随着中国长期高速的经济增长对钢铁的需求，冶金行业已作为一个国民经济重要基础产业，
但冶金行业的取水量和废水产生量也不容乐观。
据了解，我国工业取新水量占全国取水量的20%，冶金行业取新水量约占全国工业用新水量的2.2%；
在火电、石油石化、纺织、造纸等高耗水行业中，钢铁行业耗新水量名列第五。
冶金行业还是污染大户，污水来自钢铁的各个生产环节，
如炼铁、炼钢、焦化、热轧、冷轧等。如果不加处理排放到环境中，会造成严重影响。
随着资源开发的深入和工业的快速发展，环境保护压力日趋严峻，
水资源的保护和控制已经成为了世界性的难题，
我国的环境保护法和相关的水污染防治法对水资源的保护、水污染的控制等提出了更加严格的要求。
冶金行业这样的高污染、高耗能的产业也在积极的转型，处理冶金工业废水也是之中的重点。
根据《污水综合排放标准》（GB 8978-96）中规定，对废水排放量及污染物总量进行限制，
因此对冶金企业的给排水设计及管理提出了更高的要求。
目前国家大力提倡冶金企业废水“零排放”，以应对目前水资源严重不足的现状。
给排水工程设计在冶金行业建设中有着举足轻重的地位，
它不仅直接影响冶金企业的用水及当地环境保护，其用水效果还直接影响冶金企业的产品质量，从而影响企业的经济效益。
阀门是冶金行业水处理系统中不可缺少的设备，
这些设备工作的好坏，直接关系到水处理系统的正常运行。
本期《阀门用户》编辑部特邀济钢集团国际工程技术有限公司给排水首席工程师李增强先生，
探讨阀门在冶金行业水处理中的应用。

VUM记者：
首先，能给我们简单介绍一下您的从业经历和目前的工作内容吗？
李增强先生：
    我1987年毕业于青岛理工大学环境工程系给排水与水处理专业，毕业后分配到济钢设计院工作，先后在水道科、公设科、给排水科任职。济钢设计院成立于1958年，经过几十年的发展在循环经济、节能减排方面积累了许多先进的经验，例如余热发电、饱和蒸汽发电、干法熄焦等，济钢的业务已经不能满足设计院的发展，为了适应市场经济、加快国际化经营进程、推进技术输出、开拓技术市场于2009年在原济钢设计院企业法人基础上，经过公司制改造设立济钢国际工程技术有限公司，行业范围从钢铁冶金扩大到石油化工、食品、啤酒、造纸等重工业、轻工业。我1993年3月至今在济钢国际水工程事业部担任部长，目前主要从事工业循环水处理以及工业污水零排放的设计与选型工作，目的是帮助企业发展循环经济，实现资源的高效利用和循环利用，推动节能减排，促进产品升级和结构调整。
    近年，国家环保部出台了很多关于循环水方面的政策，包括如何进行低排放、如何降低污水中污染物总量。有的企业经济效益不太好，就要帮助他们“变废为宝”，将废水进行处理加以回收利用，以降低企业的运行成本，创造利润。2008年我们为吉林的一家铁合金厂设计了一套循环水系统装置，该铁合金厂排放的污水里含有Mn2+、Cr6+、以及Pb4+等重金属元素，排放污泥经过这套循环水系统装置处理之后可作为工厂原料继续使用，实现了污水污泥“零排放”，为企业带来了可观的经济利益、社会效益和环保效益。

