Odwadnianie popiołu lotnego i popiołu dennego za pomocą prasy filtracyjnej

Szybka odpowiedź: Popioły lotne i popioły denne w postaci zawiesiny dobrze się odwadniają w prasie filtracyjnej, ponieważ cząstki stałe są mineralne, nieściśliwe i w większości pozbawione substancji organicznych. Haczyk tkwi w ścieralności i drobnych frakcjach: popiół lotny to drobny proszek bogaty w krzemionkę, który zużywa pompy zasilające i tkaninę filtracyjną, a najdrobniejsza frakcja zatyka tkaninę, jeśli tkanina i cykl nie są do niej dobrane. Zakłady przechodzące z mokrych stawów popiołowych na gospodarkę suchą stosują prasy do wytwarzania placka filtracyjnego nadającego się do składowania lub sprzedaży.

Dlaczego elektrownie w ogóle odwadniają popiół

Przez dziesięciolecia elektrownie węglowe spłukiwały popiół do stawów i pozwalały mu osiadać. To się kończy. W Stanach Zjednoczonych reguła dotycząca pozostałości spalania węgla, opublikowana w kwietniu 2015 r., ustanowiła wymagania dla naziemnych zbiorników popiołu, a kolejne nowelizacje wymagały, aby zbiorniki bez wykładziny, które nie spełniają kryteriów dotyczących wód gruntowych lub lokalizacji, zaprzestały przyjmowania odpadów i rozpoczęły zamknięcie, z terminem 11 kwietnia 2021 r. na mocy reguły Part A z 2020 r. Reguła dotycząca elektrowni parowych z 2024 r. poszła dalej i ustanowiła zerowy limit zrzutu dla wody transportującej popiół denny i odcieku z pozostałości spalania. Rezultat jest wszędzie taki sam, gdy przepisy się zaostrzają: popiół, który kiedyś był pompowany do stawu, musi być teraz obsługiwany jako odwodnione ciało stałe.

Popiół lotny jest opisywany przez US EPA jako bardzo drobny, pylisty materiał złożony głównie z krzemionki, unoszony wraz ze spalinami i wychwytywany w elektrofiltrach lub filtrach workowych. Popiół denny to gruboziarnisty, kanciasty materiał, zbyt ciężki, by zostać uniesionym, gromadzony na dnie pieca. Oba zachowują się odmiennie pod prasą i zazwyczaj są utrzymywane osobno.

Skąd pochodzi zawiesina

• Woda transportowa popiołu dennego — woda ze śluzy, która transportuje popiół denny z leja kotłowego. Grube, szybko osiadające cząstki stałe; woda jest zawracana w obiegu zamkniętym po usunięciu popiołu.
• Popiół lotny z mokrego odpylania lub bagrowania stawów — albo z płuczek mokrych i elektrofiltrów mokrych, albo z rekultywacji starych stawów popiołowych, gdzie popiół znajdował się pod wodą przez lata i jest drobny oraz nasycony.
• Zamknięcie osadnika popiołu — największe objętości. Osad ze stawu jest pogłębiany w formie zawiesiny i musi zostać odwodniony, zanim będzie można go przenieść na wyłożone składowisko lub wykorzystać w sposób korzystny.
• Gips z odsiarczania spalin — nie popiół, lecz przetwarzany przez te same zakłady: gipsowa zawiesina z mokrego odsiarczania spalin, która łatwo się filtruje i jest często sprzedawana producentom płyt gipsowo-kartonowych.

Jak popiół zachowuje się w prasie filtracyjnej

Popiół jest korzystnym wsadem dla prasy. Cząstki są twarde, nieściśliwe i obojętne, więc placek nie zagęszcza się w nieprzepuszczalną warstwę tak jak osad biologiczny czy wodorotlenkowy, a wydajność filtracji jest wysoka. Popiół denny i gips z odsiarczania spalin tworzą grube, porowate placki w krótkich cyklach. Wilgotność placka na poziomie 15–25% jest typowa dla grubego popiołu i gipsu, a docisk membranowy obniża ją jeszcze bardziej.

