NL8200193A

NL8200193A - Hardening particles contg. combustion ash and calcium hydroxide - at elevated temp. in storage silo

Info

Publication number: NL8200193A
Application number: NL8200193A
Authority: NL
Original assignee: Hendrik Loggers Prinses Beatri
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1983-08-16

Abstract

Particles contg. combustion ash, obtd. by burning coal or lignite, and Ca(OH)2, and opt. other substances, are hardened at elevated temp. in a silo which also stores the ash. After hardening, the particles are sepd. from the ash. The amt. of Ca(OH)2 in the unhardened particles may be that giving optimum hardening, or more or less than this amt. the Ca(OH)2 may be provided by mixts. of slaked lime or other raw material, and cement, pref. Portland cement. The temp. of the ash, and of the particles, may be raised before the ash and particles pass into the hardening chamber. Combustion ash is converted cheaply to environmentally acceptable materials. The solubility of heavy metals in the ash is greatly decreased. Normal appts. can be used. Heaps more than 1 m high can be formed before the particles break. The particles can be used in concrete.

Description

-1- * s t-1- * s t

Werkwijze voor het verharden van vliegashoudende deeltjes.Method for hardening fly ash-containing particles.

De uitvinding heeft betrekking op een vliegasverwer-kingssysteem.In het bijzonder beoogt de uitvinding een verharding van vliegas door inwerking van calciumoxydehoudende stof of stoffen bij verhoogde temperatuur.Bij voorkeur vindt 5 het verharden plaats· in een silo bestemd voor het opvangen van vliegas.Vliegassen verlaten over het algemeen vuurhaarden bij een tamelijk hoge temperatuur en bereiken de opslag-silo’s met een temperatuur geschikt voor het laten harden van vliegashoudende deeltjes die bijvoorbeeld calciumhydroxy-:10 de bevatten.Vliegasdeeltjes worden verkregen uit mengsels van bijvoorbeeld vliegas en gebluste handelskalk en water.The invention relates to a fly ash processing system. In particular, the invention contemplates a hardening of fly ash by the action of calcium oxide-containing substance or substances at elevated temperature. Preferably, the hardening takes place in a silo intended for collecting fly ash. generally leave fireplaces at a fairly high temperature and reach the storage silos at a temperature suitable for curing fly ash-containing particles containing, for example, calcium hydroxide. Fly gas particles are obtained from mixtures of, for example, fly ash and slaked commercial lime and water.

Ook is het mogelijk om andere stoffen bij te mengen.Na mengen van de componenten kunnen deeltjes worden gevormd door wentelen op een z.g.schotel of in een granuleertromroel of 15 of door extruderen.Ook is het mogelijk om deeltjes te maken door overmatig veel water bij te mengen waardoor plastische vormsels ontstaan die op eenvoudige wijze tot gewenste afmetingen zijn te brengen voor of na het verharden.De deeltjes die aldus worden verkregen zijn lichter in gewicht .dan die 20 verkregen volgens de andere methoden.Na vorming van de deeltjes worden deze toegevoegd aan de vliegasstroom die de silo binnentreedt.Dit binnentreden zal in het algemeen plaats vinden aan de bovenzijde van de silo zodat de deeltjes in de silo naar beneden zakken tijdens de verhardengsfase.It is also possible to mix in other substances. After mixing the components, particles can be formed by rotating on a so-called saucer or in a granulation drum or by extruding. It is also possible to make particles by adding too much water. mixing resulting in plastic moldings that can be easily sized to desired sizes before or after curing. The particles thus obtained are lighter in weight than those obtained by the other methods. After formation of the particles, they are added to the fly ash flow entering the silo. This entering will generally take place at the top of the silo so that the particles in the silo descend during the hardening phase.

25 Gewenst is dat de deeltjes op regelmatige wijze worden verdeeld.Echter het niet regelmatig verdeeld zijn in de vliegas is niet rampzalig.Aan de benedenzijde vah. de silo bevindt zich een toestel om de vliegasstroom te scheiden van de deeltjesstrooRi.De deeltjes gaan naar de opslag en zouden 30 ook direct afgevoerd kunnen worden.25 It is desirable that the particles are distributed in a regular manner. However, the irregular distribution in the fly ash is not disastrous. The silo contains a device for separating the fly ash flow from the particle spreader. The particles go to storage and could also be removed immediately.

