中國冷卻塔產(chǎn)業(yè)發(fā)展之那些年那些事兒（一）

我國此時(shí)的冷卻塔技術(shù)多引進(jìn)于前蘇聯(lián)。

唐山某處工業(yè)冷卻塔

此時(shí)，中國的冷卻塔工作者經(jīng)過探索思考，開始走自己的路。一些有關(guān)冷卻塔的文章、著作的出現(xiàn)，打破了冷卻塔界的茫然狀態(tài)。特別值得一提的是1965年有兩本著述，一是胡倫幀等翻譯的別爾曼（蘇聯(lián)）的《循環(huán)水的蒸發(fā)冷卻》，二是中小型冷卻塔通用設(shè)計(jì)編制組編寫的《中小型冷卻塔設(shè)計(jì)與計(jì)算》，這兩本書對(duì)于中國冷卻塔工作者而言，正如在茫茫大海中航行的輪船見到了航標(biāo)，對(duì)推動(dòng)中國冷卻塔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了極大的作用。

與此同時(shí)，64m²逆流機(jī)械抽風(fēng)點(diǎn)滴式冷卻塔與16m²、60m²機(jī)械鼓風(fēng)逆流點(diǎn)滴式冷卻塔通用圖的完成，也大大促進(jìn)了冷卻塔在中國的推廣應(yīng)用。但這時(shí)的冷卻塔通用圖，由于受材料與通風(fēng)設(shè)備的限制，其技術(shù)水平仍很低，如冷卻塔框架只能使用鋼筋混凝土；淋水填料、收水器只能使用水泥板條或石棉水泥板條，換熱效率低、阻力大；配水噴頭只有杯式或瓶式（管式配水），配水壓力高且不均勻，中空嚴(yán)重。鑒于上述冷卻塔構(gòu)建與材料的限制，冷卻塔塔體都非常高大，能耗甚高。

鋼筋混凝土框架冷卻塔

面對(duì)這種狀況，很多有遠(yuǎn)見的冷卻塔工作者繼續(xù)不斷地探索與追求。在上個(gè)世紀(jì)六十年代中期，相繼出現(xiàn)了塑料點(diǎn)波填料（上海第六制藥廠榮敬安）、聚乙烯塑料格網(wǎng)板（中國石化洛陽院吳孟周等）及酚醛紙蜂窩（東北電力院李志悌等）。雖然這些探索與發(fā)現(xiàn)終因當(dāng)時(shí)的中國缺少聚氯乙烯、聚乙烯等基本有機(jī)化工原料而不能推廣應(yīng)用。但可喜的是，適應(yīng)中國國情、取材于本土、完全中國化的淋水填料——水泥格網(wǎng)板終于研制成功，并在唐山發(fā)電廠得到成功應(yīng)用，從而成為70年代冷卻塔的主打淋水填料。

六十年代的探索孕育了中國冷卻塔產(chǎn)業(yè)在七十年代的起步。一大批以水泥格網(wǎng)板為淋水填料的冷卻塔設(shè)計(jì)紛紛出現(xiàn)，電力、石油、化工、石化等設(shè)計(jì)單位都有采用Φ4.7、Φ8.0冷卻風(fēng)機(jī)的冷卻塔通用與復(fù)用設(shè)計(jì)。在當(dāng)時(shí)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下，設(shè)計(jì)文件的索取是非常容易的，無論派員去取還是發(fā)函索取，只要花上圖紙的工本費(fèi)（以公斤計(jì)算圖紙費(fèi)用，約60RMB/kg）即可獲得全套設(shè)計(jì)文件，充分體現(xiàn)了“同志式的互助合作精神”。與此同時(shí)，一大批以生產(chǎn)水泥格網(wǎng)板為業(yè)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)紛紛誕生。

