Трибоэлектростатический обогащения складируемых и заданный летучей золы

Ассоциация американских угля золы (ACAA) ежегодный обзор производства и использования угольной летучей золы сообщает, что между 1966 и 2011, над 2.3 миллиарда тонны золы уноса были произведены угле котлоагрегаты. Из этой суммы, примерно 625 было выгодно использовали млн тонн, главным образом для производства цемента и бетона. Однако, оставшиеся 1.7+ миллиард тонн находятся главным образом на свалках или заполнены заданный водохранилищах.

Трибоэлектростатический обогащения складируемых и заданный летучей золы

особенность обогащение & Мелиорация

ТРИБОЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ОБОГАЩЕНИЯ ЗАДАННЫЙ FLYASH LANDFILLEDAND

Льюис Бейкер,Abhishek Гупта, Стивен Гонсиоровский, и Фрэнк Грач

 

Ассоциация американских угля золы (ACAA) ежегодный обзор производства и использования угольной летучей золы сообщает, что между 1966 и 2011, над 2.3 миллиарда тонны золы уноса были произведены угольных утилита boilers.1 этой суммы, примерно 625 было выгодно использовали млн тонн, главным образом для производства цемента и бетона. Однако, оставшиеся 1.7+ миллиард тонн находятся главным образом на свалках или заполнены заданный водохранилищах. В то время как использование цены на свежую сгенерированный золы значительно возросли за последние годы, с текущим расценкам вблизи 45%, примерно 40 миллионов тонн золы по-прежнему ликвидироваться ежегодно. Хотя использование показателей в Европе были намного выше, чем в Соединенных Штатах Америки, значительные объемы золы также были сохранены на свалках и водохранилищах в некоторых европейских странах

Недавно, возрос интерес к восстановления удален материал, частично из-за спроса на высокое качество зольной для производства бетона и цемента в период сокращения производства как угольных электростанций генерации снизилось в Европе и Северной Америке. Опасения по поводу долгосрочного воздействия на окружающую среду таких полигонов также заставляют утилиты найти выгодное использование приложений для этой хранимой золы.

КАЧЕСТВА СКЛАДИРУЕМЫХ ЗОЛЫ И ТРЕБУЕТСЯ ОБОГАЩЕНИЕ

Хотя некоторые из этого хранится летучей золы может быть выгодно использовать первоначально раскопки, Подавляющее большинство потребует некоторой обработки для удовлетворения стандартов качества для цемента или производство бетона. Потому что материал был обычно увлажненный, чтобы включить обработку и сжатие избегая воздухе пыли, сушки и смачивание является необходимым требованием для использования в конкретных, потому что производители бетона захотят продолжить практику дозирования золы как сухой, мелкодисперсный порошок. Однако, обеспечивая химический состав золы соответствует спецификациям — прежде всего содержания углерода, измеряется как потери при прокаливании (LOI)— Это вызов более. Как зола использования увеличилась в последние 20+ лет, Большинство «спец» золы благотворно использовались, и утилизации золы-качество. Таким образом, LOI сокращение будет требование для использования подавляющее большинство золы уноса, извлекаемые из утилиты водохранилищах.

LOI СОКРАЩЕНИЕ TRIBOELECTRIC РАЗДЕЛЕНИЯ

В то время как другие исследователи использовали методы сжигания и процессы флотации для сокращения LOI восстановленные складируемых и заданный летучей золы, Оборудование ST & Технологии (СТЕТ) has found that its unique triboelectrostatic belt separation system, Лонг, используется для обогащения свежезаваренным генерируется золы, эффективна также на восстановленные золы после подходит сушки и смачивание.