De vliegas wordt met componenten gemengd voor aanmaak van nieuwe deeltjes,die naar de bovenzijde van de silo worden gebracht om met vliegas te worden gestort in de silo.The fly ash is mixed with components to produce new particles, which are brought to the top of the silo to be deposited with fly ash in the silo.

Het chemisme dat voor de verharding zorgt is een ge-35 heel ander dan dat de verharding bij cement veroorzaakt. Vliegas bevat bestanddelen die met calciumhydroxyde kunnen reageren tot de aanroaak van een cement,waardoor de deeltjes de gewenste mechanische sterkte verkrijgen.Cement,Portland-cement, bevat bevat ook calciumhydroxyde tijdens de verhar-40 dingsfase en kan derhalve ook worden toegepast bij de vervaardiging van de deeltjes.Hier zijn er dan twee sterkte-brengende mechanismen t.w. de normale cementverharding,die bij verhoogde temperatuur sneller'verloopt dan bij normale gebruikstemperatuur en de sterktetoename op basis van de re-45 actie tussen de,uit de cement vrijkomende,calciumhydroxyde en de vliegascomponenten.The chemism that causes the hardening is quite different from that which causes the hardening with cement. Fly ash contains components that can react with calcium hydroxide to the touch of a cement, giving the particles the desired mechanical strength. Cement, Portland cement, also contains calcium hydroxide during the hardening phase and can therefore also be used in the manufacture of the particles.There are then two strength-enhancing mechanisms i.e. the normal cement hardening, which proceeds faster at an elevated temperature than at normal use temperature and the strength increase on the basis of the reaction between the calcium hydroxide released from the cement and the fly ash components.

De werkwijze,volgens uitvinding,voorziet tevens in een methode om,in geval dat de,in de silokomende,vliegas te laag in temperatuur zou zijn,de vliegas in temperatuur 50 te verhogen.Een goede methode hiertoe is om stoom in de vliegas te laten condenseren,hetgeen bij voorkeur wordt gedaan vlak voor het in contact brengen met de deeltjes die verhard zullen worden.Het gedrag van de deeltjes is zeer afhankelijk van het gewicht van de deeltjes.The method according to the invention also provides a method for raising the fly ash in temperature 50 in the event that the fly ash entering the silo is too low in temperature. A good method for this is to let steam into the fly ash condensation, which is preferably done just before contacting the particles to be cured. The behavior of the particles is highly dependent on the weight of the particles.

82^0 1 9 3 -2-82 ^ 0 1 9 3 -2-

Over het algemeen hebben vliegassen een vtij laag stort--gewicht,dat in de buurt ligt van 0,83 kilogram per liter. Het gevolg is dat de deeltjes in de* vliegas kunnen wegzakken, waardoor ze zich opstapelen.Met andere woorden af-5 hankelijk van het gewicht,hoger of lager dan het stortge-wicht van de vliegas,kan er worden gesproken van een steunen van de deeltjes op elkaar of van een gesteund worden door de vliegas.In general, fly ash has a low bulk density, which is close to 0.83 kilograms per liter. As a result, the particles in the * fly ash can sink, causing them to pile up. In other words, depending on the weight, higher or lower than the bulk density of the fly ash, one can speak of supports of the particles are on top of each other or supported by the fly ash.

De vliegas heeft verder nog een andere functie dan 10 van warmtetoevoer en mogelijke ondersteuning n.1 die van warmte-isolatie.Het is zo,dat bij de reacties die tot doel hebben om kalk te blussen veel warmte vrij komt,welke voor een groot deel in de deeltjes komt te zitten.Deze deeltjes-warmte kan tot gevolg hebben dat de deeltjes hoger in tem-15 peratuur zijn dan de vliegas,waardoor er een ongewenste warmte afgifte plaats vindt.De vliegas voorkomt dit in zekere zin door zijn warmte-isolerende eigenschappen.Bij de toepassing van cement,als calciumhydroxyde bron,komt er tijdens de cementverharding warmte vtij,zodat ook hier 20 de isolatie een welkome zaak is.The fly ash also has a function other than 10 of heat supply and possible support n.1 that of heat insulation. In the reactions that aim to extinguish lime, a lot of heat is released, which largely gets into the particles.This particle heat can cause the particles to be higher in temperature than the fly ash, causing an undesired heat release.The fly ash in some way prevents this by its heat-insulating properties. When cement is used, as a calcium hydroxide source, heat builds up during the cement hardening, so that the insulation is also welcome here.