VUM记者：
冶金行业水处理最常涉及到的是哪类项目？能给我们介绍几个典型的例子吗？
李增强先生：
    循环水、脱盐水、化学水处理等项目，主要介绍以下2个例子：
    1、干法熄焦循环水处理。赤热的焦炭从焦炉炭化室推入焦罐，电机车将焦罐及焦罐台车运至提升井架正下方，提升机将焦罐提升并横移至干熄炉炉顶，通过装入装置将焦炭装入干熄炉内。装焦完毕焦罐被运回焦罐台车，同时装焦料斗自动移开，干熄炉炉口盖上。
    在干熄炉内，焦炭与惰性气体进行逆流直接接触热交换，焦炭被冷却至200℃以下，经排焦装置卸到C101皮带机上，经过转运站、C102皮带机送往业主现有筛焦系统。
    循环风机将冷却的惰性气体从干熄炉底部鼓入干熄炉内，与红焦逆流换热。自干熄炉排出的热循环气体的温度约为900℃～980℃，经一次除尘器除尘后，进入干熄焦锅炉换热，温度降至160℃～180℃。由锅炉出来的冷循环气体经二次除尘器除尘后，由循环风机加压，再经副省煤器换热冷却至130℃，进入干熄炉内循环使用。
    一次、二次除尘器产生的焦粉通过气力输送系统输送至焦粉仓，经加湿后由汽车外运。
干熄焦的装焦、排焦、预存室放散及预存室压力调节放散等处的烟气均进入干熄焦除尘地面站除尘后放散，放散气含尘≤30mg/Nm3。
    干法熄焦蒸汽汽轮机发电清循环水系统是一个敞开式的冷却水系统，通过冷却塔进行水冷却时，水与空气接触，进行汽水换热，水蒸气不断蒸发损失，而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加，为了维持各种矿物质和离子含量稳定在一个值上，必须对系统补充一定量的冷却水，并排出一定量的污水。
    使用冷却水时，设备和管线往往会有腐蚀、结垢或生物粘泥等现象发生：
   （1）生物粘泥。循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给微生物和藻类提供了迅速繁殖的条件，其分泌出来的粘液像粘合剂一样，使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成生物粘泥，对设备造成固态板结。
   （2）结垢。循环水在运行过程中因水分不断蒸发而浓缩，原来溶解于水中的盐类浓度会不断增大，当其浓度超过在同样条件下的饱和溶解度时，就会出现盐类沉析，即出现水垢，另外在水中碳酸钙与碳酸氢钙存在着下述平衡关系：CaCO3+H2O+CO2⇌Ca（HCO3）2，循环水在冷却过程中，容易使CO2散失，因此上述平衡将向生成CaCO3的方向移动，当水中CaCO3达到或超过它的饱和浓度时即会生成水垢。这是一个脱气的过程，也是一个不平衡的过程。很多盐类在循环水系统内都会形成水垢，大多数是CaCO3的沉析。其导热性很差，影响换热器的传热效率，严重时堵塞管道。
   （3）腐蚀。冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀、有害离子的腐蚀及微生物引起的腐蚀所致。
此外，水质稳定处理是保证循环冷却水系统正常运行的关键，循环水中含有一定量的Ca2+、Mg2+等总溶解性固体，水质处于不稳定状态，判断水系统是倾向于腐蚀还是倾向于结垢，是采用计算饱和指数（即朗格利指数）的方法。也就是水的pH相同，重碳酸盐硬度过多时，水容易结垢，而非碳酸盐硬度过多时，水容易腐蚀。
    对于水垢的处理，可采取加酸或通CO2气体以降低PH值，稳定碳酸、盐；对于污垢的处理，可采取增加旁滤设备或投加杀菌剂可以控制微生物的繁殖和藻类的生长；对于腐蚀的处理，可以采取添加缓蚀剂。
    2、高温高压锅炉给水脱盐处理。钢铁企业自备电厂都需要用到锅炉，锅炉用水中若含有硬度盐类，会在锅炉受热面上生成水垢，从而降低锅炉热效率、增大燃料消耗，甚至因金属壁面局部过热而损伤部件、引起爆炸。因此对于低压锅炉要进行水的软化处理；对于中、高压锅炉要进行水的软化与脱盐处理，得到纯水。纯水中Ca2+、Mg2+等离子的含量为零，电导率一般在12MΩ以上。原水处理成纯水的一般步骤为：高效沉淀→高效过滤→超滤→RO反渗透→EDI电去离子或者混床。江南一带水质较好，水中盐离子含量相对较低，硬度低，制备除盐水较为容易。
当然，这些工作需要很多专业配合来完成，除了给排水专业，还需要电气、自动化仪表、土建、暖通、工程热力学等专业。

