Schimbătoarele de căldură cu recuperare de căldură sunt utilizate pentru recuperarea gazelor de ardere din furnal pentru a asigura încălzirea zonei centralei.
Miezul recuperării căldurii reziduale și al încălzirii din gazele de ardere a furnalului este captarea căldurii sensibile și latente din gazele de ardere prin mijloace științifice și tehnologice. După purificare, schimb de căldură și stocare, energia termică reziduală este transformată într-o sursă de încălzire stabilă, realizând ciclul energetic de „transformare a deșeurilor în comori”. Spre deosebire de modelele tradiționale de încălzire pe cărbune-și pe gaz-, această abordare se concentrează pe căldura reziduală industrială ca bază, fără a fi nevoie de un consum suplimentar de combustibili fosili. Reduce risipa de energie și emisiile de poluanți, satisfacând perfect nevoile de bază ale dezvoltării ecologice industriale în cadrul obiectivului „dual carbon”.
Funcționarea eficientă a sistemului de încălzire cu recuperare a căldurii gazelor arse din furnal se bazează pe un sistem tehnic complet. Procesul său de bază poate fi împărțit în cinci verigi majore: colectarea gazelor arse, tratarea de purificare, schimbul de căldură reziduală, reglarea stocării căldurii și transportul încălzirii. Fiecare legătură funcționează împreună pentru a asigura eficiența, stabilitatea și siguranța recuperării căldurii reziduale. În procesul de colectare a gazelor de ardere, sistemul introduce gazele de ardere la temperatură înaltă-(de obicei 150-300 grade ) evacuate de la evacuarea furnalului în colectorul de căldură reziduală prin ventilatorul de tiraj indus de gazele de ardere. Colectorul folosește adesea schimbătoare de căldură cu tuburi cu aripioare, care măresc aria de schimb de căldură și îmbunătățesc eficiența captării căldurii reziduale cu structura lor densă cu aripioare. În același timp, senzorii de temperatură sunt echipați pentru a monitoriza temperatura gazelor de ardere în timp real, oferind suport de date pentru reglarea ulterioară.
Datorită prezenței unei cantități mari de praf (inclusiv Fe ₂ O3, SiO ₂ etc.), a gazelor dăunătoare (cum ar fi SO ₂, NO ₓ) și a umidității în gazele de ardere a furnalului, dacă intră direct în sistemul de schimb de căldură, va cauza blocarea conductei, coroziune și va reduce durata de viață a echipamentului. Prin urmare, tratamentul de purificare este crucial. Un set complet de module de purificare a căldurii reziduale include de obicei unități de filtrare ceramică, unități de adsorbție cu cărbune activ și unități de deshidratare cu membrană hidrofobă conectate în serie. Unitatea de filtrare ceramică poate îndepărta eficient praful din gazele de ardere, unitatea de adsorbție a cărbunelui activat adsorb gazele nocive, iar unitatea de deshidratare cu membrană hidrofobă separă umiditatea de gazele de ardere. După purificarea triplă, gazele de ardere pot evita în mod eficient deteriorarea echipamentelor ulterioare, pot prelungi durata de viață a sistemului și pot asigura siguranța încălzirii.
Schimbul de căldură reziduală este veriga centrală a întregului sistem, iar principiul său se învârte în jurul „captarea eficientă a căldurii reziduale și transferul precis de căldură”, urmând cele trei legi majore ale transferului de căldură: conducția căldurii, convecția căldurii și radiația căldurii. Metoda curentă principală de schimb de căldură adoptă schimbul de căldură de la perete la perete, care transferă căldura din gazele de ardere în apa care circulă printr-un schimbător de căldură, realizând conversia energiei de „răcire a gazelor de ardere și încălzire a apei” - gazele de ardere cu temperatură înaltă- circulă prin partea mantalei schimbătorului de căldură, iar apa circulantă curge în direcția opusă a gazului arse întotdeauna în direcția opusă a diferenței de temperatură diferență de temperatură de 40-80 de grade), maximizând eficiența schimbului de căldură. De exemplu, un schimbător de căldură pentru gaze de ardere la temperatură joasă-care utilizează țevi de conductivitate termică ridicată din material compozit pe bază de carbon de dimensiuni reduse nu numai că are rezistență la coroziune și rezistență redusă, dar recuperează eficient căldura reziduală a gazelor de ardere la temperatură joasă în jur de 145 de grade, valorificând pe deplin potențialul de căldură reziduală.
