CZ298799A3 - Způsob a zařízení k odlučování uhlíku z popílku - Google Patents

Description

Způsob a zařízení k odlučování uhlíku z popílku

Oblast techniky

Vynález se týká zdokonaleného způsobu odlučování uhlíku z popílku s použitím triboelektrického protiproudového pásového odlučovače, a zejména se týká řízení relativní vlhkosti popílku, dopravovaného do odlučovače, v rámci optimálního rozsahu vlhkosti.

Dosavadní stav techniky

Celosvětově se spaluje obrovské množství uhlí na výrobu elektřiny. Uhlí se rozemele na jemný prášek, pomocí vzduchu se dopravuje do kotle a spaluje se ve formě dispergovaného prášku, přičemž teplo uvolněné spalováním prášku se používá k výrobě páry k pohonu turbin a výrobě elektřiny. Uhlíkové složky uhlí shoří v kotli a uvolní teplo. Nespalitelné materiály se ohřejí na vysokou teplotu a roztaví se a procházejí kotlem a vystupují z kotle jako popílek. Popílek se jímá předtím, než se spaliny odvedou do komína a než se rozptýlí se do atmosféiy. Například elektrárna o výkonu 1 000 MW může spálit přibližně 500 tun uhlí za hodinu. Pro většinu uhlí, které se celosvětově spaluje, je obvyklé množství popílku 10%. Z toho vyplývá, že se v průmyslovém světě produkuje značně velké množství popílku.

Hospodárná konstrukce jakékoliv elektrárny představuje nutně kompromis mezi investičními a provozními náklady. Náklady na zařízení na mletí uhlí a dosažení úplného spalování se porovnávají v hodnotách uvolněných BTU (Britská tepelná jednotka - British Thermal Unit) ze spáleného uhlí a z nákladů na uhlí před

9

-2999 9 9 9

9

9 9 9 jeho rozemletím na jemný prášek. Kromě toho se v posledních letech stalo důležitým činitelem znečištění vzduchu vyvolané spalováním uhlí ve velkých elektrárnách. Jedním z příkladů znečištění vzduchu jsou emise NO_X (oxidy dusíku), které se elektrárny snaží omezit. NO_X jsou tvořeny kyslíkem a dusíkem reagujícími při vysokých teplotách, a jejich vznik je podporován vysokými teplotami. Jedním ze způsobů ke snížení emisí NO_X je snížení teplot v kotli a snížení přebytečného kyslíku. To se typicky provádí použitím tak zvaných hořáků s nízkým obsahem No_x (Low No_x Bumers) . Mnoho výrobců hořáků vyrábí tyto hořáky s nízkým obsahem NO_X a mnoho významných podniků je právě vybavováno tímto zařízením. Avšak u těchto hořáků vzniká nežádoucí vedlejší účinek vlivem snížení teploty a přebytečného kyslíku, projevující se zvýšením podílu nespáleného uhlíku, obsaženého v popílku vycházejícím z kotle.

Průchod nespalitelných minerálů vysokoteplotním kotlem a následné jímání popílku, je typicky následováno rychlým ochlazením v trubkách kotle, kterým se mění poměrně inertní jíl a jílovitá břidlice z uhlí na sklovité keramické materiály. Vlastnosti těchto sklovitých anorganických částic se projevují chemickou reakcí s oxidem vápenatým při vytváření cementačních materiálů. Tato puzolánová vlastnost popílku se široce využívá v průmyslu, t.j. popílek se přimíchává do betonu, kde nahrazuje část cementu a reaguje svolným oxidem vápenatým uvolněným během hydratace cementu a vytváří cementační materiály, což má za následek vznik pevnějšího betonu s menším podílem volného oxidu vápenatého, vytvářející v něm odolnější, pevnější a levnější sírany. Jednou z výhod používání popílku jako puzolánu v betonu je, že mění velký objem odpadu na velký objem použitelného materiálu. Jinou výhodou používání popílku v betonu při náhradě cementu je snížení výroby cementu. Cement se typicky vyrábí z minerálů, které jsou zdrojem vápníku, oxidu hlinitého a oxidu křemičitého. Při výrobě cementu se tyto minerály spojují v cementářské peci a ohřívají se k začátku tavení. Avšak na

každou tunu vyrobeného cementu se musí vytěžit přibližně dvě tuny minerálů a přibližně jedna tuna CO₂ se emituje do atmosféry, kde část tohoto CO₂ je z uhlí a část je z vápence používaného jako zdroj vápníku. Takže další výhodou nahrazení cementu popílkem je, že se tak snižuje základ emisí CO₂. Zejména pří každé tuně použitého popílku se nemusí emitovat jedna tuna CO₂.

Použití popílku v betonu vyžaduje, aby měl popílek specifické fyzikální Mastností. Jednou z těchto vlastností, definovanou technickými podmínkami C618 Americké společnosti pro testování a pro materiály (ASTM) je, že obsah uhlíku je nižší než 6 %. Avšak právě tato technická podmínka tvoří ve skutečnosti horní hranici a většina uživatelů chce, aby obsah uhlíku byl co nejnižší. Naneštěstí vzrůst podílu uhlíku v popílku způsobuje, že kotel vlivem hořáků s nízkým obsahem NO_X (Low NO_X Bumers) často způsobí, že hladina uhlíku v popílku překročí přijatelné limity, jak je definováno potenciálními uživateli popílku. Takže změnou omezující jeden problém, emisí NO_X do atmosféry, se aktivují další emise skleníkového plynu, CO₂. Proto odstraňování uhlíku z popílku (například z popílku vytvářeného hořáky s nízkým obsahem NO_X), umožňující používám popílku v betonu, přináší výhodu pro zařízení elektráren v tom, že odstraňuje problém odstraňování odpadů, a přináší výhodu pro výrobce betonu v tom, že se používají levnější materiály než cement, a také přináší výhodu pro životní prostředí v tom, že se snižují emise CO₂.

K odstraňování uhlíku z popílku bylo navrženo množství způsobů, včetně spalování při nízké teplotě, pěnové flotace, třídění velikosti částic a elektrostatického odlučování. Elektrostatické odlučování zahrnuje řadu různých technologií, založených na elektrických vlastnostech odlučovaných částic. Jedním typem elektrostatického odlučování je odlučování vodičů a nevodičů, závisející na rozdílu vodivosti mezi rozdílnými částicemi. Částice se typicky nabíjejí buď korónou anebo kontaktem s vodivým povrchem, a rychlost toku náboje do částice nebo z částice, která je ve kontaktu s vodivým povrchem, vymezuje, které částice

-4·· ·· · ·· ·· ·· • · · · · · * · · ·· · • · · · · · · · · • · · ·· · · ······ • · · · · · · se přijmou, a které se vyřadí. Odlučovače tohoto typu jsou známým způsobem popsány v literatuře, viz například Kapitola 6 Příručky o zpracování minerálů Společnosti důlního inženýrství (SME), vydané nakladatelstvím Norman L. Weiss, © American Institute of Mining 1985, Metallurgical and Petroleum Engineers (Kongresová knihovna, číslo katalogového listu 85-072130). Avšak společným problémem všech odlučovačů na odlučování vodičů a nevodičů je nutnost, aby všechny částice byly v kontaktu s vodivým povrchem. Pro jemné částice představuje požadavek kontaktu s vodivým povrchem řadu potíží, jako je například přilnavost částic k vodivému povrchu a snížení kapacity odlučovače způsobenou závislostí kapacity odlučovače na ploše povrchu násobené tloušťkou částic.

