近二十年來，三氟化分離一直用於煤燃燒粉煤灰的商業用途，生產低碳產品，用作混凝土的水泥替代品。. STET 的專利靜電分離器已被用來生產超過 15 百萬噸低碳產品..。最近的環境立法, 再加上對清空歷史填埋場的要求..。, 創造了需要開發一個過程富集歷史上掩埋灰..。
下載 PDF三波靜電的二分法
土地填充粉煤灰
L. 貝克, A. 古普塔, 和 S. 美元進行收買
ST 設備 & 技術有限責任公司, 101 漢普頓大道, 李約瑟馬 02494 美國
會議: 2015 煤灰世界- (www.worldofcoalash.org)
關鍵字: 摩擦電, 選礦, 飛灰, 填土, 幹, 分離, 碳
抽象
近二十年來，三氟化分離一直用於煤燃燒粉煤灰的商業用途，生產低碳產品，用作混凝土的水泥替代品。. 與 18 在分隔符號 12 世界各地的燃煤發電廠, ST 設備 & 技術有限責任公司 (STET) 專利的靜電分離已用於生產結束 15 百萬噸的低碳產品.
到目前為止, 粉煤灰的商業恩惠已專門執行在乾燥的"運行站"灰. 最近的環境立法已經形成, 在某些市場, 在低灰分生成時需要供應受惠的灰燼. 這, 加上一些地方要求清空歷史灰燼填埋場, 已經創造了需要開發一個過程，以仁慈的歷史填埋的灰燼.
以前的研究表明，粉煤灰暴露在水分中, 隨後的乾燥影響三聚靜電充電機制, 碳和礦物顆粒充電的極性與空間站灰燼運行的極性相反. 作者已經進行了研究，以確定水分暴露對從垃圾填埋場回收和乾燥的幾種灰燼的分離效率的影響. 乾燥後發生電荷反轉, 但整體分離效率達到相當於經驗與新的運行站灰.
研究幹灰飼料相對濕度對三聚靜電分離效率的影響, 和靈敏度大大降低，相比，經歷運行站灰, 降低整體工藝成本.
介紹
美國煤炭灰分協會 (高級) 年度調查的生產和使用的煤飛灰報告之間 1966 和 2011, 結束 2.3 燃煤公用鍋爐生產了數十億噸粉煤灰.1 該金額約 625 萬噸實益曾說過, 主要用於水泥和混凝土的生產. 然而, 剩下的 1.7+ 十億噸主要分佈在垃圾填埋場或填埋池
扣押. 雖然剛生成的利用率為飛灰有最近幾年大大增加, 與附近的當前價格。 45%, 大約 40 萬噸粉煤灰繼續每年處置. 雖然歐洲利用率已遠遠高於在美國, 大量的粉煤灰也已存儲在垃圾填埋場和一些歐洲國家的蓄水池.
最近, 恢復這種處置材料的興趣增加了, 部分原因是, 在歐洲和北美燃煤發電減少的情況下, 在產量減少的時期, 對用於混凝土和水泥生產的優質粉煤灰的需求. 對此類垃圾填埋場對環境的長期影響的擔憂也促使公用事業公司為這種儲存的火山灰尋找有益的用途應用.
已使用"已使用"的空氣品質和所需環境
雖然這種儲存的粉煤灰中的一些可能適合於最初挖掘的有益用途, 絕大多數需要經過一些加工, 以達到水泥或混凝土生產的品質標準. 由於材料通常經過潤濕，以便進行處理和壓實，同時避免空氣中產生灰塵, 乾燥可能是混凝土使用的一個最低要求，因為混凝土生產商希望繼續將粉煤灰作為乾粉分批的做法. 然而, 確保灰燼的化學成分符合規格, 最顯著的是作為點火損失測量的碳含量 (意向書), 是一個更大的挑戰. 隨著粉煤灰利用率在過去增加 20+ 年, 大多數"在規格"灰已被有益使用, 和處置的劣質火山灰. 因此, 減少 LOI 將是利用從公用設施中回收的絕大多數粉煤灰的一項要求.
三電分離降低 LOI
雖然各種工人已經使用燃燒技術和浮選工藝減少回收的填埋和池塘粉煤灰的LOI, ST 設備 & 技術 (STET) 發現其標準處理系統, 長期用於新生成粉煤灰的選礦, 在適當的乾燥和脫聚後回收的灰燼同樣有效，總體運營成本更低.