Een groot voordeel van de verwerkingswijze volgens uitvinding id dat het mogelijk wordt om vliegassen tegen betrekkelijk lage kosten te verwerken tot milieu acceptabele verbindingen,zoals die in de deeltjes voorkomen.A great advantage of the processing method according to the invention is that it becomes possible to process fly ash at relatively low cost into environmentally acceptable compounds, such as those which occur in the particles.

25 Door de calciumverbindingen wordt de oplosbaarheid van de in de vliegas voorkomende zware metalen sterk verlaagd, terwijl door de aanmaak van cementachtige verbindingen de uitloogbaarheid nog verder wordt teruggedrongen.Investeringen voor de bouw van fabrieken zijn betrekkelijk ge-30 ring,immers op kolenverwerkende eenheden,electriciteits- centrales,zullen reeds vele bruikbare apparaten voorkomen. De vliegassen van kolen of bruinkolen,die gebruikt worden door electriciteitscentrales,leveren goede deeltjes voor het verharden.The solubility of the heavy metals occurring in the fly ash greatly reduces the solubility of the calcium compounds, while the production of cement-like compounds further reduces the leachability. Investments for the construction of factories are relatively small, after all, on coal-processing units, power plants, many useful devices will already exist. The fly ash from coal or brown coal, which is used by power plants, provides good particles for hardening.

35 Als afzetgebied voor de deeltjes kan de verwerking in beton worden genoemd,maar ook kan worden gedacht aan verdere verwerking door de chemische industrie.35 The processing area for the particles can be mentioned in concrete processing, but further processing by the chemical industry can also be considered.

De sterkte van de deeltjes direct na het vormen uit de mengsels is zo,dat de deeltjes een stapelhoogte 40 van meer dan een meter weerstaan,voordat ze stuk gedrukt worden.Daar de deeltjes tijdens het doorlopen van de silo sterker worden blijven zij in tact.The strength of the particles immediately after molding from the mixtures is such that the particles withstand a stack height of more than one meter before being crushed, where the particles become stronger as they pass through the silo.

De werkwijze volgens uitvinding voorziet verder in de mogelijkheid om vliegas voor het vormen van de deeltjes 45 ook langs een andere weg dan door de silo te betrekken.The method according to the invention furthermore provides the possibility of involving fly ash for forming the particles 45 also by other means than through the silo.

Het is n.1 zo dat,bijvoorbeeld bij een productie van 35 ton vliegas per uur door een electriciteitscentrale er bijvoorbeeld 44 ton deeltjes per uur kunnen worden gemaakt op korrelschijven of schotels.De korrels hebben dan bij-50 voorbeeld een stortgewicht van 0,7 kilogram per liter en nemen derhalve een ruimt in van ca:62 kubieke meter in de silo,terwijl tussen de deeltjes een totaal volume van 25 kubieke meter ter beschikking is voor vliegasopslag of wel voor ca:21 ton vliegas.Na het uitzeven onder de silo 55 is er dus maar 21 ton van de benodigde,stel 35 ton,vrij gekomen,zodat hier 14 ton langs een andere weg zal moeten worden betrokken.Verandert het stortgewicht dan veranderen natuurlijk ook de hoeveelheden.It is n.1 that, for example, with a production of 35 tons of fly ash per hour by a power plant, for example, 44 tons of particles per hour can be made on grain discs or saucers. The grains, for example, have a bulk density of 0.7. kilograms per liter and therefore occupy a space of approximately: 62 cubic meters in the silo, while a total volume of 25 cubic meters between the particles is available for fly ash storage or for approximately: 21 tons of fly ash. 55, so only 21 tons of the required, say 35 tons, were released, so that 14 tons will have to be obtained in another way. If the bulk density changes, the quantities will of course also change.

