Обеспыливание и обессеривание рудно-термических печей

Если честно, когда слышишь ?обеспыливание и обессеривание рудно-термических печей?, первое, что приходит в голову — это горы бумажной отчётности и идеальные цифры в презентациях. Но на практике, особенно на старых мощностях, всё упирается в одно: как убрать пыль и сернистые соединения, не остановив при этом печь на месяц и не разорившись на реагентах. Многие до сих пор считают, что достаточно поставить циклоны да скруббер — и проблема решена. Это самое опасное заблуждение. Я видел, как на комбинате в Красноярском крае по такой схеме за полгода ?съели? всю футеровку газоходов — сернистые агломераты просто разъели металл. Так что давайте по порядку, без воды.

Где кроется основная сложность с пылью в РТП

Пыль из рудно-термических печей — это не просто взвесь. Она высокодисперсная, часто с частицами меньше 5 микрон, да ещё и с высокой электропроводностью из-за содержания металлов. Обычные электрофильтры здесь могут работать, но только если идеально рассчитан температурный режим и состав газа. Малейший сбой — и начинается обратная корона, эффективность падает с 99% до 60% буквально за смену.

Я помню случай на ферросплавном производстве: поставили систему, рассчитанную на 180°C. Но при пиковых нагрузках температура на выходе из печи прыгала до 220–230°C. В итоге пыль, которая должна была осаждаться, просто проскакивала, забивая дальше по тракту теплообменники. Пришлось экстренно дорабатывать систему аварийного охлаждения, что вылилось в простой и перерасход воды. Вывод: проектировать нужно с запасом по пиковым, а не по среднестатистическим параметрам.

И ещё один нюанс — абразивность. Частицы пыли в РТП часто имеют острые кромки. Это убивает лопатки вентиляторов и разрывает ткань в рукавных фильтрах. Приходится искать компромисс между степенью очистки и ресурсом оборудования. Иногда лучше чуть снизить эффективность, но увеличить межремонтный период.

Обессеривание: не только SO?, но и вся таблица Менделеева

С серой в отходящих газах РТП история отдельная. Тут главная ошибка — пытаться применить стандартные схемы, например, мокрую известковую очистку, без учёта специфики. В газах, помимо SO?, летит куча всего: соединения фтора, хлора, иногда даже пары тяжёлых металлов. Они могут ?отравлять? сорбент или образовывать шламы, которые потом не выведешь из системы.

На одном из заводов по выплавке никеля пытались использовать сухой сорбент на основе гидроксида кальция. В теории — отлично. На практике — соединения хлора из шихты вступали в реакцию, образуя гигроскопичный CaCl?, который налипал на стенках реактора монолитной коркой. Чистили вручную, с риском для здоровья. Пришлось переходить на двухступенчатую систему: сначала улавливание галогенов, потом уже обессеривание.

Здесь, кстати, хорошо себя показывают технологии с применением мембранного разделения для подготовки реагентов или очистки промывных жидкостей. Это позволяет точно дозировать активный компонент и не завозить на площадку тонны готового сорбента. Компания ООО Чэнду Итай Технология (сайт: https://www.yitaicd.ru) как раз занимается такими решениями — металлические мембранные материалы для агрессивных сред. Их подход с тонким разделением на этапе подготовки реагента может кардинально снизить расходы. В их материалах, если верить описанию, заложена стойкость к высоким температурам и коррозии, что для наших условий критически важно.

Связка процессов: почему нельзя чистить пыль и серу по отдельности

Самая большая головная боль — это интеграция систем. Часто заказчик покупает ?лучший в мире? электрофильтр и ?самую эффективную? установку обессеривания, а потом годами не может их заставить работать вместе. Потому что после электрофильтра газ должен идти на сероочистку с определённой температурой и влажностью. А если пылеулавливание дало сбой, на сероочистку летит абразив, который стирает сопла форсунок в мокрых скрубберах.

Универсального рецепта нет. Но есть правило: система должна проектироваться как единый технологический комплекс, а не как набор боксов. Нужен общий АСУТП, который в реальном времени отслеживает параметры на всём тракте и перестраивает режимы. Например, при росте температуры перед электрофильтром — увеличивать разбрызгивание воды в камере охлаждения, но так, чтобы не переувлажнить газ перед сухой сероочисткой.

