簡単に答えると： フライアッシュとボトムアッシュのスラリーは、固形分が鉱物質で非圧縮性であり、ほとんど有機物を含まないため、フィルタープレスで良好に脱水されます。問題は摩耗と微粉にあります。フライアッシュはシリカを多く含む微細な粉末で、供給ポンプや布を摩耗させ、最も微細な画分は布とサイクルがそれに適したものでない限り布を目詰まりさせます。湿式灰池から乾式処理に移行するプラントでは、プレスを用いて、埋立または販売可能な積み重ね可能なケーキを製造します。
なぜ発電所は灰を脱水するのか
何十年もの間、石炭火力発電所は灰を池に流し込み、沈殿させてきた。それも終わりを迎えている。米国では、2015年4月に公布された石炭燃焼残渣規則が灰の地表貯留池に関する要件を定め、その後の改正により、地下水または立地基準を満たさないライナーなし貯留池は廃棄物の受け入れを停止し、閉鎖を開始することが義務付けられ、2020年Part A規則の下で2021年4月11日が期限とされた。2024年の蒸気発電規則はさらに踏み込み、ボトムアッシュ輸送水および燃焼残渣浸出水についてゼロ排出制限を設けた。規則が厳格化されるどこでも結果は同じである。かつて池にポンプで送られていた灰は、脱水された固形物として処理されなければならなくなった。
フライアッシュは、米国EPAによって、主にシリカから成る非常に細かい粉末状の物質で、煙道ガスとともに運ばれ、電気集塵機またはバグハウスで捕集されると説明されている。ボトムアッシュは、運ばれるには重すぎる粗く角張った物質で、炉底から回収される。この二つはプレス機内での挙動が異なり、通常は分離して保管される。
スラリーはどこから来るのか
- ボトムアッシュ輸送水 — ボイラーホッパーからボトムアッシュを運ぶスルース水。粗く、速く沈降する固形物。灰が除去されると、水は閉ループで再利用される。
- 湿式回収または池の浚渫によるフライアッシュ —湿式スクラバーや湿式集塵機から、あるいは何年も水中にあった灰が細かく飽和状態になっている古い灰池の修復から。
- アッシュポンド閉鎖 — 最大量のもの。池の底泥はスラリーとして浚渫され、ライニングされた埋立地に移動するか有効利用する前に脱水する必要がある。
- FGD石膏 — 灰ではなく、同じプラントで処理されるもの：湿式排煙脱硫から生じる硫酸カルシウムスラリーは、ろ過が容易で、しばしば石膏ボードメーカーに販売される。
フィルタープレス内での灰の挙動
灰はプレスにとって好ましい供給原料である。粒子は硬く、非圧縮性で不活性であるため、ケーキは生物学的汚泥や水酸化物汚泥のように不透水性の層に圧密されず、ろ過速度は高い。ボトムアッシュとFGD石膏は短いサイクルで厚く多孔質なケーキを形成する。粗灰と石膏ではケーキ含水率15～25%が典型的であり、メンブレンスクイーズによりさらに低下する。
フライアッシュはより難しいケースである。その粒子径は数ミクロンから約100ミクロンに及び、非常に細かいガラス質の球体と未燃焼炭素のテールを伴う。そこから三つの帰結が生じる：
- 微粉による目詰まり。 最も細かい画分は織り目に詰まる。カレンダー加工されたモノフィラメントポリプロピレン布がこれに最も耐性があり、一部のプラントではボトムアッシュやプリコートを添加してケーキを開かせる。
- 摩耗。 シリカおよびアルミナ粒子は、フィードポンプ、フィードパイプのエルボ、およびフィードアイのクロスを摩耗させる。硬質金属またはゴムライニングの湿潤端を備えたスラリーポンプ、または エア駆動ダイヤフラムポンプ 小型ユニットの場合、標準的な遠心ポンプよりもはるかに長持ちします。
- フィードラインに落ち着く。 灰はすぐに沈降する。供給ラインは流速を基準にサイズ設定され、プレスには攪拌槽から供給され、各サイクルの終了時にラインをフラッシュして詰まらないようにしている。
未燃カーボンは特筆に値する。高カーボンフライアッシュ（旧式ボイラーや低NOxバーナー由来）はろ過速度が遅く、保水性が高く、ケーキをセメント用途に不適切にする可能性がある。問い合わせにおける強熱減量の数値は、どちらのケースに該当するかを教えてくれる。
灰処理用プレス機のサイジング
まず、どんなスラリーでもそうであるように、1日あたりの乾燥トン数から始めます。灰ケーキは高密度であり、種類と含水率にもよりますが、かさ密度は1,200～1,600 kg/m³の範囲にあるため、同じチャンバー容積でも汚泥よりもはるかに多くの乾燥固形分を保持でき、サイクルタイムも短くなります。1日に5トンの乾燥生物汚泥を処理するプレス機であれば、灰ではその数倍を処理できます。プレス機の処理能力を制限するのは、通常、ろ過ではなく、供給システムとケーキの取り扱いです。
仕様を形作るポイント：
