Výmenníky tepla s rekuperáciou tepla sa používajú na rekuperáciu spalín z vysokej pece na zabezpečenie vykurovania areálu závodu.

Jadrom spätného získavania odpadového tepla a ohrevu z vysokopecných spalín je zachytávanie citeľného a latentného tepla v spalinách prostredníctvom vedeckých a technologických prostriedkov. Po vyčistení, výmene tepla a uskladnení sa energia odpadového tepla premení na stabilný zdroj tepla, čím sa dosiahne energetický cyklus „premeny odpadu na poklad“. Na rozdiel od tradičných modelov vykurovania na uhlie-a plyn-sa tento prístup zameriava na priemyselné odpadové teplo ako na jadro bez potreby dodatočnej spotreby fosílnych palív. Znižuje plytvanie energiou a emisie znečisťujúcich látok, čím dokonale spĺňa základné potreby priemyselného zeleného rozvoja v rámci cieľa „dvojakého uhlíka“.

Efektívna prevádzka vykurovacieho systému s rekuperáciou tepla zo spalín vysokej pece sa spolieha na kompletný technický systém. Jeho hlavný proces možno rozdeliť do piatich hlavných článkov: zber spalín, čistenie, výmena odpadového tepla, regulácia akumulácie tepla a preprava vykurovania. Každý článok spolupracuje na zaistení účinnosti, stability a bezpečnosti spätného získavania odpadového tepla. V procese zberu spalín systém zavádza vysokoteplotné spaliny (zvyčajne 150-300 stupňov) vypúšťané z výfuku vysokej pece do zberača odpadového tepla cez sací ventilátor indukovaný spalinami. Kolektor často využíva rebrové rúrkové výmenníky tepla, ktoré svojou hustou rebrovanou štruktúrou zväčšujú teplovýmennú plochu a zlepšujú účinnosť zachytávania odpadového tepla. Teplotné senzory sú zároveň vybavené na sledovanie teploty spalín v reálnom čase, čím poskytujú dátovú podporu pre následnú reguláciu.

V dôsledku prítomnosti veľkého množstva prachu (vrátane Fe₂O3, SiO₂ atď.), škodlivých plynov (ako SO₂, NOₓ) a vlhkosti v spalinách z vysokej pece, ak sa dostanú priamo do systému výmeny tepla, spôsobí to upchatie potrubia, koróziu a zníži životnosť zariadenia. Preto je očistná liečba kľúčová. Kompletná sada modulov na čistenie odpadového tepla zvyčajne obsahuje keramické filtračné jednotky, jednotky na adsorpciu aktívneho uhlia a jednotky na dehydratáciu hydrofóbnej membrány zapojené do série. Keramická filtračná jednotka dokáže efektívne odstraňovať prach zo spalín, adsorpčná jednotka s aktívnym uhlím adsorbuje škodlivé plyny a hydrofóbna membránová dehydratačná jednotka oddeľuje vlhkosť od spalín. Po trojnásobnom čistení môžu spaliny účinne zabrániť poškodeniu následného zariadenia, predĺžiť životnosť systému a zaistiť bezpečnosť vykurovania.
Výmena odpadového tepla je základným článkom celého systému a jej princíp sa točí okolo „efektívneho zachytávania odpadového tepla a presného prenosu tepla“ podľa troch hlavných zákonov prenosu tepla, ktorými sú vedenie tepla, prúdenie tepla a tepelné žiarenie. Súčasná hlavná metóda výmeny tepla využíva výmenu tepla medzi stenami, ktorá prenáša teplo zo spalín do cirkulujúcej vody cez výmenník tepla, čím sa dosahuje energetická premena „chladenia spalín a ohrevu vody“ - spaliny s vysokou teplotou prúdia cez plášťovú stranu výmenníka tepla a cirkulujúca voda prúdi vždy v opačnom smere, než je rozdiel teplôt (veľký rozdiel teplôt prúdi vždy v opačnom smere ako je rozdiel teplôt 40-80 stupňov), čo maximalizuje účinnosť výmeny tepla. Napríklad nízkoteplotný-výmenník tepla spalín využívajúci nízkorozmerné rúrky z kompozitného materiálu na báze uhlíka s vysokou tepelnou vodivosťou má nielen odolnosť proti korózii a zníženú odolnosť, ale tiež efektívne rekuperuje nízkoteplotné odpadové teplo spalín okolo 145 stupňov , čím naplno využíva potenciál odpadového tepla.