Jiný druh způsobu elektrostatického odlučování využívá kontaktního nabíjení a bude dále označován jako triboelektrické elektrostatické odlučování. U tohoto způsobu, který je také popsán v Příručce o zpracování minerálů Společnosti důlního inženýrství (SME), se částice nabíjejí pomocí vzájemných kontaktů těchto částic. Má to výhodu, že není vyžadován kontakt s vodivým povrchem, a v zásadě umožňuje odlučování částic menších rozměrů. Příručka o zpracování minerálů Společnosti důlního inženýrství (SME) určuje nižší limit 20 mikronů pro tento typ odlučovače, který je založen na osobní zkušenosti autora. Avšak triboeíektrický protiproudový pásový odlučovač, jak je popsán v patentových spisech US 4,839,032 a 4,874,507, na jméno Whitlock, byl úspěšně a odpovídajícím způsobem provozován s částicemi mnohem jemnějšími než 20 mikronů a byl použit k odlučování uhlíku z popílku (viz například Whitlock, 1993, “Elektrostatické odlučování nespáleného uhlíku z popílku“ , Zpráva z desátého mezinárodního symposia o využití popílku, díl 2, str. 70-1 - 70-12).

Vědecká a strojírenská literatura obsahuje rozsáhlá pojednám o důležitosti nízké okolní vlhkosti pro pozorování a provádění elektrostatických jevů. Důvodem je, že tenké vrstvičky vody na pevném povrchu jsou vodivé a toto povrchové vedení • · · ♦ « • · · · · · <* • 9 · · • 9 · 9 9 • · · · ···« ···« ···

-5odvádí jakýkoliv náboj částic, a tak činí toto odlučování neúčinným. Dále je v literatuře vysvětleno, že jemné částice absorbují vlhkost a mohou se shlukovat vlivem absorbované vlhkosti. Proto spojené účinky vodivých tenkých vrstviček vody a shlukování částic vlivem vlhkosti nutně vyžadují provozování elektrostatických odlučovačů v oblastech s nízkou vlhkostí. Například v patentovém spisu US 5,513,755 na jméno Heavilon a kol., je popsána důležitost nízké vlhkosti pro zabránění aglomerace částic. V tomto spisu je zejména popsán elektrostatický odlučovač, který nabíjí uhlíkové částice buď kontaktem s vodivým pásem, anebo indukcí, přičemž nabité uhlíkové částice se uvolňují z vrstvy popílku, přepravované na vodivém pásu, promícháváním vrstvy popílku noži holandru, umístěnými pod vodivým pásem. Nabité uhlíkové částice se vznesou nahoru do kontaktu s elektrodou a získají tímto kontaktem opačný náboj. Opačně nabité částice se nakonec pohybují dolů a vně od elektrody do výsypky nebo odpadní nádoby pro vyřazené výrobky. Takže elektrostatický odlučovač autorů Heavilon a kol. představuje shora popsaný typ odlučovače na odlučování vodičů a nevodičů, kteiý závisí na vodivosti uhlíkových částic, které se nabíjejí, a na nevodivosti minerálních látek v popílku, které zůstanou nenabité, a projevuje se shora popsanými nevýhodami.

V elektrickém průmyslu, se běžně praktikuje ohřev dopravního vzduchu používaného k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby, například k elektrostatickému odlučovači, a tedy i ohřev vzduchu používaného ke vzduchové přepravě volně loženého popílku, k odstranění jeho vlhkosti. Zařízení autorů Heavilon a kol. uvádí alternativně použití ohřívače před přiváděním popílku do výsypky, která dodává popílek v tenké vrstvě na vodivý pás elektrostatického odlučovače, přičemž ohřívač ohřívá popílek na dostatečně vysokou teplotu, nad rosným bodem, k dostatečnému odstranění jeho vlhkosti tak, aby se přerušila povrchová vazba mezi uhlíkem a popílkem. Je to odkaz na měnící se stav vody

-6·· ·· · ·· ·· ·· • · · · · · · · · ·· · • β · · · ···· • · · · · · ······ • · · · · · · ···· ···· ··· ·· ·· ·· v aglomeraci částic, který je popsán například v Chemické inženýrské příručce od Penyho, v 6. vydání v nakladatelství Mcgraw Hill, 1984. Jinými slovy, „malá množství kapaliny jsou udržována jako jednotlivé čočkovité prstence v kontaktních bodech částic.“ Velikost těchto čočkovitých můstků vody závisí na povrchovém napětí (T) vody a na množství přítomné vody. S odkazem na Kelvinovu rovnici (1) uvedenou dole, je povrchové napětí (T) funkcí tlakového rozdílu (P) nebo kapilárního sání a poloměru zakřivení (R) napříč zakřivený povrchem tohoto menisku.

(1) P = 2T/R

Jak popisuje W.B.Pietsch v kapitole 7.2, o názvu „ Aglomerační vazba a napětí“ v příručce „Powder Science and Technology“, vydané nakladatelstvím M.E.Fayed a

L.Otten, 1984, Van Nostamd, Kongresová knihovna číslo 83-6828, když povrchová nerovnost částic přesahuje velikost měnící se vazby, potom kapalinový můstek prolomí větší částice a síla udržující částice pohromadě se sníží. Pravděpodobně je toto hladina vlhkosti nezbytně nutná k „přerušení vazby,, mezi uhlíkem a popílkem.

Avšak ve spisu autorů Heavilon a kol. se nic neříká o jakémkoliv měření hladin vlhkosti nebo specifického rozsahu obsahu hladiny vlhkosti, které jsou žádoucí pro provozování jejich odlučovače založeného na vodivosti. Kromě toho se v literatuře uvádí jenom odstraňování vlhkosti k usnadnění volného proudu částic a odstraňování vlhkosti k zabránění tvorby vodivých tenkých vrstviček vlhkosti na nevodivých částicích. Z literatury vyplývá, že nízká vlhkost by mohla zabránit oběma těmto problémům, a v důsledku to znamená, že čím nižší vlhkost, tím lépe.

Podstata vynálezu

S překvapením, jak bude dále podrobněji popsáno, bylo zjištěno, že v případě • ·

-7► · · 4 popílku a nespáleného uhlíku existuje optimální rozsah vlhkosti popílku, který způsobuje zdokonalení odlučování s použitím triboelektrických odlučovačů.

Podle jednoho provedení vynálezu, relativní vlhkost popílku přiváděného k triboelektrickému odlučovači, se řídí tak, že se udržuje předem stanovený rozsah vlhkosti.

Podle provedení způsobu, obsahuje způsob odlučování uhlíkových částic z popílku kroky upravování relativní vlhkostí popílku v rámci optimálního rozsahu vlhkosti a přivádění upraveného popílku do triboelektrického odlučovače k triboelektrickému nabíjení uhlíkových částic a popílku, a elektrostatické odlučování nabitých uhlíkových částic od nabitého popílku. Relativní vlhkost se může zejména zvýšit přidáním vody do vzduchu používaného k přepravování popílku od vzdálené sběrné nádoby k triboelektrickému odlučovači. Alternativně se zvýší relativní vllikost popílku přidáním vody k popílku, právě před jeho vstupem do triboelektrického odlučovače. Kromě toho, pro všechna tato provedení, může být voda buď v tekutém nebo plynném stavu, jako pára.