VUM记者：
您在冶金行业水处理方面经验丰富，能为我们简要介绍国内冶金行业水处理的发展历程吗？这期间是否遇到过一些难题？
李增强先生：
    在1958年~1990年钢铁行业大力发展的年代，水处理技术装备较为落后，一般采取直接排放及间接排放。国内钢铁企业包括济钢在内是从上世纪90年代初开始重视水的循环利用、废水处理和梯级利用，一方面随着国内经济的发展，当时国民经济对钢铁需求很旺盛，迫切需要提高钢铁产品产量。水质对对钢铁产品的影响比较大，水质不好，会对设备造成结垢腐蚀，有的还直接影响钢铁产品质量。要提高钢铁产量，提高钢铁产品质量，就要相应的搞好循环冷却水系统及其水质处理。另一方面，大力发展水循环处理是解决水资源短缺和水污染严重的有效方法，这也加快了冶金行业水处理的发展。最初的水处理系统相对简单，大多采用日本、欧洲及美国的水处理技术与装备，随着钢铁企业的科学发展及国内科技创新技术与产品的不断提高，目前钢铁企业循环水技术、污废水再生资源化利用技术、科学用水技术都比较先进。

VUM记者：
随着资源紧缺，水环境恶化，节能环保成为经济社会和谐发展的主题，冶金行业废水“零排放”也开始引起人们的广泛关注，您刚才也谈到了这个话题，那么冶金行业如何实施废水“零排放”？
李增强先生：
    工业废水零排放是工业企业为提高用水效率，最大限度减少因污水排放造成的环境污染而采取的一种先进技术，也是一种先进的管理技术。通过不断采取改进设计、采用先进的工艺技术和装备、加强管理、综合利用等措施，从减少水的用量入手，全面提高水资源的利用效率，带动节能减排工作的深入开展，从而达到经济效益和社会效益“双赢”的目标。
    针对冶金行业工业废水，我们采取“分区域闭路、梯级利用、小半径循环”的技术措施。所谓分区闭路，是指一个车间、一个分厂乃至一个区域组成一个用水排水闭路系统，把系统内生产过程中所产生的废水，经过适当处理全部回用到对水质要求相对较低的水系统梯级利用，不补充或补充少量的洁净水，这个系统称为区域闭路利用水系统。
    对各种循环水系统实施“分区域闭路、梯级利用、小半径循环”的技术措施后，仍然有部分废水要排放，如：生活污废水、初期的雨水、车间检修时的排水、无法梯级利用排水等等，对这些水量还需要收集后进行综合处理及回收利用。主要处理工艺是：水质水量均和调节→高效多功能沉淀澄清池→高效低能耗过滤池→膜法脱盐处理设施→产水回收利用。对浓盐水进行催化氧化及高效过滤处理后用于道路洒水、煤场原料厂喷水降尘及烟气脱硫等，少量剩余部分达标排放。
    工业废水零排放也是政府大力提倡的。由于环境污染日益加重，国家及地方政府对工业废水的排放指标有非常严格的要求，申请建厂要达到零排放的目标，如果达不到就不会予以批准，这些指标就是控制人们加大环保的力度，采取先进的技术和装备，提高水处理的效果，能够最大程度得回收、循环再利用，提高企业的文明生产水平。
    目前，钢铁行业受技术制约和和经济成本的影响，100%的零排放是比较困难的。假若要实现工业用水零排放，首先是要采用良好的水源水，可提高循环水浓缩倍数，在循环冷却水系统中，浓缩倍数是一项主要指标，浓缩倍数越大，水的重复利用率越高、排污量越少。第二要采用先进技术和装备对排污水进行综合的处理及回收利用。目前，钢铁企业排污水的综合处理技术成熟，装备先进，可以达到较高的回收利用率，但受其他条件影响，国内钢铁企业排污水处理后的回收利用率相对较低。

VUM记者：
钢铁生产的各个环节会产生大量的酸洗废水、冷却水、洗涤水等，对阀门产品有哪些特殊要求？平时最常接触的阀门的类型？
李增强先生：
    循环水系统中用到的阀门是很多的，但是，特种的、高性能和高质量的国产产品并不多。工艺特殊要求的只能高价买进口产品。像欧洲的依博罗、美国博雷、泰科等品牌，两位三通电磁阀采用进口产品也比较普遍。如何提高国产阀门的产品质量，特别需要国家各部门的支持，倡导及建设民族品牌企业。阀门产品虽然结构比较简单，但是做好了也很不容易。
水处理中对阀门的需求量比较大，压力式过滤器、管道过滤器等都需要与阀门配套，例如一个压力式石英砂过滤器需要配套7个阀门。主要用到电动阀、气动阀、止回阀等。

