在工业生产和能源利用过程中，大量的废水排放不仅造成了水资源的浪费，还伴随着可观的热量散失。废水余热回收技术的出现为解决这一问题提供了有效途径，它能够从废水中提取热量并加以再利用，提高能源利用效率，减少能源消耗和环境污染。本文将详细阐述废水余热回收的原理、常用方法以及典型的应用案例。
废水余热回收主要基于热传递原理，热量从温度较高的废水传递到温度较低的介质或系统中。热传递方式包括热传导、热对流和热辐射，在废水余热回收中，热传导和热对流是主要的方式。例如，当废水与回收装置中的热交换器表面接触时，热量通过热传导从废水传递到热交换器壁面，再通过热对流将热量传递给热交换器另一侧的工作介质（如冷水、空气等）。
工业废水中的热量来源广泛，如化工生产过程中的反应热、冷却过程中的冷却热、印染行业中的蒸煮热等。这些废水中的热量具有不同的温度水平和流量特性。一般来说，高温废水蕴含的热量价值更高，但不同温度区间的废水都有其相应的回收潜力。同时，废水的流量大小也影响着余热回收系统的设计和效率，大流量废水在合适的回收技术下可以提供稳定且可观的热量。
管壳式换热器
管壳式换热器是最常见的一种用于废水余热回收的设备。它由管束和外壳组成，废水在管内或壳侧流动，另一侧为待加热的介质。这种换热器结构简单、可靠性高、适用范围广。在设计管壳式换热器时，需要考虑废水的水质、流速、温度以及工作介质的性质等因素。例如，对于含有腐蚀性物质的废水，需要选用耐腐蚀的管材。通过合理设计管程和壳程的结构，可以提高热交换效率，实现高效的余热回收。
板式换热器
板式换热器具有传热效率高、占地面积小、结构紧凑等优点。它由一系列具有波纹形状的金属片叠装而成，废水和工作介质在相邻的板片间流动，通过板片进行热量交换。板式换热器的板片设计可以增加流体的湍流程度，强化传热效果。然而，板式换热器对废水的水质要求较高，因为杂质容易堵塞板片间的通道，所以在使用前需要对废水进行预处理。
压缩式热泵
压缩式热泵在废水余热回收中应用较为广泛。它通过压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等部件组成的循环系统，将废水中的低品位热能提升为高品位热能。在蒸发器中，低温低压的制冷剂吸收废水中的热量而蒸发，变成低温高压气体，经压缩机压缩后成为高温高压气体，在冷凝器中向需要加热的介质释放热量，从而实现余热回收。压缩式热泵的性能系数（COP）是衡量其效率的重要指标，通过优化压缩机的性能、提高换热器的效率等措施可以提高 COP 值。
吸收式热泵
吸收式热泵利用吸收剂对制冷剂的吸收和解析特性来实现热量的转移和提升。它以热能为驱动能源，通常使用溴化锂 - 水或氨 - 水等工质对。在吸收式热泵中，废水中的热量作为蒸发器的热源，驱动吸收剂 - 制冷剂循环，将热量从废水传递到需要加热的目标介质中。吸收式热泵的优点是可以利用低品位的废热作为驱动热源，尤其适用于有大量废热可利用的工业场景，如热电厂等。
热管技术
热管是一种高效的传热元件，它利用工质在热管内的蒸发和冷凝过程实现热量的快速传递。在废水余热回收中，热管可以将废水中的热量传递到远处的热用户。热管具有极高的热导率，能够在较小的温差下传递大量的热量。例如，在一些空间有限且需要远距离传热的应用场景中，热管技术可以发挥独特的优势。
蓄热技术
蓄热技术可以将废水中的热量暂时储存起来，以便在需要时使用。常见的蓄热方式包括显热蓄热和潜热蓄热。显热蓄热是通过蓄热材料温度的升高来储存热量，如利用水、岩石等作为蓄热介质；潜热蓄热则是利用蓄热材料在相变过程中吸收和释放热量，如使用相变材料（PCM）。蓄热技术可以解决废水余热供应与热需求在时间上不一致的问题，提高余热利用的灵活性。
印染行业在生产过程中会产生大量的高温废水。某印染厂采用了板式换热器进行废水余热回收，将废水与用于印染工艺的进水进行热交换。经过改造后，该厂每年可节约大量的蒸汽用量，降低了生产成本。同时，通过对废水进行预处理，解决了板式换热器易堵塞的问题，保证了系统的稳定运行。
热电厂在发电过程中会产生大量的低温余热废水。通过应用吸收式热泵技术，将废水中的热量回收用于加热供热网络中的水，提高了热电厂的能源综合利用效率。这种余热回收方式不仅减少了热电厂的能源浪费，还增加了供热能力，为周边地区提供了更稳定的供热服务。
一家化工企业利用管壳式换热器和热管技术相结合的方式回收废水余热。管壳式换热器用于初步的热量回收，将废水的热量传递给中间介质，然后通过热管将热量进一步传递到需要加热的化工反应釜中。这种复合式的余热回收系统充分发挥了不同技术的优势，有效提高了化工生产过程中的能源利用率，降低了企业的能耗和生产成本。
废水余热回收技术是实现节能减排和提高能源利用效率的重要手段。通过了解其原理、掌握不同的回收方法以及借鉴成功的应用案例，我们可以根据不同的工业场景和废热条件，选择合适的余热回收技术和设备，将废水中的热量有效回收并再利用，从而为企业带来经济效益，同时也为环境保护做出积极贡献。随着技术的不断发展和创新，废水余热回收技术将在工业领域发挥更大的作用。
