Chemical and thermal methods for removing ammonia from fly ashes

Mazur, M.; Janda, T.; Żukowski, W.

doi:10.4467/2353737XCT.17.085.6561

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Chemical and thermal methods for removing ammonia from fly ashes

Autorzy

Mazur M. , Janda T. , Żukowski W.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.17.085.6561

Warianty tytułu

Chemiczne i termiczne metody usuwania amoniaku z popiołów lotnych

Języki publikacji

Abstrakty

The presence of ammonia in ashes (i.e. ammonia slip) is a direct consequence of the methods used for denitrification – selective catalytic and non-catalytic reduction (SCR, SNCR). The excess unreacted ammonia used in both of these methods passes as a constituent to ash, impairing its properties, and thus affects the quality of the commercial product. The summary of the available methods for removing NH₃ from fly ashes is presented. Both chemical and thermal methods of removing NH₃ are described. The results of the chemical methods depend on the kind of additional reagents used and composition of fly ashes. Thermal methods seem to be simpler and easier to use, but they are used mainly on the smaller scale.

Obecność amoniaku w popiele (tzw. poślizg amoniaku) jest bezpośrednią konsekwencją stosowanych metod odazotowania spalin – katalitycznej i niekatalitycznej selektywnej redukcji (SCR, SNCR). Stosowany w obu tych metodach nadmiar amoniaku przechodzi w formie nieprzereagowanej do popiołu, pogarszając jego właściwości użytkowe i tym samym wpływając na jego jakość jako produktu komercyjnego. Prezentujemy przegląd dostępnych metod usuwania NH₃ z popiołu, chemicznych a także termicznych. Efektywność metod chemicznych zależy od rodzaju zastosowanego substratu i składu popiołu lotnego. Metody termiczne wydają się prostsze i łatwiejsze w zastosowaniu, ale są używane głównie w instalacjach o mniejszej skali.

Słowa kluczowe

fly ash deammonisation

popiół lotny deamonizacja

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki

Czasopismo

Technical Transactions

Rocznik

2017

Tom

Vol. 6(114)

Strony

31--50

Opis fizyczny

Bibliogr. 35 poz., tab., wz., wykr.

Twórcy

autor

Mazur M.

Electricity de France, Cracow Division, Poland

autor

Janda T.

Electricity de France, Cracow Division, Poland

autor

Żukowski W.