在飛灰的STET處理系統的商業應用中, STET研究人員測試了幹填埋灰的分離. 這回收的灰與新鮮生成的灰分非常相似, 有一個驚人的區別: 粒子充電與與礦物相關的碳充電負片的新鮮灰燼相反.2 其他對粉煤灰碳靜電分離的研究人員也觀察到了這種現象.3,4,5
技術概述 — — 飛灰碳分離
在 STET 碳分隔符號 (圖 1), 材料被送入兩個平行的平面電極薄差距. 粒子通過粒子間的接觸進行摩擦帶電. 正電荷的碳和負電荷的礦物 (在剛生成的灰，不弄濕和幹) 被吸引到對面電極. 粒子是連續運動的皮帶而席捲然後轉達了相反的方向. 帶移動粒子毗鄰每個電極向兩端的分隔符號. 高帶速也使非常高的輸送量, 高達 36 噸 / 小時在一個單一的分隔符號. 小差距, 高電壓領域, 計數器當前流, 蓬勃的粒子-粒子攪拌和上電極帶自清洗行動是 STET 分離器的關鍵特徵. 通過控制各種工藝參數, 皮帶速度, 饋送點, 和進給速度, STET 過程產生低 LOI 粉煤灰在碳含量小於 1.5 自 4.5% 從飼料飛灰在意向書從測距 4% 來過 25%.
無花果. 1 STET 分隔符號
分離器設計是相對簡單、 緊湊. 一台機器，用於處理 36 噸每小時大約是 9 m (30 dtl) 長, 1.5 m (5 dtl) 寬, 和 2.75 m (9 dtl) 高. 皮帶和關聯的輥是唯一的運動部件. 電極是平穩和適當耐用的材料組成. 皮帶由非- 導電塑膠. 分離器的功耗是關於 1 材料處理的兩個馬達傳動皮帶所消耗的電力大部分每噸千瓦時.
這個過程是完全乾燥, 要求沒有額外的原料不是飛灰和產生任何廢物的水或空氣排放物. 回收的材料包括粉煤灰，碳含量降低到適合用作波左拉混合劑的水準。
混凝土, 和一個有用作為燃料的高碳分數. 利用這兩種產品流提供 100% 飛灰處置問題的解決方案.
高碳粉煤灰回收的燃料價值
除了用於混凝土低碳產品, 名為 ProAsh 的品牌®, STET 分離過程也恢復否則浪費的形式富含碳元素的飛灰含碳, 品牌 EcoTherm™. EcoTherm™ 具有顯著的燃油價值, 可以很容易地用 STET 返回發電廠 EcoTherm™ 返回系統減少工廠的煤炭使用. 當 EcoTherm™ 在電站鍋爐燃燒, 從燃燒的能量轉換為高壓力 / 高溫蒸汽，然後在同樣的效率作為煤炭電力, 通常 35%. ST設備中回收的熱能轉化為電能 & 技術有限責任公司生態™ 返回系統比競爭技術高出兩到三倍, 即將能量回收為熱水形式的低品位熱, 並將其迴圈到鍋爐給水系統中。. EcoTherm™ 也用作水泥窯氧化鋁的來源, 取代通常遠距離運輸的較昂貴的鋁土礦. 利用高碳 EcoTherm™ 在發電廠或水泥窯中的灰分, 最大限度地從交付煤能量回收, 減少了需要排雷和運輸設施的額外燃料.
STET 的烏鴉力量布蘭登海岸, SMEPA 研發. 明天, NBP Belledune, RWEnpower 迪科, EDF 能源西伯頓, 和阿伯索 RWEnpower 粉煤灰植物, 包括 EcoTherm™ 退貨系統. 圖仲介紹了該系統的基本組成部分 2.
無花果. 2 EcoTherm™ 退貨系統
STET 灰加工設施
控制低 LOI 粉煤灰被生產 STET 的技術在美國各地的十二個發電站, 加拿大, 英國, 波蘭, 和大韓民國. 普羅阿什® 粉煤灰已被二十多個州公路管理局批准使用, 以及很多其他規範機構. 普羅阿什® 還通過了加拿大標準協會和 EN 認證 450:2005 歐洲品質標準. 下表列出使用 STET 技術的灰處理設施 1.
