Tepelné výměníky s rekuperací tepla se používají pro rekuperaci spalin z vysoké pece pro vytápění areálu závodu.

Jádrem rekuperace odpadního tepla a ohřevu z vysokopecních spalin je zachycení citelného a latentního tepla ve spalinách pomocí vědeckých a technologických prostředků. Po vyčištění, výměně tepla a skladování se odpadní tepelná energie přemění na stabilní zdroj tepla, čímž se dosáhne energetického cyklu „přeměny odpadu na poklad“. Na rozdíl od tradičních modelů vytápění-na uhlí a zemní plyn-se tento přístup zaměřuje na průmyslové odpadní teplo jako na jádro bez nutnosti další spotřeby fosilních paliv. Snižuje plýtvání energií a emise znečišťujících látek a dokonale splňuje základní potřeby průmyslového zeleného rozvoje v rámci cíle „dvou uhlíku“.

Efektivní provoz systému vytápění s rekuperací tepla ze spalin vysoké pece závisí na kompletním technickém systému. Jeho hlavní proces lze rozdělit do pěti hlavních článků: sběr spalin, čištění, výměna odpadního tepla, regulace akumulace tepla a doprava vytápění. Každý článek spolupracuje na zajištění účinnosti, stability a bezpečnosti zpětného získávání odpadního tepla. V procesu shromažďování spalin systém zavádí spaliny o vysoké teplotě (obvykle 150-300 stupňů) vypouštěné z výfuku vysoké pece do sběrače odpadního tepla přes sací ventilátor přiváděný spalinami. Kolektor často používá žebrované trubkové výměníky tepla, které svou hustou žebrovanou strukturou zvětšují teplosměnnou plochu a zlepšují účinnost zachycování odpadního tepla. Teplotní čidla jsou zároveň vybavena pro sledování teploty spalin v reálném čase a poskytují datovou podporu pro následnou regulaci.

V důsledku přítomnosti velkého množství prachu (včetně Fe ₂ O3, SiO ₂ atd.), škodlivých plynů (jako je SO ₂, NO ₓ) a vlhkosti ve spalinách z vysoké pece, pokud se přímo dostanou do systému výměny tepla, způsobí ucpání potrubí, korozi a sníží životnost zařízení. Proto je čištění čištění zásadní. Kompletní sada modulů pro čištění odpadního tepla obvykle zahrnuje keramické filtrační jednotky, adsorpční jednotky s aktivním uhlím a hydrofobní membránové dehydratační jednotky zapojené do série. Keramická filtrační jednotka dokáže účinně odstraňovat prach ze spalin, adsorpční jednotka s aktivním uhlím absorbuje škodlivé plyny a hydrofobní membránová dehydratační jednotka odděluje vlhkost od spalin. Po trojitém čištění mohou spaliny účinně zabránit poškození následného zařízení, prodloužit životnost systému a zajistit bezpečnost vytápění.
Výměna odpadního tepla je základním článkem celého systému a její princip se točí kolem „účinného zachycování odpadního tepla a přesného přenosu tepla“, přičemž se řídí třemi hlavními zákony přenosu tepla – vedením tepla, prouděním tepla a sáláním tepla. Současný způsob výměny tepla hlavního proudu využívá výměnu tepla stěna ke stěně, která předává teplo ze spalin cirkulující vodě přes tepelný výměník, čímž se dosahuje přeměny energie na „chlazení spalin a ohřev vody“ - spaliny o vysoké teplotě proudí plášťovou stranou výměníku tepla a cirkulující voda proudí vždy opačným směrem než je rozdíl teplot spalin vždy velký, než je rozdíl teplot 40-80 stupňů), maximalizuje účinnost výměny tepla. Například nízkoteplotní výměník tepla spalin využívající nízkorozměrné trubky z kompozitního materiálu na bázi uhlíku s vysokou tepelnou vodivostí má nejen odolnost proti korozi a sníženou odolnost, ale také účinně rekuperuje nízkoteplotní odpadní teplo spalin kolem 145 stupňů a plně využívá potenciál odpadního tepla.

Vzhledem k tomu, že teplota spalin z vysoké pece je ovlivněna faktory, jako je zatížení tavby a složení suroviny, je amplituda kolísání velká, což může snadno vést k nestabilní teplotě topného média. Proto se regulační článek akumulace tepla stává klíčem k zajištění stability vytápění. Tento problém účinně řeší aplikace tepelných akumulačních zařízení se střední teplotou s fázovou změnou. Zařízení používá jako jádro materiály s fázovou změnou, jako je slitina hliníku a křemíku, vyplňuje vnitřek tepelné akumulační nádrže a obsahuje kovová žebra pro zlepšení přenosu tepla. Využitím vlastností materiálů s fázovou změnou tepelné akumulace s vysokou{4}}hustotou dosahuje stabilního skladování a-uvolňování odpadního tepla na požádání. Když je zbytkové teplo spalin dostatečné, materiál se změnou fáze absorbuje teplo a tuhne; Při nedostatečném množství odpadního tepla nebo zvýšení požadavku na vytápění uvolňují materiály s fázovou změnou teplo, aby zajistily stabilní teplotu v topné síti. Inteligentní řídicí modul navíc prostřednictvím PLC regulátoru v reálném čase monitoruje parametry, jako je teplota spalin, průtok cirkulující vody a teplota materiálu s fázovou změnou, dynamicky upravuje pracovní stav sacího ventilátoru a oběhového čerpadla, dosahuje inteligentního provozu a údržby systému a dále zlepšuje efektivitu využití energie.

V současné době, s prohlubováním koncepce rozvoje průmyslové zeleně, se neustále inovuje a modernizuje také technologie vytápění zpětným získáváním tepla ze spalin vysokých pecí. Aplikace nových materiálů (jako jsou kompozitní trubky vyztužené grafenem) dále zlepšuje účinnost přenosu tepla, integrace technologie digitálního dvojčete umožňuje-monitorování v reálném čase a varování před poruchami provozu zařízení a propojení technologie tepelného čerpadla a tepelných akumulačních zařízení dále zkoumá potenciál pro využití odpadního tepla o střední a nízké teplotě. V budoucnu, s neustálým zlepšováním technologie, bude systém vytápění spalin s rekuperací tepla z vysoké pece efektivnější, inteligentnější a stabilnější. Lze jej aplikovat nejen na areály oceláren, ale také rozšířit na okolní komunitní vytápění, realizovat koordinované využití energie mezi areálem závodu a městem a otevřít širší prostor pro využití zdrojů průmyslového odpadního tepla.
Průmyslové odpadní teplo je skrytým „zeleným pokladem“ a využití tepla ze spalin z vysokých pecí pro vytápění závodu není pouze efektivním využitím energie, ale také konkrétní praxí pro podniky, které mají plnit sociální odpovědnost a podporovat zelený a nízkouhlíkový-rozvoj. Pod vedením cíle „dvou uhlíku“ bude stále více ocelářských společností zvyšovat své úsilí v oblasti rekuperace a využití odpadního tepla, řešit problém plýtvání energií prostřednictvím technologických inovací, transformovat spaliny z vysokých pecí z „odpadního plynu“ na „teplý proud“, vnést nový impuls do průmyslové zelené transformace a dosáhnout oboustranně výhodné situace s ekonomickými, ekologickými a sociálními přínosy.