Удаления аммиака Стет обновление 2015

Оборудование ST & Technology LLC has developed a process that removes ammonia from fly ash. Процесс восстановления 100% из летучей золы и полученный золы соответствует всем спецификациям для использования в бетоне. СТЕТ в процесс удаления аммиака может использоваться отдельно или в сочетании с компании углерода технологии разделения. Процесс разделения углерода не влияет присутствие аммиака на летучей золы. Такой модульный подход предлагает самые низкие стоимости решения для лечения в противном случае непригодным для использования летучей золы...

Скачать PDF
Удаления аммиака Стет обновление 2015

Технический центр Needham

Удаление аммиака из золы уноса

J. Биттнер, S. Гонсиоровский, и F. Грач

Технологии разделения, ООО 101 Hampton-авеню, Needham, Массачусетс, США

Аннотация

Поставки золы уноса, доступных для использования в качестве пуццолан в бетоне может серьезно влияет эффекты правил качества воздуха на утилита растений операций. Специально, утвержденные сокращения NOx, твердые частицы, и так3 содержащих уровни выбросов аэрозолей, как ожидается, требуют установки систем управления, которые могут использовать аммиака в качестве реагента. В зависимости от уровня аммиака в дымовых газов на блока Электростатические, собранной золы может быть сильно загрязнена аммиака прежде всего как соли аммония сульфат.

Оборудование ST & Технологии ООО (СТЕТ) разработал процесс, который удаляет аммиак из золы уноса. Процесс восстановления 100% из золы и результате золы соответствует всем спецификациям для использования в конкретных. Процесс удаления аммиака ST может использоваться отдельно или в сочетании с компании углерода технологии разделения. Процесс разделения углерода не влияет присутствие аммиака на летучей золы. Такой модульный подход предлагает низкие стоимости решения для лечения непригодной золы.

Система удаления аммиака ST работает на двух местах в США и один в Европе. Различались по уровней аммиака необработанных летучей золы 200 и 3000 мг NH3 / кг золы (часть на миллион по массе, или ppm). Процесс ST успешно сократила уровень аммиака золы до менее чем 50 мг NH3 / кг золы. Над 500,000 тонны золы уноса был продан конкретных производителей готовой смеси от ST процесс удаления аммиака.

Аммиака загрязненных золы

Поставки золы уноса, доступных для использования в качестве пуццолан в бетоне может серьезно влияет эффекты правил качества воздуха на утилита растений операций.1 Специально, утвержденные сокращения NOx , твердые частицы, и так3 содержащих уровни выбросов аэрозолей, как ожидается, требуют установки систем управления, которые могут использовать аммиака в качестве реагента. В зависимости от уровня аммиака в дымовых газов в электростатических фильтров, собранной золы может быть сильно загрязнена аммиака прежде всего как соли аммония сульфат 1,2. Для контроля уровня NOx, уровень аммиака дымовых газов будет задать количество аммиака «slip‿, т.е.. непрореагировавшего аммиака после блока ИКВ и ИНКВ. Чтобы уменьшить твердых частиц или так3 Аэрозольные выбросы, аммиак впрыскивается в дымовых газов до электростатические и будут зачислены на летучей золы. Степень, в которой это происходит зависит от SO3 содержание, содержание серы золы, ощелачиванием летучей золы, концентрация аммиака, и погрузка золы в дымовых газах.

The use of зола in concrete requires that the fly ash have specific physical and chemical properties3. Поколения сильнощелочным свободной извести от гидратации цемента в бетоне активируются пуццолановых свойства золы. Когда зола содержит аммиак, Этот аммиака высвобождается газ под действием высокой щелочной раствор бетона. Щелочность смещает равновесие ионов аммония в растворе молекулярных аммиака по следующему уравнению:

NH4+(AQ) + ОХ(AQ) ↔ NH3(AQ) + H2O

Растворенного молекулярного аммиак легко освобождается от решения как свободный аммиак газ.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

Технический центр Needham

Аммиак-сильный пахнущие соединение, которое носит коннотацию зернотока, навоза и мочи. Сильный запах аммиака является неприемлемым для конкретного производителя, подрядчик, работы с бетоном, и конечная конкретного пользователя.4