Мы однажды внедряли систему на основе металлических фильтров тонкой очистки (как раз похожих на те, что делает ООО Чэнду Итай Технология) перед адсорберами серы. Идея была в том, чтобы дать на сероочистку уже абсолютно чистый от пыли газ. Это сработало — ресурс адсорбента вырос почти вдвое. Но сама фильтровальная система требовала регулярной импульсной продувки, и пришлось очень точно рассчитать циклы, чтобы не создавать скачков давления в газоходе печи. Мелочь, а без неё — остановка.

Реальные кейсы и ?костыли?, которые приходится применять

В идеальном мире все печи новые, и все системы спроектированы с нуля. В реальности мы имеем дело с агрегатами, которым по 30–40 лет. И часто задача звучит так: ?Встройте очистку в существующий газоход, не меняя фундамент и не уменьшая сечение?. Это высший пилотаж.

На медном заводе нам пришлось для обеспыливания ставить не вертикальный электрофильтр, а горизонтальный, ?расплющив? его по существующему помещению. Эффективность, конечно, немного упала, но другого выхода не было. А для улавливания серы применили технологию с циркулирующим кипящим слоем — компактно, и можно вписать в старую схему.

Бывают и курьёзные случаи. На одном из предприятий для борьбы с пылью перед реконструкцией поставили батарею циклонов БЦ-250. А печь, как назло, начала работать на более мелкой шихте. Пыль стала проскакивать. Пока ждали новое оборудование, цеховики придумали ?костыль?: перед циклонами стали впрыскивать тонкий туман воды. Пыль слипалась, и крупные агломераты улавливались. Эффективность выросла с 70% до 85%. Конечно, это временная мера — коррозия ускорилась, но на полгода проблема была снята. Главное — понимать, что такие решения временные, и не забывать про основную модернизацию.

Что в перспективе: мембраны, новые материалы и цифра

Сейчас много говорят про мембранные технологии, особенно для высокотемпературных и агрессивных газов. Если раньше мембраны боялись высокой температуры и забивания, то сейчас появляются решения на основе интерметаллидов и керамики с металлической основой. Вот, например, та же ООО Чэнду Итай Технология в своей деятельности заявляет о пионерских разработках в области металлических мембранных материалов и технологий мембранного разделения именно для экологически чистых процессов очистки высокотемпературных газов. Это как раз наш случай. Суть в том, что такая мембрана может выполнять селективное разделение прямо в горячем потоке, выделяя, например, диоксид серы для дальнейшей конверсии в товарную продукцию, а не просто для захоронения.

Но внедрение этого — вопрос не только технологии, но и кадров. Оператор, привыкший к заслонкам и скрубберам, должен будет учиться работать с совершенно другими параметрами: перепадами давления на мембране, концентрациями на выходе, другими регламентами обслуживания. Это психологический и организационный барьер.

Ещё один тренд — цифровые двойники. Не просто АСУТП, а полная модель газоочистки, которая учится на данных и предсказывает, например, когда нужно увеличить подачу сорбента или запустить регенерацию фильтров. Это может резко снизить расходные материалы. Но опять же — для старых заводов сначала нужно поставить нормальные датчики, а это часто целый проект по замене коммуникаций.

Итоговые мысли: не гнаться за 100%, а добиваться стабильности

Главный вывод из всей этой кухни — не нужно стремиться к паспортным 99,9% очистки любой ценой. Часто стабильные 95% с гарантией отсутствия аварийных выбросов и с разумными эксплуатационными затратами — это гораздо лучше. Потому что за этими дополнительными 4,9% может стоять удвоение расхода электроэнергии, тонны специфических реагентов и еженедельные чистки.

Система обеспыливания и обессеривания рудно-термических печей должна быть, прежде всего, надёжной и ремонтопригодной в условиях конкретного цеха. Лучше простая и грубая, но которую понимает и может починить местный персонал, чем навороченная ?чёрная коробка?, для обслуживания которой нужно ждать специалиста из другого часового пояса.

И последнее: никогда не экономьте на этапе инженерных изысканий и анализа реального состава газа. Месяц пробоотбора и анализа в разных режимах работы печи сэкономит миллионы на переделках потом. Это та истина, которую все знают, но которой постоянно пренебрегают в погоне за сроками и бюджетом. А в итоге всё равно платят больше, но уже за исправление ошибок.