中國冷卻塔產(chǎn)業(yè)發(fā)展之那些年那些事兒（三）

1979年至1989年的十年間，我國先后制定了多項(xiàng)冷卻塔規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，很大程度上滿足了當(dāng)時的生產(chǎn)技術(shù)要求。但進(jìn)入90年代以后，我國的冷卻塔工藝水平進(jìn)一步提高、產(chǎn)品性能更加優(yōu)異，有必要對冷卻塔規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做更為細(xì)致的完善與提升。

當(dāng)時國際上現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)包括：美國冷卻塔協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)CTI Code ATC-105、美國機(jī)械工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASME、英國標(biāo)準(zhǔn)BSI BS4485 Powt2、德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 1947、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS 8609以及原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)BCH25-80，其中，日本標(biāo)準(zhǔn)是為小型機(jī)械通風(fēng)冷卻塔試驗(yàn)用的，蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)主要用于自然通風(fēng)冷卻塔的原體觀測。

立足于行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，我國在參考借鑒國外先進(jìn)冷卻塔標(biāo)準(zhǔn)的同時，也在積極制/修訂我國的冷卻塔標(biāo)準(zhǔn)，其中包括：GB 50050-95《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》、SHJ31-91《石油化工企業(yè)逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、GB 7190.1-1997《玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔 第1部分 中小型玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔》、GB 7190.2-1997《玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔 第2部分 大型玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔》、CECS 118：2000《冷卻塔驗(yàn)收測試規(guī)程》。

1990年，烴加工出版社出版了由王良均、吳孟周及王敬等編寫的《石油化工企業(yè)用水及管理》一書，該書用很大篇幅敘述了冷卻塔的設(shè)計問題；同年，由能源部西安熱工研究所史佑吉主編的《冷卻塔運(yùn)行與試驗(yàn)》出版；1997年，中國水利出版社出版了趙振國所著的《冷卻塔》一書，該書總結(jié)了趙振國自己與冷卻水所多年的研究成果，并集國內(nèi)外冷卻塔技術(shù)之大成，對從事冷卻塔研究、設(shè)計、教學(xué)的工作者與有興趣的在校學(xué)生而言，都是有益的教材。

經(jīng)過八十年代的探索與研究，到九十年代初，越來越多的風(fēng)機(jī)制造企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，中國的冷卻塔市場上很快形成了風(fēng)機(jī)的系列產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國此時常用的4.7m冷卻塔風(fēng)機(jī)約6000臺，除此以外，尚有6m、8m、8.53m、9.16m等自制和引進(jìn)的冷卻塔風(fēng)機(jī)在運(yùn)行使用。逐漸地，冷卻塔風(fēng)機(jī)由原來的賣方市場變?yōu)橘I方市場，競爭促進(jìn)了冷卻塔風(fēng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，也帶來了完善的售后服務(wù)。此后20年來，風(fēng)機(jī)葉片與減速機(jī)經(jīng)過了多次改進(jìn)，風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。

圖3   九十年代的風(fēng)機(jī)

（來源：威海克萊特菲爾風(fēng)機(jī)股份有限公司）

總體上，中國冷卻塔風(fēng)機(jī)在八、九十年代經(jīng)歷了從國外引進(jìn)、國產(chǎn)化改造和自主研制等過程之后，基本形成了規(guī)模化、系列化的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，不僅可以滿足冷卻塔用戶的使用需求，而且還逐漸朝低噪、節(jié)能、多樣化的趨勢發(fā)展。