Свойства готового бетона не пострадали при помощью аммиака загрязненных золы, но запах является неприемлемым, особенно если бетон используется в метро или закрытых пространствах.5,6,7 В зависимости от специфики расположения, включая объем циркуляции свежего воздуха, запах аммиака оказалась не нежелательным при использовании золы содержащие 100 Кому 200 мг NH3 / кг (часть на миллион по массе, или ppm). Для того, чтобы заверить, что без проблем, содержание аммиака золы уноса должно быть не больше, чем 100 ppm2,8.

Однако, Добавление аммиака на поколения электростанции может привести к летучей золы содержание аммиака 200 Кому 2500 ppm, оказание летучей золы неприемлемым для использования в бетон.8 Таким образом, уменьшение проблем качества воздуха, контролируя выбросы электростанций увеличивает проблемы утилизации твердых отходов и увеличивает CO2 выбросы парниковых, увеличив количество цемента, используемых в производстве бетона. Удаления аммиака из золы так что он может использоваться в бетоне выиграют Утилита, избегая удаления твердых отходов, Производитель бетонных, пользователь, и конечным собственником путем снижения стоимости материалов и повышение качества продукции, и окружающей среды путем сокращения выбросов парниковых газов, производства цемента.

Количество аммиака и аммония солей, нашли в летучей золе связана с количество аммиака в дымовых газах. Для типичного пылеугольных блока Восточной битуминозного угля с использованием высокой Отопление значение 12,000 Бте/фунт (6667 ккал/кг), дымовых газов в угольной массе составляет примерно 8 Кому 9.5. При зольность угля 10%, и 80% из пепла в уголь восстанавливается как зола (20% в зольный), дымовых газов / зола соотношение составляет примерно 100. Если все виды аммиака в дымовом газе были на хранение или адсорбируется на летучей золы, концентрация аммиака в золе бы приблизительно 50 раза больше, чем в дымовых газах на массовой основе, Например. аммиак “скольжения” из 2 промилле по объему приведет в золы, содержащей 100 мг / кг (ppm на wt.) аммиак. Фактические измерения показывают этот отношения, чтобы быть правильным.9 Концентрация аммиака на зола будет варьироваться среди действующих подразделений зависит зольность угля и летучей золы соотношение нижней золы, а также другие факторы.

Впрыскивания аммиака для электростатических фильтров (ESP) для повышения эффективности и снижения шлейфа непрозрачность может привести к очень высокий уровень аммиака в летучей золы. Уровнях до 2500 ppm аммиака в золе были найдены для таких систем. НИКВ операции обычно работают с концентрациями аммиака скольжения 5 Кому 20 ppm, с пеплом, загрязненных на уровень 200 Кому 1000 ppm аммиака. SCR системы обычно предназначены для работы на уровне максимальной аммиака скольжения 2 или 5 ppm, в зависимости от особенностей установки.10 Как правило, чем больше NH3/Нетx коэффициент, чем больше нетx сокращения, которые будут получены, с в результате скольжения выше аммиака. Однако, больше, чем скольжения аммиака 2 PPM может привести содержание золы аммиака более чем 100 ppm, производство неходовых золы.11 Многие электростанции в Японии и Германии, оперативные подразделения SCR разработана для 2 Максимальная скольжения ppm видели незначительное воздействие на конкурентоспособность летучей золы.1,5 Однако, Некоторые SCR во всем мире были разработаны для 5 ppm аммиака скольжения. Деятельность этих подразделений на этом уровне высоких скольжения скорее приведет к более чем 100 ppm аммиака на летучей золы.

Управление аммиака скольжения до низкого уровня также уменьшает подсоединением и коррозии течению оборудования за счет осаждения сульфатов аммония.1,10 Избегая воздуха подогревателя подключить из-за этого явления, как ожидается, будет еще более важным для блока операторов при сжигании высокосернистого, Угли США. Таким образом, управление аммиак скольжения, чтобы свести к минимуму время отключения единицы будет больше беспокойства, чем контроль уровня аммиака мухи золы. Результат

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

Технический центр Needham

может быть, что никаких существенных проблем развивается для использования золы на некоторых объектах утилиты, в зависимости от конкретной конструкции и эксплуатации систем контроля выбросов.