水泥格網(wǎng)板的性能研究和加工方法的創(chuàng)新同時(shí)展開。水泥格網(wǎng)板誕生初期，采用層距250mm，共12層的安裝方式。此后，中國水利科學(xué)研究院、西安熱工院及東北電力院都進(jìn)行了模擬塔和工業(yè)原型塔的大量測試與研究工作，確定了水泥格網(wǎng)板淋水填料的熱工與氣動(dòng)性能。其中東北電力設(shè)計(jì)院研究的G16-50×50-50-4800的性能最好，其冷卻數(shù)方程為：N=1.981λ^0.5，阻力為60～70Pa。上述型號(hào)的意義是：16層50×50水泥格網(wǎng)板、層距50mm、尾效（指淋水填料到水池頂?shù)木嚯x，即雨區(qū)，可理解為進(jìn)風(fēng)口高度）4.8m。

加工方法也不斷適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展而改進(jìn)。最早水泥格網(wǎng)板生產(chǎn)采用蠟?zāi)?，?duì)石蠟質(zhì)量要求比較高，水泥格網(wǎng)板澆筑好后，經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)后再把石蠟化掉脫模，回收石蠟再利用。其生產(chǎn)周期長、成本高。隨后出現(xiàn)了鋁模，以鋁鑄成模具，澆筑水泥砂漿，在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)經(jīng)蒸汽加熱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提高模具周轉(zhuǎn)率，減少模具數(shù)量。但在那個(gè)非常年代，鋁是制造飛機(jī)與領(lǐng)袖像章的敏感材料，是受控使用的材料，是不可能在冷卻塔生產(chǎn)中大量使用的。為降低成本、縮短制造周期，橡膠模具便應(yīng)運(yùn)而生，所謂橡膠模是帶壑口的橡膠板條，可相互插入與方型木（或塑料）楔組成模具，8^＃鉛絲與水泥砂漿放入后稍做振搗，即可脫模。但因無產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，這種加工方法在降低成本與縮短制造周期的同時(shí)，也大大降低了產(chǎn)品質(zhì)量，蜂窩、麻面、孔洞難免產(chǎn)生，翹曲、斷裂、變形更是經(jīng)常發(fā)生。二十世紀(jì)七十年代，中國冷卻塔可以稱為水泥格網(wǎng)板時(shí)代，并一直延續(xù)到八十年代初，但最終自毀于自身質(zhì)量，這是非常深刻的教訓(xùn)。

七十年代初，為了解決農(nóng)用化肥問題，中央批準(zhǔn)建設(shè)十三套化肥（合成氨裝置規(guī)模為30萬噸/年），分別從美國、日本、法國引進(jìn)，在引進(jìn)化肥工藝的同時(shí)，也引進(jìn)了冷卻塔技術(shù)。從美國引進(jìn)的是Marley-600型木結(jié)構(gòu)點(diǎn)滴式橫流塔，其淋水填料分為M型塑料和木制板條兩種，風(fēng)機(jī)為Φ8.53，處理水量為3000m³/h；從日本東洋公司引進(jìn)的是鋼結(jié)構(gòu)薄膜式冷卻塔，淋水填料為塑料多波型，風(fēng)機(jī)為Φ8.53與Φ7.7，處理水量分別為3000m³/h和2000m³/h；從法國赫爾提公司引進(jìn)的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逆流點(diǎn)滴式冷卻塔，淋水填料為100×50塑料格網(wǎng)，風(fēng)機(jī)為Φ9.14，塔體高大，處理水量為4000m³/h。后來武漢鋼鐵公司2.7m軋機(jī)又引進(jìn)了德國的冷卻塔；70年代末，鎮(zhèn)海石化與寧夏化工廠又同時(shí)引進(jìn)了日本神鋼法都拉的橫流冷卻塔。在這一時(shí)期，進(jìn)口冷卻塔在中國冷卻塔界激起了層層的浪花，形成了橫流冷卻塔熱。

