מחליפי חום של התאוששות חום משמשים להשבת גזי פליטה בכבשן פיצוץ כדי לספק חימום לאזור המפעל.
הליבה של שחזור וחימום פסולת חום מגז הפליטה היא ללכוד את החום הגיוני והסמוי בגז הפליטה באמצעים מדעיים וטכנולוגיים. לאחר טיהור, חילופי חום ואחסון, אנרגיית החום הפסולת מומרת למקור חימום יציב, תוך השגת מחזור האנרגיה של "הפיכת פסולת לאוצר". שלא כמו מודלים מסורתיים של חימום-פחם וגז-, גישה זו מתמקדת בחום הפסולת התעשייתי בליבתה, ללא צורך בצריכה נוספת של דלקים מאובנים. זה מפחית בזבוז אנרגיה ופליטות מזהמים, עונה בצורה מושלמת על צורכי הליבה של פיתוח ירוק תעשייתי תחת מטרת "פחמן כפול".
התפעול היעילה של מערכת החימום להתאוששות חום גז הפליטה בתנור הפיצוץ מסתמך על מערכת טכנית שלמה. ניתן לחלק את תהליך הליבה שלו לחמישה קישורים עיקריים: איסוף גזי פליטה, טיפול טיהור, חילופי חום פסולת, ויסות אגירת חום והובלת חימום. כל קישור עובד יחד כדי להבטיח את היעילות, היציבות והבטיחות של שחזור חום פסולת. בתהליך איסוף גזי הפליטה, המערכת מכניסה את גז הפליטה בטמפרטורה-גבוהה (בדרך כלל 150-300 מעלות) הנפלט מיציאת הפליטה של תנור הפיצוץ לתוך קולט חום הפסולת דרך מאוורר הטיוטה המושרה בגז הפליטה. הקולט משתמש לעתים קרובות במחלפי חום של צינורות סנפירים, אשר מגדילים את שטח חילופי החום ומשפרים את יעילות לכידת החום של הפסולת עם המבנה הצפוף שלהם. במקביל, חיישני טמפרטורה מצוידים לניטור טמפרטורת גזי הפליטה בזמן אמת, ומספקים תמיכה בנתונים לרגולציה שלאחר מכן.
בשל נוכחות של כמות גדולה של אבק (כולל Fe ₂ O3, SiO ₂ וכו'), גזים מזיקים (כגון SO ₂, NO ₓ), ולחות בגז הפליטה של כבשני פיצוץ, אם הוא ייכנס ישירות למערכת חילופי החום, זה יגרום לחסימת צנרת, קורוזיה של הציוד ויקצר את חיי הציוד. לכן, טיפול טיהור הוא חיוני. סט שלם של מודולים לטיהור חום פסולת כולל בדרך כלל יחידות סינון קרמיות, יחידות ספיחה של פחם פעיל ויחידות התייבשות ממברנות הידרופוביות המחוברות בסדרה. יחידת הסינון הקרמי יכולה להסיר ביעילות אבק מגז הפליטה, יחידת ספיחת הפחם הפעיל סופחת גזים מזיקים, ויחידת ההתייבשות של הממברנה ההידרופובית מפרידה בין לחות מגז הפליטה. לאחר טיהור משולש, גז הפליטה יכול למעשה למנוע נזק לציוד הבא, להאריך את חיי השירות של המערכת ולהבטיח את בטיחות החימום.
חילופי חום פסולת הוא חוליית הליבה של המערכת כולה, והעיקרון שלה סובב סביב "לכידה יעילה של חום פסולת והעברת חום מדויקת", בהתאם לשלושת חוקי העברת החום העיקריים של הולכת חום, הסעת חום וקרינת חום. שיטת חילופי החום הרגילה הנוכחית מאמצת חילופי חום מקיר לקיר, אשר מעבירה את החום בגז הפליטה למים המסתובבים דרך מחליף חום, ומשיגה המרת אנרגיה של "קירור גז הפליטה וחימום מים" - גז הפליטה בטמפרטורה גבוהה- זורם דרך צד המעטפת של מחליף החום, והגז במחזור זורם תמיד בכיוון המים במחזור שמירה על הפרש טמפרטורה גדול (הפרש טמפרטורה ממוצע של 40-80 מעלות), מקסום את יעילות חילופי החום. לדוגמה, מחליף חום גזי פליטה בטמפרטורה- נמוכה המשתמש בצינורות מרוכבים על בסיס פחמן נמוך ממדים בעלי מוליכות תרמית גבוהה לא רק בעל עמידות בפני קורוזיה והתנגדות מופחתת, אלא גם משחזר ביעילות חום פסולת גזי פליטה בטמפרטורה נמוכה סביב 145 מעלות, תוך מימוש מלא של הפוטנציאל של פסולת חום.
