LT6798B - A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases - Google Patents

A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases Download PDF

Info

Publication number
LT6798B
LT6798B LT2019040A LT2019040A LT6798B LT 6798 B LT6798 B LT 6798B LT 2019040 A LT2019040 A LT 2019040A LT 2019040 A LT2019040 A LT 2019040A LT 6798 B LT6798 B LT 6798B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
bottom ash
slag
carbon dioxide
waste incineration
concentration
Prior art date
Application number
LT2019040A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2019040A (en
Inventor
Jurgita SENIŪNAITĖ
Saulius VASAREVIČIUS
Original Assignee
Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vilniaus Gedimino technikos universitetas filed Critical Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Priority to LT2019040A priority Critical patent/LT6798B/en
Publication of LT2019040A publication Critical patent/LT2019040A/en
Publication of LT6798B publication Critical patent/LT6798B/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20Waste processing or separation

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for cleaning gaseous pollutants, specifically for the sorption process by the waste incineration bottom ash, to reduce the concentration of carbon dioxide (CO2) in gaseous combustion products. The object of the invention is to provide a method for purifying (reducing) gaseous pollutants (CO2) during the combustion process, by using waste incineration bottom ash as an effective sorbent filler, which could be used in civil engineering after exploitation. This technology has two main advantages: carbon dioxide is removed from the gas; insoluble calcium carbonate (CaCO3) is formed during the carbonation reaction, when the reaction of calcium oxide (CaO), carbon dioxide (CO2) and water vapor (H2O) takes place. CaCO3 acts as a binder during the bottom ash stabilization process, preventing heavy metals from leaching. Waste incineration bottom ash is used as a sorbent material; the concentration of calcium oxide (CaO2) in bottom ash is not less than 20%; the particle size of bottom ash reaches 0-11.2 mm and humidity - 20%.

Description

IŠRADIMO SRITISFIELD OF THE INVENTION

Išradimas skirtas dujinių teršalų valymo būdui, konkrečiai - atliekų dugno pelenų ir šlako sorbcijos procesui, siekiant sumažinti anglies dioksido (CO2) koncentracijas dujiniuose degimo produktuose.The invention relates to a process for the purification of gaseous pollutants, in particular to a sorption process of waste bottom ash and slag in order to reduce the concentrations of carbon dioxide (CO2) in gaseous combustion products.

TECHNIKOS LYGISBACKGROUND OF THE INVENTION

Klimato kaita - didelė rizika, su kuria susidūrė žmonija. Išsiskyrusios į atmosferą šiltnamio efektą sukeliančios dujos (toliau - ŠESD), kurių pagrindas yra CO2, sukelia atmosferos oro temperatūros kilimą. CO2 į atmosferą patenka dėl natūralių procesų, tiek ir antropogeninės veiklos. Pagrindiniai CO2 emisijų šaltiniai yra transportas ir energetikos objektai, deginantys iškastinį kurą.Climate change is a major risk facing humanity. Emissions of CO2-based greenhouse gases (GHGs) into the atmosphere cause the atmospheric temperature to rise. CO2 enters the atmosphere due to natural processes as well as anthropogenic activities. The main sources of CO2 emissions are transport and energy facilities burning fossil fuels.

Tačiau, mokslininkai nustatė, kad nepaisant visų CO2 emisijas mažinančių priemonių, kurios jau yra pritaikytos pasaulyje, atmosferinio CO2 koncentracija didėja apie 2 ppm per metus. Patikimai klimato kaitos prognozei užtikrinti, reikalingas pakankamai gilus supratimas apie CO2 emisijų šaltinius. Daugiausiai ŠESD emisijų susidaro Kinijoje, todėl šios šalies valdžia nusprendė, kad iki 2020 metų sumažins ŠESD emisijas iki 45 % palyginus su 2005 metais, ir iki 65 % iki 2030 metų. ES iki 2020 m. ketina sumažinti išmetamą teršalų kiekį 30 %, jei kitos ekonomiškai stipriausios šalys įsipareigotų sąžiningai prisidėti prie visuotinių pastangų.However, scientists have found that despite all the measures to reduce CO2 emissions that are already in place in the world, atmospheric CO2 concentrations are increasing by about 2 ppm per year. A sufficiently deep understanding of the sources of CO2 emissions is needed to ensure a reliable forecast of climate change. China accounts for the largest share of GHG emissions, and the country's government has decided to reduce GHG emissions by 45% by 2020 compared to 2005 and by 65% by 2030. EU by 2020 intends to reduce emissions by 30% if other economically strong countries commit to make a fair contribution to the global effort.