表 1. STET 商業運作
|
實用程式 / 電站 |
位置 |
開始商業運營 |
設備詳細資訊 |
|
進步能源 – 羅克斯伯勒站 |
美國北卡羅來納州 |
9 月. 1997 |
2 分隔符號 |
|
雷文力量 – 布蘭登海岸站 |
美國馬里蘭州 |
4 月 1999 |
2 分隔符號 35,000 噸存儲的圓頂. 埃賽勒姆™ 返回 2008 |
|
ScotAsh (拉法基 / 蘇格蘭電力合資企業) – 朗格站 |
蘇格蘭 英國 |
華僑城. 2002 |
1 分隔符號 |
|
傑克遜維爾電力管理局 – St. 約翰的河電力公園,佛羅里達州 |
美國佛羅里達州 |
5 月 2003 |
2 分離器煤/石油焦混合氨去除 |
|
南密西西比電力局. 莫羅車站 |
美國密西西比州 |
1 月. 2005 |
1 分離器埃索特姆™ 返回 |
|
新不倫瑞克電力公司貝勒杜內站 |
新不倫瑞克省, 加拿大 |
4 月 2005 |
1 分離器煤/石油焦混合異化™ 返回 |
|
RWE npower Didcot 站 |
英國 |
8 月 2005 |
1 分離器埃索特姆™ 返回 |
|
PPL 布倫納島站。 |
美國賓夕法尼亞州 |
12 月 2006 |
2 分隔符號 40,000 噸存儲的圓頂 |
|
坦帕電器有限公司. 大彎站 |
美國佛羅里達州 |
4 月 2008 |
3 分隔符號, 雙通 25,000 噸存儲圓頂氨去除 |
|
RWE n 電源阿伯索站 (拉法基水泥英國) |
威爾士 英國 |
9 月 2008 |
1 分離器氨去除異化™ 返回 |
|
EDF能源西伯頓站 (拉法基水泥英國, Cemex 公司) |
英國 |
10 月 2008 |
1 分離器埃索特姆™ 返回 |
|
ZGP (拉法基水泥波蘭 / Ciech Janikosoda 合資企業) |
波蘭 |
3 月 2010 |
1 分隔符號 |
|
韓國東南電力永亨機組 5&6 |
韓國 |
9 月 2014 |
1 分離器埃索特姆™ 返回 |
煤灰從土地填充物中回收。
從垃圾填埋場獲得兩個灰源。: 樣本 A 來自位於。
英國和樣本 B。: 從美國。. 這兩個樣品都由大型公用鍋爐燃燒產生的煤灰組成。. 由於垃圾填埋場中的物質混合在一起, 沒有關于具體煤源或燃燒條件的進一步資料.
stet 收到的樣品包含在 15% 和 20% 水，這是典型的填土材料. 樣品中還含有不同量的大 >1/8 英寸 (±3 毫米) 材料. 準備碳分離樣品, 通過篩選去除大的碎片, 然後在碳選礦前將樣品乾燥並脫除. 正在評估各種乾燥/脫熱的方法,以優化整個工藝。. 一般流程表如圖所示 3.
圖 3: 流程表。
製備的樣品性能在直接從普通電站鍋爐獲得的粉煤灰範圍內。. 表中總結了分離器進料和產品最相關的屬性 2 以及回收的產品.
碳素分離
使用STET三波電帶分離器進行碳減排試驗,使低LOI產品的回收率非常好。. 觀察到的有趣現像是上述碳的充電逆轉。. 雖然此行為之前已被STET和其他研究人員觀察到。, 不理解改變相關工作功能從而接觸材料充電行為的機制。. 一個建議的機制是再分配可溶性離子的礦物和。
碳顆粒。, 可能進一步受灰燼上水溶液的 pH 影響。4. 不管基本機制是什麼。, 它似乎並沒有降低三波電分離的實際應用,以減少灰燼的碳含量。.
使用 STET 工藝回收的低 LOI 粉煤灰的特性，包括從鍋爐中新鮮收集的灰燼和從垃圾填埋場回收的灰燼，其特性在表中進行了總結
2.結果表明,回收填埋灰的STET工藝效率在從公用鍋爐中新收集的灰燼的預期範圍內。.
