Краткий ответ: Шламовые смеси летучей золы и донной золы хорошо обезвоживаются в фильтр-прессе, поскольку твёрдые частицы имеют минеральную природу, несжимаемы и почти не содержат органики. Загвоздка в абразивном износе и мелких фракциях: летучая зола — это мелкий порошок, богатый кремнезёмом, который изнашивает питающие насосы и ткань, а самая мелкая фракция забивает ткань, если ткань и цикл не подобраны с учётом этого. Заводы, переходящие от мокрых золоотвалов к сухому обращению, используют прессы для получения складируемого кека, который можно захоронить или продать.
Почему на электростанциях вообще обезвоживают золу
Десятилетиями угольные электростанции спускали золу в пруды-отстойники и давали ей осесть. Этому приходит конец. В Соединённых Штатах правило о остатках сгорания угля, опубликованное в апреле 2015 года, установило требования к поверхностным накопителям золы, а последующие поправки потребовали, чтобы незащищённые накопители, не соответствующие критериям по грунтовым водам или местоположению, прекратили приём отходов и начали закрытие, с крайним сроком 11 апреля 2021 года в соответствии с правилом Part A 2020 года. Правило о пароэлектрических установках 2024 года пошло дальше и установило ограничение нулевого сброса для воды транспортировки нижней золы и фильтрата остатков сгорания. Результат везде, где правила ужесточаются, одинаков: зола, которую раньше перекачивали в пруд, теперь должна обрабатываться как обезвоженное твёрдое вещество.
Летучая зола описывается Агентством по охране окружающей среды США как очень мелкий порошкообразный материал, состоящий в основном из кремнезёма, который уносится вместе с дымовыми газами и улавливается в электрофильтрах или рукавных фильтрах. Шлак — это крупный, угловатый материал, слишком тяжёлый, чтобы уноситься вверх, собираемый со дна топки. Эти два материала ведут себя по-разному под прессом и обычно хранятся отдельно.
Откуда поступает шлам
- Вода для транспортировки донной золы — шламовую воду, которая транспортирует донную золу из бункера котла. Крупные, быстро осаждающиеся твёрдые частицы; после удаления золы вода возвращается в оборот в замкнутом контуре.
- Летучая зола от мокрого улавливания или дноуглубления прудов — либо из мокрых скрубберов и мокрых электрофильтров, либо в результате рекультивации старых золоотвалов, где зола годами находилась под водой и является мелкой и насыщенной.
- Закрытие зольного пруда — наибольшие объёмы. Донный осадок извлекается в виде пульпы и должен быть обезвожен, прежде чем его можно будет переместить на выстланный полимерным материалом полигон или полезно использовать.
- ФГД-гипс — не пепел, но перерабатывается теми же установками: суспензия сульфата кальция из мокрой десульфуризации дымовых газов, которая легко фильтруется и часто продаётся производителям гипсокартона.
Поведение золы в фильтр-прессе
Зола — это благоприятный материал для фильтр-пресса. Частицы твёрдые, несжимаемые и инертные, поэтому кек не уплотняется в непроницаемый слой так, как это происходит с биологическим или гидроксидным шламом, и скорость фильтрации высокая. Донная зола и гипс FGD образуют толстые пористые кеки за короткие циклы. Влажность кека 15–25% типична для крупной золы и гипса, а мембранный отжим снижает её ещё больше.
Летучая зола — более сложный случай. Размер её частиц варьируется от нескольких микрометров примерно до 100 микрометров, с хвостом из очень мелких стекловидных сфер и несгоревшего углерода. Из этого следуют три последствия:
- Забивание ткани мелочью. Самая тонкая фракция застревает в переплетении. Наилучшим образом этому противостоит каландрированная ткань из монофиламентного полипропилена, а некоторые заводы добавляют донную золу или предварительное покрытие, чтобы разрыхлить кек.
- Абразивность. Частицы кремнезёма и глинозёма изнашивают насос подачи, колена питающего трубопровода и ткань в зоне подачи. Шламовые насосы с проточной частью из твёрдого сплава или с резиновой футеровкой, либо пневматическим диафрагменным насосом для меньших установок служат значительно дольше, чем стандартный центробежный насос.
- Успокоение в линии подачи. Зола оседает быстро. Линии подачи рассчитаны на скорость потока, пресс питается из бака с перемешиванием, и в конце каждого цикла линия промывается, чтобы не забиваться.
Несгоревший углерод заслуживает упоминания. Летучая зола с высоким содержанием углерода (от старых котлов или горелок с низким уровнем NOx) фильтруется медленнее и удерживает больше воды, и она может сделать кек непригодным для использования в цементе. Показатель потерь при прокаливании в запросе подскажет нам, с каким случаем вы имеете дело.
Расчет пресса для золы
Начинайте с сухих тонн в сутки, как и для любого шлама. Поскольку зольные кеки плотные — насыпная плотность в диапазоне 1 200–1 600 кг/м³ в зависимости от типа и влажности — данный объём камеры вмещает гораздо больше сухих твёрдых частиц, чем вмещал бы шлама, и время цикла короткое. Пресс, который перерабатывал бы 5 тонн сухого биологического шлама в сутки, переработает в несколько раз больше золы. Ограничивает пресс обычно система подачи и обращение с кеком, а не фильтрация.