Popiół lotny jest trudniejszym przypadkiem. Jego wielkość cząstek wynosi od kilku mikronów do około 100 mikronów, z ogonem bardzo drobnych szklistych sfer i niespalonego węgla. Wynikają z tego trzy konsekwencje:

1. Zatykanie tkaniny przez miał. Najdrobniejsza frakcja osadza się w splocie. Najlepiej opiera się temu kalendarowana tkanina z monofilamentowego polipropylenu, a niektóre zakłady dodają popiół denny lub warstwę wstępną, aby rozluźnić placek.
2. Ścieranie. Cząstki krzemionki i tlenku glinu powodują zużycie pompy zasilającej, kolanek rurociągu zasilającego oraz tkaniny w oczku zasilającym. Pompy do szlamu z częściami mokrymi wykonanymi z twardego metalu lub wyłożonymi gumą, albo pompa membranowa pneumatyczna w przypadku mniejszych jednostek działają znacznie dłużej niż standardowa pompa odśrodkowa.
3. Osadzanie się w linii zasilającej. Popiół osiada szybko. Przewody zasilające są dobrane pod kątem prędkości, prasa jest zasilana ze zbiornika z mieszadłem, a przewód jest przepłukiwany na końcu każdego cyklu, aby się nie zablokował.

Niespalony węgiel zasługuje na wzmiankę. Popiół lotny o wysokiej zawartości węgla (z starszych kotłów lub palników niskoemisyjnych) filtruje się wolniej i zatrzymuje więcej wody, co może sprawić, że placek będzie nieodpowiedni do użycia w cemencie. Wartość straty przy prażeniu w zapytaniu mówi nam, z którym przypadkiem mamy do czynienia.

Dobór prasy do popiołu

Zacznij od suchych ton na dzień, tak jak w przypadku każdej zawiesiny. Ponieważ placki popiołu są gęste — gęstość nasypowa w zakresie 1 200–1 600 kg/m³ w zależności od rodzaju i wilgotności — dana objętość komory mieści znacznie więcej suchych substancji stałych niż w przypadku osadu, a czasy cykli są krótkie. Prasa, która obsłużyłaby 5 ton suchych osadów biologicznych dziennie, obsłuży kilkakrotnie więcej w przypadku popiołu. Tym, co ogranicza prasę, jest zwykle system zasilania i obsługa placka, a nie filtracja.

Punkty, które kształtują specyfikację:

• Materiał płyty. Płyty polipropylenowe są standardem; są odporne na alkaliczne pH większości zawiesin popiołu. Płyty wzmocnione są stosowane tam, gdzie ciśnienie zasilania jest wysokie, aby skrócić cykle.
• Ciśnienie zasilania. Zawiesina popiołu szybko się filtruje przy umiarkowanym ciśnieniu; dwustopniowe zasilanie, które napełnia przy niskim ciśnieniu i kończy przy wysokim ciśnieniu, zapewnia najlepszy czas cyklu i suchość placka.
• Automatyczna obsługa. Popiół jest ciągłym, wysokowydajnym strumieniem. Automatyczne przesuwanie płyt, pranie tkaniny i wyładunek placka na przenośnik są normą; patrz Filtr komorowy prasowy zakres.
• Docelowa suchość ciasta. Dla składowiska wystarczy placek, który przechodzi test filtra farbowego i można go układać w stosy. W przypadku korzystnego wykorzystania w cemencie lub betonie nabywcy ustalają górny limit wilgotności, a prasa filtracyjna membranowa jest sposobem na konsekwentne sprostanie temu.
• Filtrat. Przesącz z popiołu jest alkaliczny i może zawierać bor, selen lub inne pierwiastki śladowe; wraca do obiegu wody transportowej lub do uzdatniania, a nie do zrzutu.

