Izmjenjivači topline sa povratom topline koriste se za rekuperaciju dimnih plinova iz visoke peći za grijanje područja postrojenja.
Suština povrata otpadne topline i grijanja iz dimnih plinova iz visokih peći je prikupljanje osjetljive i latentne topline u dimnom plinu naučnim i tehnološkim sredstvima. Nakon pročišćavanja, izmjene topline i skladištenja, otpadna toplotna energija se pretvara u stabilan izvor grijanja, čime se postiže energetski ciklus „pretvaranja otpada u blago“. Za razliku od tradicionalnih modela grijanja na ugalj-i plin-, ovaj pristup se fokusira na toplotu industrijskog otpada kao svoju srž, bez potrebe za dodatnom potrošnjom fosilnih goriva. Smanjuje rasipanje energije i emisije zagađivača, savršeno zadovoljavajući ključne potrebe industrijskog zelenog razvoja u okviru cilja "dvostrukog ugljika".
Efikasan rad sistema grijanja sa rekuperacijom toplote visoke peći oslanja se na kompletan tehnički sistem. Njegov osnovni proces može se podijeliti u pet glavnih karika: sakupljanje dimnih plinova, tretman prečišćavanja, izmjena otpadne topline, regulacija skladištenja topline i prijenos grijanja. Svaka karika radi zajedno kako bi se osigurala efikasnost, stabilnost i sigurnost povrata otpadne topline. U procesu sakupljanja dimnih gasova, sistem uvodi visoko{3}}dimni gas (obično 150-300 stepeni) koji se ispušta iz ispušnog otvora visoke peći u kolektor otpadne toplote kroz ventilator dimnih gasova indukovane promaje. Kolektor često koristi izmjenjivače topline s rebrastim cijevima, koji svojom gustom rebrastom strukturom povećavaju površinu izmjene topline i poboljšavaju efikasnost hvatanja otpadne topline. Istovremeno, temperaturni senzori su opremljeni za praćenje temperature dimnih gasova u realnom vremenu, pružajući podršku podacima za naknadnu regulaciju.
Zbog prisustva velike količine prašine (uključujući Fe ₂ O3, SiO ₂, itd.), štetnih gasova (kao što su SO ₂, NO ₓ), i vlage u dimnom gasu visoke peći, ako direktno uđe u sistem razmene toplote, to će uzrokovati začepljenje cevovoda, životni vek opreme i koroziju opreme. Stoga je tretman prečišćavanjem ključan. Kompletan set modula za pročišćavanje otpadne topline obično uključuje keramičke jedinice za filtriranje, jedinice za adsorpciju aktivnog uglja i jedinice za dehidraciju hidrofobne membrane povezane u seriju. Keramička jedinica za filtriranje može efikasno ukloniti prašinu iz dimnih gasova, adsorpciona jedinica sa aktivnim ugljem adsorbuje štetne gasove, a hidrofobna membranska dehidrataciona jedinica odvaja vlagu od dimnih gasova. Nakon trostrukog prečišćavanja, dimni gas može efikasno izbjeći oštećenje naknadne opreme, produžiti vijek trajanja sistema i osigurati sigurnost grijanja.
Izmjena otpadne topline je ključna karika cijelog sistema, a njen princip se vrti oko "efikasnog hvatanja otpadne topline i preciznog prijenosa topline", slijedeći tri glavna zakona prijenosa topline: provođenje toplote, toplotnu konvekciju i toplotno zračenje. Trenutna uobičajena metoda razmjene topline usvaja izmjenu topline od zida do zida, koja prenosi toplinu iz dimnog plina cirkulirajućoj vodi kroz izmjenjivač topline, postižući konverziju energije "hlađenja dimnih plinova i grijanja vode" - visoko-dimni plin teče kroz omotačku stranu izmjenjivača topline, a na cijev koja cirkulira u suprotnom smjeru vode uvijek cirkulira. održavanje velike temperaturne razlike (prosječna temperaturna razlika od 40-80 stepeni), maksimizirajući efikasnost izmjene topline. Na primjer, niskotemperaturni izmjenjivač topline dimnih plinova koji koristi niskodimenzionalne cijevi od kompozitnog materijala na bazi ugljika visoke toplinske provodljivosti ne samo da ima otpornost na koroziju i smanjenu otpornost, već i efikasno vraća niskotemperaturnu otpadnu toplinu dimnih plinova oko 145 stupnjeva, u potpunosti iskorištavajući potencijal otpadne topline.