0^ 82 0 0 1 9 3 -3- ' i0 ^ 82 0 0 1 9 3 -3- 'i

De hier gegeven cijfers dienen in de eerste plaats voor uiteenzetting.Worden ook andere stoffen bijgemengd dan zal de stroom,die langs de silo gaat ook in grootte veranderen, indien de hoeveelheid vliegas in de deeltjes anders 5 is dan die,welke tussen de verharde korrels voorkomt.The figures given here serve primarily for explanation. If other substances are also mixed in, the flow passing through the silo will also change in size, if the amount of fly ash in the particles is different from that between the hardened granules. prevents.

De werkwijze volgens uitvinding &eeft ook betrekking op situaties,waarbij zich minder vliegas in de deeltjes bevindt dan er tussen de deeltjes voorkomt.Hier is het dus nodig dat een gedeelte van de vliegas na scheiden van de 10 verharde korrels wordt afgescheiden en wordt afgevoerd voor andere bestemming.Het is bijvoorbeeld niet ondenkbaar dat naast de vliegas van een kolengstookte eenheid ook de gips van een rookgasontzwaveling zal moeten worden afgevoerd en dat dit zal moeten gebeuren middels de deeltjes.De boven-15 genoemde 21 ton vliegas kan te veel zijn,-aodat een gedeelte wordt afgevoerd.De 44 ton deeltjes warden nu gemaakt uit gebluste kalk,water en gips,eventueel verontreinigd door sulfiet.Het kan ook voorkomen dat wervelbedresidu verwerkt zal moeten worden van een nabij gelegen installatie, 20 ok dan verandert de situatie weer.Het voordeel van het toepassen van wervelbedas is dat er zich in deze as bruikbare kalkdelen bevinden aaast gips.De economie wordt niet alleen verbeterd maar deze zeer problematische wervelbed-aasen kunnen op eenvoudige wijze tot bruikbaar materiaal,bijvoor-25 beeld voor toepassing als grindvervangend materiaal in bi-tume wegenbouwstoffen,worden verwerkt.The method according to the invention also relates to situations in which there is less fly ash in the particles than there is between the particles, so it is necessary here that a part of the fly ash is separated after separation of the 10 hardened granules and is removed for other It is not inconceivable, for example, that in addition to the fly ash from a coal-fired unit, the plaster of flue gas desulfurization will also have to be removed and that this will have to be done by means of the particles. The above-mentioned 21 tons of fly ash may be too much, a part is removed. The 44 tons of particles are now made from slaked lime, water and gypsum, possibly contaminated by sulphite. The advantage of using fluidized bed ash is that there are useful limescale parts in this axis next to plaster. The economy is not only improved but these very problematic fluidized bed axes can be easily processed into usable material, for example for use as gravel replacement material in bulk road building materials.

Van belang is verder dat voorzieningen aanwezig zijn om ook de deeltjes in temperatuur te verhogen,alvorens deze in de silo worden gebracht.Het in temperatuur verhogen kan of 30 door stoomcondensatie of door doorleiden van vochtig rookgas.It is also important that provisions are present to also raise the particles in temperature before they are introduced into the silo. The temperature can be increased either by steam condensation or by passing moist flue gas.

\ ^ 82 0 0 1 9 3 * t 3a VOORBEELD VLIEGASVERWERKINGSSYSTEEM.\ ^ 82 0 0 1 9 3 * t 3a EXAMPLE OF FLY GAS PROCESSING SYSTEM.

In de bijlagen bevinden zich een schema van de verschillen*, de-stromen die in de fabriek kunnen optreden en een schets --- van 'een fabrieksopstelling.De verschillende onderdelen in 5 fabrieksopstelling z$jn de volgende.In vat 1 bevinden zich de nog niet verharde korrels en de warme vliegas.De temperatuur in dit vat kan oplopen tot even beneden 100°C.The appendices contain a diagram of the differences *, the flows that can occur in the factory and a sketch --- of a factory set-up. The different parts in 5 factory set-up are the following. grains that have not yet hardened and the hot fly ash. The temperature in this vessel may rise to just below 100 ° C.

