Triboelectrostatic wzbogacanie składowanych popiołu lotnego WOCA 2015

Wzbogacanie Triboelectrostatic z

Ziemi wypełnione popiół lotny

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

Sprzęt do ST & Technologies LLC, 101 Hampton Avenue, Needham MA 02494 STANY ZJEDNOCZONE AMERYKI

KONFERENCJA: 2015 Świat z popiołu z węgla – (www.worldofcoalash.org)

SŁOWA KLUCZOWE: Triboelectrostatic, Wzbogacanie, Popioły, Zakopane, Suszona, Separacja, Węgla

ABSTRAKCJA

Separacja Triboelectrostatic zastosowany do komercyjnych wzbogacanie popiołu lotnego spalania węgla do produkcji produkt niskiej emisji dwutlenku węgla do stosowania jako zamiennik cementu w betonie przez prawie dwadzieścia lat. Z 18 Separatory w 12 Elektrownie opalane węglem w całym świecie, Sprzęt do ST & Technology LLC (STET) opatentowany separator elektrostatyczny został wykorzystany do produkcji ponad 15 Mln ton produktów niskoemisyjnych.

Do tej pory, komercyjne wzbogacanie Popioły została wykonana wyłącznie na sucho "Uruchom station‿ popiołu. Najnowsze przepisy ochrony środowiska stworzył, na niektórych rynkach, trzeba podać skorzystało popiołu w czasach pokolenia niskopopiołowego. To, w połączeniu z wymogiem w niektórych miejscach do składowiska pusty historycznych popiołu, stworzył potrzebę opracowania procesu do ash beneficiate historycznie Zakopane.

Wcześniejsze badania wykazały, że narażenie popiołu lotnego na wilgoć, a następnie suszenie wpływa na triboelektrostatyczny mechanizm ładowania, z cząstkami węgla i minerałów ładujących się w przeciwnej biegunacji do tej, której doświadczyły uruchomić popiół. Autorzy przeprowadzili badania w celu określenia wpływu ekspozycji na wilgoć na wydajność separacji kilku popiołów, które zostały odzyskane ze składowisk i. Odwrócenie ładunku wystąpiło po wysuszeniu, ale ogólna wydajność separacji została osiągnięta w równoznaczny z tym, który doświadczył świeżej ilości popiołu.

Zbadano wpływ wilgotności względnej paszy suszonych popiołu na skuteczność separacji trójelektrostatycznej, i czułość została znacznie zmniejszona w porównaniu do tego, który doświadczył z uruchomieniem popiołu, obniżenie ogólnej przetwarzania kosztów.

WPROWADZENIE

Amerykański węgla Ash stowarzyszenia (ACAA) coroczne badanie produkcji i wykorzystania węgla popioły informuje, że między 1966 i 2011, nad 2.3 miliardy ton popiołu lotnego zostały wyprodukowane przez kotły użytkowe opalane węglem.1 To kwota około 625 korzystnie zastosowano mln ton, głównie do produkcji cementu i betonu. Jednak, pozostałe 1.7+ miliardów ton są przede wszystkim w składowiskach lub wypełnione ponded

piętrzenia. Natomiast wykorzystanie stawek dla świeżo wygenerowane popioły lotne znacznie wzrosła w ciągu ostatnich lat, z kursów w pobliżu 45%, około 40 mln ton popiołu lotnego w dalszym ciągu być zbyte rocznie. Podczas gdy poziom wykorzystania w Europie były znacznie wyższe niż w USA, znacznych ilości popiołu lotnego również były przechowywane w składowiskach i piętrzenia w niektórych krajach europejskich.

Niedawno, wzrosło zainteresowanie Odzyskiwanie usuniętego materiału, częściowo ze względu na popyt na wysokiej jakości popiół lotny do produkcji cementu i betonu w okresie obniżonej produkcji jako opalanych węglem generacji zmniejszyła się w Europie i Ameryce Północnej. Obawy o długoterminowe oddziaływanie takich składowiskach są również monitowania oprogramowanie usługowe wobec znaleźć korzystne zastosowania dla tego przechowywane popiołu.

