Risposta rapida: Le sospensioni di ceneri volanti e ceneri pesanti si disidratano bene in un filtro pressa perché i solidi sono minerali, incomprimibili e per lo più privi di sostanze organiche. Il problema è l'abrasione e le particelle fini: le ceneri volanti sono una polvere fine ricca di silice che usura le pompe di alimentazione e il tessuto filtrante, e la frazione più fine intasa il tessuto a meno che il tessuto e il ciclo non siano scelti in funzione di essa. Gli impianti che passano da bacini di ceneri umide a una movimentazione a secco utilizzano le presse per produrre un panello impilabile che può essere smaltito in discarica o venduto.
Perché le centrali elettriche disidratano affatto le ceneri
Per decenni gli impianti a carbone hanno convogliato le ceneri verso stagni lasciandole depositare. Questo sta finendo. Negli Stati Uniti la norma sui residui della combustione del carbone, pubblicata nell'aprile 2015, ha stabilito requisiti per i bacini di superficie delle ceneri, e le modifiche successive hanno imposto che i bacini non rivestiti che non soddisfano i criteri sulle acque sotterranee o sulla localizzazione cessino di ricevere rifiuti e avviino la chiusura, con scadenza all'11 aprile 2021 ai sensi della norma Part A del 2020. La norma del 2024 sull'energia a vapore è andata oltre e ha stabilito un limite di scarico zero per l'acqua di trasporto delle ceneri di fondo e il percolato dei residui di combustione. Il risultato è lo stesso ovunque le norme si inaspriscano: le ceneri che un tempo venivano pompate in uno stagno ora devono essere gestite come un solido disidratato.
La cenere volante è descritta dall'US EPA come un materiale molto fine e polveroso, composto principalmente da silice, trasportato verso l'alto con i gas di combustione e catturato nei precipitatori o nel filtro a maniche. La cenere di fondo è il materiale grossolano e angolare, troppo pesante per essere trasportato verso l'alto, raccolto dal fondo della fornace. I due si comportano diversamente in una pressa e di solito vengono tenuti separati.
Da dove proviene la sospensione
- Acqua di trasporto delle ceneri pesanti — l'acqua di lavaggio che trasporta le ceneri pesanti dalla tramoggia della caldaia. Solidi grossolani a rapida sedimentazione; l'acqua viene riciclata in circuito chiuso una volta rimosse le ceneri.
- Cenere volante da raccolta a umido o dragaggio di bacini — sia da scrubber umidi e precipitatori umidi, sia dalla bonifica di vecchi bacini di ceneri, dove le ceneri sono rimaste sott'acqua per anni e sono fini e sature.
- Chiusura del bacino di ceneri — i volumi più grandi. Il sedimento dello stagno viene dragato come una sospensione e deve essere disidratato prima di poter essere trasferito a una discarica rivestita o utilizzato in modo benefico.
- Gesso da desolforazione dei fumi — non ceneri, ma gestite dagli stessi impianti: la sospensione di solfato di calcio dalla desolforazione dei fumi per via umida, che filtra facilmente ed è spesso venduta ai produttori di cartongesso.
Come si comporta la cenere in un filtropressa
La cenere è un alimento favorevole per un filtro-pressa. Le particelle sono dure, incomprimibili e inerti, quindi il panello non si compatta in uno strato impermeabile come fanno i fanghi biologici o gli idrossidi, e le velocità di filtrazione sono elevate. La cenere pesante e il gesso FGD formano panelli spessi e porosi in cicli brevi. Un'umidità del panello del 15–25% è tipica per cenere grossolana e gesso, e una spremitura a membrana la riduce ulteriormente.
La cenere volante è il caso più difficile. La sua granulometria va da pochi micron a circa 100 micron, con una coda di sfere vitree molto fini e carbonio incombusto. Ne derivano tre conseguenze:
- Intasamento del tessuto da parte dei fini. La frazione più fine si deposita nella trama. Un tessuto in polipropilene monofilamento calandrato resiste meglio a questo fenomeno, e alcuni impianti aggiungono ceneri pesanti o uno strato di precoat per rendere più permeabile il panello.
- Abrasione. Le particelle di silice e allumina usurano la pompa di alimentazione, i gomiti del tubo di alimentazione e il tessuto all'occhio di alimentazione. Le pompe per sospensioni con parti bagnate in metallo duro o rivestite in gomma, o un pompa a diaframma ad aria compressa Per unità più piccole, durano molto più a lungo di una pompa centrifuga standard.
- Assestamento nella linea di alimentazione. La cenere si deposita rapidamente. Le linee di alimentazione sono dimensionate per la velocità, la pressa è alimentata da un serbatoio agitato e la linea viene lavata alla fine di ogni ciclo per evitare che si blocchi.
Il carbonio incombusto merita una menzione. Le ceneri volanti ad alto contenuto di carbonio (provenienti da caldaie più vecchie o da bruciatori a basso NOx) filtrano più lentamente e trattengono più acqua, e possono rendere il panello inadatto all'uso nel cemento. Un valore di perdita al fuoco nella richiesta ci indica quale caso si presenta.
Dimensionamento della pressa per le ceneri
Parti da tonnellate secche al giorno, come per qualsiasi sospensione. Poiché i panelli di ceneri sono densi — densità apparente nell'intervallo di 1.200–1.600 kg/m³ a seconda del tipo e dell'umidità — un dato volume di camera contiene molti più solidi secchi di quanti ne conterrebbe di fango, e i tempi di ciclo sono brevi. Una pressa che tratterebbe 5 tonnellate di fango biologico secco al giorno ne tratterà diverse volte tante in ceneri. Ciò che limita la pressa è di solito il sistema di alimentazione e la movimentazione dei panelli, non la filtrazione.