S obzirom da na temperaturu dimnih gasova visoke peći utiču faktori kao što su opterećenje topljenja i sastav sirovine, amplituda fluktuacije je velika, što lako može dovesti do nestabilne temperature grejnog medija. Stoga regulaciona veza za skladištenje topline postaje ključ za osiguranje stabilnosti grijanja. Primena uređaja za skladištenje toplote sa promenom faze srednje temperature efikasno rešava ovaj problem. Uređaj koristi materijale za promenu faze kao što je legura aluminijuma silikona kao jezgro, ispunjava unutrašnjost rezervoara za skladištenje toplote i ugrađuje metalna rebra za poboljšanje prenosa toplote. Koristeći karakteristike termičke memorije visoke{4}}gustine materijala za promjenu faze, postiže se stabilno skladištenje i oslobađanje otpadne topline na zahtjev. Kada je zaostala toplota dimnog gasa dovoljna, materijal za promenu faze apsorbuje toplotu i skrućuje se; Kada nema dovoljno otpadne toplote ili povećane potrebe za grijanjem, materijali za promjenu faze oslobađaju toplinu kako bi osigurali stabilnu temperaturu u mreži grijanja. Osim toga, inteligentni upravljački modul nadzire parametre kao što su temperatura dimnih plinova, protok cirkulirajuće vode i temperatura materijala s promjenom faze u realnom vremenu preko PLC kontrolera, dinamički prilagođava radni status ventilatora inducirane promaje i cirkulacione pumpe, postiže inteligentan rad i održavanje sistema i dodatno poboljšava efikasnost korištenja energije.
Trenutno, sa produbljivanjem koncepta industrijskog zelenog razvoja, tehnologija rekuperacije toplote iz visokih peći takođe se stalno inovira i nadograđuje. Primjena novih materijala (kao što su kompozitne cijevi ojačane grafenom) dodatno poboljšava efikasnost prijenosa topline, integracija digitalne twin tehnologije omogućava praćenje u-realnom vremenu i upozoravanje na kvarove u radu opreme, a spajanje tehnologije toplinske pumpe i uređaja za skladištenje topline dalje istražuje potencijal za korištenje otpadne topline srednje i niske temperature. U budućnosti, uz kontinuirano unapređenje tehnologije, sistem grijanja sa rekuperacijom topline iz visokih peći bit će efikasniji, inteligentniji i stabilniji. Ne može se primijeniti samo na područja čeličana, već se može proširiti i na grijanje okolnih zajednica, ostvarujući koordinirano korištenje energije između područja fabrike i grada, i otvarajući širi prostor za korištenje resursa industrijske otpadne topline.
Industrijska otpadna toplina je skriveno 'zeleno blago', a korištenje povrata topline iz visokih peći za grijanje postrojenja nije samo efikasno korištenje energije, već i konkretna praksa za preduzeća da ispune društvene odgovornosti i promoviraju zeleni i niskougljični razvoj. Pod vodstvom cilja "dvougljičnog", sve više i više čeličana će povećati svoje napore u povratu i korištenju otpadne topline, riješiti problem energetskog otpada kroz tehnološke inovacije, transformirati dimni plin iz visokih peći iz "otpadnog plina" u "toplu struju", ubrizgati novi zamah u industrijsku zelenu transformaciju i postići dobitnu situaciju-ekonomske koristi i socijalne koristi.