ZIEMI WYPEŁNIONE ASH JAKOŚCI I WZBOGACANIE WYMAGANE

Podczas gdy niektóre z tych przechowywane popiół lotny może nadaje się do użytku korzystne jak początkowo wydobytą, Zdecydowana większość będzie wymagać niektórych przetwarzania do standardów jakości dla cementu lub produkcji betonu. Ponieważ materiał został zazwyczaj zwilżone, aby włączyć obsługę i zagęszczania unikając wytwarzania pyłu w powietrzu, suszenie prawdopodobnie będzie to minimum do stosowania w betonie ponieważ producenci betonu będzie chciał kontynuować praktykę przetwarzania wsadowego popiołu lotnego w postaci suchego proszku. Jednak, zapewniając składu chemicznego popiołu spełnia specyfikacje, w szczególności zawartość węgla mierzona jako strata na zapłonie (LOI), jest większym wyzwaniem. Jako popiołów wykorzystanie wzrosła w ciągu ostatnich 20+ lata, większość "in-spec" popiół został korzystnie wykorzystany, i popiołu od jakości. W ten sposób, LOI redukcji będzie wymóg wykorzystując większość popiołu lotnego z narzędzia piętrzenia.

LOI REDUKCJI PRZEZ TRYBOELEKTRYCZNY SEPARACJI

Podczas gdy różnych pracowników są używane techniki spalania i flotacji procesy redukcji LOI odzyskane popiołu lotnego składowanych i ponded, Sprzęt do ST & Technologii (STET) odkrył, że jego system przetwarzania standardowych, długo używane dla wzbogacanie z świeżo wygenerowany popiół lotny, jest równie skuteczny w przypadku odzyskanego popiołu po odpowiednim suszeniu i deagglomeracji przy niższych ogólnych kosztach operacyjnych.

Podczas przygotowań do komercyjnego stosowania systemu przetwarzania STET dla popiołu lotnego, Naukowcy z STET przetestowali oddzielenie suszonego popiołu napełnionego. Ten popiół odzyskane oddzielone bardzo podobnie do świeżo wygenerowany popiołu z jedną różnicą zaskakujące: ładowanie cząstek zostało odwrócone od świeżego popiołu z ujemnym ładowaniem węgla w stosunku do.2 Inni badacze elektrostatycznego oddzielania węgla popiołu lotnego również zaobserwowali to zjawisko.3,4,5

PRZEGLĄD TECHNOLOGII-POPIOŁY WĘGLA SEPARACJI

W separatorze węgla STET (Postać 1), materiał jest podawany do cienkie szczeliny między dwóch równoległych elektrod płaskich. Cząsteczki triboelectrically są pobierane przez interparticle kontakt. Pozytywnie naładowane węgla i ujemnie naładowane mineralne (w świeżo wygenerowane popiołu, który nie był Nawilżony i suszone) przyciąga do naprzeciwko elektrody. Cząstki są następnie zmieciony przez pasa ruchu ciągłego i przekazane w przeciwnych kierunkach. Pas przechodzi obok każdej elektrody kierunku przeciwległych końcach separator cząstek. Prędkość taśmy wysokiej umożliwia również bardzo wysokiej przepustowości, do 36 ton na godzinę na separator pojedynczej. Mały odstęp, wysokiego napięcia pole, Licznik przepływu prądu, energiczne cząstek cząstek pobudzenie i samoczyszczące działania pasa na elektrody są krytyczne funkcje separatora STET. Poprzez kontrolowanie różnych parametrów procesu, takie jak prędkość taśmy, feedpoint, Wiper, STET proces produkuje niskie LOI popioły na zawartość węgla mniej niż 1.5 do 4.5% z pasz latać prochy w LOI z 4% ponad 25%.

Rys.. 1 STET Separator

Konstrukcja separatora jest stosunkowo prosta i zwarta. Maszyny przeznaczone do przetwarzania 36 ton na godzinę jest około 9 m (30 metrów.) długie, 1.5 m (5 metrów.) szeroki, i 2.75 m (9 metrów.) wysokie. Taśmy i rolki związane są tylko ruchomych części. Elektrody są stacjonarne i składa się z odpowiednio wytrzymały materiał. Pas wykonany jest z- tworzywo przewodzące. Pobór mocy separatora jest o 1 kilowatogodzinę za tonę materiału przetworzone większość energii zużywanej przez dwa silniki jazdy pasa.