我國在大型冷卻塔工藝方面的研究，早期多集中于理論分析、模型試驗(yàn)及原型觀測方面。八十年代后期和九十年代以來，我國開始了對冷卻塔流體計算軟件及模擬技術(shù)的探索與嘗試。盡管當(dāng)時的計算機(jī)水平、普及度都不是很高，但仍舊為以后的模擬分析、仿真、測控類技術(shù)的興起積攢了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1986年，中國水科院的文建剛首次開始了自然通風(fēng)冷卻塔的二維數(shù)值模擬研究，但受當(dāng)時計算水平所限，塔內(nèi)的網(wǎng)格尺度不夠精確，模型建立也較為簡單，塔內(nèi)空氣流場的模擬結(jié)果與實(shí)際存在一定偏差；其后，中國水科院的趙順安等人在其基礎(chǔ)上對計算條件及模型進(jìn)行了完善與優(yōu)化，較好的模擬了自然通風(fēng)冷卻塔的運(yùn)行狀態(tài)；進(jìn)入九十年代，華北電力大學(xué)、清華大學(xué)又相繼將研究內(nèi)容做了進(jìn)一步推進(jìn)，取得了良好效果…

圖4   早期(上)與現(xiàn)今(下)的數(shù)值模擬研究

由于早期流體計算軟件的商業(yè)化程度很低，所以國內(nèi)數(shù)值模擬的研究需要作者們自己編制程序進(jìn)行計算。

得益于上世紀(jì)七、八十年代的技術(shù)引進(jìn)、探索創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)積累，玻璃鋼冷卻塔的發(fā)展一路突飛猛進(jìn)。至九十年代末，全國已擁有專業(yè)的科研設(shè)計單位20余家，如機(jī)械工業(yè)部洛陽第四設(shè)計研究院、清華大學(xué)、北京市勞動保護(hù)研究所、上海交通大學(xué)、上海玻璃鋼研究所、輕工業(yè)部上海輕工業(yè)設(shè)計院、西南建筑設(shè)計院、華東建筑設(shè)計院等。玻璃鋼冷卻塔生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展到500多家，涌現(xiàn)了一大批如浙江上虞聯(lián)豐玻璃鋼廠、江蘇武進(jìn)玻璃鋼廠等優(yōu)秀企業(yè)。

當(dāng)然，快速發(fā)展的同時也曾面臨著一些問題和挑戰(zhàn)。國際上，我們的產(chǎn)品因成型工藝落后、結(jié)構(gòu)不合理、價格高等因素導(dǎo)致競爭力低下。且隨著改革開放的深入，南方一些地區(qū)相繼出現(xiàn)了中美合資、中韓合資以及外商獨(dú)資的玻璃鋼冷卻塔企業(yè)，這些企業(yè)的產(chǎn)品大多做工精細(xì)、結(jié)構(gòu)小巧玲瓏、外形精美、價格低廉，給我國原有的玻璃鋼冷卻塔企業(yè)級市場造成了較大沖擊。

在國內(nèi)，中國玻璃鋼工業(yè)協(xié)會曾組織過一次全國玻璃鋼冷卻塔的行檢行評活動，結(jié)果顯示我國的玻璃鋼冷卻塔產(chǎn)品總體合格率不足50％，且南北差距較大。這更加刺激了我們在工藝技術(shù)、質(zhì)量水平方面的進(jìn)步。隨后的三年行檢行評、兩次國家產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查工作使我國的玻璃鋼冷卻塔生產(chǎn)企業(yè)開始了相互之間的交流學(xué)習(xí)、取長補(bǔ)短，努力提高自身的產(chǎn)品質(zhì)量及工藝水平。這在一定程度上促進(jìn)了行業(yè)的快速發(fā)展。

閉式冷卻塔在我國的發(fā)展于九十年代開始起步，當(dāng)時因生產(chǎn)企業(yè)不多、價格高、管外易積垢等種種原因，其所占市場份額很小。加之國外產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢并不是很大，在我國的影響也有限，我國的閉式冷卻塔發(fā)展一度緩慢。后隨生產(chǎn)水平的提高，部分工藝場合采用開式冷卻塔后，水質(zhì)達(dá)不到工藝要求，而干式塔有時又達(dá)不到冷卻要求，這就導(dǎo)致閉式冷卻塔成了不二的選擇。另外，國家環(huán)保節(jié)能政策的深入及國外產(chǎn)品通過進(jìn)口、合資等介入的帶動，更加推動了閉式冷卻塔的長足發(fā)展。一個明顯的標(biāo)志是生產(chǎn)企業(yè)由3～4家逐漸增加至20～30家，其中合資企業(yè)有5～6家。當(dāng)然，于生產(chǎn)商角度，促進(jìn)其大力發(fā)展閉式冷卻塔業(yè)務(wù)的一個重要原因是產(chǎn)品利潤的變高。