Процесс СТЕта

STET разработал процесс, который удаляет аммиак из золы мухи.12 Процесс восстановления 100% из золы и результате золы соответствует всем спецификациям для использования в конкретных. СТЕТ в процесс удаления аммиака может использоваться отдельно или в сочетании с компании углерода технологии разделения. Процесс разделения углерода не зависит от наличия аммиака. Такой модульный подход предлагает низкие стоимости решения для лечения непригодной золы.

Для удаления аммиака как газ из золы уноса, процесс STET использует ту же самую фундаментальную химическую реакцию, которая приводит к высвобождению аммиака в. Освобождение аммиака из золы предполагает, что Ион аммония

молекулярные аммиака равновесия сдвигаются пользу аммиака в присутствии щелочи. Муха пепла с естественно высокой щелочности не нужно дополнительных щелочных. Для менее щелочной пепла, любой сильный щелочь будет служить. Самым дешевым источником щелочи является известь (Цао). Реакция соли аммония с известью, освобождая аммиака сильно благоприятствования, химическое равновесие. Происходит химическая реакция быстро после растворены соединения.

Общая реакция может быть обобщена как:

(NH4)2Сооо4(s) + Цао(s) 2NH3(Г) + CASO4(s) + H2O(Г)

Однако, давления пара твердых являются довольно низкими и реакция не может произойти в газ или твердой фазы. Сульфат аммония легко растворяется в воде и диссоциирует на сульфат-ионов и ионов аммония.

(NH4)2Сооо4(AQ) 2NH4+(AQ) + Сооо42-(AQ)

Лайм является крайне неустойчивым, при воздействии воды, пользу высоко экзотермическая реакция, широко известный как “При гашении”, производство гидроксида кальция или Известь гидратированная.

Цаоs +H2O → ЦС(ОХ)2(s)

Известь гидратированная только умеренно растворим в воде, производство кальция и гидроксильных ионов.

CA(ОХ)2(s) ↔ CA2+(AQ) + 2 ОХ(AQ)

Сульфат кальция также умеренно растворим, так как кальций ионов предоставляются путем растворения пушонка, Прежде всего они потребляются высыпание сульфата кальция.

CA2+(AQ) + Сооо42-(AQ) → CaSO4(s)

И наконец, уравновешение существует между ионами аммония и аммиака, растворенных в воде.

NH4+(AQ) + ОХ(AQ) ↔ NH3(AQ) + H2O

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

Технический центр Needham

Степени, к которому ионов аммония преобразуются в молекулярных аммиака зависит от рН водной системы, высокий рН в пользу формирования молекулярной аммиака. Это равновесие хорошо известна.13

Ключевой особенностью Стет процесса является использование минимальное количество воды (1 Кому 4%, обычно 2%) и минимальное количество щелочи (< 2%). Большое количество воды ущерб процессу, замедления темпов выброса аммиака. PH результате золы / Известь / смесь воды должно быть больше чем рН 10.0. Очень небольшое количество щелочи добавляется заверить этот рН, в зависимости от естественного pH золы. Обычно, меньше чем 1% CA(ОХ)2 не требуется, даже с летучей золы с естественно кислой рН. Используются на основе кальция щелочей которые приводят к минимальные изменения золы химия. Этот процесс выполняется при температуре окружающего воздуха.

Поскольку стоимость щелочи и стоимость сушки продукта являются основными эксплуатационными расходами, а размер ы на смешивающее и сушильное оборудование являются основными компонентами капитальных затрат, тщательное измерение требований к реагентам для конкретной золы необходимо для оптимизации экономики процесса.