Šiuo metu yra taikomi tokie pagrindiniai dujinių teršalų valymo metodai: katalitinis, biologinis, sorbcinis. Projektuojant valymo sistema būtina atsižvelgti į ekonominius ir eksploatacinius rodiklius, todėl filtrai-absorberiai yra perspektyvi alternatyva katalitiniams ir biologiniams dujinių teršalų valymo įrenginiams. Sorbciniai metodai skirstomi į: fizinė absorbcija (vandeniu), cheminė absorbcija (šarminiais hidroksidais, šarminiais karbonatais, etanolaminais), šalinimas mebranomis ar molekuliniais filtrais.Currently, the following main methods of gaseous pollutant purification are used: catalytic, biological, sorption. Economic and operational indicators must be taken into account when designing the treatment system, therefore filters-absorbers are a viable alternative to catalytic and biological gaseous pollutants. Sorption methods are divided into: physical absorption (with water), chemical absorption (with alkaline hydroxides, alkaline carbonates, ethanolamines), removal by membranes or molecular sieves.

Šiuolaikinių sorbcinio valymo būdų užduotis - padidinti dujinių teršalų valymo efektyvumą. Tam tikslui pasiekti tikslinga naudoti energijos gamybos proceso metu susidariusias atliekas, turinčias didelę dujinių teršalų sorbcinę gebą (atliekų deginimo dugno pelenus ir šlaką).The task of modern sorption treatment methods is to increase the efficiency of gaseous pollutant treatment. To achieve this goal, it is expedient to use waste generated during the energy production process, which has a high sorption capacity of gaseous pollutants (ash and slag from the bottom of waste incineration).

Viena iš pagrindinių sorbcinio valymo technologijų problemų yra sorbcinių filtrų užpildų aukšta kaina ir/arba sudėtingas išankstinio apdorojimo/gamybos procesas bei žemas antrinio panaudojimo potencialas.One of the main problems of sorption cleaning technologies is the high cost of sorption filter fillers and / or the complex pre-treatment / production process and low recycling potential.

Pateikiamo išradimo prototipas yra CO2 sorbento gamybos būdas ir jo taikymo metodas (Rusijos Federacijos patentas Nr. 2451542 „ilomoTMTenb flnoKCMfla ymepofla, cnoco6 ero nonyMeHMH (BapnaHTbi) m cnoco6 ero nonyneHH^”). Prototipe aprašytas sorbento paruošimo būdas apima kelias stadijas:The prototype of the present invention is a method of producing a CO2 sorbent and a method of its application (Russian Federation Patent No. 2451542 "ilomoTMTenb flnoKCMfla ymepofla, cnoco6 ero nonyMeHMH (BapnaHTbi) m cnoco6 ero nonyneHH ^"). The sorbent preparation method described in the prototype involves several steps:

Anglies dioksido pašalinimo iš dujų mišinių serbentas turi 4-70 % kalcio oksido ir 29-95 % itrio oksido.For the removal of carbon dioxide from gas mixtures, the currant contains 4-70% calcium oxide and 29-95% yttrium oxide.

Itrio oksidas yra impregnuojamas tirpių kalcio junginių tirpalu, arba maišant su kalcio junginiais. Gauta medžiaga išdžiovinama ir atliekamas kalcinavimas (granuliavimas), esant 1000 °C temperatūrai;Yttrium oxide is impregnated with a solution of soluble calcium compounds, or by mixing with calcium compounds. The resulting material is dried and calcined at a temperature of 1000 ° C;

Dujinių teršalų srauto drėgnis gali siekti iki 100 %, srauto temperatūra - 550850 °C, dujų slėgis - 1-30 atm.Gaseous pollutant flow humidity can reach up to 100%, flow temperature - 550850 ° C, gas pressure - 1-30 atm.

Sorbentas gali būti taikomas šiluminėje energetikoje.The sorbent can be used in thermal energy.

Aprašytas prototipas turi keletą trūkumų:The described prototype has several shortcomings:

Itrio išgavimas sudėtingas ir brangus procesas, nes metalinis itris gaunamas redukuojant bevandenį itrio halogenidą ličiu arba kalciu, po to distiliuojant priemaišas;Yttrium extraction is a complex and expensive process because metallic yttrium is obtained by reducing anhydrous yttrium halide with lithium or calcium followed by distillation of impurities;

Sorbento sudėtinės medžiagos turi būti papildomai apdorojamos aukštoje temperatūroje, kas reikalauja didelių elektros energijos sąnaudų.Sorbent components must be further treated at high temperatures, which requires high electricity consumption.

