Effect of dE-NOx techniques employed in thermal power plants on fly ash properties
Main Article Content
Abstract
Coal fly ash, a by-product of coal combustion in thermal power plants, is one of the most complex and abundant of anthropogenic materials. For several years, fly ash has predominantly been used as a substitute for material in the construction industry, especially either as a raw material or as an additive in the cement industry all over the world. The wide implementation of low-NOx combustion technologies in pulverized coal combustion can lead to changes in fly ash properties, which may negatively affect its applicability to the production of building materials. In the study, brief characterization of current deNOx techniques, applied in power plants for efficient NOx reduction, is presented and possible alterations in fly ash utilization in concrete production are discussed.
Article Details
References
Bai Z., Dong Y., Wang Z., Zhu T., Emission
of ammonia from indoor concrete wall
and assessment of human exposure
[Emisja amoniaku z wewnętrznej ściany
betonowej i ocena narażenia ludzi],
Environment International 2006, nr 32,
s. 303–311.
Bartok W., Engleman V., Laboratory
studies and mathematical modelling of
NOx formation in combustion processes
[Badania laboratoryjne i modelowanie
matematyczne powstawania NOx w procesach
spalania], Linden, New-Jersey: ESSO
Research and Engineering Company,
Final report, Contract CPAp., 2971,
s. 70–90.
Bittner J., Gasiorowski S., Hrach F.,
Removing Ammonia from Fly Ash
[Usuwanie amoniaku z popiołów
lotnych], Proceedings of International Ash
Utilization Symposium, The University
of Kentucky, Center for Applied Energy
Research, Lexington, USA, 2001, Paper
No. 15.
Bødker J., Afdampning fra beton, Tech.
Rep. 18, Danish Environmental Protection
Agency, Danish Ministry of Environment,
Copenhagen, Denmark, 2006.
Brendel G.F. i in., Investigation of
Ammonia Adsorption on Fly Ash Due
to Installation of Selective Catalytic
Reduction Systems [Badanie adsorpcji
amoniaku na popiele lotnym po
zainstalowaniu systemów selektywnej
redukcji katalitycznej], Final Technical
Report, DOE Award No. DE-FC26-
FT40028, The University of Kentucky,
Center for Applied Energy Research,
Lexington, USA, 2000.
Carpenter A.M., Coal blending for power
stations [Mieszanie węgla dla elektrowni],
Technical Report IEACR/81, International
Energy Agency (IEA) Coal Research,
London, UK, 1995.
De Greef J. i in., Optimising energy recovery
and use of chemicals, resources and
materials in modern waste-to-energy
plants [Optymalizacja odzysku energii
i stosowanie chemikaliów, środków
i materiałów w nowoczesnych zakładach
termicznej utylizacji odpadów], Waste
Manage 2013, nr 33, s. 2416–2424.
European Environment Agency,
Nitrogen Oxides (NOx) Emissions (APE
[Emisje tlenków azotu (NOx)
(APE 002)] [online], http://www.eea.
europa.eu/data-and-maps/indicators/
eea-32-nitrogen-oxides-nox-emissions-1/
assessment.2010-08-19.0140149032-3.
Freeman E. i in., Interactions of carbon-
-containing fly ash with commercial
air-entraining admixtures for concreto
[Interakcje popiołu lotnego zawierającego
węgiel z handlowymi domieszkami napowietrzającymi
do betonu], Fuel Processing
Technology 1997, nr 76 (8), s. 761–765.
Gao Y. i in., The effect of solid fuel type and
combustion conditions on residual carbon
properties and fly ash quality [Wpływ
rodzaju i warunków spalania paliw
stałych na właściwości węgla resztkowego
i jakość popiołu lotnego], Proceedings
of the Combustion Institute 2002, nr 29,
s. 475–483.