STET исследователи протестировали Трибоэлектростатический разделения поведение сушеные складируемых золы из нескольких золы свалки в Америке и Европе. Этот восстановленный золы, очень подобно разделены для недавно созданного золы с одним удивительным отличием: зарядки частиц было отменено, свежие золы, с углеродом, зарядки негативным по отношению к mineral.2 другие исследователи электростатической сепарации золы углерода также наблюдали этот phenomenon.3-5 полярности Стет Трибоэлектростатический сепаратор можно отрегулировать легко разрешить отклонение отрицательно заряженные углерода из сушеных складируемых золы источников. Никаких специальных модификаций сепаратор дизайн или элементы управления, необходимые для удовлетворения его явления

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ — УГЛЕРОДА РАЗДЕЛЕНИЯ ЗОЛЫ

В сепараторе Стет углерода (Инжир. 1), материал подается в тонких разрыв между двух параллельных плоские электроды. Частицы заряжаются triboelectrically interparticle контакты. Положительно заряженные углерода и отрицательно заряженный минеральных (в недавно созданный пепла, что не намочить и высушить) привлекает напротив электродов. Частицы затем сметены движущихся ленточная и передал в противоположных направлениях. Пояса перемещает частицы, прилегающих к каждый электрод на противоположных концах разделителя. Высокая скорость позволяет также очень высокой производительностью до 36 тонн в час на один сепаратор. Небольшой зазор, поле высокого напряжения, Счетчик — текущий поток, энергичных частиц частица агитации, и самоочищающиеся действий пояса на электроды являются критические функции Стет сепаратор. Контролируя различных параметров процесса, Например, скорость ленты, кормить точки, и скорость подачи, Стет процесс производит низкой LOI золы на содержание углерода менее 1.5 Кому 4.5% от подачи золы, начиная в LOI от 4% для более 25%.

Сепаратор дизайн является относительно простой и компактный. Машина, предназначенная для обработки 40 тонн в час составляет примерно 30 ft (9 m) длинный, 5 ft (1.5 m) широкий, и 9 ft (2.75 m) Талль. Пояса и связанные ролики являются только движущихся частей. Электроды, стационарные и состоит из должным образом прочного материала. Пояс изготовлен из непроводящих пластика. Потребляемая мощность сепаратора является о 1 киловатт-час на тонну материала, обработанных с большей мощности, потребляемой двумя моторами, приводной ремень.

Этот процесс является полностью сухой, требует без дополнительных материалов, отличных от летучей золы, и производит без выбросов отходов воды или воздуха. Восстановленные материалы состоят из летучей золы, снижение содержания углерода до уровня, пригодного для использования в качестве пуццолановых добавка в бетон, и небольшая Высокоуглеродистая полезен в качестве топлива. Использование обоих потоков продукции обеспечивает 100% решение проблем утилизации золы уноса.

PROASH ОПРАВИЛСЯ ОТ СВАЛКИ

Были получены четыре источника золы из мусорных свалок: Пример A от электростанции, расположенные в Соединенном Королевстве и образцы B, C, и D от Соединенных Штатов Америки. Все эти образцы состояла из золы от сжигания каменного угля в больших котлоагрегаты. Из-за смешения материала в мусорные свалки, никакой дополнительной информации о конкретных угля источник или сгорания условий.

Образцы, полученные Стет, содержащиеся между 15 и 27% воды, как это типично для складируемых материалов. Образцы также содержит различное количество крупных >1/8 в. (3 мм) материал. Подготовить образцы для разделения углерода, большие мусора был снят скрининг и образцы затем сушат и deagglomerated до обогащения углерода. Несколько методов для сушки/смачивание проводилась в экспериментальном масштабе оптимизировать общий процесс. Стет выбрал канал промышленно проверенные обработки система, которая предлагает одновременной сушки и дезагломерация, необходимых для эффективного электростатической сепарации. Блок-схема общего процесса представлен на рис.. 2.

The properties of the prepared samples were well within the range of зола obtained directly from normal utility boilers. В таблице приводятся наиболее релевантные свойства для разделителя кормов и продуктов 2, Наряду с восстановленных продукт.