表 2: 飼料和回收低LOI灰的特性。.
|
向分離器提供樣本 |
意向書 |
普羅阿什·洛伊® |
Proash 精細度。, %® +45 µ m |
普羅阿什® 品質屈服 |
EcoTherm® 高碳產品。 |
|
新鮮 A |
10.2 % |
3.6 % |
23 % |
84 % |
39 % |
|
垃圾填埋場 A |
9.8 % |
3.3 % |
20 % |
75 % |
28 % |
|
新鮮 B |
5.3 % |
2.8 % |
17 % |
91 % |
28 % |
|
垃圾填埋 B |
6.9 % |
4.5 % |
24 % |
86 % |
26 % |
過程經濟學
除了 STET 流程的正常成本外。, 乾燥回收的成本。, 高水分含量灰將增加工藝的整體運營成本。. 表 3 總結了在美國和加拿大的兩個業務的燃料成本。 15% 和 20% 水分含量. 典型的乾燥效率低下包括在計算值中. 成本是根據乾燥後的材料品質計算的.
表 3: 乾燥品質的乾燥成本.
| 水分 | 熱要求 KWhr/t。 | 乾燥成本 / T 幹基礎英國。 | 乾燥成本 / T 幹基礎美國。 |
|---|---|---|---|
| 氣體成本。 0.027 /kWhr。 | 氣體成本。 $4.75 / 姆布圖 | ||
| 15 % | 165 | £ 5.24 | £ 1.94 |
| £ 8.48 | £ 3.14 | ||
| £ 6.73 | £ 2.49 | ||
| 20 % | 217 | £ 7.23 | £ 2.71 |
| £ 11.85 | £ 4.39 | ||
| £ 9.40 | £ 3.48 |
灰化學與混凝土性能。
將干填埋材料產生的低碳灰的特性與新鮮獲得的灰燼的特性進行比較,以檢查混凝土生產中的適用性。. 的。
下表總結了來自源 B 的樣品的化學成分。. 源A材料測試尚未完成。.
表 4: 低 LOI 灰燼的灰化學.
|
來源 B 材料。 |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
草 |
氧化鎂 |
K2O |
Na2O |
SO3 |
|
新鮮生產。 |
51.60 |
24.70 |
9.9 |
2.22 |
0.85 |
2.19 |
0.28 |
0.09 |
|
填土 |
50.40 |
25.00 |
9.3 |
3.04 |
0.85 |
2.41 |
0.21 |
0.11 |
力量發展 20% 替換含有迫擊炮的低LOI飛灰 600 磅 / Yd。3 顯示從填埋灰中衍生的材料比新鮮生產的材料表現稍好。. 見表 5 下面.
表 5: 砂漿立方體的壓縮強度。.
|
|
7 日壓縮強度 Psi。 |
28 日壓縮強度 Psi。 |
|
新鮮。 |
3948 |
5185 |
|
填土 |
4254 |
5855 |
結論
適當剝頭皮大材料後, 乾燥, 和去角, 利用商業化的STET三電帶分離器，可以從公用工廠垃圾填埋場回收的粉煤灰降低碳含量. STET 系統的效率基本上相當於從鍋爐操作和乾燥填埋材料中新鮮獲得的灰燼。. 分離器產品適用於混凝土生產,無需進一步利用幾乎相同的性能性能。. 填埋灰的回收和回收將為混凝土生產商提供持續的高品質灰燼,儘管隨著燃煤設施減少發電量,"新鮮"灰燼的產量減少。. 此外, 發電廠需要從垃圾填埋場清除灰燼以滿足不斷變化的環境法規，將能夠利用這一過程將廢物責任轉化為混凝土生產商的寶貴原材料.
引用
[1]美國煤炭灰分煤燃燒產物和使用統計資料: HTTPs://www.acaa-usa.org/Publications/Production-Use-Reports/
[2]意法之三內部報告, 8 月 1995.
[3]李,T.X,. 舍費爾, J.L., 禁止, H。, Neathery, J.K., 和斯滕塞爾, J.M. 燃燒粉灰的幹仁處理, DOE關於公用事業粉灰上未燃燒碳的會議記錄, 5 月 19 20, 匹茲堡, Pa, 1998.
[4]巴爾特魯斯, 太平 紳士。, 迪爾, 強。, 宋, Y。, 砂, W. 飛灰和電荷反轉的三波靜電分離, 燃料 81, (2002) 頁/757-762.
[5]坎賈洛西, F。, 洛塔爾尼柯拉, M., 自由, L, 索爾, J. 三聚二次灰電荷分佈風化作用, 危險材料雜誌, 164 (2009) 頁頁.683-688.
字到PDF轉換器。 按 BCL 技術轉換。