Диаграмма потока процесса для непрерывной работы процесса STET представлена на рисунке 1. Ясень, воды и щелочных в контролируемых пропорциях измеряются до смесителя. Для обеспечения быстрого смешивания и равномерное распределение добавленной воды и щелочи, Высокая интенсивность смеситель используется. Время проживания в этом типе смесителя очень низкое, на порядок одной секунды. Аммиак немедленно высвобождается, но полная эволюция требует времени смешивания 3 Кому 4 минут, чтобы обеспечить массовый транспорт газа из основной части золы, чтобы обеспечить массовую транспортировку газа из основной части золы.

Получить это время смешивания и обеспечить хорошее транспортное аммиака из основную часть золы, низкой интенсивности таких устройств, как мопса мельница используется в качестве вторичного смеситель. Так как содержание влаги, золы очень низка, материальные потоки через этот смеситель как весьма взволнован сухой порошок. Переработаны для создания блока дымовых или преобразованы в азот в двух газ Аммиак, собранных в высокой и низкой скорости Смесители- стадии каталитического блока.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

ST Equipment & Technology

Технический центр Needham

Рисунок 1: Стет диаграмма потока процесса удаления аммиака

Deammoniated ясень высушивается, передавая материал через флэш-сушилка, чтобы удалить лишнюю воду. Из-за минимальное количество воды, добавить, воды, потребляемой в формировании гидратированных кальция сульфат при реакции с растворимых сульфатов в золе, и потери воды при низкой интенсивности перемешивания этап, только небольшое количество воды должно быть удалено от сушилки. Это уменьшает спрос на энергию стадии сушки. Последний пепел температуры приблизительно 150oF являются адекватными для производства полностью свободной, продукта золы с содержанием влаги значительно ниже ASTM C 618 Спецификация 3 WT. %.3

Первое полномасштабное применение процесса удаления аммиака Стет начал функционировать в 2003 в ST в пепел, обработки объекта в Джексонвилле электрического органа St. Джонс Ривер парк мощности в Джейсонвиле, Флорида. Эта операция коммерческих масштабах обрабатывает до 40 тонн в час загрязненных золы, Снижение выделения аммиака содержание менее чем 30 ppm. Уровень аммиака в входящих летучей золы варьируется от ~ 200 900 ppm. Этот процесс является очень надежной, что приводит к 90+% удаления аммиака при всех судебных параметров, производство золы значительно ниже наша цель максимально 50 ppm аммиака. Содержание окончательного влаги <0.3%. Представитель результаты приведены в таблице 2. Над 250,000 тонн аммиака загрязненных золы успешно обработан на объекте Джексонвилл.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

Технический центр Needham

Таблица 2: Типичный коммерческих масштабах аммиака системы результаты

Скорость подачи,

Первоначальный аммиака,

Окончательный аммиака,

Известь курс,

Расход воды,

тонн / час

ppm

ppm

% корма

% корма

21

910

25

1.35

1.9

25

190

9

0.88

2.6

40

350

12

0.70

2.05

18

242

20

0.82

1.52

Зола уноса в Big Bend станции в Тампе, Флорида загрязнен аммиаком с инжекцией аммиака в электростанции ESP системы для контроля выбросов SO3 аэрозоль, генерируемые системой управления SCR NOx. В других электростанций, аммиака загрязнение также происходит с NOx ИНКВ управления и использования аммиака для расширения сбора частиц в системах ESP. В Big Bend, уровень аммиака золы для единиц с аммиаком инъекции варьируются от 750 Кому 3360 ppm аммиака. Поэтому, Зола уноса, предназначенные для производства бетона должны рассматриваться в процессе удаления аммиака ST.

Дизайн процесс удаления аммиака Стет установлен в Big Bend (Рисунок 2) является второй полномасштабной установкой и включает в себя множество уточнений. Оборудование для обработки материалов совершенствуется, чтобы позволить работать с более высокими темпами. Система сушки уменьшена по сравнению с предыдущей конструкцией и включает в себя переработку горячих газов для снижения общих энергетических потребностей системы. И наконец, аммиак, выделяемый в процессе, подается в двухступенчатый каталитический блок, где собранный газ аммиака преобразуется в азот. Тепло, генерируемое этой реакцией, восстанавливается и используется для дополнения потребности в энергии системы сушки вспышки золы мухи. Использование двухступенчатой каталитической системы приводит к минимальным выбросам NOx. Процесс восстановления 100% из золы и результате золы соответствует всем спецификациям для использования в конкретных.