ST Equipment & Technology

Стет разделитель обработки сушеные, складируемых золы

ST Equipment & Technology

Схема процесса

РАЗДЕЛЕНИЕ УГЛЕРОДА

Углерода сокращения испытания с использованием разделителя triboelectric пояса Стет привели к очень хорошо восстановления низкой LOI продукции из всех четырех источников золы свалки. Обратный зарядки углерода, как обсуждалось ранее, сделал не ухудшать разделения в любом случае по сравнению с обработки свежих золы.

Свойства золы низкой LOI восстановлены с помощью процесса Стет для обоих свежезаваренным собранной золы из котла и золы, оправился от свалки приводится в таблице 1. Результаты показывают, что качество продукта для ProAsh® из складируемых материала эквивалентен продуктом, произведённым из источников свежей золы.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ В БЕТОН

Свойства ProAsh, созданный из материала мелиорированных свалки были по сравнению с ProAsh, производятся из свежих золы, генерируемые котлоагрегаты с того же места. Обработанные утилизации золы соответствует все спецификации ASTM C618 и AASHTO М 250 стандарты. Таблица 2 обобщает химии для образцов от двух источников, показаны незначительная разница между свежими и утилизованных материала.

Развитие силы 20% Замена низкой LOI летучей золы в раствор, содержащей 600 Цементная материал LB/yd3 (Посмотреть таблицу 3) показан ProAsh продукт, полученный из складируемых золы, принесли минометов с силой, сопоставимые с минометы, производится с помощью ProAsh из свежего золы производится в том же месте. Конечный продукт монополистические утилизации золы поддержит high-end использует в конкретные отрасли в соответствии с весьма ценным позицией, которой пользуется ProAsh на рынках, которые она в настоящее время обслуживает.

ПРОЦЕСС ЭКОНОМИКА

Наличие дешевого природного газа в Соединенных Штатах значительно повышает экономические аспекты процессов сушки, включая сушки увлажненный летучей золы из мусорных свалок. Таблица 4 суммирует расходы на топливо для операций в Соединенных Штатах для 15% и 20% содержание влаги. Типичные недостатки сушки включены в вычисленные значения. Затраты основаны на массы материала после высыхания. Дополнительные издержки для сушки зола для обработки разделения Трибоэлектростатический Стет являются относительно низкими.

Даже с добавлением сушки затраты корма, процесс разделения Стет предлагает лоу кост, промышленно доказано процесс сокращения LOI складируемых золы уноса. Стет процесс мелиорированных зола является одной трети до половины стоимости капитала, по сравнению с системами на основе сжигания. Стет процесс мелиорированных зола также имеет значительно более низкие выбросы в окружающую среду по сравнению с сгорания или систем, основанных на флотации. Потому что только дополнительные воздушные источником выбросов для стандартного процесса установки Стет сушилкой природном газе, позволяет ей будет довольно простой.

ТАБЛИЦА 1: СВОЙСТВА КАНАЛА И ВОССТАНОВИТЬ PROASH
Кормить образца сепаратора LOI, % ProAsh LOI, % ProAsh
проба, % +325 Сетка
Урожай proAsh массы, %
Свежий A 10.2 3.6 23 84
На свалки A 11.1 3.6 20 80
Свежий B 5.3 2.0 13 86
Складируемых B 7.1 2.0 15 65
Свежий C 4.7 2.6 16 82
Складируемых C 5.7 2.5 23 72
Складируемых D 10.8 3.0 25 80
ТАБЛИЦА 2: ЗОЛЫ ХИМИЯ LOW-LOI ЗОЛЫ
Исходный материал SiO2 Al2O3 Fe2O3 Цао MgO K2O Na2O SO3
Свежий B 51.60 24.70 9.9 2.22 0.85 2.19 0.28 0.09
Складируемых B 50.40 25.00 9.3 3.04 0.85 2.41 0.21 0.11
Свежий C 47.7 23.4 10.8 5.6 1.0 1.9 1.1 0.03
Складируемых C 48.5 26.5 11.5 1.8 0.86 2.39 1.18 0.02
7-прочность на день, % из свежих золы управления 28-прочность на день, % из свежих золы управления
Свежий B 100 100
Складируемых B 107 113
Свежий C 100 100
Складируемых C 97 99
ТАБЛИЦА 4: СУШКА СТОИТ НА ОСНОВЕ СУШЕНЫХ МАССЫ
Содержание влаги, % Тепла требованием влажном KWhr/T Сушка сухой основе стоимость/T (природный газ стоимость $3.45/БТЕ)
15 165 $ 2.28
20 217 $ 3.19
ВОССТАНОВЛЕННЫЕ ТОПЛИВА ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ

В дополнение к низко углеродной продукт для использования в бетон — бренд именем ProAsh — Стет разделения процесс также восстанавливает иначе впустую несгоревшего углерода в виде углерода богатые летучей золы, фирменных EcoTherm™. EcoTherm имеет значение значительные топлива и легко могут быть возвращены к электростанции с помощью Стет EcoTherm возвращение системы к сокращению использования угля на заводе. Когда EcoTherm сжигается в котле утилита, Энергия от сжигания преобразуется для пара высокого давления и высокой температуры, а затем электричество на той же эффективностью, как уголь, обычно 35%. Преобразование восстановленные тепловой энергии в электроэнергию в системе Стет EcoTherm возвращение два-три раза выше, чем конкурентные технологии где энергия восстанавливается как низкосортный тепла в виде горячей воды, который рассылается котел воды система подачи. EcoTherm также используется как источник глинозема в цементных печах, вытесняя дороже бокситов, как это обычно перевозятся на большие расстояния. С помощью пепла EcoTherm Высокоуглеродистая электростанции или печи для обжига цемента увеличивает рекуперации энергии из поставляемого угля, уменьшая потребность для добычи и транспортировки дополнительного топлива для удобства.

STET по Talen энергии Брэндон берега, SMEPA РД. Морроу, НБП-Belledune, RWEnpower Didcot, ЕФР энергии Западный Бертон, RWEnpower Aberthaw, и Корея Юго-Восточной зола электростанций всех включают EcoTherm возвращение системы.

СТЕТ МОЩНОСТЕЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЗОЛЫ

Стет в коммерчески с тех пор был использован процесс разделения 1995 для полет пепла обогащения и вызвало более 20 миллионов тонн золы уноса высокого качества для производства бетона. В настоящее время контролируемых низким LOI ProAsh производится с Стет на технологии на 12 электростанции в Соединенных Штатах Америки, Канада, Соединенное Королевство, Польша, и Республики Корея. ProAshfly ясень был одобрен для использования более чем 20 государственные органы шоссе, как и многие другие учреждения спецификации. ProAsh также был сертифицирован в соответствии с Канадской ассоциации стандартов и EN 450:2005 стандарты качества в Европе. В таблице перечислены золы перерабатывающих мощностей с использованием технологии Стет 5.

ВЫВОДЫ

После подходит Скальпинг большого материала, Сушка, и дезагломеризация, зола оправился от утилита растений, что свалки могут быть сокращены в содержание углерода, используя коммерциализированной Стет triboelectric пояс сепаратора. Качество продукта золы, ProAsh, с помощью системы Стет на мелиорированных свалки материала, эквивалент ProAsh производится из свежих кормов золы. ProAsh продукт очень хорошо подходят и проверенные в производстве бетона. Восстановления и обогащения складируемых золы обеспечит дальнейшее предоставление высококачественных золы для конкретных производителей, несмотря на снижение производства «свежие» золы как угольные утилиты уменьшить поколения. Дополнительно, электростанции, которые нужно удалить золы из свалок для удовлетворения меняющихся экологических норм будет в состоянии использовать этот процесс для изменения отходов продукт ответственности в ценным сырьем для конкретных производителей. Процесс разделения Стет с кормом, предварительной обработки оборудования для сушки и deagglomerating складируемых зола является привлекательным вариантом для обогащения золы с значительно более низкой стоимости и снижения выбросов по сравнению с другими сгорания- и системы на основе флотации. ❖

ССЫЛКИ

1. Продукты сгорания угля американской угольной золы и статистика использования, http://www.acaausa.org/Publications/Production-Use-Reports.