Aan de onderzijde van silo 1 bevindt zich de inrichting 2, 10 waarmede de massa,bestaande uit deels verharde korrels en 10 hete vochtige vliegas,uit de silo 1 is te halen op een gelijkmatige wijze.Via 2 komt het mengsel in de ladder 3 welke de zeefinstallatie 4 voedt.In 4 wordt de vliegas van de deels verharde korrels gescheiden.De vliegas gaat naar de bunker 5 welke de weegsilo 6 voedt.De afgezeefde 15 korrels gaan via de ladder 20 naar de tussenopslagsilo 25, waarin ook stoom en water wordt geleid om de temperatuur van de korrels op peil te houden,waardoor de verharding doorgaat.Het condenswater uit 25 spoelt aahklevend vliegas van de korrels.Condenswater en afgespoelde vliegas worden 20 aan de onderzijde van silo 25 van de korrels gescheiden.At the bottom of silo 1 is the device 2, 10 with which the mass, consisting of partly hardened granules and 10 hot moist fly ash, can be removed from silo 1 in an even manner. Via 2, the mixture enters the ladder 3, which the sieving installation 4 feeds. In 4 the fly ash is separated from the partly hardened granules. The fly ash goes to the bunker 5 which feeds the weighing silo 6. The screened 15 granules go via the ladder 20 to the intermediate storage silo 25, in which steam and water are also supplied. to maintain the temperature of the granules, which causes the hardening to continue. The condensation water from 25 rinses adhering fly ash from the granules.

Het vervuilde condensaat gaat naar de menger 7.De uit“de ' silo 25 komende korrels zijn gereed voor afvoer naar de afnemer,afvoer naar het opêlagterrein of naar een eventuele verdere behandelingsinrichting,bijvoorbeeld een auto-25 claaf,of geschikt voor verdere be-of verwerking in een chemischproces.De vliegas uit bunker 5 komt in de afweeg-bunker 6 en wordt in de menger 7,te gelijk met het bindmiddel uit de silo 21 met daarop’stoffilter 22,gelost. Transportmiddel 23 voert het bindmiddel aan.In menger 7 30 worden bindmiddel,vervuild condenswater uit aftap 24 van silo 25,suppletiewater en zonodig stoom,eventueel andere stoffen gemengd met de vliegas.Na mengen geeft menger 7 het mengsel af aan de doseersilo 8.Deze silo lost op regelmatige wijze in de ladder 9,die het mengsel in de silo 35 10 lost.Door middel van de uittrekinrichting 11,]fomt het mengsel in de voorraadsilo 12,waarna de weegbuhker 13 kan worden gevuld.In de menger 14 wordt het'mengsel gemengd met water en eventueel andere stoffen.De menger 14 lost in de doseersilo 15 die de granuleereenheid 16 op v 40 regelmatige wijze voedt.De granuleerinrichting geeft een stroom korrels af aan een transportband die lost in de ladder 17.Via band 18 komen de korrels terecht in de stoommenger 19 waarin wordt gemengd met vliegas afkomstig van de kolenstokende eenheid.In de menger wordt stoom toe-45 gevoegd eventueel in conbinatie met water.De menger 19 lost in silo 1.The contaminated condensate goes to the mixer 7. The grains coming out of the silo are ready for discharge to the customer, discharge to the storage area or to any further treatment device, for example an autoclave, or suitable for further treatment. or processing in a chemical process. The fly ash from bunker 5 enters the weighing bunker 6 and is discharged into the mixer 7, together with the binder from the silo 21 with dust filter 22 thereon. Transport means 23 supplies the binder. In mixer 7, binder, contaminated condensation water from drain 24 of silo 25, make-up water and, if necessary, steam, any other substances are mixed with the fly ash. After mixing, mixer 7 delivers the mixture to the dosing silo 8. This silo regularly discharges into the ladder 9, which discharges the mixture into the silo 10. By means of the extractor 11, the mixture feeds into the storage silo 12, after which the weighing hopper 13 can be filled. In the mixer 14 the mixture mixed with water and possibly other substances. The mixer 14 discharges into the dosing silo 15 which feeds the granulating unit 16 in a regular manner. The granulating device delivers a stream of granules to a conveyor belt which discharges into the ladder 17. Via belt 18 the granules enter the steam mixer 19 in which mixing is carried out with fly ash from the coal-firing unit. In the mixer steam is added, possibly in combination with water. The mixer 19 dissolves in silo 1.

82 00 1 9 3 3 b Ια bijlage 3 is een ander opstellingsprincipe geschntst.82 00 1 9 3 3 b Ια appendix 3, a different setup principle has been outlined.