Gasiorowski S.A., Hrach F.J., Method for
Removing Ammonia from Ammonia
Contaminated Fly Ash [Sposób usuwania
amoniaku ze skażonego amoniakiem
popiołu lotnego], U.S. Patent No. 6,077,494,
Goemans M. i in., Catalytic NOx reduction
with simultaneous dioxin and furan
oxidation [Katalityczna redukcja NOx
przy jednoczesnym utlenieniu dioksyn
i furanów], Chemosphere 2004, nr 54,
s. 1357–1365.
Gohlke O. i in, A new process for NOx
reduction in combustion systems for the
generation of energy from waste [Nowy
proces redukcji NOx w układach spalania
do wytwarzania energii z odpadów], Waste
Management 2010, nr 30, s. 1348–1354.
Gomez-Garcia M.A., Pitchon V.,
Kiennemann A., Pollution by nitrogen
oxides: an approach to NOx abatement
by using sorbing catalytic materials
[Zanieczyszczenie tlenkami azotu: podejście
do redukcji emisji NOx przy pomocy
pochłaniających materiałów katalitycznych],
Environment International 2005,
nr 31, s. 445–467.
Hoy H.R., Gill D.W., The combustion
of coal in fluidized beds [Spalanie węgla
w złożach fluidalnych] Chap. 6 [w:]
Lawn C.J., red. Principles of combustion
engineering for boilers, London:
Academic Press, 1987, s. 521.
Hurt R.H., Gibbins J.R., Residual carbon
from pulverized coal fired boilers: 1. size
distribution and combustion reactivity
[Węgiel resztkowy z kotłów opalanych
pyłem węglowym: 1. rozkład wielkość
i reaktywność spalania], Fuel Processing
Technology 1995, nr 74(4), s. 471–480.
Hwang J., Method for Removal of
Ammonia from Fly Ash [Metoda
usuwania amoniaku z popiołów lotnych],
U.S. Patent No. 6,290,066, 2001.
Hill R.L. i in., An examination of fly
ash carbon and its interactions with
air entraining agent [Badanie węgla
w popiele i jego interakcje ze środkiem
napowietrzającym], Cement and Concrete
Research 1997, nr 27(2), s. 193–204.
Külaots I. i in., Adsorption of Ammonia
on Coal Fly Ash [Adsorpcja amoniaku
na popiele lotnym węgla], Proceedings of
International Ash Utilization Symposium,
The University of Kentucky, Center for
Applied Energy Research, Lexington,
USA, Paper No. 59, 2001.
Külaots I., Hurt R.H., Suuberg E.M., Size
distribution of unburned carbon in coal
fly ash and its implications [Rozkład
wielkości niespalonego węgla w lotnym
popiele węglowym i jego implikacje],
Fuel Processing Technology 2004, nr 83(2),
s. 223–230.
Liang B., Indoor air pollution – ammonia
pollution [Zanieczyszczenie powietrza
w pomieszczeniach – zanieczyszczenie
amoniakiem], Proceeding of international
workshop on indoor air quality State
environmental protection administration
of China, Beijing, China, 2001, s. 86–90.
Lindgren T., A case of indoor air
pollution of ammonia emitted from
concrete in a a newly built office in
Beijing [Przypadek zanieczyszczenia
powi e trza w pomieszczeniu
amoniakiem emitowanym z betonu
w nowo wybudowanym budynku
biurowym w Pekinie], Building and
Environment 2010, nr 45, s. 596–600.
Lyon R.K., Kinetics of the NO-NH3-O2
reaction [Kinetyka reakcji NO-NH3-O2],
th International Symposium on
Combustion, The Combustion Institute,
Pitsburg, 1978, s. 601–610.
Lyon R.K., Thermal deNOx – controlling
nitrogen oxides emissions by a non
catalytic proces [Cieplne odazotowanie
– ograniczanie emisji tlenków
azotu w procesie niekatalitycznym],
Env ironmental Sc ience and
Technology 1987, nr 21, s. 231–236.