Эта операция коммерческих масштабах может обрабатывать до 52 тонн в час загрязненных золы, Снижение выделения аммиака содержание менее чем 75 мг/кг. Этот процесс является очень надежной, что приводит к 97+% Удаление аммиака, производство золы значительно ниже наша цель максимально 100 мг/кг аммиака. Содержание окончательного влаги <0.5%.

Процесс удаления аммиака STET работает на мощностях по переработке золы станции RWE npower Aberthaw в Великобритании с тех пор 2008. Aberthaw добавляет аммиак для повышения эффективности сбора ESP с уровнями аммиака на золе типичной 200 ppm и процесс предназначен для 500 ppm максимум.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

ST Equipment & Technology

Технический центр Needham

Рисунок 2: Система удаления аммиака на станции Биг-Бенд, Тампа Флорида

Продукт Пепел

Низкий продукт золы мухи аммиака отвечает всем химическим и физическим требованиям ASTM C 618 стандартные и образовавшиеся в результате свойства бетона идентичны золе, не подвергаемой процессу удаления аммиака. Таблица I сравнивает типичные свойства золы с одной генерирующей станции вместе со свойствами растительной золы, уменьшенной в содержании аммиака от 250 мг / кг до 20 мг / кг непрерывным процессом ST. Обратите внимание, что диапазон содержания оксида кальция, наблюдаемого для золы из этого источника, 1.4 Кому 12%. Добавление до 1% CA(ОХ)2 (0.75% как Цао) приведет лишь к незначительным изменениям в химии пепла, расширение изменчивость незначительно.

Бетонные испытаний, проведенных на deammoniated золы показали, это будет отличный пуццолановых материалов. Предел прочности при сжатии с использованием этой золы развивается как хорошо или лучше, чем unammoniated золы из этого источника. Долгосрочной перспективе прочность бетона свойства также являются отличным, включая повышение коррозионной стойкости, сопротивление сульфат, хлорид проницаемость, и известь усадка.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

Технический центр Needham

Таблица I: Физические и химические свойства золы.

ASTM C 618 Спецификация

Завод # 1 Зола свойства, Типичный

Завод # 1 Зола после удаления аммиака

Химический состав

Диоксид кремния

55 – 61 %

59.8 %

Оксид алюминия

15 – 25 %

23.8 %

Оксид железа

5 – 10.9%

7.35

Итого (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3)

70.0 Мин.

78 – 91 %

90.9 %

Триоксид серы

5.0 Макс.

0.13 – 1.4%

0.87%

Оксид кальция

1.4 – 12 %

1.79 %

Содержание влаги

3.0 Макс..

0.0 – 0.3 %

0.21%

Потери при прокаливании

6.0 Макс..

0.7 – 2.6 %

0.91%

Оксид натрия

0.1 – 0.7

0.14%

Оксид калия

0.5 – 2.2%

0.56%

Доступные щелочей (как Na2O)

1.5 % Макс.

0.5 – 0.8%

0.51%

Результаты физических испытаний

Проба, сохранить на #325 сито

34% Макс..

8 – 16%

14%

Индекс активности силы

Отношение к элементу управления @ 7 дней

81 – 95 %

94.8%

Отношение к элементу управления @ 28 дней

75% Мин.

94 – 102%

99.5%

Потребность в воде, % управления

105% Макс..

93 – 97%

94.2%

Обоснованность, Автоклав расширение

0.8% Макс..

-0.035 – 0.010

-0.033

Сухой усадка, Увеличить @ 28 День

0.03% Макс..