בהתחשב בכך שהטמפרטורה של גז הפליטה של תנור הפיצוץ מושפעת מגורמים כמו עומס התכה והרכב חומרי הגלם, משרעת התנודות היא גדולה, מה שעלול להוביל בקלות לטמפרטורה לא יציבה של מדיום החימום. לכן, קישור ויסות אגירת החום הופך למפתח להבטחת יציבות החימום. היישום של התקני אחסון תרמיים לשינוי שלב בטמפרטורה בינונית פותר ביעילות בעיה זו. המכשיר משתמש בחומרים לשינוי פאזה כגון סגסוגת סיליקון אלומיניום בתור הליבה, ממלא את פנים מיכל האגירה התרמי ומטמיע סנפירי מתכת כדי לשפר את העברת החום. על ידי שימוש במאפייני האחסון התרמי בצפיפות-הגבוהה של חומרים לשינוי פאזה, הוא משיג אחסון יציב ושחרור-על פי דרישה של פסולת חום. כאשר החום השיורי של גז הפליטה מספיק, חומר שינוי הפאזה סופג חום ומתמצק; כאשר אין מספיק חום פסולת או עלייה בביקוש לחימום, חומרי שינוי פאזה משחררים חום כדי להבטיח טמפרטורה יציבה ברשת החימום. בנוסף, מודול הבקרה החכמה מנטר פרמטרים כגון טמפרטורת גזי הפליטה, קצב זרימת מים במחזור וטמפרטורת חומר שינוי פאזה בזמן אמת באמצעות בקר PLC, מתאים באופן דינמי את מצב העבודה של מאוורר הטיוטה המושרה ומשאבת המחזור, משיג תפעול ותחזוקה מושכלים של המערכת, ומשפר עוד יותר את יעילות ניצול האנרגיה.
נכון לעכשיו, עם העמקת הרעיון של פיתוח ירוק תעשייתי, גם הטכנולוגיה של חימום שחזור חום של גז פליץ בכבשנים מתחדשת ומשדרגת כל הזמן. היישום של חומרים חדשים (כגון צינורות מרוכבים מחוזקים בגרפן) משפר עוד יותר את יעילות העברת החום, השילוב של טכנולוגיית התאומים הדיגיטליים מאפשר ניטור-בזמן אמת ואזהרת תקלות של פעולת הציוד, והצימוד של טכנולוגיית משאבת חום והתקני אחסון תרמיים בוחן עוד יותר את הפוטנציאל לניצול של פסולת חום בטמפרטורה בינונית ונמוכה. בעתיד, עם שיפור מתמיד של הטכנולוגיה, מערכת החימום להתאוששות החום של גז הפליטה של תנור הפיצוץ תהיה יעילה, חכמה ויציבה יותר. ניתן ליישם אותו לא רק על שטחי מפעלי פלדה, אלא גם להרחיב אותו לחימום קהילתי מסביב, תוך מימוש ניצול מתואם של האנרגיה בין שטח המפעל לעיר, ופתיחת שטח רחב יותר לניצול משאבים של פסולת חום תעשייתי.
פסולת חום תעשייתית היא 'אוצר ירוק' נסתר, והשימוש בשחזור חום גז פליט של כבשנים לחימום מפעלים הוא לא רק ניצול יעיל של אנרגיה, אלא גם פרקטיקה קונקרטית של ארגונים למלא אחריות חברתית ולקדם פיתוח ירוק ופחות-פחמן. בהנחיית יעד "פחמן כפול", יותר ויותר חברות פלדה יגבירו את המאמצים שלהן בשחזור וניצול חום הפסולת, יפתרו את בעיית בזבוז האנרגיה באמצעות חדשנות טכנולוגית, יהפכו גז פליטה מ"גז פסולת" ל"זרם חם", יזריקו מומנטום חדש לטרנספורמציה ירוקה תעשייתית, וישיגו רווחים כלכליים, סביבתיים וחברתיים.