VUM记者：
冶金行业水处理阀门产品应对特殊工况较多，尤其是耐腐蚀、耐冲刷等，如何能为用户提供更为优秀更为多样化的解决方案，应着重考虑哪些方面？
李增强先生：
    易腐蚀、易冲刷及污泥输送系统对阀门的质量性能要求通常是很严格的。首先我们会和用户协商交流，了解清楚用户的要求、生产工艺要求和现场的具体情况，再到多家阀门制造厂进行考察交流，为用户提供优秀更为多样化的解决方案。总体来说以国产阀门品牌产品为主，特殊重要的环节经技术比较后可采用引进产品。国内阀门生产厂商无论是加工精度还是质量性能都良莠不齐。随着中国经济的蓬勃发展，亟需大量的质量上乘阀门，衷心希望阀门生产企业能够更多地制造出好的阀门，树立国内品牌，缩小与发达国家的差距。

VUM记者：
对于直接用户来说，阀门的选型非常关键，能给我们分享下您在这方面的经验吗？
李增强先生：
    阀门选型方面，我们选择橡胶密封的，不同的水质对橡胶有不同的要求，对蜗轮蜗杆材质也有不同要求。如果在耐酸耐碱的工况条件下，我们一般选择隔膜阀；如果开关比较频繁，我们则一般选用气动蝶阀；如果是手动的比较小的阀门，我们一般选择橡胶密封的闸阀，前提是泵送的水中不可以含有过多的沉积物，因为沉积物多了会造成关闭不严。另外，在一些特殊场合，比如循环水池补水部分和高位水塔会用到止回阀。在止回阀选型方面，一般的止回阀和处理泥浆的止回阀不一样。供水部分我们都是用的水力止回阀，大多选用上海和湖南地区的品牌，使用效果还可以，问题不是很大。用户基本不指定选型品牌，我们会按照国标进行选型。比较关键的工况我们还是会选用进口的产品，如长期运行的污水调节室（潜液部分）的一级提升泵站，如果这部分用国产的会容易坏，一个是因为长期处于水压压力下，另一个是密封问题，还有报警装置的自控问题。

VUM记者：
济钢集团国际工程技术有限公司承担了很多冶金行业水处理方面的项目，如首钢水钢钢铁前循环水系统、钢铁厂综合污水处理及回用工程、焦化酚氰污水处理工程、炼钢炼铁循环水处理系统等，这些项目中阀门国产化情况如何？您觉得国内工业水处理用阀门在哪些方面还有待提高？
李增强先生：
    钢铁行业阀门的国产化情况很普遍，从用户和生产工艺要求，产品质量和服务质量都应很高，但实际情况是必须综合考虑多方因素，尤其是当前钢铁板块效益较为低迷的情况下，绝大部都立足于国产品牌产品。
    目前一些特殊行业的关键部位仍然需要高质量高性能的产品，如减温减压阀、高温高压阀等，大多还是需要采用进口的产品。比如炼钢、炼铁、轧钢工艺某些重要的环节也是需要采用高质量的泵阀产品，否则容易造成故障，影响生产。
我们希望阀门制造商能在这三个方面有所改进，第一个是加工精度，第二个是设备材质，第三个是密封性能，精益求精的做好每一个部件，服务用户、发展企业。

VUM记者：
今年钢铁行业形势不如往年，您怎么看待？
李增强先生：
    钢铁行业目前产能过剩，今年的整体利润将下滑，但特种钢的形势相对来说比较稳定。目前国内许多钢铁改进项目都处于停滞状态，国内普通钢铁产品产量大于消耗量，原材料价格上涨快于钢铁产品，这些是钢铁企业效益下滑的主要原因，因此淘汰落后产能，合理调整产品结构将是钢铁行业重点工作。

VUM记者：
由于我国北方较南方在水资源方面更加紧缺，“中水回用”技术是节水的有效途径之一，那么北方钢铁厂采用“中水回用”技术的情况如何？
李增强先生：
    第一，“中水回用”的成本不低，而且北方原水中总硬度和溶解性固体含量高，直接回用会造成循环水系统水质不稳定，产生腐蚀、结垢及菌藻类滋生。如果要用好中水，部分需要进行除盐处理，否则不能直接回用。第二，建议政府部门出台相应的政策，鼓励企业使用。第三，目前中水回用的技术和装备都比较成熟，能够将中水处理成合格的生产新水。
    北方地区钢铁企业采用“中水回用”前景广阔，对节省宝贵的淡水资源意义非常重大