Łaskawiec K. i in., Zastosowanie popiołów
ze spalania węgla kamiennego w kotłach
fluidalnych do produkcji betonów komórkowych,
Cement, Wapno, Beton 2012,
nr 17/79, s. 14–22.
Mahmoudi S., Baeyens J., Seville J.P.K.,
NOx formation and selective non-catalytic
reduction (SNCR) in a fluidized bed
combustor of biomass [Powstawanie NOx
i selektywna redukcja niekatalityczna
(SNCR) w złożu fluidalnym spalania
biomasy], Biomass and Bioenergy 2010,
nr 34, s. 1393–1409.
Manz O.E., Coal fly ash: a retrospective
and future look [Węglowe popioły lotne:
retrospektywa i wygląd w przyszłość],
Fuel Processing Technology 1999, nr 8 (2),
s. 133–136.
Minkara R.Y., Control of Ammonia
Emission from Ammonia Laden Fly
Ash in Concrete [Ograniczanie emisji
amoniaku z popiołu lotnego z zawartością
amoniaku w betonie], U.S. Patent
No. 6,790,264, 2004.
K. Łaskawiec et al. | Acta Energetica 4/29 (2016) | translation 58–63
This is a supporting translation of the original text published in this issue of “Acta Energetica” on pages 58–63. When referring to the article please refer to the original text.
PL
Murarka I.P. i in, Leaching of Selected
Constituents from Ammoniated Fly Ash
from a Coal-Fired Power Plant [Ługowanie
wybranych składników z amoniakowanego
popiołu lotnego z elektrowni
opalanych węglem], Proceedings of
International Ash Utilization Symposium,
The University of Kentucky, Center for
Applied Energy Research, Lexington,
USA, 2003, Paper No. 81.
Naik T.R., Kumar R., Current innovation
in cement-based materials [Aktualne
innowacje w materiałach cementowych],
Center for By-Products Utilization,
University of Wisconsin-Milwaukee, 2003.
Naik T.R. i in., High-Carbon Fly Ash
in Manufacturing Conductive CLSM
and Concrete [Wysokowęglowy popiół
lotny w produkcji przewodzącego CLSM
i betonu], Journal of Materials in Civil
Engineering 2006, nr 18(6), s. 743–746.
Necker P., Experience gained by
Neckarwerke from operation of SCR
DeNOx units [Doświadczenie z eksploatacji
instalacji odazotowania typu SCR
zdobyte przez Neckarwerke], Symposium
on Stationary Combustion Nitrogen
Oxide Control, 1989, Vol. 2, 6A-19
– 6A-38.
Novak M., Rych H.G., Design and
operation of SCR-type NOx-reduction
plants at the Dürnohr power station in
Austria [Budowa i eksploatacja instalacji
redukcji NOx typu SCR w elektrowni
Dürnohr w Austrii], Symposium on
Stationary Combustion Nitrogen Oxide
Control, 1989, Vol. 2, 7A-1 – 7A-26.
Paillére A.M., Application of Admixtures
in Concrete [Zastosowanie domieszek
do betonu], 1st Edition, E & FN Spoon,
London, 1995, s. 17–22.
Pedersen K.H. i in., The effect of combustion
conditions in a full-scale low-NOx
coal fired unit on fly ash properties for its
application in concrete mixtures [Wpływ
warunków spalania w pełnoskalowym
bloku węglowym o niskiej emisji NOx
na właściwości popiołu do jego stosowania
w mieszankach betonowych], Fuel
Processing Technology 2009, nr 90 (2),
s. 180–185.
Pedersen K.H., Jensen A.D.,
Dam-Johansen K., The effect of low-NOx
combustion on residual carbon in fly ash
and its adsorption capacity for air entrainment
admixtures in concreto [Wpływ
spalania niskoemisyjnego na pozostałości
węgla w popiele lotnym i jego zdolność
adsorpcji domieszek napowietrzających
w betonie], Combustion and Flame 2010,
nr 157, s. 208–216.