Având în vedere că temperatura gazelor de ardere a furnalului este afectată de factori precum sarcina de topire și compoziția materiilor prime, amplitudinea fluctuației este mare, ceea ce poate duce cu ușurință la o temperatură instabilă a mediului de încălzire. Prin urmare, legătura de reglare a stocării căldurii devine cheia pentru asigurarea stabilității încălzirii. Aplicarea dispozitivelor de stocare termică cu schimbare de fază la temperatură medie rezolvă eficient această problemă. Dispozitivul folosește ca miez materiale cu schimbare de fază, cum ar fi aliajul de aluminiu și siliciu, umple interiorul rezervorului de stocare termică și înglobează aripioare metalice pentru a îmbunătăți transferul de căldură. Utilizând caracteristicile de stocare termică de-densitate mare ale materialelor cu schimbare de fază, se realizează o stocare stabilă și eliberarea-la cerere a căldurii reziduale. Când căldura reziduală a gazelor de ardere este suficientă, materialul cu schimbare de fază absoarbe căldură și se solidifică; Când există căldură reziduală insuficientă sau o creștere a cererii de încălzire, materialele cu schimbare de fază eliberează căldură pentru a asigura o temperatură stabilă în rețeaua de încălzire. În plus, modulul de control inteligent monitorizează parametri precum temperatura gazelor de ardere, debitul de apă în circulație și temperatura materialului de schimbare a fazei în timp real printr-un controler PLC, ajustează dinamic starea de funcționare a ventilatorului de tiraj indus și a pompei de circulație, realizează funcționarea și întreținerea inteligente a sistemului și îmbunătățește în continuare eficiența utilizării energiei.
În prezent, odată cu aprofundarea conceptului de dezvoltare industrială ecologică, tehnologia de încălzire cu recuperare a căldurii din furnalul de ardere este, de asemenea, în mod constant inovatoare și modernizată. Aplicarea de noi materiale (cum ar fi țevile compozite ranforsate cu grafen) îmbunătățește și mai mult eficiența transferului de căldură, integrarea tehnologiei gemene digitale permite monitorizarea în timp real și avertizarea de defecțiune a echipamentelor, iar cuplarea tehnologiei pompei de căldură și a dispozitivelor de stocare termică explorează în continuare potențialul de utilizare a căldurii reziduale la temperaturi medii și joase. În viitor, odată cu îmbunătățirea continuă a tehnologiei, sistemul de încălzire cu recuperare a căldurii din furnalul de ardere va fi mai eficient, inteligent și mai stabil. Poate fi aplicat nu numai zonelor fabricilor siderurgice, ci și extins la încălzirea comunității din jur, realizând utilizarea coordonată a energiei între zona uzinei și oraș și deschizând spațiu mai larg pentru utilizarea resurselor de căldură reziduală industrială.
Căldura reziduală industrială este o „comoară verde” ascunsă, iar utilizarea recuperării căldurii din gazele de ardere din furnal pentru încălzirea instalațiilor nu este doar o utilizare eficientă a energiei, ci și o practică concretă pentru ca întreprinderile să își îndeplinească responsabilitățile sociale și să promoveze dezvoltarea ecologică și cu emisii reduse de carbon-. Sub îndrumarea obiectivului „dublu carbon”, tot mai multe companii siderurgice își vor spori eforturile în recuperarea și utilizarea căldurii reziduale, vor rezolva problema risipei de energie prin inovație tehnologică, vor transforma gazele de ardere din „gaz rezidual” în „curent cald”, vor injecta un nou impuls transformării ecologice industriale și vor obține o situație câștigătoare a beneficiilor economice, de mediu și sociale.
