Wymienniki ciepła z odzyskiem ciepła służą do odzyskiwania gazów spalinowych z wielkiego pieca w celu zapewnienia ogrzewania obszaru zakładu.

Istotą odzyskiwania ciepła odpadowego i ogrzewania ze spalin wielkopiecowych jest wychwytywanie ciepła jawnego i utajonego w gazach spalinowych za pomocą środków naukowych i technologicznych. Po oczyszczeniu, wymianie ciepła i magazynowaniu energia cieplna odpadowa jest przekształcana w stabilne źródło ciepła, osiągając cykl energetyczny „zamieniania odpadów w skarb”. W przeciwieństwie do tradycyjnych modeli ogrzewania-opalanych węglem i gazem-, to podejście skupia się na ciepłu odpadowym z przemysłu jako jego rdzeniu, bez konieczności dodatkowego zużycia paliw kopalnych. Zmniejsza straty energii i emisję zanieczyszczeń, doskonale spełniając podstawowe potrzeby ekologicznego rozwoju przemysłowego w ramach celu „podwójnego węgla”.

Efektywna praca wielkopiecowego systemu ogrzewania z odzyskiem ciepła ze spalin opiera się na kompletnym systemie technicznym. Jego podstawowy proces można podzielić na pięć głównych ogniw: zbieranie gazów spalinowych, oczyszczanie, wymiana ciepła odpadowego, regulacja magazynowania ciepła i transport ciepła. Każde ogniwo współpracuje ze sobą, aby zapewnić wydajność, stabilność i bezpieczeństwo odzyskiwania ciepła odpadowego. W procesie zbierania gazów spalinowych system wprowadza-gaz spalinowy o wysokiej temperaturze (zwykle 150–300 stopni) odprowadzany z wylotu spalin wielkiego pieca do kolektora ciepła odpadowego przez wentylator wyciągowy wytwarzający spaliny. W kolektorze często stosuje się wymienniki ciepła z rurami żebrowanymi, które dzięki gęstej strukturze żebrowanej zwiększają powierzchnię wymiany ciepła i poprawiają efektywność wychwytywania ciepła odpadowego. Jednocześnie czujniki temperatury są wyposażone w monitorowanie temperatury gazów spalinowych w czasie rzeczywistym, zapewniając wsparcie danych dla późniejszej regulacji.

Ze względu na obecność dużej ilości pyłów (w tym Fe ₂ O3, SiO ₂ itp.), szkodliwych gazów (takich jak SO ₂, NO ₓ) i wilgoci w spalinach wielkopiecowych, jeśli przedostaną się one bezpośrednio do układu wymiany ciepła, spowoduje to zablokowanie rurociągu, korozję i skrócenie żywotności sprzętu. Dlatego zabieg oczyszczający jest kluczowy. Kompletny zestaw modułów do oczyszczania ciepła odpadowego zwykle obejmuje ceramiczne jednostki filtracyjne, jednostki adsorpcyjne z węglem aktywnym i jednostki odwadniające z membraną hydrofobową połączone szeregowo. Ceramiczna jednostka filtrująca skutecznie usuwa pył ze spalin, jednostka adsorpcyjna z węglem aktywnym adsorbuje szkodliwe gazy, a jednostka odwadniająca z membraną hydrofobową oddziela wilgoć od gazów spalinowych. Po potrójnym oczyszczeniu spaliny mogą skutecznie uniknąć uszkodzeń kolejnych urządzeń, przedłużyć żywotność systemu i zapewnić bezpieczeństwo ogrzewania.
Wymiana ciepła odpadowego jest podstawowym ogniwem całego systemu, a jej zasada opiera się na „efektywnym wychwytywaniu ciepła odpadowego i precyzyjnym przekazywaniu ciepła”, zgodnie z trzema głównymi prawami wymiany ciepła: przewodzeniem ciepła, konwekcją ciepła i promieniowaniem cieplnym. Obecna metoda głównego nurtu wymiany ciepła wykorzystuje wymianę ciepła od ściany do ściany, która przenosi ciepło zawarte w spalinach do krążącej wody przez wymiennik ciepła, uzyskując konwersję energii w ramach „chłodzenia gazów spalinowych i podgrzewania wody”. - Spaliny o wysokiej-temperaturze przepływają przez płaszcz wymiennika ciepła, a krążąca woda przepływa w kierunku przeciwnym do gazów spalinowych po stronie rury, zawsze utrzymując dużą różnicę temperatur (średnia różnica temperatur wynosząca 40-80 stopni), maksymalizując efektywność wymiany ciepła. Na przykład nisko-wymiennik ciepła gazów spalinowych wykorzystujący niskowymiarowe rury z materiału kompozytowego na bazie węgla o wysokiej przewodności cieplnej nie tylko jest odporny na korozję i zmniejszoną odporność, ale także skutecznie odzyskuje ciepło odpadowe gazów spalinowych o niskiej temperaturze około 145 stopni, w pełni wykorzystując potencjał ciepła odpadowego.

