보일러 열 회수 열 교환기는 철강 산업의 에너지 보존 및 탄소 감소를 강화합니다.

핵심 포지셔닝: 보일러 열회수 열교환기의 핵심 가치
철강 생산은 고로 열풍로, 가스 발전 보일러, 소결 링 냉각기, 코크스 오븐 등과 같은 다양한 유형의 보일러 지원과 분리될 수 없습니다. 이러한 장비는 작동 중에 100도의 중저온 배가스부터 1050도의 고온 배가스까지 다양한 온도 수준에서 많은 양의 폐열을 생성합니다. 직접 배출할 경우 심각한 에너지 낭비를 초래할 뿐만 아니라 환경 열오염을 악화시킨다. 보일러 열회수 열교환기의 핵심 가치는 "폐열 포집 효율적인 열교환 에너지 재사용"의 폐쇄형-루프 시스템을 구축하여 제철소 보일러의 폐열 특성을 정확하게 일치시키고, 손실된 폐열을 연소 공기 예열, 보일러 급수 가열, 증기 생성 등 사용 가능한 에너지로 변환하여 "폐기물을 보물로 전환"하는 데 있습니다. 그 성능은 보일러 폐열 회수 효율과 에너지-절감 및 탄소 저감 효과를 직접적으로 결정하며, 보일러 폐열과 에너지 재사용을 연결하는 핵심 가교 역할을 합니다.

(1) 에너지 절약 및 소비 감소, 에너지 이용 효율 향상

제철소 보일러에서 배출되는 폐열 중 고온의 배가스가 운반하는 열은-장비 전체 방열의 40% 이상을 차지합니다. 고품질 보일러 열회수 열교환기는 85% 이상의 열 전달 효율을 달성하여 에너지 활용 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 고로 열풍로의 배가스는 열교환기로 처리된 후 공기와 가스를 190~380도까지 예열할 수 있어 열풍로의 연료 소비를 크게 줄이고 고로 공정의 궁극적인 에너지 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 전반적인 이점은 2% -4% 증가할 수 있습니다. 1,000만 톤 규모의 모 철강 기업의 2,500 입방미터 고로에 대형 회전식 열교환기를 도입한 후, 연소 공기의 온도는 상온에서 380도로 증가했고, 고로의 연료 연소 효율은 12% 증가했으며, 코크스 비율은 550kg/t에서 480kg/t로 감소하여 상당한 에너지 절감을 달성했습니다. 동시에 열교환기는 보일러의 배기 온도를 100~130도까지 낮추어 열 손실을 방지하고 철강 공장의 전체 에너지 소비 수준을 업계 기준에 근접하도록 촉진할 수 있습니다.

(2) 비용 절감 및 효율성 증대, 기업의 핵심 경쟁력 강화

에너지 비용은 철강 기업의 생산 비용의 중요한 구성 요소입니다. 보일러 열회수 열교환기는 구입한 연료 및 전기 소비를 줄임으로써 기업의 운영 비용을 직접적으로 절감하는 동시에 장비 운영 및 유지 관리 투자를 줄여 이중 효율성 향상을 달성합니다. 칭강(Qinggang)의 1,800m3 용광로를 예로 들면, 전용 열회수 열 교환기의 지원으로 매년 추가 열량을 회수할 수 있으며 이는 3,957만 표준m3의 가스를 절약하는 것과 같습니다. 공기 누출 감소 및 가스 절약과 결합하여 연간 에너지-절약 이익은 911.6만 위안에 이릅니다. 운영 비용을 공제한 후 증가하는 에너지-절약 혜택은 약 891만 위안입니다. 120톤 변환기 작업장은 나선형 핀 튜브 열교환기를 채택했는데, 이는 강철 용광로당 1200만 kcal의 열을 회수할 수 있으며 이는 표준 석탄 1.2톤을 절약하는 것과 같습니다. 연간 발전량은 1,800만kWh 증가하고, 장비 유지보수 주기도 연간 4회에서 2회로 단축돼 유지관리 비용이 40% 절감된다. 대규모 철강 기업의 경우, 완전한 보일러 열회수 열교환기 시스템은 연간 수백만 또는 수천만 위안의 비용을 절감하여 회사의 시장 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있습니다.