V alternativním provedení se relativní vlhkost popílku snižuje v rámci optimálního rozsahu vlhkosti. Zejména se snižuje relativní vlhkost popílku ohřevem systému vzduchové přepravy pro přepravu popílku od vzdálené sběrné nádoby k odlučovači, nad teplotu okolí, dále se udržuje systém vzduchové přepravy nad teplotou okolí, dále se uvolní vzduch od popílku, zatímco systém vzduchové přepravy je stále nad teplotou okolí, a popílek se jímá při teplotě vyšší než je teplota okolí. V ještě dalším alternativním provedení se ohřívá vzduch před svým použitím k ťluidizaci popílku.

Zařízení k odlučování uhlíkových částic z popílku, podle vynálezu, zahrnuje prostředky pro úpravu popílku, k úpravě (zvýšení nebo snížení) relativní vlhkosti popílku v rámci optimálního rozsahu vlhkosti. K těmto prostředkům pro úpravu popílku je připojen triboelektrický odlučovač, který zachycuje upravený popílek a triboelektricky nabíjí uhlíkové částice a popílek pro elektrostatické odlučování nabitých uhlíkových částic od nabitého popílku.

V jednom provedení zařízení, tyto prostředky pro úpravu popílku zahrnují prostředky pro přidávám vody k dopravnímu vzduchu použitému k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby k odlučovači. Alternativně tyto prostředky pro úpravu popílku zahrnují prostředky pro přidávání vody do popílku buď právě před přivedením popílku do odlučovače, anebo ve sběrné nádobě zásobující odlučovač.

Alternativní provedení prostředků pro úpravu popílku představuje ohřívač pro ohřev dopravního vzduchu použitého k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby k odlučovači, předtím, než se dopravní vzduch spojí s popílkem. Alternativní provedení prostředků pro úpravu popílku představuje ohřívač pro ohřev vzduchu použitého k fluidizaci popílku, například, popílku, který je již uložen ve sběrné nádobě, právě před jeho přivedením do protiproudového pásového odlučovače. Pro každé toto provedení mohou být jak systém vzduchové přepravy, tak sběrná nádoba popílku také izolovány pro snížení jakékoliv tepelné ztráty systému vzduchové přepravy a systému skladování.

V jiném provedení tohoto vynálezu obsahuje zařízení elektrárny kotel na spalování uhlí, který spalováním uhlí vyvíjí teplo, použité k výrobě elektřiny, přičemž kotel na spalování ulili také vytváří nespalitelné materiály, vystupující z kotle ve formě popílku, který odchází společně se spalinami. Tato elektrárna také obsahuje systém pro uvolňování popílku, spojený s kotlem na spalování uhlí, který jímá popílek ze spalin a dále systém přepravy popílku, kteiý přepravuje uložený popílek ze systému pro uvolňování popílku do vzdálené ukládací nádoby. Kromě toho zařízení elektrárny zahrnuje prostředky pro zvyšování relativní vlhkosti popílku nebo pro snižování relativní vlhkosti popílku, pro její udržování v rámci optimálního rozsahu vllikosti, a dále triboelektrický odlučovač, který zachycuje upravený popílek, a kteiý triboelektrický nabíjí uhlíkové částice v upraveném popílku, a rovněž nabíjí upravený popílek, pro elektrostatické odlučování nabitých uhlíkových částic od nabitého popílku.

• · · ·· · ·· · • · • · »·

-9• « • · • ··· · · · ·

Další cíle a význaky vynálezu budou zřejmé s následujícího podrobného popisu, ve spojení s následujícím výkresem. Je pochopitelné, že výkresy slouží pouze k osvětlení a nejsou určeny k vymezení hranic vynálezu.

Přehled obrázků na výkrese

Následující a další cíle a výhody způsob a zařízení k odlučování podle vynálezu budou blíže osvětleny pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněna tepelná elektrárna se spalováním uhlí, se zobrazením přepravy popílku, systému ukládání a zpracování, s triboelektrickým elektrostatickým protiproudovým pásovým odlučovačem, na obr. 2 je zobrazen psyclirometrický diagram znázorňující vlastnosti vzduchu a vodní páry při různých teplotách a barometrickém tlaku 29,92 Hg, na obr. 2A je zobrazen diagram znázorňující entalpii vody na libru suchého vzduchu vzhledem k teplotě vody, na obr. 3 je zobrazen graf obsahu vlhkosti různých popílků vzhledem k relativní vlhkosti, na obr. 4 je znázorněna tabulka relativní vlhkosti a příslušných poloměrů zakřivení pro různé roztoky vody a soli, na obr. 5 je znázorněna naměřená síla přilnavosti mezi dvěma povrchy, jako funkce relativní vlhkosti, na obr. 6 je zobrazena tabulka objemového a povrchového měrného odporu různých materiálů při různých relativních vlhkostech, na obr. 7 je zobrazen graf výtěžku uhlíku z popílku s nízkým obsahem uhlíku, jako funkce relativní vlhkosti, na obr. 8 je zobrazen graf obsahu uhlíku v popílku s nízkým obsahem uhlíku, jako funkce relativní vlhkosti, na obr. 9 je zobrazen graf výtěžku obsahu uhlíku popílku s obsahem uhlíku pro dvě různé teploty, na obr. 10 je schematicky znázorněna tepelná elektrárna na spalování uhlí, se zobrazením různých provedení ke zvýšení relativní vlhkosti popílku, podle vynálezu a na obr. 11 je schematicky znázorněna tepelná elektrárna na spalování uhlí, se zobrazením různých provedení ke snížení relativní vllikosti popílku, podle vynálezu.

- 10·· · · · * · · · · · • · · · ·«· · « 9 · · • · · · · · · · · • · · · · ·· »♦··«· • · · · · «9 «·«· ···· ··· «· *· ··

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněna tepelná elektrárna 10, zahrnující kotel 22 na spalování uhlí a mechanismus na přepravu, ukládání a zpracování popílku, s triboelektrickým elektrostatickým protiproudovým pásovým odlučovačem 12, jak je popsaný v patentových spisech US 4,839,032 a 4,874,507 (dále označených jako patentové spisy '032 a '507), které jsou zde uvedeny formou odkazu. Jak je v technické praxi obvyklé, uhlí 14 se rozemele na prášek, například pomocí válečků 16 a 18, a potom se pneumaticky přepravuje pneumatickým dopravníkem 20 do kotle 22, kde se spaluje jako dispergovaný prášek. Spalované uhlí ohřívá trubici 24, obsahující vodu, přičemž se voda ohřívá a vytváří páru, která expanduje turbinou 26, pohánějící generátor 28, vyrábějící elektrický proud. Pára také kondenzuje zpět do vody v kapalné fázi a čerpá se čerpadlem 30 zpět do kotle, kde se průběžně ohřívá a kondenzuje v rámci uzavřeného obvodu. Jakýkoliv neshořený materiál ze spalovaného uhlí prochází trubicemi přestupu tepla ve formě spalin k systému pro uvolňování popílku, jako je například elektrostatická srážecí výsypka 32, ve které se odstraňují pevné části popílku, a kterou procházejí spaliny do komína 34, kde se rozptylují do atmosféry.