客觀上，閉式冷卻塔的起步不僅為行業(yè)帶來了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，同時也為冷卻塔產(chǎn)品的多樣化和持續(xù)搶占國際市場奠定了基礎(chǔ)。

繼TSNL-10-800型逆流機(jī)械抽風(fēng)冷卻塔獲得成功后，天津石化設(shè)計院又結(jié)合國產(chǎn)風(fēng)機(jī)開發(fā)了800～4500m³/h的TSNL-10系列冷卻塔。該系列冷卻塔使用部門廣泛，目前仍有大量在運(yùn)行。同時，該系列冷卻塔曾兩次獲中國石化集團(tuán)公司科技進(jìn)步獎，并在當(dāng)時國內(nèi)專利申請水平普遍不高、申請數(shù)量普遍較少的情況下，獲得中國知識產(chǎn)權(quán)局批準(zhǔn)的“全流道流線型逆流機(jī)械抽風(fēng)冷卻塔”發(fā)明專利。

圖7   九十年代的冷卻塔專利增長趨勢

隨著大眾對冷卻塔認(rèn)識的不斷加深，越來越多的人認(rèn)識到逆流冷卻塔在投資、能耗、占地、防凍化冰等許多方面都優(yōu)于橫流式冷卻塔。因此，從1990年開始，機(jī)械部四院與江蘇海鷗冷卻塔股份有限公司（前常州冷卻塔廠、四達(dá)冷卻塔廠）都相繼投入研發(fā)與國產(chǎn)風(fēng)機(jī)相配套的逆流冷卻塔系列。

江蘇海鷗冷卻塔股份有限公司依靠八十年代初建成的冷卻塔實(shí)驗(yàn)裝置與雄厚的技術(shù)開發(fā)實(shí)力，研制了許多淋水填料與配水噴頭，在相當(dāng)大的程度上促進(jìn)了冷卻塔技術(shù)的發(fā)展。機(jī)械部四院憑借其齊全的設(shè)計專業(yè)與雄厚的設(shè)計力量，依靠著付敬遠(yuǎn)與周長西等冷卻塔專家的共同努力，在玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔標(biāo)準(zhǔn)的建立、節(jié)能降噪以及大中小型冷卻塔的開發(fā)上都卓有成效，特別是其設(shè)計開發(fā)的小型冷卻塔，被全國各地的制造廠所批量生產(chǎn)。

圖8   “海鷗”內(nèi)部的冷卻塔實(shí)驗(yàn)裝置

中國冷卻塔產(chǎn)業(yè)初步形成“氣候”以后，如何再向前進(jìn)？當(dāng)前國外冷卻塔究竟是什么水平，有何技術(shù)進(jìn)步？為了解釋這些疑惑，20世紀(jì)90年代中期，陜西渭河化肥廠、茂名30萬噸/年乙烯工程、遼化20萬噸/年聚酯及燕化煉油廠六循擴(kuò)建，都從美國Marley公司引進(jìn)了新一代冷卻塔產(chǎn)品——吊裝式逆流冷卻塔。其中，渭河化肥廠與遼化是全塔引進(jìn)；茂名乙烯與燕化煉油是部分引進(jìn)，茂名乙烯冷卻塔只引進(jìn)了淋水填料、除水器及配水裝置，風(fēng)機(jī)、電機(jī)及風(fēng)筒采用國內(nèi)配套；而燕山煉油冷卻塔除引進(jìn)了茂名所引進(jìn)的部份外，也從國外引進(jìn)了風(fēng)機(jī)。