Biorąc pod uwagę, że na temperaturę gazów spalinowych wielkopiecowych wpływają takie czynniki jak wsad wytapialny i skład surowca, amplituda wahań jest duża, co może łatwo doprowadzić do niestabilności temperatury czynnika grzewczego. Dlatego połączenie regulacji akumulacji ciepła staje się kluczem do zapewnienia stabilności ogrzewania. Zastosowanie średniotemperaturowych urządzeń magazynujących energię ze zmianą fazową skutecznie rozwiązuje ten problem. Urządzenie wykorzystuje jako rdzeń materiały zmiennofazowe, takie jak stop aluminium i krzemu, wypełnia wnętrze zbiornika termicznego i osadza metalowe żebra w celu zwiększenia wymiany ciepła. Wykorzystując właściwości magazynowania ciepła o dużej-gęstości materiałów o przemianie fazowej, zapewnia stabilne magazynowanie i-uwalnianie ciepła odpadowego na żądanie. Gdy ciepło resztkowe gazów spalinowych jest wystarczające, materiał o przemianie fazowej pochłania ciepło i krzepnie; W przypadku niedostatecznej ilości ciepła odpadowego lub wzrostu zapotrzebowania na ciepło materiały zmiennofazowe uwalniają ciepło, aby zapewnić stabilną temperaturę w sieci ciepłowniczej. Ponadto inteligentny moduł sterujący monitoruje parametry, takie jak temperatura gazów spalinowych, natężenie przepływu wody obiegowej i temperatura materiału ze zmianą fazową w czasie rzeczywistym za pośrednictwem sterownika PLC, dynamicznie dostosowuje stan pracy wentylatora wyciągowego i pompy obiegowej, zapewnia inteligentną obsługę i konserwację systemu, a także jeszcze bardziej poprawia efektywność wykorzystania energii.

Obecnie, wraz z pogłębianiem się koncepcji zielonego rozwoju przemysłu, stale unowocześnia się także technologię ogrzewania z odzyskiem ciepła ze spalin wielkopiecowych. Zastosowanie nowych materiałów (takich jak rury kompozytowe wzmocnione grafenem) jeszcze bardziej poprawia efektywność wymiany ciepła, integracja technologii cyfrowych bliźniaków umożliwia monitorowanie-w czasie rzeczywistym i ostrzeganie o usterkach w działaniu sprzętu, a połączenie technologii pomp ciepła i urządzeń do magazynowania ciepła pozwala na dalsze badanie potencjału wykorzystania średnio- i niskotemperaturowego ciepła odpadowego. W przyszłości, dzięki ciągłemu doskonaleniu technologii, system ogrzewania z odzyskiem ciepła ze spalin wielkopiecowych będzie bardziej wydajny, inteligentny i stabilny. Można go zastosować nie tylko na obszarach hut stali, ale także rozszerzyć je na otaczające systemy ciepłownicze, realizując skoordynowane wykorzystanie energii pomiędzy obszarem huty a miastem i otwierając szerszą przestrzeń dla wykorzystania zasobów ciepła odpadowego z przemysłu.
Przemysłowe ciepło odpadowe to ukryty „zielony skarb”, a wykorzystanie ciepła ze spalin wielkopiecowych do ogrzewania zakładów to nie tylko efektywne wykorzystanie energii, ale także konkretna praktyka stosowana przez przedsiębiorstwa, umożliwiająca przedsiębiorstwom wypełnianie obowiązków społecznych oraz promowanie ekologicznego i niskoemisyjnego-rozwoju. Kierując się celem „podwójnego węgla”, coraz więcej przedsiębiorstw stalowych będzie zwiększać wysiłki w zakresie odzyskiwania i wykorzystania ciepła odpadowego, rozwiąże problem marnowania energii poprzez innowacje technologiczne, przekształci gazy spalinowe z wielkiego pieca z „gazu odpadowego” w „ciepły prąd”, nabierze nowego impetu w zieloną transformację przemysłu i osiągnie-korzystną dla obu stron sytuację, która przyniesie korzyści gospodarcze, środowiskowe i społeczne.