Perry R.H., Green D.W., Perry’s chemical
engineering handbook [Poradnik
inżynierii chemicznej Perry’ego], 7th ed.
McGraw Hill., 1997.
Radojevic M., Reduction of nitrogen oxides
in flue gases [Redukcja tlenków azotu
w gazach odlotowych], Environmental
Pollution 1998, nr 102, 685–689.
Raporty dotyczące emisji NOx
Europejskiej Agencji Środowiska [online],
https://europa.eu/european-union/about-
-eu_en [dostęp: 1.02.2017].
Russell H., Carmel J., Cong T.T., Method
of Removing Ammonia from Fly Ash and
Fly Ash Composition Produced Thereby
[Sposób usuwania amoniaku z popiołu
lotnego i skład tak wytworzonego popiołu
lotnego], U.S. Patent No. 7,329,397, 2008.
Schnelle K.B., Brown C.A., Air pollution
control technology handbook [Poradnik
technologii ograniczania emisji atmosferycznych],
Boca Raton, Florida, CRC
Press, 2002.
Shanthakumar S., Singh D.N., Phadke
R.C., Determining Residual Ammonia
in Flue Gas Conditioned Fly Ash and
Its Influence on the Pozzolanic Activity
[Wyznaczanie amoniaku resztkowego
w popiele lotnym z oczyszczonych spalin
i jego wpływ na aktywność pucolanową],
Journal of Testing and Evaluation 2010,
nr 39(1), s. 1–8.
Teixeira D.P., Muzio L.J., Effect of trace
combustion species on SNCR performance
[Wpływ śladowych produktów
spalania na wydajność SNCR],
International conference on environmental
control of combustion processes,
Hawaii, 1991, Paper No. 20.
Timofeeva I. i in., Automated procedure
for determination of ammonia in concrete
with headspace single-drop micro-extraction
by stepwise injection spectrophotometric
analysis [Zautomatyzowana
procedura do określania amoniaku
w betonie metodą mikroekstrakcji pojedynczej
kropli przez analizę spektrofotometryczną
stopniowego wstrzykiwania],
Talanta 2015, nr 133, s. 34–37.
Report on the Environment – Nitrogen
Oxides Emissions, US Environmental
Protection Agency [Raport środowiskowy
– Tlenki azotu, Agencja Ochrony
Środowiska USA], 2014, [online] https://
cfpub.epa.gov/roe/indicator.cfm?i=15.
Van Caneghem J. i in., NOx reduction in
waste incinerators by selective catalytic
reduction (SCR) instead of selective non
catalytic reduction (SNCR) compared
from a life cycle perspective: a case study
[Redukcja NOx w spalarniach odpadów
metodą selektywnej redukcji katalitycznej
(SCR) zamiast selektywnej redukcji
niekatalitycznej (SNCR) z perspektywy
cyklu życia: studium przypadku], Journal
of Cleaner Production 2016, nr 112,
s. 4452–4460.
Wesche K. (red.), Fly ash in concrete:
properties and performance [Popiół lotny
w betonie: właściwości i wydajność], E &
FN Spoon, London, 1991, s. 3–24, 42–62,
–143.
Wu Z., Understanding fluidised bed
combustion (CCC/76) [Zrozumienie
spalania w złożu fluidalnym (CCC/76)],
London: IEA Clean Coal Centre, 2003.
Yao Z.T. i in., A comprehensive review
on the applications of coal fly ash
[Kompleksowy przegląd zastosowań
popiołu lotnego], Earth-Science
Reviews 2015, nr 141, s. 105–121.
Zeldovich Y., The oxidation of nitrogen in
combustion and explosions [Utlenianie
azotu przy spalaniu i eksplozji], Acta
Physicochimica USSR 1946, nr 21,
s. 577–628.
Zhong B.J., Roslyakov P.V., Study on
prompt NOx emission in boilers [Badanie
szybkiej emisji NOx w kotłach], Journal of
Thermal Science 1996, nr 5, s. 143–147.