- プレート素材。 ポリプロピレン製プレートは標準仕様であり、ほとんどの灰スラリーのアルカリ性pHに耐性があります。強化プレートは、供給圧力が高くサイクルを短縮する必要がある場合に指定されます。
- フィード圧力。 アッシュスラリーは中程度の圧力で速くろ過される。低圧で充填し高圧で仕上げる二段階供給が、最良のサイクルタイムとケーキ乾燥度をもたらす。
- 自動運転。 灰は連続的で大量の流れです。自動プレートシフト、布洗浄、コンベアへのケーキ排出が標準です。参照してください チャンバーフィルタープレス レンジ。
- ケーキの乾燥目標。 埋立地の場合、ペイントフィルターテストに合格し、積み重ね可能なケーキで十分です。セメントやコンクリートへの有効利用の場合、買い手は含水率の上限を設定し、 メンブレンフィルタープレス それは一貫してそれに応える方法です。
- ろ過する。 灰のろ液はアルカリ性であり、ホウ素、セレン、その他の微量元素を含む可能性がある。これは輸送水ループに戻すか、処理に回され、放流には回さない。
フィルタープレスと代替手段の比較
| フィルタープレス | ベルトプレス | 遠心分離機 | ジオテキスタイルチューブ | |
|---|---|---|---|---|
| ケーキの水分、フライアッシュ | 最低 | 高い | 適度 | 高く、遅く |
| 摩耗性灰による摩耗 | クロスとフィードポンプのみ | ベルトとローラー | スクロールとボウル、高価 | 低 |
| 罰金の取得 | 高い | 低 | 適度 | 適度 |
| フットプリント | 適度 | 適度 | 小さい | 非常に大きい |
| 最適 | 恒久的なドライハンドリングシステム；有益な利用を伴う池の閉鎖 | 灰にはほとんど使用されない | スペースに制約のあるレトロフィット | 一時的な池の閉鎖、土地は利用可能 |
灰脱水提案に送るもの
灰種（フライアッシュ、ボトムアッシュ、池底堆積物、FGD石膏）、日あたりの乾燥トン数、スラリー固形分濃度、入手可能であれば粒度分布、強熱減量、pH、目標ケーキ含水率とその理由（埋立または販売）、およびケーキの移動方法。スラリーの1リットルサンプルがあれば、ろ過試験を実施し、仮定ではなくデータに基づいてサイクルタイムとケーキ含水率を見積もることができます。
関連： 電力および新エネルギーのフィルタープレス, フィルタープレス布選定ガイド, フィルタープレス vs 遠心分離機 vs ベルトプレス.
よくある質問
フライアッシュはフィルタープレスで脱水できますか？
はい。灰分は鉱物質で非圧縮性であり、速やかにろ過される。設計上の要点は、耐摩耗性の供給ポンプ、微粉による目詰まりに耐えるカレンダー加工されたモノフィラメント布、そして沈降の速い固形分を懸濁状態に保つ供給システムである。
フィルタープレスは灰に対してどの程度のケーキ水分に到達できますか？
通常、ボトムアッシュとFGD石膏では15～25%、未燃カーボンを含む微細なフライアッシュではやや高くなる。メンブレンスクイーズによりさらに低減され、セメントや壁板の買い手にとって安定した水分量が得られる。
フライアッシュはなぜボトムアッシュよりもろ過が難しいのですか？
それははるかに細かく、布地に付着する数ミクロンのガラス質球体をわずかに含み、水を保持する未燃焼炭素を含む可能性がある。ボトムアッシュは粗く角張っており、開放的な速乾性のケーキを形成する。
フライアッシュとボトムアッシュの違いは何ですか？
フライアッシュは、煙道ガスとともに運ばれ、電気集塵機やバグハウスで捕集される微細な粉です。ボトムアッシュは、炉の底部に落下する粗い物質です。どちらも石炭燃焼残渣ですが、別々に処理され、脱水されます。
灰からのフィルタープレスろ液はどうなりますか？
灰搬送水ループに戻されるか、プラントの排水処理へ送られます。アルカリ性であり、ホウ素やセレンなどの微量元素を含む可能性があるため、直接放流されることはありません。
フィルタープレスはアッシュポンドの閉鎖に適していますか？
はい、脱水された灰がライナー付きセルに埋め立てられるか販売される場合、そして閉鎖期間が恒久的な設備を正当化するほど十分に長い場合です。土地が利用可能な短期閉鎖の場合、代わりにジオテキスタイルチューブが使用されることがあり、その代償としてより湿った製品となります。
灰の種類、トン数、目標含水率を送ってください。それに合わせてプレス、供給ポンプ、布のサイズを決定します。 アッシュ脱水提案を依頼する.
参照： US EPA — 電力会社からの石炭燃焼残渣の処分（CCR規則）, US EPA — 石炭灰の基礎, 米国EPA — 蒸気発電排水ガイドライン、2024年最終規則.
この記事は、私たちのガイドの一部です。 産業用フィルタープレスの用途.