Теплообменники-утилизаторы тепла используются для рекуперации дымовых газов доменной печи с целью обогрева территории завода.

Основой рекуперации отходящего тепла и отопления дымовых газов доменных печей является улавливание явного и скрытого тепла в дымовых газах с помощью научных и технологических средств. После очистки, теплообмена и хранения отработанная тепловая энергия преобразуется в стабильный источник тепла, достигая энергетического цикла «превращения отходов в сокровища». В отличие от традиционных моделей отопления, работающих на угле-и газе-, в основе этого подхода лежит использование промышленного отходящего тепла без необходимости дополнительного потребления ископаемого топлива. Он сокращает энергетические отходы и выбросы загрязняющих веществ, полностью удовлетворяя основные потребности зеленого промышленного развития в рамках цели «двойного углерода».

Эффективная работа системы отопления с рекуперацией тепла дымовых газов доменной печи зависит от комплексной технической системы. Его основной процесс можно разделить на пять основных звеньев: сбор дымовых газов, очистка, теплообмен отходов, регулирование аккумулирования тепла и транспортировка тепла. Каждое звено работает вместе, чтобы обеспечить эффективность, стабильность и безопасность утилизации отходящего тепла. В процессе сбора дымовых газов система вводит дымовые газы высокой-температуры (обычно 150–300 градусов), выбрасываемые из выпускного отверстия доменной печи, в коллектор отходящего тепла через вытяжной вентилятор, нагнетаемый дымовыми газами. В коллекторе часто используются теплообменники с оребренными трубками, которые увеличивают площадь теплообмена и повышают эффективность улавливания отходящего тепла за счет плотной ребристой структуры. В то же время датчики температуры оборудованы для контроля температуры дымовых газов в режиме реального времени, обеспечивая поддержку данных для последующего регулирования.

Из-за наличия в доменном дымовом газе большого количества пыли (в том числе Fe₂O3, SiO₂ и др.), вредных газов (таких как SO₂, NOₓ), влаги при прямом попадании в систему теплообмена это приведет к засорению трубопроводов, коррозии, сокращению срока службы оборудования. Поэтому очистительная обработка имеет решающее значение. В комплект модулей очистки теплоотходов обычно входят блоки керамической фильтрации, блоки адсорбции активированным углем и блоки обезвоживания с гидрофобной мембраной, соединенные последовательно. Блок керамической фильтрации эффективно удаляет пыль из дымовых газов, блок адсорбции активированным углем адсорбирует вредные газы, а блок осушки с гидрофобной мембраной отделяет влагу из дымовых газов. После тройной очистки дымовые газы позволяют эффективно избежать повреждения последующего оборудования, продлить срок службы системы и обеспечить безопасность отопления.
Отходящий теплообмен является основным звеном всей системы, и его принцип основан на «эффективном улавливании отходящего тепла и точной теплопередаче», следуя трем основным законам теплопередачи: теплопроводности, тепловой конвекции и тепловому излучению. Текущий основной метод теплообмена использует теплообмен от стены к стенке, который передает тепло дымовых газов циркулирующей воде через теплообменник, обеспечивая преобразование энергии «охлаждения дымовых газов и нагрева воды» - высокотемпературные дымовые газы проходят через кожух теплообменника, а циркулирующая вода течет в направлении, противоположном дымовому газу на стороне трубы, всегда поддерживая большую разницу температур (средняя разница температур 40-80 градусов), что обеспечивает максимальную эффективность теплообмена. Например, низкотемпературный теплообменник дымовых газов, в котором используются низкоразмерные трубы из композитного материала на основе углерода с высокой теплопроводностью, не только обладает коррозионной стойкостью и пониженным сопротивлением, но также эффективно рекуперирует низкотемпературное отходящее тепло дымовых газов с температурой около 145 градусов, полностью используя потенциал отходящего тепла.

Учитывая, что на температуру дымовых газов доменной печи влияют такие факторы, как плавильная загрузка и состав сырья, амплитуда колебаний велика, что легко может привести к нестабильности температуры греющей среды. Поэтому звено регулирования теплоаккумулирования становится залогом обеспечения стабильности нагрева. Применение среднетемпературных термоаккумулирующих устройств с фазовым переходом эффективно решает эту проблему. В устройстве в качестве сердечника используются материалы с фазовым переходом, такие как алюминиево-кремниевый сплав, он заполняет внутреннюю часть резервуара для хранения тепла и имеет металлические ребра для улучшения теплопередачи. Благодаря использованию характеристик теплоаккумулирования высокой-плотности материалов с фазовым переходом достигается стабильное хранение и-выделение по требованию отработанного тепла. Когда остаточного тепла дымовых газов достаточно, материал с фазовым переходом поглощает тепло и затвердевает; При недостатке отходящего тепла или увеличении потребности в отоплении материалы с фазовым переходом выделяют тепло, чтобы обеспечить стабильную температуру в тепловой сети. Кроме того, интеллектуальный модуль управления контролирует такие параметры, как температура дымовых газов, расход циркулирующей воды и температура материала с фазовым переходом, в режиме реального времени с помощью контроллера ПЛК, динамически регулирует рабочее состояние вытяжного вентилятора и циркуляционного насоса, обеспечивает интеллектуальную эксплуатацию и техническое обслуживание системы, а также дополнительно повышает эффективность использования энергии.

Currently, with the deepening of the concept of industrial green development, the technology of blast furnace flue gas heat recovery heating is also constantly innovating and upgrading. The application of new materials (such as graphene reinforced composite pipes) further improves heat transfer efficiency, the integration of digital twin technology enables real-time monitoring and fault warning of equipment operation, and the coupling of heat pump technology and thermal storage devices further explores the potential for the utilization of medium and low temperature waste heat. In the future, with the continuous improvement of technology, the blast furnace flue gas heat recovery heating system will be more efficient, intelligent, and stable. It can not only be applied to steel plant areas, but also expanded to surrounding community heating, realizing the coordinated utilization of energy between the plant area and the city, and opening up broader space for the resource utilization of industrial waste heat.
Промышленное отходящее тепло — это скрытое «зеленое сокровище», а использование рекуперации тепла дымовых газов доменных печей для отопления предприятий — это не только эффективное использование энергии, но и конкретная практика, позволяющая предприятиям выполнять социальные обязательства и способствовать экологически чистому и-углеродному развитию. Под руководством цели «двойного углерода» все больше и больше сталелитейных компаний будут наращивать свои усилия по рекуперации и использованию отходящего тепла, решать проблему энергетических отходов с помощью технологических инноваций, превращать дымовые газы доменных печей из «отходных газов» в «теплый ток», придавать новый импульс промышленной зеленой трансформации и достигать беспроигрышной ситуации с экономическими, экологическими и социальными выгодами.