(3) 녹색 탄소 감소, 업계의 저-탄소 전환 지원
"이중 탄소" 목표에 따라 철강 산업은 엄격한 배출 감소 요구 사항에 직면해 있습니다. 보일러 열회수 열교환기는 화석연료를 연소하는 대신 폐열을 회수해 석탄, 천연가스 등 에너지 소비를 효과적으로 절감할 수 있어 이산화탄소, 이산화황, 질소산화물 등 오염물질 배출을 줄일 수 있다. 계산에 따르면 1GJ의 폐열이 회수될 때마다 약 80{13}}100kg의 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 생산 능력이 500만 톤인 철강 기업을 예로 들면, 보일러 열회수 열교환기를 지원하면 연간 이산화탄소 26,000톤, 이산화황 750톤, 질소산화물 375톤을 줄일 수 있습니다. Shiheng Special Steel은 코크스 오븐 라이저 재킷 열 교환기를 통해 원료 석탄 가스에서 폐열을 회수하여 코크스화 에너지 소비를 줄이고 오염 물질 배출을 제어하는 ​​여러 이점을 달성합니다. 강화강 공동 생산 탄소 감소 및 고정 프로젝트는 연간 300,000톤의 탄소 배출을 감소시키며 환경부로부터 "전형적인 탄소 중립 사례"로 인정받았습니다. 한 철강 기업은 전체 공정에 걸쳐 다양한 배열회수 열교환기를 배치한 후 연간 85만 톤의 이산화탄소 배출량을 줄이고 2억 3천만 위안 이상의 경제적 이익을 창출하여 열교환기의 저탄소 가치를 충분히 입증했습니다.

핵심 유형 및 기술적 특징: 철강 공장의 다중 보일러 시나리오에 적합

철강 공장에는 다양한 유형의 보일러가 있으며, 100°C ~ 1050°C 범위의 폐열 특성 - 온도와 복잡한 배가스 조성(황, 염소, 분진 등 포함)에 상당한 차이가 있습니다. 해당 보일러 열회수 열교환기도 차별화된 유형을 전시합니다. 핵심은 "다단계 활용, 정밀한 열 교환"을 중심으로 다양한 보일러 시나리오 및 폐열 품질에 적응하고, 폐열 자원의 최대 활용을 달성하고, 기존 장비의 부식, 재 축적 및 성능 저하와 같은 문제점을 해결합니다.

(1) 주류 열교환기 종류 및 기술적 장점

1. 지능형 온도 제어 이중 예열 열교환기: 열유를 열매체로 사용하여 배가스 열교환기, 공기 열교환기, 가스 열교환기 및 지능형 제어 시스템으로 구성된 "배연 열유 공기/가스"의 열교환 시스템이 구축됩니다. 주로 용광로 열풍로 및 가스 발전 보일러의 저온-배연 폐열 회수에 적합합니다. 핵심 장점은 저온 산성 이슬점 부식 문제를 근본적으로 해결하고, 재 축적 현상을 완화하며, 장비의 사용 수명이 10년 이상에 도달할 수 있다는 것입니다. 이는 기존 판형 및 히트파이프 열 교환기의 사용 수명을 3~5년 훨씬 초과하는 것입니다. 정상적인 작동 조건에서 배가스 입구 온도 280도의 폐열을 회수하여 가스와 공기를 190도 온도로 예열할 수 있습니다. 배가스 입구 온도가 330도일 때 예열 온도는 230도까지 올릴 수 있고 배기 온도는 130도 이하, 최소 100도까지 낮출 수 있다.

2. High temperature sleeve heat exchanger: Designed for high temperature conditions, the upper limit of the working temperature of the hot fluid reaches 1050 ℃, breaking through the bottleneck of conventional heat exchangers in handling high temperature media. Adopting a "radiation+convection" composite heat transfer mode, the high-temperature section (>750도) 슬리브형 복사 열 전달 모듈을 사용하여 연도 가스의 복사 특성을 통해 열 에너지를 전달하여 열 응력 손상을 방지합니다. 온도가 750도 아래로 떨어지면 대류 열 전달 모드로 전환하고{2}}판형 열 교환기의 고효율 열 전달 이점을 결합하여 열 전달 계수는 3500W/(m ² · K)에 도달할 수 있으며 장비 설치 공간은 기존 솔루션에 비해 40% 이상 줄어듭니다[2]. 모 철강공장의 2000m3 고로를 개조한 후 가스 현열 회수 효율이 22% 증가해 연간 12000톤의 표준탄을 절약했습니다.
3. 튜브 열 교환기: 가장 널리 사용되는 유형 중 하나인 코어는 여러 개의 고온 저항성 금속 튜브(예: 310S 스테인리스강, 인코넬 합금 등)로 구성됩니다. 고온의 배가스는 튜브 번들 외부로 흐르고, 가열될 매체는 튜브 내부를 순환하여 튜브 벽 열전도를 통해 열 전달을 달성합니다. 구조가 견고하고 800-1200도의 고온 및 압력을 견딜 수 있고 청소 및 유지 관리가 용이하며 제철소의 용광로 및 전로와 같이 분진 함량이 높은 배가스 환경에 적합합니다. 한 특수강 기업의 120톤 변환기는 단일 열교환 면적이 3200평방미터인 나선형 핀 튜브 열교환기를 채택했습니다. 핀은 온도 저항이 850도인 니켈 크롬 합금 소재로 만들어져 고온 부식에 효과적으로 저항하고 연도 가스 온도를 800도에서 280도로 낮춥니다. 폐열 회수 효과가 상당합니다.

