Очистка доменного газа

Когда говорят про очистку доменного газа, многие сразу представляют циклоны да мокрые скрубберы. Ну, классика, что тут скажешь. Но если копнуть в саму суть — а это ведь не просто пыль убрать, это подготовить ценное сырье для ТЭЦ или нагрева воздухонагревателей, да еще и с минимальными потерями тепла и напора — то вся ?классика? начинает хромать. Особенно когда сталкиваешься с реальными параметрами: температура под 200°C, взвесь не только тонкой пыли, но и паров цинка, щелочей, тот же K/Na. Обычные ткани в рукавных фильтрах тут долго не живут, а мокрые системы порождают стоки, которые потом дорого утилизировать. Вот тут и начинается область, где решения нужны нестандартные, и где, кстати, наша компания, ООО Чэнду Итай Технология, сфокусировала свои усилия. На нашем сайте yitaicd.ru как раз подробно разбираем, почему металлические мембранные материалы — это не для галочки, а часто единственный выход для тонкой очистки в таких агрессивных условиях.

Где болит: типичные проблемы на практике

Давай по порядку. Идеальная схема: газ из доменной печи → циклон (грубая очистка) → скруббер (охлаждение и первичная тонкая очистка) → что-то на финише, например, электрофильтр или тот же рукавный фильтр. Теория гладкая. А на практике? Скруббер — это понижение температуры, конденсат, коррозия. Если не угадать с точкой росы, получаем кислотный конденсат, который ест оборудование на раз-два. Плюс, потеря давления, которую потом дутьевым вентилятором компенсируй — энергозатраты растут.

Но главная головная боль — это финишная стадия после скруббера. Газ-то уже относительно холодный, но не полностью. И влажный. И в нем остается та самая тонкодисперсная пыль, которая и нужна для качественной очистки доменного газа. Рукавные фильтры с полиэстером или даже PTFE-покрытием в такой влажной и химически нестабильной среде быстро теряют эффективность. Происходит забивание, слеживание, а то и химическая деградация ткани. Меняешь рукава раз в год-два — и считай, что вся экономия от использования газа летит в трубу.

Был у меня опыт на одном из переделов Урала. Стояли как раз такие фильтры. Проблема была не столько в очистке, сколько в стабильности. То давление скачок из-за забитого рукава, то прорыв пыли. Анализ показал, что дело в конденсации паров цинка и щелочей прямо на волокнах фильтра. Они создавали липкий слой, к которому намертво прилипала вся пыль. Обратная продувка не помогала. Вот тогда и пришла мысль: а что если уйти от ткани вообще?

Металлическая мембрана: почему это не ?волшебная таблетка?, а инструмент

Тут мы и подходим к нашей основной теме — металлическим мембранным материалам. Не буду рекламировать, просто поделюсь наблюдениями. Это не ткань, а пористая структура из спеченных металлических порошков (чаще всего нержавеющая сталь, инконель). Порядок пор — от 0.5 до 40 микрон, что идеально для улавливания той самой тонкой фракции после циклона. Но главное — это абсолютная гидрофобность и химическая стойкость.

В контексте очистки доменного газа это решает сразу несколько проблем. Первое — влага. Конденсат не впитывается, не забивает поры. Он просто стекает. Второе — температура. Металл выдерживает кратковременные скачки до 400-500°C, что для участка после скруббера с запасом. Третье — химия. Пары цинка, щелочи, слабокислые среды нержавейке не страшны. Не образуется того липкого слоя, который убивал тканевые фильтры.

Но и тут есть свои ?но?. Металлическая мембрана — вещь дорогая в производстве. И она требует аккуратного обращения при монтаже — пористый слой можно механически повредить. Еще один нюанс, о котором мало кто говорит сразу: такая мембрана создает большее начальное сопротивление, чем новая тканевая. Правда, со временем оно практически не растет, в отличие от ткани, где сопротивление увеличивается по мере забивания.

Кейс из жизни: замена на ходу

Вернемся к тому уральскому заводу. После анализа предложили им не полную замену фильтров, а ретрофит — установку кассет с металлической мембраной в существующий корпус рукавного фильтра. Самое сложное было убедить их провести пробный запуск на одной секции. Боялись, что сопротивление будет слишком высоким и сорвет график выплавки.

Расчеты делали с тройным запасом. Подобрали мембрану с размером пор 10 микрон, чтобы не перегружать систему. Монтаж — отдельная история. Пришлось обучать их бригаду на месте, как обращаться с этими кассетами. Не скрою, одну повредили при установке — прижали грузоподъемником не с той стороны. Хорошо, что взяли с запасом.

Запустили. Первые дни технолог звонил каждый день: ?Давление стабильное, но на выходе мониторинг показывает пыль на границе ПДК?. Это был ожидаемый этап обкатки. Через неделю система вышла на режим. И тут проявилось главное: стабильность. Перепад давления на фильтре не менялся месяцами. Данные по чистоте газа стали не просто ?в норме?, а стабильно на порядок лучше нормы. Экономический эффект считали не только на сэкономленных рукавах, но и на снижении потерь давления (меньше мощность на дутьевом вентиляторе) и, что важно, на увеличении ресурса всего тракта за счет более качественной очистки.

О чем часто молчат: сопутствующие процессы и интеграция

Внедряя такие решения, нельзя думать только о фильтре. Очистка доменного газа — это система. Например, система обратной продувки. Для тканевых рукавов используют мощные импульсы сжатого воздуха. Для металлической мембраны, из-за ее жесткости и другого механизма пылеудержания, часто достаточно менее интенсивной, но более частой продувки. Пришлось перенастраивать контроллер.

Еще один момент — это утилизация уловленной пыли. Тут интересный парадокс. При тканевой фильтрации пыль часто идет комками, с влагой. При мембранной — она сухая и более сыпучая. Это, с одной стороны, упрощает транспортировку, но, с другой, требует пересмотра системы шнеков и бункеров-накопителей, так как сыпучий материал может создавать пыление в самом бункере. Пришлось дорабатывать систему аспирации узла выгрузки.

И, конечно, мониторинг. Стандартные системы контроля перепада давления работают, но они не дают картины по качеству очистки. Мы настояли на установке лазерного пылемера на выходе. Это не дешево, но это дает объективную картину в режиме реального времени и позволяет оптимизировать режимы продувки, экономя тот же сжатый воздух.

Выводы и взгляд вперед

Так что же, металлическая мембрана — панацея? Нет, конечно. Это технология для конкретных, сложных условий, где стоимость простоя и замены расходников превышает первоначальные вложения. Для простых задач, где газ сухой и химически нейтральный, тканевые фильтры останутся вне конкуренции по цене.

Но для именно доменного газа, с его высокой температурой, влажностью и сложным химическим ?коктейлем?, переход на металлические мембранные материалы — это логичный шаг в эволюции систем очистки. Это не про сиюминутную экономию, а про надежность и стабильность технологического процесса в долгосрочной перспективе. Опыт того завода, как и ряда других проектов, которые мы ведем, это подтверждает.

Основная работа компании ООО Чэнду Итай Технология, как указано на yitaicd.ru, как раз и сосредоточена на таких пионерских решениях в области мембранного разделения и экологически чистых процессов для высокотемпературных и коррозионных сред. Суть не в том, чтобы везде продать мембрану, а в том, чтобы интегрировать правильное решение в конкретный, живой технологический процесс. Потому что в конечном счете, эффективная очистка доменного газа — это не просто строчка в отчете по экологии, это прямой вклад в энергоэффективность и рентабельность всего металлургического передела.