Prasa filtracyjna a alternatywy

Co należy przesłać w propozycji odwadniania popiołu

Rodzaj popiołu (lotny, denny, osad ze stawu, gips z odsiarczania spalin), tony suche na dobę, stężenie części stałych w zawiesinie, rozkład wielkości cząstek, jeśli dostępny, strata przy prażeniu, pH, docelowa wilgotność placka i jej przyczyna (składowanie lub sprzedaż) oraz sposób transportu placka. Jednolitrowa próbka zawiesiny pozwala nam przeprowadzić test filtracji i podać czas cyklu oraz wilgotność placka na podstawie danych, a nie założeń.

Powiązane: prasy filtracyjne dla energetyki i nowej energii, Przewodnik wyboru tkaniny do prasy filtracyjnej, prasa filtracyjna vs wirówka vs prasa taśmowa.

Najczęściej zadawane pytania

Czy popiół lotny można odwadniać za pomocą prasy filtracyjnej?

Tak. Popiół jest minerałem, nieściśliwym i szybko się filtruje. Kluczowe elementy konstrukcji to odporne na ścieranie pompy zasilające, kalendarowana tkanina jedwabna z monofilamentu odporna na zatykanie przez drobne cząstki oraz system zasilania utrzymujący szybko osiadające ciała stałe w zawieszeniu.

Jaką wilgotność ciasta na popiele może osiągnąć prasa filtracyjna?

Typowo 15–25% dla popiołu dennego i gipsu z odsiarczania spalin, nieco wyżej dla drobnego popiołu lotnego z niespalonym węglem. Odwadnianie membranowe zmniejsza ją dalej i zapewnia stałą wilgotność dla odbiorców cementu lub płyt gipsowo-kartonowych.

Dlaczego popiół lotny jest trudniejszy do filtrowania niż popiół denny?

Jest znacznie drobniejszy, z ułamkiem szklistych kul o średnicy kilku mikronów, które osadzają się w tkaninie, i może zawierać niespalony węgiel, który zatrzymuje wodę. Popiół denny jest gruboziarnisty i kanciasty oraz tworzy otwarty, szybko przesiąkający placek.

Jaka jest różnica między popiołem lotnym a popiołem dennym?

Popiół lotny to drobny pył unoszony z gazami spalinowymi i wychwytywany w elektrofiltrach lub filtrach workowych; popiół denny to grubszy materiał, który opada na dno pieca. Oba są pozostałościami spalania węgla, ale są obsługiwane i odwadniane oddzielnie.

Co dzieje się z filtratem z prasy filtracyjnej z popiołu?

Wraca do obiegu wody transportującej popiół lub trafia do zakładowej oczyszczalni ścieków. Ma odczyn alkaliczny i może zawierać pierwiastki śladowe, takie jak bor i selen, dlatego nie jest odprowadzana bezpośrednio.

Czy prasa filtracyjna nadaje się do zamknięcia osadnika popiołu?

Tak, tam gdzie odwodniony popiół będzie składowany na składowisku w wyłożonej komorze lub sprzedawany, a zamknięcie trwa wystarczająco długo, aby uzasadnić stałą instalację. W przypadku krótkich zamknięć z dostępnym terenem czasami stosuje się zamiast tego rury geowłókninowe, kosztem bardziej mokrego produktu.

Proszę przesłać rodzaj popiołu, tonaż i docelową wilgotność, a my dobierzemy odpowiednią prasę, pompę zasilającą i tkaninę: poproś o propozycję odwadniania popiołu.

Referencje: US EPA — Usuwanie pozostałości spalania węgla z zakładów energetycznych (reguła CCR), US EPA — Podstawy popiołu węglowego, US EPA — Wytyczne dotyczące ścieków z elektrowni parowych, ostateczne przepisy z 2024 r..

Ten artykuł jest częścią naszego przewodnika po industrial filter press applications.