Punti che definiscono la specifica:
- Materiale della piastra. Le piastre in polipropilene sono standard; resistono al pH alcalino della maggior parte delle sospensioni di ceneri. Le piastre rinforzate sono specificate dove la pressione di alimentazione è elevata per abbreviare i cicli.
- Pressione di alimentazione. I filtri per la barbottina di ceneri filtrano rapidamente a pressione moderata; un'alimentazione a due stadi che riempie a bassa pressione e completa ad alta pressione offre il miglior tempo di ciclo e la migliore secchezza della torta.
- Funzionamento automatico. La cenere è un flusso continuo e ad alto volume. Il cambio automatico delle piastre, il lavaggio del tessuto e lo scarico della torta su un nastro trasportatore sono la norma; vedere il filtropressa a camera intervallo.
- Obiettivo di secchezza della torta. Per la discarica, è sufficiente un panello che superi il test del filtro per vernici e possa essere impilato. Per l'uso benefico nel cemento o nel calcestruzzo, gli acquirenti stabiliscono un limite massimo di umidità, e un Filtropressa a membrana è il modo per soddisfarlo in modo coerente.
- Filtrato. Il filtrato di ceneri è alcalino e può contenere boro, selenio o altri oligoelementi; ritorna al circuito dell'acqua di trasporto o al trattamento, non allo scarico.
Filtropressa rispetto alle alternative
| Filtropressa | Pressa a nastro | Centrifuga | Tubi geotessili | |
|---|---|---|---|---|
| Umidità della torta, ceneri volanti | Il più basso | Alto | Moderato | Alto, lento |
| Usura dovuta a cenere abrasiva | Solo pompa per tessuto e alimentazione | Cinghia e rulli | Scorri e scodella, costoso | Basso |
| Cattura delle multe | Alto | Basso | Moderato | Moderato |
| Impronta | Moderato | Moderato | Piccolo | Molto grande |
| Migliore adattamento | Sistemi permanenti per la movimentazione a secco; chiusura di bacini con utilizzo benefico | Raramente usato per la cenere | Retrofit con spazio limitato | Chiusura temporanea dello stagno con terreno disponibile |
Cosa inviare per una proposta di disidratazione delle ceneri
Il tipo di ceneri (volanti, di fondo, sedimenti di bacino, gesso FGD), tonnellate secche al giorno, concentrazione dei solidi nella sospensione, distribuzione granulometrica se disponibile, perdita al fuoco, pH, l'umidità target del panello e la sua ragione (discarica o vendita), e come il panello sarà movimentato. Un campione da un litro della sospensione ci permette di eseguire un test di filtrazione e di quotare il tempo di ciclo e l'umidità del panello basandoci su dati anziché su ipotesi.
Correlato: Filtropresse per energia e nuove energie, Guida alla scelta del tessuto per filtropressa, Filtropressa vs centrifuga vs pressa a nastro.
Domande frequenti
La cenere volante può essere disidratata con un filtro pressa?
Sì. La cenere è un minerale, incomprimibile e filtra rapidamente. I punti di progettazione sono pompe di alimentazione resistenti all'abrasione, un tessuto monofilamento calandrato che resiste all'intasamento da parte dei fini e un sistema di alimentazione che mantiene in sospensione i solidi a rapida sedimentazione.
Quale umidità della torta può raggiungere un filtro pressa sulla cenere?
Tipicamente 15–25% per ceneri pesanti e gesso FGD, leggermente superiore per ceneri volanti fini con carbonio incombusto. Una spremitura a membrana lo riduce ulteriormente e garantisce un'umidità costante per gli acquirenti di cemento o cartongesso.
Perché è più difficile filtrare le ceneri volanti rispetto alle ceneri pesanti?
È molto più fine, con una frazione di sfere vitree di pochi micron che si annidano nel tessuto, e può contenere carbonio incombusto che trattiene l'acqua. La cenere di fondo è grossolana e angolare e forma una torta aperta, che drena rapidamente.
Qual è la differenza tra ceneri volanti e ceneri pesanti?
Le ceneri volanti sono la polvere fine trasportata verso l'alto con i gas di combustione e catturata nei precipitatori o nei filtri a maniche; le ceneri di fondo sono il materiale grossolano che cade sul fondo della fornace. Entrambe sono residui della combustione del carbone, ma vengono gestite e disidratate separatamente.
Cosa succede al filtrato del filtro-pressa proveniente dalle ceneri?
Ritorna al circuito dell'acqua di trasporto delle ceneri oppure va al trattamento delle acque reflue dell'impianto. È alcalina e può contenere oligoelementi come boro e selenio, quindi non viene scaricata direttamente.
Un filtro pressa è adatto alla chiusura di un bacino di ceneri?
Sì, dove le ceneri disidratate saranno smaltite in una cella rivestita o vendute, e la chiusura dura abbastanza a lungo da giustificare un impianto permanente. Per chiusure brevi con terreno disponibile, a volte si usano invece tubi geotessili, al costo di un prodotto più umido.
Inviaci il tipo di ceneri, il tonnellaggio e l'umidità target e dimensioneremo la pressa, la pompa di alimentazione e il telo per questo: richiedere una proposta di disidratazione delle ceneri.
Riferimenti: US EPA — Smaltimento dei residui di combustione del carbone dalle utility elettriche (regola CCR), US EPA — Nozioni di base sulle ceneri di carbone, US EPA — Linee guida sugli effluenti delle centrali elettriche a vapore, regola finale 2024.
Questo articolo fa parte della nostra guida a applicazioni industriali del filtro pressa.