Marley-600型冷卻塔構(gòu)造示意圖

為了研究國外冷卻塔技術(shù)，當(dāng)時(shí)石化部組織對(duì)十三套化肥的冷卻塔進(jìn)行了詳細(xì)測試。經(jīng)測試表明，除美國Marley-600型冷卻塔達(dá)到處理能力外，其余均未達(dá)到設(shè)計(jì)處理量。而法國赫爾提公司冷卻塔處理水量僅為2700m³/h，尚未達(dá)到設(shè)計(jì)處理量的70％，因此石化部向該公司索賠了3臺(tái)風(fēng)機(jī)。這是中國第一次成功地向外國冷卻塔商索賠。這次有組織的冷卻塔測試，對(duì)中國冷卻塔技術(shù)的發(fā)展起到了很大的啟發(fā)作用。

在這個(gè)年代，隨著與國外交流的開展，中國的塑料淋水填料也應(yīng)運(yùn)而生。35×15-60°塑料斜波首先在北京第二熱電廠應(yīng)用，塑料菱形花紋、折波、高密度聚乙烯格網(wǎng)相繼問世。

中小型冷卻塔試驗(yàn)研究會(huì)議的召開、中小型冷卻塔試驗(yàn)研究小組的成立及試驗(yàn)研究工作的開展，是七十年代中國冷卻塔最大的事件。

1975年，由建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)所組織召開了全國冷卻塔第一次研究會(huì)，國內(nèi)水利、電力、石油、化工、建筑、冶金等行業(yè)知名院所與專家人士參加了會(huì)議。與會(huì)人員在會(huì)上交流了引進(jìn)冷卻塔的情況，討論了中小型冷卻塔實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)方案。經(jīng)會(huì)議研究決定由上海工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院周光亮牽頭在上海膠鞋二廠籌建冷卻塔實(shí)驗(yàn)裝置，并盡快開展冷卻塔實(shí)驗(yàn)研究工作，由西安冶金建筑學(xué)院王大哲主編冷卻塔測試方法，以統(tǒng)一冷卻塔測試驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。本次會(huì)議增強(qiáng)了與會(huì)單位之間的冷卻塔技術(shù)交流，也促進(jìn)了承擔(dān)任務(wù)的單位卓有成效地開展工作。

繼此次會(huì)議后，分別于1977年在廣州、1978年在北京召開了兩次冷卻塔技術(shù)交流會(huì)。會(huì)上，中小型冷卻塔試驗(yàn)研究小組審查了工業(yè)冷卻塔測試方法，匯報(bào)了研究成果，包括淋水填料性能測試報(bào)告、配水噴頭性能測試報(bào)告、進(jìn)水溫度與進(jìn)塔空氣濕球溫度對(duì)淋水填料散熱冷卻數(shù)的影響以及逆流冷卻塔塔型研究等，這些成果對(duì)冷卻塔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極作用。在廣州會(huì)議上，與會(huì)代表一致要求國家在冷卻塔風(fēng)機(jī)與淋水填料開發(fā)上加大資金、人力及物力投入，以滿足蓬勃發(fā)展的工業(yè)和人民生活條件的改善對(duì)冷卻塔需求的增加。此次會(huì)議最終決定以會(huì)議的名義，向國家計(jì)委、國家機(jī)械委、國家建材總局、建設(shè)部、石化部發(fā)出上述呼吁，但在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這種呼吁如石沉大海。

但改革開放徹底打破了這種沉寂，上述呼吁的冷卻塔關(guān)鍵設(shè)備與材料，在市場經(jīng)濟(jì)條件下以勢如破竹之勢涌入市場，不但不再是奇缺之物，而且變賣方市場為買方市場，其銷售需要進(jìn)行激烈競爭。

在國外進(jìn)口冷卻塔詳細(xì)測試和冷卻塔科研成果的基礎(chǔ)上，冷卻塔基礎(chǔ)工作也在抓緊進(jìn)行。石化部要求給水排水中心站組織編制的冷卻塔通用設(shè)計(jì)于1977年基本完成，煉油循環(huán)水場設(shè)計(jì)規(guī)范開始編制，工業(yè)循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范和工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)計(jì)規(guī)范的編制工作也已起步……所有這些基礎(chǔ)工作都給冷卻塔產(chǎn)業(yè)錦上添花。