Proces ten jest całkowicie suchy, wymaga nie dodatkowych materiałów innych niż popiołu lotnego i daje nie odpadów wody lub powietrza emisji. Odzyskane materiały składają się z popiołu lotnego zredukowane w zawartości węgla do poziomów, które nadaje się do użytku jako pucolanowy domieszki w

betonu, i ułamek wysokowęglowej przydatne jako paliwa. Wykorzystanie obu strumieni produkt zapewnia 100% rozwiązanie problemów utylizacji popiołu lotnego.

WARTOŚCI ODZYSKANE PALIWA O WYSOKIEJ ZAWARTOŚCI WĘGLA POPIOŁY

Oprócz produktów niskiej emisji dwutlenku węgla do stosowania w betonie, marki o nazwie ProAsh®, STET oddzielenie procesu także odzyskuje inaczej marnuje niespalonego węgla w postaci popiołu lotnego bogate w węgiel, EcoTherm markowych™. EcoTherm™ ma wartość zużycie paliwa i łatwo mogą być zwracane do elektrowni za pomocą STET EcoTherm™ System zwrotów, aby zmniejszyć zużycie węgla w zakładzie. Gdy EcoTherm™ jest spalony w kotle narzędzie, energii ze spalania jest konwertowany do wysokiego ciśnienia / wysokie temperatury pary i następnie na energię elektryczną w taką samą skutecznością jak węgiel, zazwyczaj 35%. Konwersja odzysku energii cieplnej do energii elektrycznej w ST sprzęt & Technology LLC EcoTherm™ System zwrotów jest dwa do trzech razy wyższe niż w przypadku konkurencyjnych technologii, gdzie energia jest odzyskiwane jako niskiej jakości ciepła w formie gorącej wody, która jest w obiegu do kotła wody system zasilania. EcoTherm™ jest również stosowany jako źródło tlenku glinu w piecach cementowych, wypierając droższe boksytu, który jest zazwyczaj transportowane odległościach. Wykorzystując wysokowęglowej EcoTherm™ Ash, elektrowni lub piec do wypalania cementu, maksymalizuje odzysk energii z węgla dostarczanych, ograniczenie potrzeby kopalni i dodatkowe paliwo do środków transportu.

STET's Power Kruk Brandon Shores, SMEPA R.D. Jutro, NBP Belledune, RWEnpower Didcot, EDF energia zachód Burton, i RWEnpower Aberthaw popioły roślin, Wszystkie obejmują EcoTherm™ Systemy zwrotu. Podstawowe komponenty systemu są przedstawione na rysunku 2.

Rys.. 2 EcoTherm™ System zwrotów

STET ASH REZERWUJE OBIEKTY

Kontrolowanych niskie LOI popiołu lotnego jest produkowany z STET w technologii w dwunastu elektrowni w Stanach Zjednoczonych, Kanada, Wielkiej Brytanii., Polska, i Republika Korei. ProAsh® popiół lotny został zatwierdzony do użytku przez ponad dwadzieścia władze państwowe autostrady, jak również wiele innych agencji specyfikacji. ProAsh® posiada również certyfikat kanadyjskiego Standards Association i EN 450:2005 normy jakości w Europie. Popiół przetwarzanie obiektów przy użyciu technologii STET są wymienione w tabeli 1.

Tabela 1. STET operacji handlowych

POPIOŁU Z WĘGLA WYDOBYTYCH Z ZIEMI WYPEŁNIEŃ

Dwa źródła popiołu zostały uzyskane ze składowisk odpadów: próbki A z elektrowni znajdującej się w

zjednoczonego Królestwa i próbki B: ze Stanów Zjednoczonych. Obie te próbki składały się z popiołu ze spalania węgla bitumisowego przez duże kotły. Ze względu na przenikanie materiału na składowiskach, nie ma dostępnych dalszych informacji dotyczących określonego źródła węgla lub warunków spalania.