V zařízení podle obr. 1 se pevné částice popílku dopravují ze srážecí výsypky 32 do vzdáleného ukládacího sila 36. Kompresorem 38 se stlačuje vzduch a ohřívá se ohřívačem 40, dříve než začne unášet popílek pro jeho přepravu dopravníkem 42 do sila 36. V silu 36 se dopravní vzduch uvolní a vystupuje výstupními otvory 44, a popílek 46 se shromažďuje v silu 36. Ve spodní části 48 sila 36 se používají neznázoměné fluidizační kameny k přivádění vzduchu z přívodu 50 vzduchu pro fluidizaci popílku tak, aby mohl snadno proudit výstupem 52. Tento fluidizační vzduch se typicky také ohřívá ohřívačem 54. Silo 36 je spojeno s triboelektrickým elektrostatickým protiproudovým pásovým odlučovačem 12. Když vystupuje

4

-11 popílek ze sila 36, prochází sítem 56, umístěným například v násypce, pro odstranění jakéhokoliv cizího materiálu, který by jinak mohl rušivě zasahovat do výkonu odlučovače. Po průchodu sítem 56 se potom popílek přivádí do odlučovače 12, kde se uhlík triboelektricky nabíjí a elektrostaticky se odlučuje od popílku. Také se používají prostředky 58 pro přepravu a rovnoměrné rozdělování popílku. Podrobný popis fluidizaěního dopravníku, odlučovače a prostředků pro přepravu a rozdělování popílku je uveden v patentovém spisu '032.

Jak bylo shora uvedeno, obvyklá praxe v přepravě a ukládání popílku spočívá v udržování popílku v co nejsušším stavu, pro zabránění shlukování jeho částic a pro přerušování povrchové vazby mezi uhlíkem a popílkem. Může se toho dosáhnout, například ohřevem dopravního vzduchu. U provedení na obr. 1 se vzduch používaný k přepravě popílku ze srážecí výsypky 32 do sila 36 ohřívá ohřívačem 40. Podobně se vzduch používaný kfluidizaci popílku ve srážecí výsypce 32 ohřívá ohřívačem 63, a vzduch používaný k fluidizaci nahromaděného popílku v silu 36 se ohřívá ohřívačem 54· Ohřívání vzduchu způsobí, že vzduchový systém pro popílek je teplejší, než při použití okolního vzduchu. Výsledkem pohybu popílku v dopravním vzduchu je rychlé dosažení rovnovážného stavu mezi vzduchem, kteiý je v kontaktu s popílkem a mezi popílkem. Dosažení rovnovážného stavu, jak v teplotě, tak v relativní vlhkosti je dosti rychlé. Podle typické průmyslové praxe je vytvoření dopravního systému pro nejhorší provozní podmínky, a pro jeho stejné provozování po celá léta. Avšak nevýhoda, například dopravního systému určeného k udržování suchého popílku a jeho volného proudění v podmínkách letní vlhkosti, spočívá v tom, že je přeurčen pro použití v suchých zimních měsících.

Hnací síla pro pohyb vody mezi fázemi je chemický potenciál. V rovnovážném stavu mají všechny fáze tentýž chemický potenciál. Při libovolném výběru se čistá kondenzovaná fáze bere jako, že má jednotný chemický potenciál. Tedy voda

-129 9 ·· · · · ·* ·· • · · · · ♦ < · · · · · • · · · · · · · · • · · · · ·· ··»··· • · · · · · · ···· ··· ·· ·· 99 v kapalné fázi a vodní pára v rovnovážném stavu mají tentýž chemický potenciál a neexistuje žádná výsledná hnací síla pro převedení vody z jedné fáze do druhé. V systému pro úpravu popílku s obsahem vody představuje vhodné měření působení vody relativní vlhkost. Při nasycení nebo při 100 % relativní vlhkosti je vzduch v rovnovážném stavu s vodou. Při 0 % relativní vlhkosti má vzduch 0 % obsahu vody. Relativní vlhkost mezi 0 % a 100 % odráží chemický potenciál vody v různých koncentracích vody v atmosféře. Tlak páry z vody vzrůstá exponenciálně s teplotou, takže se vzrůstající teplotou vzduchu vzrůstá teplota nasycení, vzrůstá parciální tlak nasycení, a tak při konstantním obsahu vody se relativní vlhkost sníží. Psychrometrické diagramy, které jsou zveřejněny v Chemické inženýrské příručce od Penyho, v 6. vydání v nakladatelství Mcgraw HiB, 1984, a jsou zde zobrazeny jako obr. 2 a 2A, graficky znázorňují rovnovážný stav obsahu vzduchu s vodou při různých teplotách a relativních vlhkostech a entalpii vody při různých teplotách vody. Křivky na obr. 2 označené písmenem A jsou čáiy entalpie nasycení - B.t.u. na libru suchého vzduchu; křivky označené písmenem B jsou teploty vlhkého teploměru a teploty rosného bodu nebo teploty nasycení; křivky označené písmenem C jsou entalpie při nasycení - B.t.u. na libru suchého vzduchu; křivky označené písmenem D jsou zrna vlhkosti na libru suchého vzduchu; křivky označené písmenem E jsou křivky relativní vlhkosti; křivky označené písmenem F jsou teploty vlhkého teploměru; křivky označené písmenem G jsou odchylky entalpie - B.t.u. na libru suchého vzduchu; a křivky označené písmenem H jsou kubické stopy na libru suchého vzduchu. Z uvedeného diagramu vyplývá, že ohřívání pevného materiálu, jako takového, nemění relativní vlhkost materiálu. Ohřívání materiálu v kontaktu se vzduchem zvyšuje parciální tlak nasycení vody a při konstatní absolutní vlhkosti snižuje relativní vlhkost. Ohřívání materiálu v uzavřené nádobě na teplotu 100° C nemá vliv na relativní vlhkost.