Eksploatuoto sorbento antrinio panaudojimo galimybės (statybos, kelių tiesybos sektoriuje) yra ribotos.The possibilities of reusing the used sorbent (in the construction, road construction sector) are limited.

IŠRADIMO ESMĖSUMMARY OF THE INVENTION

Išradimo tikslas - sukurti degimo proceso dujinių teršalų (CO2) valymo (mažinimo) būdą, panaudojant atliekų deginimo dugno pelenus ir šlaką, kaip efektyvų sorbcinio filtro užpildą, kurį po eksploatacijos galima būtų naudoti civilinėje inžinerijoje.The object of the invention is to develop a method for the purification (reduction) of gaseous pollutants (CO2) from the combustion process, using ash and slag from the bottom of waste incineration as an efficient sorption filter filler, which can be used in civil engineering after operation.

Pagal šį išradimą atliekų deginimo dugno pelenai ir šlakas (po dalinės metalų separacijos, naudojant elektromagnetą) yra imami iš deginimo jėgainės, iš dugno pelenų ir šlako saugojimo patalpos. Jėgainėje ne žemesnėje nei 850-1050 °C temperatūroje yra deginamos pakartotinai nepanaudojamos ar neperdirbamos atliekos.According to the present invention, the bottom ash and slag from the incineration of waste (after partial separation of the metals using an electromagnet) are taken from the incineration plant, from the bottom ash and slag storage room. The power plant incinerates non-reusable or non-recyclable waste at a temperature of at least 850-1050 ° C.

Skirtingo dydžio dugno pelenų ir šlako dalelių naudojimas sumažina aerodinaminį pasipriešinimą ir pagerina filtracines savybes.The use of bottom ash and slag particles of different sizes reduces aerodynamic drag and improves filtration properties.

Ši technologija turi du pagrindinius privalumus: iš dujų yra pašalinamas nepageidaujamas anglies dvideginis; reaguojant kalcio oksidui (CaO), anglies dvideginiui (CO2) ir vandens garams (H2O) vyksta karbonizacijos reakcija, kurios metu susidaro netirpus kalcio karbonatas (CaCOs), kuris dugno pelenų ir šlako stabilizavimo procese tarnauja kaip rišiklis, neleisdamas išsiplauti sunkiesiems metalams.This technology has two main advantages: it removes unwanted carbon dioxide from the gas; the reaction with calcium oxide (CaO), carbon dioxide (CO2) and water vapor (H2O) undergoes a carbonation reaction to form insoluble calcium carbonate (CaCOs), which serves as a binder in the bottom ash and slag stabilization process, preventing the leaching of heavy metals.

IŠSAMUS IŠRADIMO APRAŠYMASDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Sorbcinio filtro užpildo paruošimasPreparation of sorption filter filler

Dugno pelenai ir šlakas vėsinami aplaistant vandeniu, todėl norint gauti sausos dugno pelenų ir šlako masės mėginį, reikia džiovinti. Dugno pelenai ir šlakas džiovinami džiovinimo spintoje ne mažiau nei 24 vai., kurioje nuolat palaikoma 105 °C temperatūra.The bottom ash and slag are cooled by watering, so a sample of the dry bottom ash and slag mass must be dried. The bottom ash and slag are dried in an oven for at least 24 hours at a constant temperature of 105 ° C.

Džiovintas užpildas saugomas sandariose plastikinėse talpose, siekiant apsaugoti nuo galimo neigiamo aplinkos poveikio ar mėginių užteršimo.The dried filler is stored in sealed plastic containers to protect against possible adverse environmental effects or contamination of samples.

Norint gauti tinkamo dydžio dalelių užpildą, sausi dugno pelenai ir šlakas sijojami per 11,2 mm akučių sietą. Norint palengvinti frakcijų atskyrimą naudojamas vibracinis sietų kratytuvas. Dugno pelenai ir šlakas taip pat gali būti smulkinami panaudojant žiauninį smulkintuvą.To obtain a properly sized particle filler, dry bottom ash and slag are sieved through an 11.2 mm mesh sieve. A vibrating sieve shaker is used to facilitate the separation of the fractions. Bottom ash and slag can also be shredded using a gill shredder.