Próbki otrzymane przez STET zawarte między 15% i 20% woda, jak to jest typowe dla materiałów składowanych. Próbki zawierały również różne ilości dużych >1/8 cal (~3 mm) Materiał. Przygotowanie próbek do separacji dwutlenku węgla, duże zanieczyszczenia usunięto przez przesiewanie, a próbki następnie suszone i deaglomerowane przed wzbogaceniem węgla. W celu optymalizacji całego procesu oceniano różne metody suszenia/deagglomeracji.. Ogólny arkusz przepływu procesu przedstawiono na rysunku 3.

Postać 3: Arkusz przepływu procesu

Właściwości przygotowanych próbek były również w zakresie Popioły uzyskane bezpośrednio od normalnego narzędzie kotłów. Najbardziej odpowiednie właściwości dla źródła danych separatora i produktów są podsumowane w tabeli 2 wraz z odzyskanego produktu.

SEPARACJI WĘGLA

Próby redukcji emisji dwutlenku węgla z wykorzystaniem triboelektrycznego separatora pasów STET doprowadziły do bardzo dobrego odzysku produktu o niskiej loi. Interesujące zaobserwowane zjawiska to odwrócenie pobierania opłat za węgiel omówione powyżej. Chociaż to zachowanie zostało wcześniej zaobserwowane przez STET i innych badaczy, mechanizm, który zmienia względne funkcje pracy, a tym samym zachowanie ładowania kontaktowego materiału nie jest zrozumiałe. Jednym z sugerowanych mechanizmów jest redystrybucja jonów rozpuszczalnych na

Poniższa tabela zawiera podsumowanie chemii dla próbek ze źródła B. Testowanie źródła materiału nie została zakończona.

Tabela 4: Ash chemii niskopopiołowego LOI.

Rozwoju do siły 20% zastąpienie niskiej LOI popiołu lotnego w moździerzu zawierające 600 LB / YD3 wykazały, że materiał pochodzący ze składowanego popiołu wypadł nieco lepiej niż materiał ze świeżej produkcji. Patrz tabela 5 poniżej.

Tabela 5: Wytrzymałość na ściskanie kostek zaprawy.

WNIOSKI

Po odpowiednim Skalpowanie dużego materiału, Suszenia, i deagglomeration, popiół muchowy odzyskany z składowisk roślin komunalnych może być zmniejszony w zawartości węgla za pomocą komercjalizowanego separatora taśmowego Stet tryboelektryczny. Wydajność systemu STET jest zasadniczo równoważna w przypadku popiołów otrzymanych świeżo z pracy kotłów i suszonych materiałów składowanych. Produkt separatora nadaje się do stosowania w produkcji betonu bez dalszej beneficiation o prawie identycznych właściwościach użytkowych. Odzysk i beneficjacja popiołu składowanego zapewni ciągłą podaż wysokiej jakości popiołu dla producentów betonu pomimo zmniejszonej produkcji "świeżego" popiołu, ponieważ zakłady węglowe redukują wytwarzanie. Dodatkowo, elektrownie, które trzeba usunąć popiół z wysypiska w celu spełnienia zmieniających przepisy dotyczące ochrony środowiska będzie mógł wykorzystać proces zmiany zobowiązania produkt odpadowy w cenny surowiec dla producentów betonu.

REFERENCJE

[1]Amerykański węgla Ash węgla spalania produktów i wykorzystanie statystyk: https://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/

[2]Wewnętrzny raport ST, Sierpnia 1995.

[3]Li,T.X,. Schaefer, J.L., Ban, H., Neathery, J.K., i Stencel, J.M. Wzbogacanie sucho przetwarzania spalania popiół lotny, Materiały z konferencji DOE na niespalonego węgla na narzędzie popiół lotny, Maja 19 20, Pittsburgh, PA, 1998.

[4]Baltrus, J.P., Diehl, J.R., Soong, Y., Piaski, W. Separacja Triboelectrostatic popiołu lotnego i ładowania, Paliwa 81, (2002) PP.757-762.

[5]Cangialosi, F., Notarnicola, M., Liberti, L, Stencel, J. Rola wietrzenia w dystrybucji ładunku popiołu lotnego podczas triboelektrostatycznego beneficiation, Dziennik Materiałów Niebezpiecznych, 164 (2009) s.683-688.

Konwerter programu Word to PDF Konwertowane przez BCLTechnologies