Vzhľadom na to, že teplota spalín z vysokej pece je ovplyvnená faktormi, ako je zaťaženie tavením a zloženie suroviny, je amplitúda kolísania veľká, čo môže ľahko viesť k nestabilnej teplote vykurovacieho média. Preto sa regulačný článok akumulácie tepla stáva kľúčom k zabezpečeniu stability vykurovania. Aplikácia tepelných akumulačných zariadení so strednou teplotou fázovej zmeny účinne rieši tento problém. Zariadenie používa ako jadro materiály s fázovou zmenou, ako je zliatina hliníka a kremíka, vypĺňa vnútro akumulačnej nádrže a obsahuje kovové rebrá na zlepšenie prenosu tepla. Využitím vlastností tepelnej akumulácie materiálov s fázovou zmenou s vysokou-hustotou dosahuje stabilné skladovanie a-uvoľňovanie odpadového tepla na požiadanie. Keď je zvyškové teplo spalín dostatočné, materiál so zmenou fázy absorbuje teplo a stuhne; Pri nedostatočnom množstve odpadového tepla alebo zvýšenej potrebe vykurovania uvoľňujú materiály s fázovou zmenou teplo, aby sa zabezpečila stabilná teplota vo vykurovacej sieti. Inteligentný riadiaci modul okrem toho prostredníctvom PLC regulátora v reálnom čase monitoruje parametre, ako je teplota spalín, prietok cirkulujúcej vody a teplota materiálu s fázovou zmenou, dynamicky upravuje pracovný stav sacieho ventilátora a obehového čerpadla, dosahuje inteligentnú prevádzku a údržbu systému a ďalej zlepšuje efektivitu využitia energie.

V súčasnosti s prehlbovaním koncepcie rozvoja priemyselnej zelene sa neustále inovuje a zdokonaľuje aj technológia vykurovania spätným získavaním tepla spalín z vysokých pecí. Aplikácia nových materiálov (ako sú kompozitné rúrky vystužené grafénom) ďalej zlepšuje účinnosť prenosu tepla, integrácia technológie digitálneho dvojčaťa umožňuje-monitorovanie v reálnom čase a varovanie o poruchách prevádzky zariadenia a prepojenie technológie tepelného čerpadla a tepelných akumulačných zariadení ďalej skúma potenciál využitia odpadového tepla pri strednej a nízkej teplote. V budúcnosti, s neustálym zlepšovaním technológie, bude vykurovací systém rekuperácie tepla zo spalín vysokej pece efektívnejší, inteligentnejší a stabilnejší. Dá sa aplikovať nielen na areály oceliarní, ale aj rozšíriť na okolité komunitné vykurovanie, realizovať koordinované využívanie energie medzi areálom závodu a mestom a otvárať širší priestor pre zdroje priemyselného odpadového tepla.
Priemyselné odpadové teplo je skrytým „zeleným pokladom“ a využitie tepla zo spalín z vysokej pece na vykurovanie závodu nie je len efektívnym využitím energie, ale aj konkrétnym postupom pre podniky pri plnení spoločenskej zodpovednosti a podpore zeleného a nízkouhlíkového-vývoja. Pod vedením cieľa „dvojakého uhlíka“ bude čoraz viac oceliarskych spoločností zvyšovať svoje úsilie pri zhodnocovaní a využívaní odpadového tepla, riešiť problém plytvania energiou prostredníctvom technologických inovácií, transformovať spaliny z vysokých pecí z „odpadového plynu“ na „teplý prúd“, vniesť nový impulz do priemyselnej ekologickej transformácie a dosiahnuť víťaznú- situáciu s ekonomickými, environmentálnymi a sociálnymi výhodami.