Теплообмінники-утилізатори використовуються для утилізації димових газів доменної печі для забезпечення обігріву приміщення підприємства.
Основою утилізації відпрацьованого тепла та нагрівання від доменного димового газу є уловлювання відчутного та прихованого тепла в димовому газі за допомогою наукових і технологічних засобів. Після очищення, теплообміну та зберігання відпрацьована теплова енергія перетворюється на стабільне джерело тепла, досягаючи енергетичного циклу «перетворення відходів у скарб». На відміну від традиційних моделей опалення, що працюють на вугіллі та газі-, цей підхід зосереджується на промисловому відпрацьованому теплі як на своїй основі, без необхідності додаткового споживання викопного палива. Він зменшує витрати енергії та викиди забруднюючих речовин, ідеально задовольняючи основні потреби екологічного промислового розвитку в рамках цілі «подвійного вуглецю».
Ефективна робота системи опалення з рекуперацією тепла димових газів доменної печі залежить від повної технічної системи. Його основний процес можна розділити на п’ять основних ланок: збір димових газів, очищення, теплообмін відходів, регулювання зберігання тепла та транспортування тепла. Кожна ланка працює разом, щоб забезпечити ефективність, стабільність і безпеку утилізації відпрацьованого тепла. У процесі збирання димових газів система вводить димовий газ із високою-температурою (зазвичай 150-300 градусів), що виходить із вихлопного отвору доменної печі, у колектор відпрацьованого тепла через вентилятор, що створює димовий газ. У колекторах часто використовуються ребристі трубчасті теплообмінники, які збільшують площу теплообміну та підвищують ефективність уловлювання відпрацьованого тепла завдяки своїй щільній ребристій структурі. У той же час датчики температури обладнані для моніторингу температури димових газів у режимі реального часу, забезпечуючи підтримку даних для подальшого регулювання.
Через наявність великої кількості пилу (включаючи Fe ₂ O3, SiO ₂ тощо), шкідливих газів (таких як SO ₂, NO ₓ) і вологи в доменному димовому газі, якщо він безпосередньо потрапляє в систему теплообміну, це спричинить закупорку трубопроводу, корозію та скоротить термін служби обладнання. Тому очисне лікування має вирішальне значення. Повний набір модулів очищення відпрацьованого тепла зазвичай включає керамічні блоки фільтрації, блоки адсорбції активованого вугілля та блоки гідрофобної мембранної дегідратації, з’єднані послідовно. Керамічний блок фільтрації може ефективно видаляти пил з димових газів, адсорбційний блок активованого вугілля адсорбує шкідливі гази, а блок гідрофобної мембрани відокремлює вологу від димових газів. Після потрійного очищення димовий газ може ефективно уникнути пошкодження наступного обладнання, продовжити термін служби системи та забезпечити безпеку опалення.
Обмін відпрацьованим теплом є основною ланкою всієї системи, і його принцип обертається навколо «ефективного захоплення відпрацьованого тепла та точної теплопередачі», дотримуючись трьох основних законів теплопередачі: теплопровідності, теплоконвекції та теплового випромінювання. Поточний основний метод теплообміну використовує теплообмін від стінки до стінки, який передає тепло димового газу до циркулюючої води через теплообмінник, досягаючи перетворення енергії «охолодження димового газу та нагрівання води» - високо-димовий газ протікає через кожух теплообмінника, а циркулююча вода тече в протилежному напрямку до димового газу на стороні труби, завжди підтримуючи високу температуру різниця (середня різниця температур 40-80 градусів), максимізуючи ефективність теплообміну. Наприклад, -низькотемпературний теплообмінник димових газів, в якому використовуються труби з високою теплопровідністю з низькотемпературного композитного матеріалу на основі вуглецю, не тільки має стійкість до корозії та знижений опір, але також ефективно рекуперує низькотемпературне відпрацьоване тепло димових газів приблизно до 145 градусів, повністю використовуючи потенціал відпрацьованого тепла.
Враховуючи, що на температуру димового газу доменної печі впливають такі фактори, як навантаження плавки та склад сировини, амплітуда коливань велика, що може легко призвести до нестабільної температури нагрівального середовища. Таким чином, ланка регулювання накопичення тепла стає ключем до забезпечення стабільності опалення. Застосування середньотемпературних накопичувачів фазової зміни фази ефективно вирішує цю проблему. Пристрій використовує фазозмінні матеріали, такі як алюмінієво-кремнієвий сплав, як серцевину, заповнює внутрішню частину термоакумулятора та вбудовує металеві ребра для покращення теплопередачі. Використовуючи характеристики термоакумуляції високої-щільності матеріалів зі зміною фази, він забезпечує стабільне зберігання та-вивільнення відпрацьованого тепла за потребою. Коли залишкового тепла димового газу достатньо, матеріал фазової зміни поглинає тепло і твердне; Коли недостатньо відпрацьованого тепла або зростає потреба в опаленні, фазоперехідні матеріали виділяють тепло, щоб забезпечити стабільну температуру в тепломережі. Крім того, модуль інтелектуального керування контролює такі параметри, як температура димових газів, швидкість потоку циркулюючої води та температура матеріалу фазової зміни, у режимі реального часу за допомогою контролера ПЛК, динамічно регулює робочий стан індукційного вентилятора та циркуляційного насоса, забезпечує інтелектуальну роботу та технічне обслуговування системи та додатково покращує ефективність використання енергії.
В даний час, з поглибленням концепції промислового зеленого розвитку, технологія опалення з рекуперацією тепла димових газів доменної печі також постійно вдосконалюється та вдосконалюється. Застосування нових матеріалів (таких як армовані графеном композитні труби) ще більше покращує ефективність теплопередачі, інтеграція технології цифрових подвійників забезпечує-моніторинг у режимі реального-часу та попередження про несправності в роботі обладнання, а поєднання технології теплового насоса та пристроїв накопичення тепла додатково досліджує потенціал для використання відпрацьованого тепла середньої та низької температури. У майбутньому, з безперервним удосконаленням технології, система опалення з рекуперацією тепла димових газів доменної печі буде більш ефективною, інтелектуальною та стабільною. Його можна застосувати не лише до металургійних територій, але й розширити до навколишнього громадського опалення, реалізуючи скоординоване використання енергії між територією заводу та містом і відкриваючи ширший простір для використання ресурсів промислового відпрацьованого тепла.
Промислове відпрацьоване тепло є прихованим «зеленим скарбом», і використання тепла доменного димового газу для опалення заводів є не лише ефективним використанням енергії, але й конкретною практикою для підприємств щодо виконання соціальних обов’язків і сприяння екологічному та низько{0}}вуглецевому розвитку. Відповідно до цілі «подвійного вуглецю» все більше й більше металургійних компаній збільшуватимуть свої зусилля щодо рекуперації та утилізації відпрацьованого тепла, вирішуватимуть проблему марнотратної енергії за допомогою технологічних інновацій, перетворюватимуть доменні димові гази з «відпрацьованих газів» на «теплий струм», придадуть нового імпульсу екологічній трансформації промисловості та досягнуть безпрограшної ситуації економічних, екологічних і соціальних переваг.