2. Внутренний отчет ST, Авг. 1995.

3. Li, T. X.; Шефер, J. L.; Запрет, H.; Нетери, J. K.; и Стенцель, J. М., «Сухого обогащения переработки золы сжигания,«Материалы конференции Доу по несгоревшего углерода на Утилита зола, Питтсбург, ПА, Мая 19-20, 1998.

4. Baltrus, J. P.; Диль, J. Р.; Сун, Y.; и пески, W., «Трибоэлектростатический разделения золы и заряд разворота,«Топливо, V. 81, 2002, PP. 757-762.

5. Cangialosi, F.; Нотарникола, М.; Либерти, L.; и Стенцель, J., «Роль выветривания на летучей золы распределения заряда во время Трибоэлектростатический обогащения,«Журнал опасных материалов, V. 164, 2009, PP. 683-688.


Льюис Бейкер — Европейский менеджер технической поддержки для ST оборудования & Технология (СТЕТ) базирующаяся в Соединенном Королевстве
Abhishek Гупта — инженер процесса на Стет опытном и лаборатории объекта в Нидхеме, МА.
Стивен Гонсиоровский является старший научный сотрудник Санкт оборудования & Технология (СТЕТ) базирующаяся в Нью-Гемпшире.
Фрэнк Грач является вице-президентом процесс инженерных Стет экспериментального завода и лаборатории объекта в Нидхеме, МА.

Утилиты и электростанции Местоположение Начало коммерческой деятельности Детали объекта
Duke Энергия — станция Roxboro Северная Каролина Сентябрь. 1997 2 Сепараторы
Talen энергии — Брэндон берегов станция Мэриленд Апр. 1999 2 Сепараторы 35,000 тонны хранения купол Ecotherm возвращение 2008
ScotAsh (Лафарж / Шотландские власти совместное предприятие)— Longannet станция Шотландия, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ Окт. 2002 1 Сепаратор
Джексонвилле Электрический орган — St. Парк Джона реки питания, FL Флорида Мая 2003 2 Сепараторы угля/нефтяном коксе смеси аммиака удаления
Власти Южной Миссисипи электроэнергии РД. Морроу станция Миссисипи Ян. 2005 1 Сепаратор Ecotherm возврата
Нью-Брансуик энергетической компании Belledune станция Нью-Брансуик, Канада Апр. 2005 1 разделитель угля/нефтяном коксе смеси Ecotherm возвращение
RWE npower Didcot станции Англия, U Авг. 2005 1 Сепаратор Ecotherm возврата
Бруннер остров Talen энергии станции Пенсильвания Dec. 2006 2 Сепараторы 40,000 тонны хранения купол
Тампа Electric Co. Биг-бендам станция Флорида Апр. 2008 3 Сепараторы, двойной проход 25,000 тонны хранения купол удаления аммиака
RWE npower Aberthaw станции (Лафарж Цемент Великобритании) Уэльс, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ Сентябрь. 2008 1 удаления аммиака сепаратор Ecotherm возвращение
ЕФР энергии Западный Бертон станция (Лафарж Цемент Великобритании, Cemex) Англия, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ Окт. 2008 1 Сепаратор Ecotherm возврата
ЗГП (Лафарж Цемент Польша / Ciech Janikosoda СП) Польша Мар. 2010 1 separato
Корея Юго Восточной Yeongheung энергоблоков 5&6 Южная Корея Сентябрь. 2014 1 Сепаратор Ecotherm возврата
PGNiG Termika-Siekierki Польша Запланированные 2016 1 Сепаратор Ecotherm возврата
Будет объявлено дополнительно Польша Запланированные 2016 1 Сепаратор Ecotherm возврата