-0.01 – 0.010

-0.009

Плотность

2.35 – 2.45

2.36

Сводка

Степень, в которой хорошее качество мухи золы будет скомпрометирована в результате NOx или твердых частиц излучения систем в будущем будет зависеть от технологических решений, сделанных коммунальными службами по сокращению NOx, выбросов твердых частиц и непрозрачность шлейфа. Однако, Процесс удаления аммиака STET может быть использован для удаления аммиака из загрязненной золы, производство высококачественного материала для использования в производстве бетона. Восстановленный аммиак может быть переработан в генерирующий блок для повторного использования. Этот процесс удаления аммиака может быть установлен в качестве автономной системы или может быть использован в сочетании с успешной системой удаления золы мухи STET.

1Стюарт, Б.Р., Непреднамеренные последствия недавнего правила epa озон транспорта, Производства, 1999 Конференция по селективного каталитического и Non-каталитического снижения для контроля уровня NOx, Мая 1999, PP.9-10.

2Слосс, Л.Л., Hjalmarsson, A-K, СОУД, Х.Н, Кэмпбелл, Л.М., Камень, Д.К., Шариф, Г.С., Эммел, Т., Maibodi, М., Livengood, ПД, Markussen, J. Книга фактов технологии управления азота оксиды, Noyes данных корпорации, PP. 94-95, 1992

3“Стандартная спецификация для угольной летучей золы и сырые или кальцинированного природного пуццолан для использования как минеральная добавка в бетон”, ASTM C 618, Американское общество по испытанию и материалы, Филадельфия, ПА.

4Майоров, Р.К., Хилл, Р., McMurry, Р., Томас, S., Исследование влияния впрыскивания аммиака на товарный летучей золы, включая процедуры контроля качества, Производства, 1999 Конференция по селективного каталитического и -Каталитические Сокращение для контроля уровня NOx, Мая 1999, PP.11-13.

5Ван дер Brugghen, Ф.В, Gast, К.Х., Ван ден Берг, J.W., Койпера, W.H., Виссер, R., Проблемы возникают во время использования от аммония загрязненных золы. Производства: EPRI / EPA 1995 Совместный симпозиум по станции сжигания NOx управления, Мая 16-19, 1995. Книга 4, Сессии 8А, PP. 1-16.

6Ван ден Берг, J.W., Корнелиссен, H.A.W. ,Влияние технологий низкого NOx на качество fly Ash, Производства: 13Й Международный симпозиум по использованию и управлению продуктами сжигания угля, 1999, PP. 29-1 – 29-11.

7Кох, Х-Джей., Пренцель, H., Испытания на Odour развития в литье бетона Screed – Использование NH3-Загрязненная муха Пепел, Бетонный завод и технологии, Vol 11, 1989 PP. 72-75.

8Фишер, До нашей эры., Блэксток, T. Fly Ash Beneficiation с помощью процесса зачистки аммиака, 12Й Международный симпозиум по управлению и использованию побочных продуктов сжигания угля, 1997 PP. 65-1 – 65-8.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700

Технический центр Needham

9Ларримор, L., Доджн, D., Монро, L., Характеристика воздействия аммиака на пепел и оценка методов удаления, Производства: 13Й Международный симпозиум по использованию и управлению продуктами сжигания угля, 1999, PP. 16-116-15.

10Контроль выбросов оксида азота: Селективное каталитическое сокращение (SCR), Технологии чистого угля, Актуальный номер отчета 9. США. Министерство энергетики и услуг южной компании, Inc. Июль, 1997.

11О ' коннор, D., Ларримор, L, Доджн, D., Монро, L., Влияние аммиака на основе NOx сокращение на Fly Ash: Адсорбция аммиака на пепелищении, Производства, EPRI-DOE-EPA Совместный симпозиум по борьбе с загрязнением воздуха: Симпозиум MEGA, Август, 1999, Бумаги # 16.

12Гонсиоровский, S.a., и Грач, Ф.Д., Метод удаления аммиака из аммиака загрязненной мухи пепел, Номер патента США 6,077,494, Июнь 20, 2000.

13Тёрстон, Р.В., Руссо, Р., Эмерсон, K., Эквилибрий аквитрия – Табуляция Процент Неионизированного аммиака, Охрана окружающей среды США, EPA-600/3-79-091, Август, 1979.

Оборудование ST & Технологии ООО 101 Хэмптон авеню Needham, МА 02494 Тель: 781-972-2700