這里應(yīng)特別提出渭河化肥廠引進(jìn)冷卻塔時所引起的風(fēng)波：當(dāng)時我國的工業(yè)冷卻塔界對該型冷卻塔持兩種截然相反的意見。一種意見認(rèn)為這種吊裝式冷卻塔對于我國來說是一種嶄新的技術(shù)，同意引進(jìn)；另一種意見認(rèn)為我國的支撐式逆流冷卻塔已經(jīng)具有國際先進(jìn)水平，沒有必要再購買這些并不先進(jìn)的設(shè)備，反對引進(jìn)。一些國內(nèi)冷卻塔生產(chǎn)廠商甚至把引進(jìn)單位狀告到了國務(wù)院，后經(jīng)國務(wù)院調(diào)查組詳細(xì)調(diào)查排除了訴主的主張，才使渭河化肥冷卻塔得以實(shí)施。而遼化、茂名及燕化的冷卻塔實(shí)施并未遇到多大阻力。

自此，我國開始把冷卻塔技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了對吊裝式逆流冷卻塔的消化吸收和創(chuàng)新上，十年間，通過對吊裝式逆流冷卻塔技術(shù)的消化吸收，及對國外文獻(xiàn)資料的研究，才發(fā)現(xiàn)，原來我國第一次大規(guī)模引進(jìn)橫流點(diǎn)滴式冷卻塔時，該塔已經(jīng)是國外過時的技術(shù)了，然而當(dāng)時對于尚未打開國門的國人而言，當(dāng)時確是全新的產(chǎn)品，這說明那時代我國再冷卻塔領(lǐng)域至少比國外落后20多年，與國外的差距，激起了我們跟蹤國外先進(jìn)冷卻塔的熱情和決心，通過對吊裝塔技術(shù)十年的消化吸收和創(chuàng)新，以及后來上百座吊裝塔的建造與應(yīng)用實(shí)踐，我們與發(fā)達(dá)國家在冷卻塔技術(shù)上的差距進(jìn)一步縮小。

事實(shí)上，適當(dāng)?shù)募夹g(shù)引進(jìn)對中國的技術(shù)進(jìn)步是一種促進(jìn)，在經(jīng)濟(jì)全球化的時代，如果繼續(xù)堅持固步自封，盲目執(zhí)行保護(hù)主義政策，吃虧上當(dāng)?shù)闹挥凶约骸?shí)踐證明，此次逆流冷卻塔的引進(jìn)確實(shí)給我們帶來了新鮮的技術(shù)路線。不但使國內(nèi)冷卻塔廠商對橫流冷卻塔一些固有的缺點(diǎn)有了新的認(rèn)識，更結(jié)束了國內(nèi)冷卻塔技術(shù)盲目懵懂的時代。

此處議論一下針對再次引進(jìn)冷卻塔所產(chǎn)生的再思考。一是在七十年代至90年代，國外的冷卻塔技術(shù)一直在發(fā)展進(jìn)步，其技術(shù)與理念引進(jìn)后會給我們耳目一新的感覺；二是國外的技術(shù)并不像宣傳的那樣先進(jìn)，例如茂名乙烯冷卻塔用中國標(biāo)準(zhǔn)測試也只達(dá)到設(shè)計處理量的87％，再加上水溫的修正，其冷卻效率僅達(dá)到83％，用標(biāo)準(zhǔn)衡量應(yīng)屬于不合格品；三是配水噴頭適應(yīng)范圍很窄，水量小時很不均勻。

綜上所述，我們應(yīng)該博采眾長，適當(dāng)引進(jìn)技術(shù)，找出與之的差距，以提高國產(chǎn)冷卻塔的技術(shù)水平；但我們也應(yīng)自信自強(qiáng)，相信國產(chǎn)冷卻塔在設(shè)計工藝上并不比國外的差。