Na obr. 3 je zobrazen graf obsahu vlhkosti popílku vzhledem k relativní

00 00

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 000 000

0 0 0

000 00 00

- 13vlhkosti vzduchu a pro různá množství nespáleného uhlíku, vyjádřené jako ztráta žíháním (Loss On Ignition) LOI %. Experimentální údaje byly získány systémem absorpce vody sestávajícím z analytických valí s nedováženou zavěšenou miskou na vzorky, z komůrky na vzorky s řízením teploty a s řízením promývacího plynu, ze systému k nastavení relativní vlhkosti promývacího plynu k vytváření konečné relativní vlhkosti komůrky mezi 0 % a 65 % relativní vlhkosti při konstantní rychlosti průtoku, a ze sondy Vaisala na měření relativní vlhkosti pro průběžné monitorování relativní vlhkosti komůrky. Způsob shromažďování údajů zahrnuje sestavení systému absorpce vody a vah, při současném promývání komůrky při experimentální rychlosti průtoku promývacího plynu, pro nastavení vztlaku, umístění 10 až 15 gramů popílku k analyzování na misku vah a sestavení ohřívací komůrky, s 0 % relativní vlhkosti proudu vzduchu, nastavení teploty komůrky na 222 až 250° C a udržování konstantní teploty přibližně po dobu 30 minut pro odstranění absorbované vody z atmosférického vlivu, chlazení vzorku a komůrky na požadovanou experimentální teplotu, při současném udržování 0 % relativní vlhkosti proplachovacího plynu, zaznamenám hmotnosti suchého vzorku při 0 % relativní vlhkosti, získám hmotnosti vzorku se vzrůstáním relativní vlhkosti v přírůstcích přibližně 2 % relativní vlhkosti po době rovnovážného stavu minimálně 10 minut pro každý bod údajů, přičemž soubor údajů zahrnuje hmotnost vzorku při relativní vlhkosti, vypočítám procentuálního přírůstku hmotnosti ze suché hmotnosti vzorku pro každý přírůstek relativní vlhkosti a vytváření absorpčního izotermického diagramu z obr. 3 grafickým zobrazením procentuálního výnosu hmotnosti vzhledem k relativní vlhkosti pro každý přírůstek relativní vlhkosti.

Z obr. 3 je patrné, že přírůstek obsahu vlhkosti s relativní vlhkostí je vyšší u popílku s vyšším množstvím nespáleného uhlíku. Závislost obsahu vlhkosti vzhledem k relativní vlhkosti popílku na obsahu uhlíku může být vysvětlena tím, že

• 4

-14• ·· uhlík zejména absorbuje více vody než anorganické částice popílku. Jak bylo shora uvedeno, zbytkový uhlík v popílku je odvozen z uhlí, které nebylo úplně spáleno.

Ulili bylo zahřáto na vysokou teplotu, jeho těkavé složky byly odpařeny a nastala částečná oxidace. Výsledkem toho jsou uhlíkové částice, které jsou pórovité a mají nízkou sypnou hmotnost. Právě tato pórovitost podporuje vysokou absoipci vody uhlíkem, vzhledem knepórovitým skelným minerálům. Voda zachycená uvnitř uhlíkových částic v pórech, není k dispozici na povrchu k interakci, s jakýmikoliv povrchovými vlastnostmi, které by mohly ovlivnit odlučování.

Je známo, že napříč zakřiveným povrchem vyvozuje povrchové napětí T sílu, jejímž výsledkem je tlakový rozdíl P napříč zakřiveným povrchem. Tento tlakový rozdíl P se rovná dvojnásobku povrchového napětí T dělenému poloměrem zakřivení R povrchu a je znám z Kelvinovy rovnice:

(1) P = 2T/R

Když je objem vody v kapalné fázi v rovnovážném stavu s párou, tlakový rozdíl na rozhraní vodní páry je nula, poloměr zakřivení se blíží nekonečnu a mezi kapalinou a párou je ploché rozhraní. Při rovnovážném stavu s vodním parciálním tlakem nižším než při nasycení, může být systém v rovnovážném stavu se zakřiveným povrchem tak, že tlakový rozdíl v zakřiveném rozhraní se rovná relativní vlhkosti. Změna povrchového napětí s poloměrem zakřivení a obsahem soli se může zanedbat.

Na obr. 4 je znázorněna tabulka relativní vlhkosti vzhledem k charakteristickému poloměru rozhraní, pro čistou vodu a různé nasycené roztoky soli. Soli upravují tento vztah v určitém rozsahu snižováním relativní vlhkosti objemu vody v kapalné fázi. To by se projevilo zvýšením poloměrů zakřivení při jakékoliv dané relativní vlhkosti, ale zvýšení při velice nízkých relativních

99

9 9 9

9 9 9

999 999

9

9 9 9

• 9

-159 ·· vlhkostech není příliš veliké. Jak může být patmé z tabulky 4, nízké relativní vlhkosti mají nízký charakteristický poloměr zakřiveni. Předpoklad, že se voda a pevné materiály chovají jako spojitá sloučenina, přestane platit, když se rozměry přiblíží řádově molekulárním rozměrům. U vody to nastane při desítkách procent relativní vlhkosti. V tomto bodě již není absorpce vody vytvářena jevem kapilární činnosti pouhým fyzickým kontaktem, ale spíše se stává chemickou absorpcí nebo chemisorpcí. Ve vyžádané zprávě od P.F.Luckhama vPowder technology, 58 (1989) 75-91, o názvu, „The Measurement of Interparticle Forces“ (Měření mezičásticových sil), je uvedena práce, dokazující, že použitelnost objemové termodynamiky na menisky se vytváří pro vodu pro poloměry větší než 40 angstromů, což je přibližně 20 molekul vody. P.F.Luckham znázorňuje, jak je zde uvedeno jako obr. 5, zakreslení změřené síly přilnavostí, zobrazené pomocí 4rcRcosO, jako funkci relativního tlaku páry P/Ps (vlhkost) vody. Jak je patrno z obr. 5, síla přilnavostí se snižuje souhlasně s relativní vlhkostí. Přilnavost při 0 % relativní vlhkosti je prostě přilnavost za sucha mezí dvěma slídovými povrchy použitými v těchto pokusech.

Vodné roztoky elektrolytů jsou elektricky vodivé, vlivem pohyblivých nosičů nábojů, zejména, kladných a záporných iontů v roztoku. Tyto ionty se vytvářejí z důvodů polárních vlastností vody a existují jako hydratované ionty. Když je vrstva vody tenká, v porovnání s tloušťkou hydratovaných iontů, snižuje se vodivost tohoto systému. Zejména vodivost tenké povrchové vrstvičky klesá exponenciálně se snižováním tloušťky. Takže se elektrická vodivost tenkých povrchových vrstviček vody snižuje, když se povrchové vrstvičky stanou příliš tenké pro umožnění patrného pohybu rozpuštěných iontů. Snížení vodivosti je souhlasné s obsahem vody. Když je vrstva vody tenká, je vodivost této částice ovládaná vodivostí volně loženého objemu.

Na obr. 6 je zobrazena tabulka objemových a povrchových měrných odporů

- 16·· toto • · · · · · · · · • to to to· toto ······ • · · · · · ·· ···· ··· ·· ·· ·· pevných dielektrik, která je reprodukovaná ze Smithosianových fyzikálních tabulek, svazek 88, osmé revidované vydání, publikované Smithosianovou institucí, 1934. Objemový měrný odpor p, je odpor mezi dvěma protilehlými čely centimetrové krychle. Povrchový měrný odpor σ, je odpor mezi protilehlými okraji středního čtverce povrchu. Povrchový měrný odpor obvykle kolísá v širokém rozsahu s relativní vlhkostí. Všechny materiály znázorňují vzrůst měrného odporu se snižováním relativní vlhkosti.

Práce US Bureau of Mineš (Důlní kanceláře US) vydaná Fosterem Fraasem v US Bureau of Mineš, Bulletin č.603, 1962, pod názvem „The Electrostatic Separation of Granular Minerals“ (Elektrostatické odlučování zrnitých minerálů), která je dále označena jako „práce“, vymezila účinek vlhkosti na povrchovou vodivost částic, a rovněž účinek vlhkosti na odlučovače s kontaktním nabíjením.