Užpildo panaudojimas degimo proceso duju valymuiUse of filler for combustion process gas cleaning

CO2 šalinimas iš dujų yra pagrįstas hidratacijos ir karbonizacijos reakcijomis:CO2 removal from gas is based on hydration and carbonation reactions:

CaO + H2O Ca(0H)2 (1)CaO + H 2 O Ca (0H) 2 (1)

Ca(OH)2 + C02 -» CaCO3 + H2O (2)Ca (OH) 2 + C0 2 - »CaCO 3 + H 2 O (2)

Procesams ypač svarbus deginimo kameroje prasidedantis kalcio monoksido virsmas į kalcio hidroksidą (1 formulė). Esant kontaktui (sąlyčiui) su anglies dvideginiu (CO2) prasideda karbonizacijos reakcija (2 formulė). Pirmiausiai, anglies dvideginis yra absorbuojamas dugno pelenų ir šlako porose esančiame vandenyje, tada kalcio hidroksidui (Ca(OH)2) reaguojant su ištirpusiu CO2 (reakcijai būtinas vanduo), susidaro kalcio karbonatas. Kadangi iš dujų šalinant nepageidaujamą anglies dvideginį, būtinas vanduo, todėl užpildo (dugno pelenų ir šlako drėgnis) turi būti 20 %. Pasiekti tinkamam drėgnumui dugno pelenai ir šlakas yra įsotinami vandeniu.The conversion of calcium monoxide to calcium hydroxide (formula 1) in the combustion chamber is of particular importance for the processes. Upon contact with carbon dioxide (CO2), a carbonation reaction begins (formula 2). First, carbon dioxide is absorbed in the water in the bottom ash and slag pores, then calcium carbonate (Ca (OH) 2) reacts with dissolved CO2 (water required for the reaction) to form calcium carbonate. As the removal of unwanted carbon dioxide from the gas requires water, the filler (moisture content of the bottom ash and slag) must be 20%. To achieve proper humidity, the bottom ash and slag are saturated with water.

Norint pasiekti efektyvų CO2 šalinimą dugno pelenai ir šlakas savo sudėtyje privalo turėti didelę (>20 %) kalcio oksido (CaO) koncentraciją.In order to achieve efficient CO2 removal, bottom ash and slag must contain a high concentration (> 20%) of calcium oxide (CaO).

Atlikti moksliniai tyrimai rodo, kad 1 tona atliekų deginimo proceso metu susidariusių dugno pelenų ir šlako (0-40 mm dalelių dydžio) gali sulaikyti apie 10,9 kg CO2.Research shows that 1 tonne of bottom ash and slag (0-40 mm particle size) from the waste incineration process can trap about 10.9 kg of CO2.

Smulkiausios frakcijos (0-2 mm), kuri turi didžiausią paviršiaus plotą, CO2 sorbcijos (šalinimo) geba yra didžiausia (beveik 35 kgCO2/tdp). Nors didėjant dugno pelenų ir šlako dalelių dydžiui sorbcinė geba mažėja, tačiau per didelis aerodinaminis pasipriešinimas, mažina metodo efektyvumą. Norint užtikrinti metodo efektyvumą sorbcinio filtro užpildui naudojamos 0-11,2 mm dydžio dugno pelenų ir šlako dalelės.The smallest fraction (0-2 mm), which has the largest surface area, has the highest CO2 sorption (removal) capacity (almost 35 kgCO2 / tdp). Although the sorption capacity decreases with increasing particle size of bottom ash and slag particles, too high aerodynamic drag reduces the efficiency of the method. To ensure the efficiency of the method, 0-11.2 mm bottom ash and slag particles are used for the sorption filter filler.

BRĖŽINIŲ IR PAVEIKSLŲ APRAŠYMAS pav. pateikiamas skirtingų frakcijų dugno pelenų ir šlako dalelių, kurios naudojamos degimo proceso dujų valymui būde kaip sorbcinis užpildas, vaizdas.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS AND FIGURES fig. shows an image of different fractions of bottom ash and slag particles used in the combustion process gas cleaning process as a sorption filler.

IŠRADIMO REALIZAVIMO APRAŠYMASDESCRIPTION OF THE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Atliekų dugno pelenų ir šlako panaudojimo degimo proceso dujų valymui būdo realizavimas prasideda nuo atliekų dugno pelenų ir šlako apdorojimo proceso, kurio metu yra atskiriama 0-11,2 mm dalelių frakcija. Panaudojant paruoštą medžiagą yra gaminamos filtrinės kasetės arba sorbcine medžiaga užpildomos talpos pro kurias bus filtruojami degimo produktai.The implementation of the method of using waste bottom ash and slag for gas cleaning in the combustion process starts with the process of treating waste bottom ash and slag, during which the fraction of 0-11.2 mm particles is separated. Using the prepared material, filter cartridges are produced or containers filled with sorption material through which the combustion products will be filtered.