1977年，廣州會(huì)議曾組織與會(huì)代表參觀了廣州華僑飯店從日本進(jìn)口的空調(diào)冷卻塔。當(dāng)時(shí)大家對(duì)其漂亮的外觀、緊湊的結(jié)構(gòu)、玻璃鋼塔體、闊葉片風(fēng)機(jī)及高效淋水填料極感興趣。而時(shí)隔不到一年，機(jī)械部四院付敬遠(yuǎn)與上海工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院周光亮便都研制出了與上述冷卻塔相似的圓形冷卻塔，使用的風(fēng)機(jī)都是上海交大任世瑤開發(fā)的、由上虞風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的冷卻軸流風(fēng)機(jī)。此后，一大批冷卻塔制造廠相繼誕生。至此，使用多年的仿蘇1^＃～12^＃風(fēng)機(jī)宣布退出在冷卻塔上使用的舞臺(tái)。

影響冷卻塔性能的因素有兩個(gè)方面，一是淋水填料的熱工與氣動(dòng)性能，二是冷卻塔的氣動(dòng)性能。所謂冷卻塔氣動(dòng)性能是指包括淋水填料在內(nèi)的冷卻塔各部分阻力和分配。以往我們對(duì)于冷卻塔的氣動(dòng)性能缺乏了解，只有通過實(shí)驗(yàn)與測試才能有較深刻的認(rèn)識(shí)。

1970年，洛陽石化設(shè)計(jì)院與北京石油設(shè)計(jì)院以及北京石化工程公司組成了聯(lián)合測試組，對(duì)北京東方紅煉油廠一循冷卻塔進(jìn)行了測試。通過測試發(fā)現(xiàn)冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處、除水器到風(fēng)筒進(jìn)口處出現(xiàn)渦流區(qū)，進(jìn)風(fēng)口處有1/3淋水填料不進(jìn)風(fēng)，除水器以上的冷卻塔收縮段阻力達(dá)22Pa，風(fēng)筒擴(kuò)散段有直徑達(dá)2.2m的回流區(qū)，平面軸線尺寸為9×9m的冷卻塔工作風(fēng)量僅有30萬m³/h，全壓阻力達(dá)165Pa，所以該塔處理水量僅有380m³/h。

1976年，中國科技大學(xué)的胡德芳在對(duì)合肥電廠冷卻塔流場進(jìn)行測試時(shí)發(fā)現(xiàn)了與東煉冷卻塔相似的問題。隨后，他提出了合理確定冷卻塔進(jìn)風(fēng)口與淋水?dāng)嗝娴暮侠肀壤?、進(jìn)風(fēng)口加設(shè)側(cè)向?qū)эL(fēng)板和水平導(dǎo)風(fēng)板、塔的收縮段加設(shè)導(dǎo)流圈、加高風(fēng)筒擴(kuò)散段高度等措施，以消除渦流、減少空氣阻力、提高工作風(fēng)量，從而進(jìn)一步提高冷卻塔處理水量。

中國冷卻塔工作者是非常善于總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的。1971年，作為上述測試直接參加者的鄧明華根據(jù)這些測試結(jié)果，首先在燕化勝利橡膠廠冷卻塔設(shè)計(jì)中采取了加大進(jìn)風(fēng)口高度、設(shè)天圓地方導(dǎo)風(fēng)傘、加高風(fēng)筒擴(kuò)散段高度（直徑4.7m的風(fēng)機(jī)風(fēng)筒高度已達(dá)5.5m）等措施。應(yīng)該說冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者和施工者在導(dǎo)風(fēng)傘的設(shè)計(jì)與施工中付出了艱辛的努力，冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工者在冷卻塔不斷的技術(shù)進(jìn)步中所付出的辛勤勞動(dòng)，是永遠(yuǎn)不能被忘記的。