witold.zukowski@pk.edu.pl

Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology

Bibliografia

[1] Zamorowski K., Aspekty dostosowania energetyki krajowej do standardów emisyjnych tlenków azotu – wpływ zastosowanych technologii na pracę kotła oraz koszty realizacji odazotowania spalin, „Energetyka” nr 6/2013,
[2] Wadrak P., Proces inwestycyjny oraz Metody Redukcji NOx, SOx na przykładzie wybranych polskich obiektów energetycznych, Nowoczesna Energetyka Europy Środkowo-Wschodniej, 2015.
[3] Directive 2010/75/EU of 24 November 2010 on industrial emissions (IED), The Minister of Environment of 22 April 2011. On emission standards from installations, OJ No. 95, item. 558.
[4] Brendel G.F., Bonetti J.E. et al., Investigation of Ammonia Adsorption on Fly Ash Due to the Installation of Selective Catalytic Reduction Systems, Technical Report.,West Virginia University Research Corp., 2000
[5] O’Connor, D., Behavior of Ammoniated Fly Ash: Effects of Ammonia on Fly Ash Handling, Disposal, and End-Use, EPRI, Palo Alto, CA: 2002, Technical report no. 1003981
[6] Gąsiorowski S.A., Bittner J., Hrach F., Removing from Fly Ash, Separation Technologies, LLC 101 Hampton Avenue, Needham, Massachusetts, USA, 2015.
[7] Gąsiorowski S.A., Hrach F.J., Method for Removing Ammonia from Ammonia Contaminated Fly Ash, Patent US6077494, 2000.
[8] Szponder D., Badania wybranych właściwości popiołów lotnych z zastosowaniem analizy obrazu, PhD thesis, AGH, 2012.
[9] Sikora T., Nowak P., Raport z inwentaryzacji popiołów lotnych, DBAA/13-901/3370, Research & Development Division, EDF Poland, September 2015[internal publication of EDF Polska].
[10] O’Connor D., Ammonia Removal from Fly Ash: Process Review – Separation Technologies LLC (ST) – Ammonia Removal Process, EPRI, Palo Alto, CA: 2007: 1012697, www.epri.com (access: 28.06.2015).
[11] Kulaots I., Gao Y-M., Hurt R.H., Suuberg E.M., Adsorption of Ammonia on Coal Fly Ash, International Ash Utilization Symposium, Center For Applied Energy Research, University of Kentucky, 2001.
[12] Czekaj M., Czupryński P., Podsumowanie wiedzy w Grupie EDF Polska i EDF Polska R&D w zakresie zjawiska „poślizgu amoniaku” po instalacjach deNOx, DBAA/10-911/3301, Research & Development Division, EDF Poland, May 2014 [internal publication of EDF Polska].
[13] Zhao Y-l., Yang W., Zhou J., et.al., Experimental study on ammonia adsorption by coal ashes, “Journal of Fuel Chemistry and Technology”, Vol. 43(3), 266–272.
[14] Ma Z.B., Bai Z.Q., Bai Jet.al., Evolution of coal ashwith high Si/Al ratio under reducing atmosphere at hightemperature, “Journal of Fuel Chemistry andTechnology”, 40(3), 2012, 279–285.
[15] Gao Y.M., Külaots I., Chen X., et.al., The effect of solid fuel type and combustion conditions onresidual carbon properties and fly ash quality, Proceedings of the Combustion Institute, 29(1), 2002, 475–483.
[16] Gąsiorowski S.A., Bittner J., Hrach F., Removing from Fly Ash, International Ash Utilization Symposium, Center For Applied Energy Research, University of Kentucky, 2001.
[17] Ziegler, SD., Bittner, J, Fly Ash Carbon Separation and Ammonia Removal in Florida, IEEE-IAS/PCA Cement Industry Technical Conference (CIC), 2013.
[18] Ammonia Removal from Fly Ash: Process Review, Headwaters Ammonia Slip Mitigation (ASM™) Technology (www.epri.com), EPRI Project Manager D. O’Connor, Technical Update, 2005.
[19] Shilong He, ChangbinZhang, Min Yang, YuZhang, WenqingXu, Nan Cao, Hong He, “Separation and Purification Technology” 58, 2007, 173–178.
[20] Chmielarz L., Węgrzyn A.,Wojciechowska M., Witkowski S., Michalik M., Selective Catalytic Oxidation (SCO) of Ammonia to Nitrogen over Hydrotalcite Originated Mg–Cu–Fe Mixed Metal Oxides, Catalysis Letters, 141(9), 09/2011, 1345–1354.
[21] Shresthaa S., Harolda M.P., Kamasamudramb K., Kumarb A, Olssonc L., Leistnerc K., Selective oxidation of ammonia to nitrogen on bi-functional Cu–SSZ-13 and Pt/Al2O3 monolith catalyst, “Catalysis Today” 267, 2016, 130–144.
[22] Kastner R.J., Catalytic ozonation of ammonia using biomass char and wood fly ash, “Chemosphere” 75, 2009, 739–744.
[23] Mehta A.K., Hurt R.H., Gao Y., Chen X., Suuberg E.M., Dry and Semi-dry methods for removal of ammonia from fly ash, Patent US6746654 B2, 2004
[24] Wang H., Ban H., Golden D., Ladwig K., Ammonia release characteristic from coal combustion fly ash, “Fuel Chemistry Division Preprints”, 47(2), 2002, 810.
[25] Cardone C., Kim A., Schroeder K., Release of ammonia from SCR/SNCR fly ashes, World of Coal Ash (WOCA), April 11–15, 2005.
[26] Keppeler J.G., Carbon Burn-Out, Commercialization and Experience Update, http://www.pmiash.com/cbo/acaa01paper.html, 2009 (access: 30.06.2016).
[27] Kirkconnell S.F., P.E. and J.G. Keppeler, P.E., Carbon Burn-Out™ – A State of the Art in Commercial Ash Beneficiation, PMI Ash Technologies SVP named new American Coal Ash Association Chair, May 2007.
[28] Czekaj M., Kulesz E., Jura K., Zawartość amoniaku w popiele – analiza ryzyka związanego z zastosowaniem popiołów oraz wskazanie możliwości modyfikacji instalacji odpopielania, Report DBAA/10-911/3002, Research & Development Division, EDF Poland, October 2012 [internal publication of EDF Polska].
[29] Górecka T., Określanie kinetyki uwalniania się amoniaku z popiołów lotnych po uruchomieniu instalacji odazotowania, Report no 271/703/12, ZWP Emitor, July-September, 2012.
[30] Rubel A.M., Forms of ammonia on SCR, SNCR and FGC combustion ashes, “Fuel Chemistry Division Preprints”, 47(2), 834, 2002.
[31] Y.M. Gao, X. Chen, G. Fujisaki, A. Mehta, E.M. Suuberg and R.H. Hurt, Dry and Semi-Dry Methods for Removal of Ammonia from Pulverized Fuel Combustion Fly Ash,“Energy and Fuels” 16, 2002, 1398–1404.
[32] Rubel A.M., Rathbone R.F., Stencel J.M., Thermal Characteristics of Ammonia Release from Combustion Ash, International Ash Utilization Symposium, Center for Applied Energy Research, University of Kentucky, 2001.
[33] Conn R., Sarubac N., Levy E., Removing ammonia from fly ash, “Lehigh energy update”, Vol. 19(2), June 2001, http://www.lehigh.edu/~inenr/leu/leu_28.pdf%5D. (access: 10.09.2015).
[34] Lawton K.B, Ammonia removal from fly ash using a continuously operating acoustically assisted fluidized bed, Theses and Dissertations, Lehigh University, 2002, 733.
[35] Lawton K.B., ERC Completes development of technique for removing ammonia fr om fly ash, Lehigh energy update, Vol. 20(1), 2002, http://www.lehigh.edu/energy/leu/leu_32.pdf (access: 10.09.2015).

Uwagi

Section "Chemistry"

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-97ec2d76-c6ee-4ba7-a77f-99de2d56e9f3