Пункты, формирующие спецификацию:
- Материал пластины. Полипропиленовые плиты являются стандартными; они устойчивы к щелочному pH большинства зольных суспензий. Армированные плиты применяются там, где давление подачи высокое, чтобы сократить циклы.
- Давление подачи. Шламовая суспензия быстро фильтруется при умеренном давлении; двухступенчатая подача, которая заполняет при низком давлении и завершается при высоком давлении, обеспечивает наилучшее время цикла и сухость кека.
- Автоматическая работа. Аш — это непрерывный поток большого объёма. Автоматическое перемещение плит, промывка ткани и выгрузка кека на конвейер являются нормой; см. камерный фильтр-пресс диапазон.
- Целевая сухость кекса. Для захоронения на полигоне достаточно кека, прошедшего тест на фильтр с краской и способного штабелироваться. Для полезного использования в цементе или бетоне покупатели устанавливают предельное содержание влаги, а мембранный фильтр-пресс это способ последовательно с ним встречаться.
- Фильтрат. Зольный фильтрат имеет щелочную реакцию и может содержать бор, селен или другие микроэлементы; он возвращается в контур транспортной воды или на очистку, а не сбрасывается.
Фильтр-пресс по сравнению с альтернативами
| Фильтр-пресс | Ленточный пресс | Центрифуга | Геотекстильные трубы | |
|---|---|---|---|---|
| Влажность торта, летучая зола | Самые низкие | High | Умеренная | Высоко, медленно |
| Износ при абразивном истирании золой | Только ткань и насос подачи | Ремень и ролики | Скролл и чаша, дорого | Низкое |
| Штрафы за захват | High | Низкое | Умеренная | Умеренная |
| Footprint | Умеренная | Умеренная | Маленький | Очень большой |
| Наилучшее соответствие | Системы постоянной сухой обработки; закрытие прудов-накопителей с полезным использованием | Редко используется для золы | Модернизация в условиях ограниченного пространства | Временное закрытие пруда с доступной землей |
Что отправить для предложения по обезвоживанию золы
Тип золы (летучая, донная, осадок пруда, гипс FGD), сухие тонны в сутки, концентрация твёрдых частиц в пульпе, гранулометрический состав при наличии, потери при прокаливании, pH, целевая влажность кека и её причина (захоронение или продажа), а также способ перемещения кека. Образец пульпы объёмом один литр позволяет нам провести тест фильтрации и указать время цикла и влажность кека на основе данных, а не предположений.
Связанное: Фильтр-прессы для энергетики и новой энергетики, руководство по выбору ткани для фильтр-пресса, Фильтр-пресс против центрифуги против ленточного пресса.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли обезвоживать летучую золу с помощью фильтр-пресса?
Да. Зола — это минерал, несжимаемый и быстро фильтруется. Ключевые моменты конструкции — это износостойкие питающие насосы, каландрированная монофиламентная ткань, устойчивая к забиванию мелкими частицами, и система подачи, которая поддерживает быстро оседающие твёрдые частицы во взвешенном состоянии.
Какой влажности кека по золе может достичь фильтр-пресс?
Обычно 15–25% для золы уноса и гипса FGD, несколько выше для мелкой летучей золы с несгоревшим углеродом. Мембранный отжим снижает её ещё больше и обеспечивает стабильную влажность для покупателей цемента или гипсокартона.
Почему летучая зола фильтруется труднее, чем шлак?
Он гораздо мельче, содержит долю стеклянных сфер размером в несколько микрон, которые застревают в ткани, и может содержать несгоревший углерод, удерживающий воду. Подовая зола крупная и угловатая, образует рыхлый, быстро дренирующийся корж.
В чём разница между летучей золой и шлаком?
Летучая зола — это мелкий порошок, уносимый с дымовыми газами и улавливаемый в электрофильтрах или рукавных фильтрах; шлак — это крупный материал, который падает на дно топки. Оба являются остатками сгорания угля, но обрабатываются и обезвоживаются отдельно.
Что происходит с фильтратом фильтр-пресса из золы?
Возвращается в контур воды для транспортировки золы или направляется на очистные сооружения завода. Она имеет щелочную реакцию и может содержать микроэлементы, такие как бор и селен, поэтому напрямую не сбрасывается.
Подходит ли фильтр-пресс для закрытия зольного пруда?
Да, если обезвоженная зола будет захоронена в ячейке с гидроизоляцией или продана, и период закрытия достаточно длительный, чтобы оправдать стационарную установку. Для коротких периодов закрытия при наличии свободной земли иногда вместо этого используют геотекстильные трубы, ценой более влажного продукта.
Отправьте тип золы, тоннаж и целевую влажность, и мы подберём размер пресса, питательного насоса и фильтровальной ткани для этого: запросить предложение по обезвоживанию золы.
Ссылки: US EPA — Утилизация остатков сгорания угля от электростанций (правило CCR), US EPA — Основы обращения с золошлаковыми отходами, US EPA — Руководящие принципы по сбросам для пароэлектрических установок, окончательное правило 2024 года.
Эта статья является частью нашего руководства по industrial filter press applications.