4. 판형 열 교환기: 골판형 금속판을 열 교환 요소로 사용하여 판 사이에 좁은 채널이 형성되고, 고온-연도 가스가 가열되는 매체와 역류하여 흐릅니다. 열전달 면적이 크고 효율성이 높아 기존 튜브형 열교환기보다 10~30% 더 높습니다. 컴팩트한 볼륨은 제한된 공간 시나리오에 적합합니다. 철강 압연 가열로의 650도 고온 연도 가스의 경우, 회분 방지 판형 열 교환기는 특수 판 설계를 채택하고 연도 가스의 열을 사용하여 압연기의 연소 공기와 냉각수를 예열할 수 있는 자동 재 청소 시스템을 갖추고 있어 가열로의 연료 소비를 10% 줄입니다.

5. 보조 열교환기: 주로 중저온 폐열 회수(온도)에 사용되는 이코노마이저, 공기 예열기, 히트 파이프 열교환기 등을 포함합니다.<500 ℃). Economizer recovers waste heat from boiler exhaust to heat water and reduce boiler energy consumption; Preheat the combustion air with an air preheater to improve combustion efficiency; Heat pipe heat exchangers have extremely strong thermal conductivity, dozens of times that of traditional metals, and can efficiently transfer heat at small temperature differences. They are suitable for the recovery of medium and low temperature waste heat such as blast furnace gas and sintering flue gas, but need to solve the problems of traditional heat pipe overheating and bursting, and annual performance degradation of 5%.

산업 동향 및 발전 전망
국가 '철강산업 에너지 절약 및 탄소저감을 위한 특별행동계획' 추진에 따라 2025년 말까지 철강산업 고로 및 전로의 단위 제품당 에너지 소비량을 2023년 대비 1% 이상 절감하고, 철강 1톤당 종합 에너지 소비량도 2% 이상 절감할 계획이다. 보일러 열회수 열교환기는 에너지 절약과 탄소 감소를 위한 핵심 장비로서 더 넓은 개발 공간을 안내할 것입니다. 산업 개발 요구와 기술 혁신 방향을 기반으로 향후 보일러 열회수 열교환기에 대한 세 가지 주요 개발 동향이 있을 것입니다.

하나는 AI, 디지털 트윈, 사물 인터넷과 같은 신기술을 통합하여{0}}열교환기 작동 상태에 대한 실시간 모니터링, 정확한 규제, 오류 경고를 달성하고 열교환 효율성을 더욱 향상시키며 운영 및 유지 관리 비용을 절감하는 기술 인텔리전스의 업그레이드입니다. 동시에 적응형 열 교환기의 개발은 철강 공장의 복잡한 폐열 시나리오에 맞게 폐열 온도 및 유속의 변동에 따라 작동 매개변수를 자동으로 조정할 수 있습니다.

두 번째는 INCONEL 625, 310S 스테인리스강 등과 같은 고급 고온-내식성- 합금 소재를 사용하여 고온, 고부식, 먼지가 많은 환경에서 열교환기의 안정성을 향상시키는 재료 및 구조적 혁신입니다. 열 교환기의 구조 설계를 최적화하고, 컴팩트하고 효율적인 열 교환기를 개발하고, 설치 공간을 줄이고, 고온 슬리브 열 교환기의 설치 공간을 기존 솔루션에 비해 40% 이상 줄이는 등 공간 활용도를 향상합니다.-

세 번째는 보일러 열회수 열교환기와 가스 회수, 증기 사이클 및 에너지 저장 시스템을 결합하여 통합 에너지 재활용 시스템을 구축하고, 기업의 에너지 자급자족을 강화하고-전력 가격 변동 및 에너지 공급 위험에 대처하는 시스템 통합 개발입니다. 동시에 수소 야금과 같은 새로운 제련 기술을 결합하고 열교환기 설계를 최적화하며 새로운 열원 구조에 적응하고 철강 산업이 "에너지 절약 및 탄소 감소"에서 "탄소 배출 제로"로 전환하도록 촉진합니다.

또한, 코크스로 라이저 가스에서 폐열을 회수하기 위한 산업 표준을 촉진하는 등 산업 표준이 지속적으로 개선됨에 따라 보일러 열회수 열교환기의 적용이 더욱 표준화되고 표준화되어 산업의 전반적인 에너지 효율 수준이 향상될 것입니다. 10억 톤에 달하는 국가 철 생산 능력에 따르면, 첨단 보일러 배열회수 열교환기를 전면적으로 추진할 경우 약 48억 위안의 비용을 절감하고 연간 520만 톤의 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있어 상당한 경제적, 환경적 이익을 얻을 수 있습니다.