V popisu účinků vlhkosti na triboelektrické odlučování křemene a živce tato práce stanoví: “S relativními vlhkostmi vysokými 20 procent bylo dosaženo uspokojivého odlučování. Při nízké vlhkosti se jak křemen, tak živec nabíjejí záporně vzhledem k hliníku. Při vyšší vlhkosti se živec začíná nabíjet kladně a při ještě vyšší vlhkosti se začíná nabíjet kladně křemen. Při velmi vysoké vlhkosti se nabíjení obou materiálů ukončí. Tato práce to vysvětluje pomocí dvou účinků; jedním účinkem je povrchová vodivost, a druhým účinkem je, že povrchy částic jsou stále podobnější, jako výsledek téže tenké vrstvičky vlhkosti absorbované na každém povrchu.

V případě křemene a živce se tato absorbovaná vlhkost projeví změnou znaménka nabíjení částice vzhledem k hliníku. Se zvyšujícím se povlakem vlhkosti jsou povrchy těchto tří látek, křemene, živce a hliníku stále podobnější.

Změny výtěžku, které byly naměřeny při triboelektrickém odlučování popílku se změnou relativní vlhkosti, jsou nepatrné. Ve všech případech pokračuje kladné nabíjení uhlíku a záporné nabíjení skelných anorganických minerálů. To je však zlepšení výtěžku materiálu s nízkým obsahem uhlíku v rozsahu optimální vlhkosti.

-17ΦΦ ·· φ ·· φφ Φ· • φ · φ φφφφ φ · · · • · φ φ · φ · · · • · · φ φ φ φ ······ • · φ φ · φ φ • φφφ ·ΦΦΦ φφφ φφ ·Φ ··

Na obr. Ί jsou zobrazeny grafy výtěžku uhlíku z popílku s nízkým obsahem uhlíku, a obsah uhlíku v tomto popílku vzhledem k relativní vlhkosti přiváděného popílku před jeho zpracováním. Toto měření relativní vlhkosti je dosti přesné. Vzorky popílku byly připraveny mechanickým mícháním popílku v míchačce na beton, za současného kontaktu s látkovými sáčky zeolitového molekulárního filtru. Popílek se vysoušel podle testu na nebo pod relativní vlhkost. Pokud bylo třeba, přidávala se voda, k úpravě relativní vlhkosti až na požadovanou hladinu pro potřeby testu. Vzorky byly chráněny před kontaktem s atmosférou a pokud se používal fluidizační nebo proplachovací plyn, plyn se přiváděl při relativní vlhkosti podle testu, kromě nejnižších relativních vlhkostí, kde se používal suchý vzduch. Použitý zkušební odlučovač byl specificky upraven k udržování vlhkosti vzorků, které byly podrobeny zpracování. Po odlučování byly také testovány oba produkty, aby se zajistilo, že relativní vlhkost se významně nezměnila. Vlhkost byla změřena sondou na měření relativní vlhkosti, vyrobenou firmou Vaisala, lne., 100 Commerce Way, Wobum, MA 01801, (617) 933-4500 (HMP 35 nebo 36 s displejem HMI 31). Tyto sondy se pravidelně cejchují porovnáním s nasycenými roztoky různých solí při specifických teplotách. Při nízkých relativních vlhkostech by tyto sondy občas vyžadovaly deset minut k dosažení ustálené úrovně.

Grafy z obr. 7 jasně označují maximální výtěžek při některé relativní vlhkosti. Obr. 7 kromě toho znázorňuje, že produkty s nízkým obsahem uhlíku mají optimální rozsah vlhkosti. Optimalizování jakéhokoliv procesu vyžaduje změnu různých relevantních parametrů a maximalizování ekonomických hodnot tohoto procesu. V případě odstraňování uhlíku z popílku se musí uhlík odstraňovat na úroveň, která je pro uživatele přijatelná, a tedy musí být výsledek maximalizován. Například, jestliže místní uživatel popílku vyžaduje obsah uhlíku 3 %, výtěžek by měl být maximalizován, při produkci popílku s obsahem uhlíku 3 % nebo méně. V tabulce 1 jsou znázorněny údaje převzaté z obr. 7, 8 a 9. V prvním sloupci je

99 9 99 99

9 9 9 99 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 99 9

9 9 9 9 9 9

9999 9999 999 99 99 99

- 18relativní vlhkost, při níž produkce popílku právě splňuje technický předpis 3 % LOI. Další sloupec znázorňuje výtěžek při relativní vlhkosti, při níž sloučenina splňuje technický předpis 3 % LOI.

Vysvětlení tohoto chování není jasné. Vodivost částic zřejmě nepředstavuje východisko. Uhlík v částicích je velmi vodivý, směrným odporem asi 0,004 ohm cm, je tak vodivý, že tenká vrstvička vlhkosti by neměla měřitelný účinek na vodivost uhlíku. Vodivost popílku je více než o 10 řádů nižší. Nicméně, vodivost částic není důležitým faktorem při provozu triboelektrického protiproudového pásového odlučovače, a úměrná změna povrchové vodivosti v rozsahu 5 až 25 % relativní vlhkosti není veliká. Rovněž aglomerace není vhodná pro jediné vysvětlení. Nižší relativní vlhkost by vedla k nižší aglomeraci, která by měla vést k průběžnému zlepšování výsledků odlučování. Místo toho je pozorována optimální relativní vlhkost a optimální rozsah relativní vlhkosti pro odlučování. Jelikož se částice vysoušejí a tenké vrstvičky vlhkosti jsou stále tenčí, stále vzrůstá rozdílnost povrchů, protože jsou stále sušší. Neočekává se, že nabíjení částic změní znaménko, protože částice jsou stále méně podobné, a nemělo by se očekávat zhoršení dobrého odlučování.

Na obr. 7 až 9 jsou znázorněny grafy výtěžku produktu a čistoty produktu pro řadu různých vzorků popílku, jako funkce relativní vlhkosti. Na obr. 9 je kromě toho znázorněn výtěžek produktu vzorku popílku s nízkým obsahem uhlíku, jako funkce dvou rozdílných teplot. Jak je zobrazeno na obr. 7 až 9, všechny vzorky znázorňují nejvyšší bod výtěžku produktu s relativní vlhkostí a s optimálním rozsahem vlhkosti, se snížením výtěžku při velice nízké a velice vysoké relativní vlhkostí, a se snížením čistoty produktu při vysoké relativní vlhkosti. Přesná poloha této optimální relativní vlhkosti a optimálního rozsahu vlhkosti je poněkud závislá na teplotě provozu a poněkud se liší pro různé vzorky popílků. Podle obr. 9 je patrné, že optimální relativní vlhkost poněkud vzrůstá s teplotou popílku, a že je • ft ftft β ft « · • · • ftft

-19·· ftft ftft • ft ftftftft • · » · · · • ftft ftftft ftftft • · ftft • ft ftft ftft také vyšší absolutní výtěžek.