De in de schets gestippelde vaten 1 geven uitbreidingsmogelijkheden aan.The barrels 1 dotted in the sketch indicate possibilities for expansion.

Voor menger 7 is nu een assenmêngèr getekend»terwijl thans 5 twee granulatoren zijn aangegeven·An axis mixer has now been drawn for mixer 7, while now two granulators are indicated 5

Indien de fabriek met slechts één silo nummer 1 wordt uitgerust,kan de capaciteit van de opstelling voldoende zijn om de vliegashoeveelheid van een electriciteitscentrale met een vemogen van 150 Mega watt te verwerken.If the factory is equipped with only one number 1 silo, the capacity of the installation may be sufficient to process the fly ash quantity of a power plant with a capacity of 150 Mega watts.

10 De inhoud van silo 1 is ca: 110 kubieke meter.Worden de .. drie gestippelde siloos bijgeplaatst dan kan de vliegashoeveelheid die jaarlijks vrijkomt op een 600 Mega watt centrale worden'verwerkt.De hoeveelheid silo’s bepaalt de verhardingsduur.Indien deze nog verlengd zou moeten worden 15 dan kan een silo nummer 25 bijgeplaatst worden.In deze sproeisilo 25 kan ongeveer 186 ton granulaat worden behandeld, d.w.z worden gewassen en gelijktijdig worden doorverhard, terwijl een derde functie,die van opslag is.10 The volume of silo 1 is approximately: 110 cubic meters. If the .. three dotted siloos are added, the amount of fly ash released annually at a 600 Mega watt plant can be processed. The amount of silos determines the hardening time. then a silo number 25 can be added. In this spray silo 25 approximately 186 tons of granulate can be treated, ie washed and simultaneously hardened, while a third function is that of storage.

De opstelling volgens de bijlage 3 kan worden geplaatst in 20 ruimte met de afmetingen 13»5x21,5x21 meter.The set-up according to appendix 3 can be placed in 20 rooms with the dimensions 13 × 5x21.5x21 meters.

Een ander verschil met de opstelling van bijlage 2,is verder het plaatsen van menger 7 en zeef 4 op de grond.Another difference with the arrangement of appendix 2 is the placement of mixer 7 and sieve 4 on the ground.

In de opstelling volgens bijlage 3 is een ruimte gereser-* veerd voor het opstellen besturingselectronica.Het is de 25 bedoeling om veel te automatiseren,zodat‘de vliegasverwer- ‘ king onder beperkt toezicht kan verlopen, zoals het vangen van de vliegas en de opslag van vliegas momenteel geschiedt op de moderne kolengestookte electriciteitscentrales.In the arrangement according to appendix 3, a space has been reserved * for the arrangement of control electronics. The intention is to automate a lot, so that the fly ash processing can take place under limited supervision, such as catching the fly ash and storage. fly ash currently occurs at modern coal-fired power stations.

Claims

2. A method according to claim 1, characterized in that the particles are manufactured with the fly ash from the hardening space, supplemented if necessary with fly ash not involved via the hardening space.

3. A method according to claim 1, characterized in that after separating the particles from the particle-fly ash mixture coming from the silo, part of the fly ash coming from the silo is used for manufacturing particles and the rest of the fly ash is removed.

Method according to claims 1 to 3, characterized in that the fly ash is increased in temperature before entering the pavement area.

5. Method according to claim 4, characterized in that the fly ash is raised in temperature by the heat released during steam condensation.

6. A method according to any one or more of the preceding claims, characterized in that the particles are raised in temperature before being introduced into the hardening space.

7. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the particles are formed using cement.

8. A method according to any one or more of the preceding claims, characterized in that the calcium hydroxide is present in a smaller amount in the as yet uncured particles than would be necessary for the optimum hardening result.

A method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the amount of calcium hydroxide that occurs in the as yet uncured particles provides the optimum hardening. 10. A method according to any one or more of the preceding claims, characterized in that the amount of calcium hydroxide occurs in a greater amount in the as yet uncured particles than would be necessary to achieve the optimum hardening result. 11. Process according to claims 8 to 10, characterized in that the calcium hydroxide is obtained from slabs of slaked commercial lime, or other raw material, and cement, preferably Portland cement. Hardened product obtained by applying one or more of the preceding claims. 82 0 0 1 9 3