Šis degimo proceso dujų valymo būdas gali būti naudojamas nedidelėse katilinėse arba indvidualiuose namuose, norint sumažinti CO2 koncentraciją dujiniuose degimo procesuose.This combustion process gas cleaning method can be used in small boiler houses or individual houses to reduce the CO2 concentration in gaseous combustion processes.

Claims (1)

IŠRADIMO APIBRĖŽTISDEFINITION OF THE INVENTION 1. Atliekų dugno pelenų ir šlako panaudojimo degimo proceso dujų valymui būdas, siekiant sumažinti anglies dioksido CO2 koncentraciją dujiniuose degimo procesuose, besiskiriantis tuo, kad:1. A method of using waste bottom ash and slag for the cleaning of combustion process gases in order to reduce the concentration of carbon dioxide CO2 in gaseous combustion processes, characterized in that: metodui naudoja atliekų deginimo dugno pelenus ir šlaką, kaip sorbcinę medžiagą;uses ash and slag from the incineration of waste as a sorption material for the method; dugno pelenuose ir šlake kalcio oksido (CaOz) koncentracija yra nemažesnė nei 20 %;the concentration of calcium oxide (CaOz) in the bottom ash and slag is not less than 20%; dugno pelenų ir šlako dalelių dydis 0-11,2 mm, o drėgnis 20 %.bottom ash and slag particle size 0-11.2 mm and moisture 20%.
LT2019040A 2019-06-26 2019-06-26 A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases LT6798B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019040A LT6798B (en) 2019-06-26 2019-06-26 A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019040A LT6798B (en) 2019-06-26 2019-06-26 A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2019040A LT2019040A (en) 2021-01-11
LT6798B true LT6798B (en) 2021-02-10

Family

ID=74105634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2019040A LT6798B (en) 2019-06-26 2019-06-26 A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6798B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451542C2 (en) 2010-07-21 2012-05-27 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Carbon dioxide absorbent, method of making said absorbent (versions) and method of using said absorbent

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451542C2 (en) 2010-07-21 2012-05-27 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Carbon dioxide absorbent, method of making said absorbent (versions) and method of using said absorbent

Also Published As

Publication number Publication date
LT2019040A (en) 2021-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2721677C (en) Capture and sequestration of carbon dioxide in flue gases
US7371357B2 (en) Process for removal of pollutants
US7842126B1 (en) CO2 separation from low-temperature flue gases
AU2012256278B2 (en) System and method of carbon capture and sequestration, environmental remediation and metals recovery
CA2995643C (en) Process for capture of carbon dioxide and desalination
CN110267729B (en) Removal of greenhouse gases and heavy metals from emission streams
JP6496104B2 (en) Halogen compound absorbent and method for producing synthesis gas using the same
US20140130670A1 (en) System and method for removing carbon dioxide from an atmosphere and global thermostat using the same
Madzaki et al. Carbon dioxide adsorption on activated carbon hydrothermally treated and impregnated with metal oxides
WO2015097674A1 (en) Method for carbonating industrial and urban waste and regenerating reagents
LT6798B (en) A method of using bottom ash and slag for cleaning combustion gases
CN115282922B (en) Modification treatment method of waste incineration fly ash and application of modification treatment method in carbon dioxide high-temperature adsorption
CN102553433B (en) Device and method for removing CO2 in coal-fired flue gas
CN204429103U (en) A kind of Long Tunnel of Expressway automobile tail gas purification system
US8916118B2 (en) CO2 and SO2 capture method
Costa Accelerated carbonation of minerals and industrial residues for carbon dioxide storage
Tinchana et al. Leaching of steelmaking slag using acetic acid solution and deionized water for CO2 sequestration
Rausis Formation and evolution of carbonate phases upon accelerated carbonation of Mg-oxides and silicates
CN103203171A (en) Technology for removing SO2 in smoke through recovery method
Jung et al. CO2 absorption study in a bubble column reactor with Mg (OH) 2
AU2018229070B2 (en) Flue gas emissions reduction technology
Rao et al. The role of Amines in post-combustion CO2 capture of Automobiles-AComprehensive review
JP2024094693A (en) Carbon dioxide fixation method
Azhdarpour et al. High purity calcium carbonate production from FGD gypsum
Tarannum et al. A Thesis

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20210111

FG9A Patent granted

Effective date: 20210210

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20220626