Odstraňování vody z materiálů je dobře známé, a jsou obchodně dostupné různé způsoby a díly zařízení. Ohřívání materiálu při styku se vzduchem snižuje relativní vlhkost vzduchu, takže vlhkost se může předávat z materiálu do vzduchu. Může se to například uskutečnit u popílku ohříváním vzduchu před jeho kontaktem s popílkem, nebo ohříváním popílku před jeho kontaktem se vzduchem, nebo ohřívání obou při vzájemném kontaktu. Při všech třech způsobech se používá sušící zařízení jemných částic. Prakticky všechna zařízení na zpracování popílku již používají pro přepravu vzduch, takže zvýšení ohřevu, pokud je to nutné, představuje jednoduchou záležitost. Také se občas používá vysoušení vzduchu před přepravováním popílku, ale je to všeobecně nákladnější.

Jedním z cílů tohoto vynálezu je řízení relativní vlhkosti popílku přiváděného k odlučovači tak, že se udržuje optimální rozsah vlhkosti. Obvyklé řízení bude vyžadovat prostředky, jak ke zvýšení relativní vlhkosti, tak prostředky ke snížení relativní vlhkosti. Na obr. 10 je znázorněn způsob ke zvyšování relativní vlhkosti vstřikováním vody v několika místech 62, 64, 66, 68 do systému přepravy popílku mezi srážecí výsypkou 32 a odlučovačem 12. Na obr. 11 je znázorněno několik způsobů ke snižování relativní vlhkosti popílku, zahrnujících přídavné vyhřívání dopravního vzduchu ohřívačem 72, snižování tepelné ztráty během přepravy izolováním dopravního systému 42 a sila 36 izolací 76, zvyšování tychlosti průtoku dopravního vzduchu dopravním systémem 38, 40, 42 a zejména účinnou techniku představuje zvyšování srážecího fluidizačního vzduchového systému 61, 63, 65 ve srážecí výsypce 32 nebo ve spodní části sila 54, 50. Není zde znázorněno sušení vzduchu před jeho stlačováním nebo vysoušení vzduchu po jeho stlačování, podle dosavadního stavu techniky. Způsoby sušení a navlhčování materiálů jsou dobře pochopitelné a odborník v oboru může proto využít známých technických praktických zkušeností pro konstrukci a provedení vhodných systémů ·· • · * 0 • * • 9 0

9

9999 9···

-209 9 9 0 0 9 9 • 9 9 9 9 9 0 9

9 9 9 9 9 9

99 999 909

9 9 0 ·

009 90 09 99 s dostatečným řízením pro nastavení vlhkosti v rámci optimálního rozsahu vlhkosti k dosažení optimálního výtěžku.

Přidávání vody k popílku pro zvyšování relativní vllikosti v rámci optimálního rozsahu vlhkosti, podle obr. 10, se může použít, jestliže je relativní vlhkost popílku příliš nízká. Vzduch použitý pro přepravu, například pro vzduchovou přepravu, nebo pro fluidizaci, se může zvlhčovat před kontaktem s popílkem. Může se to provést vstřikováním vody, bud’ ve formě kapaliny nebo páry. Míchání páry (plynu) se vzduchem se může snadno a rychle uskutečnit jednoduchým vstřikovacím otvorem, kde se pára vstřikuje do proudu vzduchu a mísí se vzduchem. Vstřikování vody v kapalné fázi je mnohem obtížnější. Voda v kapalné fázi se musí rozrazit na jemné kapičky tak, aby se mohla rychle smíchat s popílkem. Známý stav techniky vstřikovacích zařízení je dobře popsán v knize nazvané „Liquid Atomization“ (Atomizovánr kapalin) od L. Bayvela a Z.Orzechowskiho, vydané v nakladatelství Taylor & Francis, 1993, Kongresová knihovna, č. 93-8528, TP156.65L57. Zejména jsou užitečná pneumatická zařízení na atomizovánr vody, protože se ve formě stlačeného vzduchu může přivádět poměrně velké množství energie k vytváření jemných kapiček o vysoké rychlosti, které se mohou rychle mísit.

Specifická místa 62, 64, 66, 68 pro zařízení na zvyšování vlhkosti budou obvykle vyznačena v projektu elektrárny tam, kde je dostupný zdroj vody nebo páry. Jestliže je dopravní vzduch vyhříván párou, bude obvyklé použití vstřikování páry, při současném snížení vstřikování příliš velkého množství vody v kapalné fázi, což by mohlo vést k přerušení procesu. Je obzvláště důležité, když se voda přidává k fluidizačnrmu vzduchu, buď ve spodní části sila přívodem 50 nebo ve spodní části srážecí výsypky přívodem 65. Příliš mnoho vody ve spodní části sila na popílek může způsobit aglomeraci popílku a dokonce zablokování sila. Množství potřebné vody může být docela malé.

Podle obr. 3, při 50 tunách za hodinu, zvýšení relativní vllikosti popílku • ·

-21 z 5 % na 10 % pro případ 13 % LOI popílku znamená zvýšení obsahu vlhkosti z 0,04 % na 0,06 %, nebo zvýšení 0,02 % představuje asi 0,4 libry na tunu nebo asi 20 liber za hodinu pro rychlost průtoku 50 tun za hodinu. Také se může provádět vstřikování vody v kapalné fázi, ke zvýšení relativní vlhkosti, ale musí se dávat pozor, pro zajištění, aby byla voda rozptýlena v popílku. Jedním způsobem, jak se toho může dosáhnout, je vstřikování vody pneumatickým atomizérem Model č.38972-2 od firmy Delevan, 200 Delevan Drive, Lexington, TN 38351, používající stlačený vzduch pro vytváření velmi jemných kapiček. Tato voda v kapalné fázi se také může vstřikovat v různých místech 62 a 64 do systému přepravy popílku. Také je vhodné alternativní vstřikování vody ve vstřikovacím místě 68 pod dopravním ukládacím silem nebo ve fluidizačmm bodě 66 ve spodní části sila, protože relativní vlhkost popílku se může měřit v silu před vstřikováním vody, a může se použít řízené množství vody. Také prosévací a fluidizační dopravník 56 může sloužit k míchání a dispergování vody v popílku.

Voda se může také vstřikovat do kompresoru 38 používaného ke stlačování dopravního vzduchu, kde odpařovací chlazení stlačeného vzduchu lehce sníží energii pro stlačování. Přidávání vody k popílku nebo odstraňování vody z popílku před ukládacím silem 36 umožní velkou dobu zdržení vody při svém pohybu mezi částicemi. V tomto případě nemusí být počáteční rozdělování v popílku tak rovnoměrné, než když je k dispozici méně času mezi přidáváním a odlučováním vody.

