrásból származó minták kémiáját. Az "A" alapanyag vizsgálata még nem fejeződött be.

Táblázat 4: Hamu Az alacsony LOI hamu kémiája.

Erőfejlesztés 20% az alacsony LOI pernye helyettesítése olyan mozsárban, amely 600 LB / Yd3 azt mutatta, hogy a hulladéklerakókban lerakott hamuból származó anyag valamivel jobban teljesített, mint a friss termelésből származó anyag. Lásd a táblázatot 5 Alábbi.

Táblázat 5: A habarcskockák nyomószilárdsága.

KÖVETKEZTETÉSEK

Nagy anyag megfelelő skalpolása után, szárítás, és deagglomeráció, A közüzemi berendezések hulladéklerakóiból visszanyert pernye széntartalma csökkenthető a kereskedelmi forgalomban lévő STET triboelektromos szalagleválasztóval. A STET rendszer hatékonysága lényegében megegyezik a kazán működéséből frissen nyert hamu és a hulladéklerakóban szárított anyagok esetében. A szeparátor termék alkalmas betongyártásban további előnyök nélkül, közel azonos teljesítménytulajdonságokkal. A hulladéklerakókban elhelyezett hamu visszanyerése és hasznosítása folyamatos kiváló minőségű hamuellátást biztosít a betongyártók számára annak ellenére, hogy a széntüzelésű közművek termelése csökken. Továbbá, Azok az erőművek, amelyeknek el kell távolítaniuk a hamut a hulladéklerakókból, hogy megfeleljenek a változó környezetvédelmi előírásoknak, képesek lesznek felhasználni a folyamatot arra, hogy a hulladéktermék-felelősséget értékes nyersanyaggá változtassák a betongyártók számára.

REFERENCIÁK

[1]Amerikai szén Ash szén égéstermékek és statisztikát: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]ST belső jelentés, Augusztus 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Tilalom, H., Neathery, J.K., és Stencel, J. M.. Égési pernye száraz hasznosítású feldolgozása, A DOE el nem égett szénről szóló konferenciájának jegyzőkönyve a közüzemi pernyén, Május 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, Jockey, Soong, Y., Homok, W. A pernye triboelektrosztatikus elválasztása és a töltés megfordítása, Tüzelőanyag 81, (2002) 757-762. oldal.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Szabadság, L, Stencel, J. Az időjárás hatása a pernye töltéseloszlására a triboelektrosztatikus hasznosítás során, Veszélyes anyagok folyóirata, 164 (2009) 683-688. oldal.

Word-ből PDF-be konvertáló BCLTechnologies által konvertálva