Обеспыливание и денитрификация при производстве ферромолибдена

Когда говорят про обеспыливание и денитрификацию в контексте ферромолибдена, многие сразу думают о стандартных скрубберах или СНКВ. Но на практике, особенно при высоких температурах отходящих газов после печей, всё упирается в стойкость материалов и реальную, а не паспортную, эффективность. Частая ошибка — пытаться применить решения для чугуна или ферросплавов попроще, не учитывая специфику именно молибденовых руд и состав пыли.

Проблема высокой температуры и абразивной пыли

Основная сложность начинается сразу после выпуска сплава. Газы могут идти с температурой под 400–500°C, а то и выше, и несут не просто мелкодисперсную пыль, но и частицы с высокой абразивностью. Обычные тканевые рукавные фильтры здесь быстро выходят из строя — спекаются, прогорают. Многие пытаются решить это через сложные системы охлаждения, но это влечёт за собой конденсацию, налипание, а в итоге — просто перенос проблемы из одной точки технологической цепи в другую.

Мы в своё время пробовали комбинированный подход: сухое инерционное улавливание первой грубой фракции, потом резкое охлаждение и уже потом рукава. Эффективность по пыли была неплохой, но вот с оксидами азота — никак. СКВ, которые ставили на следующем этапе, постоянно забивались той самой мелкой пылью, которая всё же проскакивала. Получался замкнутый круг: чтобы работала денитрификация, нужна идеальная очистка от пыли, а чтобы она была идеальной, нужно охлаждать, что создаёт новые проблемы.

Тут и пришлось искать решения, которые работают в ?горячей? зоне. Стали смотреть в сторону металлических пористых элементов. Они не горят, держат температуру, но вопрос был в стойкости к химической составляющей газов — там ведь могут быть и пары, и кислотные примеси. Опытным путём выяснили, что нужны специальные сплавы, иначе коррозия съедает их за сезон.

Внедрение металломембранных технологий: не панацея, а инструмент

Именно тогда в поле зрения попала технология, которую продвигает ООО Чэнду Итай Технология (информацию можно найти на https://www.yitaicd.ru). Они как раз заявляют о фокус на металлических мембранных материалах и очистке высокотемпературных коррозионных газов. Что важно — их материалы позиционируются не как универсальные, а именно под сложные условия. Мы взяли образцы для испытаний на пилотной установке.

Суть в том, что металлическая мембрана работает как барьерный фильтр тонкой очистки, но её можно разместить прямо в горячем потоке, минуя стадию глубокого охлаждения. Это сразу снимало головную боль с конденсацией. Однако, первая же проблема — перепады давления. При высокой запылённости мембрана быстро теряла пропускную способность, требовалась частая импульсная регенерация. Пришлось дорабатывать систему обратной продувки, подбирать режимы. Это к вопросу о том, что ни одна технология не работает ?из коробки?.

Но когда режим отладили, результат по обеспыливанию оказался на уровне 99.8% для фракции до 1 микрона. Это было серьёзным шагом. Главное преимущество, которое мы увидели — стабильность. Элементы не деградировали от тепловых ударов, а их поверхностная фильтрация (в отличие от глубинной у тканей) позволяла лучше контролировать процесс. Для производства ферромолибдена, где важен и выход продукта, и соблюдение ПДК, это был ключевой момент.

Интеграция денитрификации: катализ и ?хвосты? процесса

С очищенным, но всё ещё горячим газом работать с денитрификацией уже проще. Здесь классика — каталитическое восстановление (СКВ) или адсорбция. Мы остановились на СКВ, но снова упёрлись в температуру. Катализаторы часто требуют узкого температурного окна, например, 300–350°C. Наш газ после металломембранного фильтра был около 380°C. Пришлось ставить компактный рекуперативный теплообменник, чтобы слегка ?подтащить? температуру до оптимальной, не прибегая к разбавлению или прямому охлаждению водой.

Опыт ООО Чэнду Итай Технология в экологически чистых процессах очистки здесь был кстати. Их подход к проектированию модульных систем позволил вписать каталитический реактор почти вплотную к фильтру, минимизируя теплопотери и занимаемую площадь. Это важно для действующих цехов, где каждый квадратный метр на счету.

Самым капризным моментом оказалась именно стабильность работы катализатора. Несмотря на предварительную очистку, следовые количества специфических соединений молибдена и других металлов могли постепенно отравлять активные центры. Мониторинг эффективности денитрификации пришлось сделать непрерывным, с корректировкой расхода реагента (аммиака или карбамида) в реальном времени. Это та область, где теория из учебников расходится с практикой — состав отходящих газов на ферромолибдене может плавать в зависимости от шихты, и под это нужно уметь подстраиваться.

Экономика и надёжность: что в итоге вышло на площадке

Внедрение такой двухступенчатой системы — металломембранный фильтр горячей очистки + каталитический реактор СКВ — потребовало капитальных вложений выше, чем под стандартное решение. Однако, если считать не просто смету, а стоимость жизненного цикла, картина меняется. Срок службы металлических мембран, заявленный и подтверждённый на практике, оказался в 3–4 раза выше, чем у рукавов из высокотемпературных тканей. Плюс — экономия на утилизации отработанных фильтрующих элементов, которые являются опасными отходами.

Второй момент — энергетика. Отказ от сложной системы водяного охлаждения газов перед очисткой дал прямую экономию на воде, химводоподготовке и канализации. Тепло отходящих газов частично удалось утилизировать в том же теплообменнике для подогрева технологического воздуха. Это уже вопросы энергоэффективности, но они напрямую вытекают из выбранного метода обеспыливания.

Надёжность. После двух лет эксплуатации система показывает стабильные показатели по выбросам. Ключевым было пережить первые полгода — период обкатки и тонкой настройки всех режимов. Были и сбои: один раз из-за резкого изменения состава шихты выросла доля сверхмелкой пыли, которая временно снизила цикл фильтрации. Пришлось оперативно менять настройки импульсной продувки. Это нормальная практика — технология должна быть гибкой.

Выводы и область для развития

Так что же, комбинация высокотемпературного металломембранного обеспыливания с последующей каталитической денитрификацией — идеал? Нет, идеала не существует. Это работоспособное, технологически зрелое решение для современных производств ферромолибдена, где ужесточаются экологические нормы и стоит вопрос об энергосбережении. Оно требует более высокой квалификации обслуживающего персонала и понимания химии процесса, а не просто механики.

Перспективы вижу в дальнейшей интеграции этих ступеней — возможно, в создании гибридных элементов, где на поверхности той же металлической мембраны будет нанесён каталитически активный слой. Это сократит габариты и, потенциально, капитальные затраты. Некоторые разработки в этом направлении, судя по открытым источникам, ведутся, в том числе и в компаниях, подобных ООО Чэнду Итай Технология, которые фокусируются на комплексных мембранных решениях.

Для тех, кто только задумывается о модернизации газоочистки, совет был бы такой: не ищите готовых каталогных решений. Проводите тщательный анализ состава и параметров ваших именно газов на всех режимах работы печи. Инвестируйте в пилотные испытания разных технологий, включая металлические мембраны для горячей фильтрации. И считайте экономику на горизонте 10 лет, а не на момент закупки. Только так можно прийти к системе, которая будет не просто соответствовать нормативам, но и работать стабильно, без постоянного ремонта и переделок.