Na obr. 11 jsou znázorněna různá provedení pro snižování relativní vlhkosti popílku v rámci optimálního rozsahu vlhkosti. Opatření používané ke snižování ztráty tepla, která nastává během přepravy popílku a během jeho manipulace dopravníkem 42, se provádí izolováním dopravníku 42 a sila 36 izolací 76. U typického systému manipulace s popílkem v elektrárně, vystupuje popílek ze srážecí výsypky 32 při teplotě vyšší než 150° F. Jestliže se pak popílek přepravuje

-22na dlouhou vzdálenost pneumatickým dopravním systémem 38, 40, 42, může se popílek ochladit na teplotu, která se blíží teplotě okolí, protože teplo se ztrácí do okolního prostředí. Když se ochlazuje popílek a připojený vzduch, může vzduch udržovat méně vody. Když se popílek odpojí od vzduchu v silu 36, odchází se vzduchem méně vody, a tedy zůstává v popílku. Omezování poklesu teploty popílku v pneumatické dopravním potrubí mezi srážecí výsypkou a silem, jako například izolováním potrubí, může pomoci při snižování relativní vlhkosti popílku, když přichází do odlučovače 12. Podobně, protože tlak nasycení vody při srážecí teplotě je dosti vysoký pro přivedení vzduchu do kontaktu s popílkem při vysoké teplotě se suchým vzduchem, měla by se tak odstranit velká část vlhkosti. Například při fluidizaci srážecí výsypky 32, jako je například pomocí vzduchového dopravního systému 61, 63, 65, s dostatečným množstvím suchého vzduchu pro odstranění spalin z popílku, před jeho dopravením do sila, by se odstranila voda ze systému vzduchové přepravy popílku.

Při znalosti těchto několika popsaných provedení vynálezu by odborníka v oboru mohly snadno napadnout nejrůznější úpravy a zdokonalení, o kteiých se však předpokládá, že jsou součástí tohoto popisu vynálezu. Proto předcházející popis představuje pouze příklady provedení, přičemž vynález je omezen pouze tak, jak je definován následujícími nároky a jejich ekvivalenty.

Claims (17)

1. Způsob odlučování uhlíkových částic z popílku, vyznačující se tím, že jím řídí relativní vlhkost popílku tak, že se zvyšuje relativní vlhkost popílku nebo se snižuje relativní vlhkost popílku v rámci optimálního rozsahu vlhkosti pro vytváření upraveného popílku, dále se přivádí upravený popílek do triboelektrického odlučovače, kde se triboeíektricky nabíjejí uhlíkové částice a popílek, a nabité uhlíkové částice se elektrostaticky odlučují od nabitého popílku.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující relativní vlhkosti je 5 % až 30 %. s e t í m, že optimální rozsah 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující popílku snižuje. s e t í m, že se relativní vlhkost 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující popílku zvyšuje. s e t í m, že se relativní vlhkost 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující s e t í m, že relativní vlhkost

popílku se zvyšuje tak, že se přidává voda do vzduchu používaného k přepravování popílku od vzdálené sběrné nádoby k triboelektrickému odlučovači.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že voda se přidává v kapalném stavu.

7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že voda se přidává v plynném stavu, jako pára.

• · ► · · φ φ ··

-248. Způsob podle nároku 4, v y z η a č u j ί c ί se t í m, že se relativní vlhkost zvyšuje tak, že se přidává voda do popílku, když se popílek dopravuje do triboelektrického odlučovače.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že voda se přidává do popílku, před jeho průchodem fluidizační oblastí, když se popílek dopravuje do triboelektrického odlučovače.

10. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se relativní vlhkost popílku snižuje spojením popílku se vzduchem o snížené relativní vlhkosti v systému vzduchové přepravy popílku, kterým se dopravuje popílek k odlučovači, přičemž systém vzduchové přepravy popílku má vyšší teplotu, než je teplota okolí, dále se udržuje systém vzduchové přepravy popílku nad teplotou okolí, dále se uvolní vzduch od popílku, zatímco systém vzduchové přepravy popílku je nad teplotou okolí, a popílek se jímá a následně se dopravuje do triboelektrického odlučovače.

11. Způsob podle nároku 10, vy zn a č uj í c í se t í m, že se relativní vlhkost vzduchu snižuje ohříváním vzduchu nebo vysoušením vzduchu k vytvoření snížené relativní vlhkosti vzduchu.

12. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se relativní vlhkost popílku snižuje ohříváním vzduchu, kterého se používá k fluidizaci popílku.

13. Zařízení k provádění způsobu odlučování uhlíkových částic z popílku, podle nároků 1 až 12, v y z n a č u j í c í se t í m, že zahrnuje prostředky pro úpravu popílku, ke zvýšení relativní vlhkosti nebo ke snížení relativní vlhkosti popílku • · · · · ··· • · · · · ·· ···

-25 v rámci optimálního rozsahu vlhkosti pro vytváření upraveného popílku, dále triboelektrický odlučovač pro zachycování upraveného popílku a triboelektrické nabíjení uhlíkových částic a popílku, pro elektrostatické odlučování nabitých uhlíkových částic od nabitého popílku.

14. Zařízení podle nároku 13, v y z n a č u j í c í se t i m, že prostředky pro úpravu popílku zahrnují prostředky pro přidávání vody do dopravního vzduchu, použitého k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby k triboelektrickému odlučovači.

15. Zařízení podle nároku 13, v y z n a č u j í c í se t í m, že prostředky pro úpravu popílku zahrnují prostředky pro přidávám vody kpopílku vmiste zásobování triboelektríckého odlučovače.

16. Zařízení podle nároku 13, v y z n a č u j í c í se t i m, že prostředky pro úpravu popílku zahrnují prostředky pro přidávání vody' k popílku ve sběrné nádobě zásobující triboelektrický odlučovač.

17. Zařízení podle nároku 13, vy zn a č u j í c í se t í m, že dopravní vzduch se používá k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby k triboelektrickému odlučovači, přičemž prostředky pro úpravu popílku zahrnují ohřívač pro ohřev dopravního vzduchu před spojením dopravního vzduchu s popílkem.

18. Zařízení podle nároku 17, vy zn a č u j í c í se t í m, že systém vzduchové přepravy k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby k triboelektrickému odlučovači je izolován pro snížení tepelné ztráty dopravního vzduchu v systému vzduchové přepravy.

·♦ · • · ·

19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že dále obsahuje nádobu na ukládání popílku, na jednom konci systému vzduchové přepravy, s výstupem pro zásobování triboelektrického odlučovače.

20. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že prostředky pro úpravu popílku zahrnují ohřívač pro ohřev vzduchu, před spojením vzduchu s popílkem, použitého k fluidizaci popílku.

21. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že prostředky pro úpravu popílku zahrnují prostředky pro vysoušení dopravního vzduchu, použitého k přepravě popílku od vzdálené sběrné nádoby k triboelektrickému odlučovači, před spojením vzduchu s popílkem.

22. Elektrárna, vyznačující se tím, že zahrnuje kotel na spalování uhlí, vyvíjející teplo, použité k výrobě elektřiny, a vytvářející nespalitelné materiály, vystupující z kotle ve formě spalin, a dále zahrnuje systém pro uvolňování popílku, spojený s kotlem, pro zachycování spalin vystupujících z kotle, a pro jímám popílku obsaženého ve spalinách, dále zahrnuje systém přepravy popílku, spojený se systém pro uvolňování popílku, pro zachycení uloženého popílku a přepravu uloženého popílku do vzdálené ukládací nádoby, dále zahrnuje prostředky pro úpravu popílku, pro zvyšování relativní vlhkosti popílku nebo pro snižování relativní xdhkosti popílku, v rámci optimálního rozsahu vlhkosti, a dále triboelektrický protiproudový pásový odlučovač, pro zachycování popílku od vzdálené ukládací nádoby, a pro triboelektrické nabíjení uhlíkových částic v popílku, a rovněž pro nabíjení popílku, a pro elektrostatické odlučování nabitých uhlíkových částic od nabitého popílku.