大力推廣高效節(jié)能的工業(yè)冷卻塔

大力推廣高效節(jié)能的工業(yè)冷卻塔摘要：隨著我國水資源短缺的嚴(yán)重性、緊迫性及不可回避性呈現(xiàn)在國人面前，如何建立節(jié)水型經(jīng)濟和節(jié)水型社會的問題引起了黨和政府的高度重視，節(jié)水已成為國策。在黨的十五屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展十個五年計劃的建議》中明確提出：水資源可持續(xù)利用是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略問題，核心是提高用水效率，把節(jié)水放在突出位置。國家水利部的調(diào)查資料顯示截止到1998年，我國工業(yè)用水占總用水量的21%，這一比例盡管不是很大，但對我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展有著決定性的影響。毋需置疑，工業(yè)節(jié)水是我國節(jié)水工作的一個重要的不可忽視的方面。

關(guān)鍵字：高效節(jié)能工業(yè)冷卻塔一、我國工業(yè)節(jié)水在未來十年要達到的總體目標(biāo)隨著我國水資源短缺的嚴(yán)重性、緊迫性及不可回避性呈現(xiàn)在國人面前，如何建立節(jié)水型經(jīng)濟和節(jié)水型社會的問題引起了黨和政府的高度重視，節(jié)水已成為國策。在黨的十五屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展十個五年計劃的建議》中明確提出：水資源可持續(xù)利用是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略問題，核心是提高用水效率，把節(jié)水放在突出位置。國家水利部的調(diào)查資料顯示截止到1998年，我國工業(yè)用水占總用水量的21%，這一比例盡管不是很大，但對我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展有著決定性的影響。毋需置疑，工業(yè)節(jié)水是我國節(jié)水工作的一個重要的不可忽視的方面。為貫徹黨的十五屆五中全會精神，國家經(jīng)貿(mào)委制定了“關(guān)于加強工業(yè)節(jié)水工作的意見”的重要文件，提出了我國2000——2010年未來十年工業(yè)節(jié)水要達到的總體目標(biāo)是：●工業(yè)取水年增長率：在工業(yè)增加值年均增長10%左右的情況下，取水量的增長控制在每年1%——1.2%。●重復(fù)利用率：從目前的50%左右提高到2005年的55%，2010年達到60%?！窆I(yè)萬元產(chǎn)值取水量：從目前的95m3左右降到2005年的50m3，2010年降到30m3。實現(xiàn)上述目標(biāo)是完全可能的，也是很有必要的。二、工業(yè)冷卻塔是工業(yè)節(jié)水的主要設(shè)備對于工業(yè)節(jié)水這一千秋大業(yè)，其重要性我們已在各種場合下強調(diào)了，其實現(xiàn)的總體奮斗目標(biāo)也制定好了，問題在于究竟我們采取什么樣的具體措施和途徑才能把工業(yè)節(jié)水落到實處而不致落空？六十六年前，毛澤東同志在談到工作任務(wù)和完成工作任務(wù)的方法時曾形象的比喻說：我們的任務(wù)是過河，但是沒有橋或沒有船就不能過。不解決橋或船的問題，過河就是一句空話。我們也可以把工業(yè)節(jié)水比喻為一條河，要過這條河，橋和船是什么？我們說要過工業(yè)節(jié)水這條河，船和橋就是高效節(jié)能的工業(yè)節(jié)水設(shè)備——工業(yè)冷卻塔。除非生產(chǎn)工藝上不用水，只要用水冷卻就必須用冷卻塔才能實現(xiàn)工業(yè)水的重復(fù)利用。從這個意義上說，這是工業(yè)節(jié)水的重要乃至唯一途徑。工業(yè)冷卻塔從誕生到今天已有百年歷史（CoolingTowershavebeeninusesincetheturnofthiscentury），是人類二十世紀(jì)工業(yè)技術(shù)進步的產(chǎn)物，其間充滿了艱難的嘗試（tobuildCoolingTowerbytrialanderror）。經(jīng)過發(fā)達國家百年工業(yè)節(jié)水技術(shù)進步的不斷積累，人類認(rèn)識到：機力通風(fēng)濕式冷卻塔（wettowermechanicaldrafttype）——現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備（basicworkhorseofourindustry）——冷效最高，成本最低（themostefficientandeconomical）。三、我國工業(yè)冷卻塔的發(fā)展及現(xiàn)狀從1949年共和國建立到1978年的三十年里，我國雖然已有工業(yè)冷卻塔的應(yīng)用，但規(guī)模不大，技術(shù)陳舊，由于普遍存在著對節(jié)水意義的忽視，在這一時期我們對工業(yè)節(jié)水技術(shù)的投入是不夠的，在許多部門甚至未提到工作日程，我國工業(yè)冷卻塔技術(shù)獲得長足發(fā)展是改革開放以來的二十年間。伴隨著對國外先進冷卻塔技術(shù)的引進、消化吸收，到八十年代出現(xiàn)了冷卻塔熱，其中最引人注目的是數(shù)以百計的冷卻塔制造商的涌現(xiàn)。大批工程項目的建設(shè)，國家對工業(yè)節(jié)水的要求刺激了工業(yè)節(jié)水市場的發(fā)展，激烈的市場競爭極大地推動了我國冷卻塔技術(shù)的進步，大大縮小了我國與發(fā)達國家的差距?，F(xiàn)在在工業(yè)節(jié)水領(lǐng)域我們完全有能力依靠自己的技術(shù)滿足工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要；另一方面我們也應(yīng)清楚地看到盡管我們的冷卻塔技術(shù)二十年來有了較大發(fā)展，但整體上與發(fā)達國家相比仍存在較大差距，正視這種差距是進一步提高自己的起點。尤其是當(dāng)前面臨嚴(yán)重的水資源短缺及未來十年工業(yè)節(jié)水的總體目標(biāo)，我們不能滿足于已取得的成績，必須清醒、客觀地找出在工業(yè)節(jié)水設(shè)備的科研、設(shè)計、制造、使用等諸環(huán)節(jié)存在的主要問題并妥善加以解決，我國的工業(yè)節(jié)水事業(yè)才能百尺竿頭，更進一步。那么，我國工業(yè)節(jié)水設(shè)備——工業(yè)冷卻塔技術(shù)發(fā)展中存在一些什么問題呢？筆者認(rèn)為數(shù)其大者有以下幾個方面：1.現(xiàn)在運行的成千上萬座工業(yè)冷卻塔技術(shù)落后。據(jù)了解在我國石化行業(yè)13000家大中小型企業(yè)近十萬座各種型號的冷卻塔中，除了少數(shù)利用國外引進的成套冷卻設(shè)備的大型石化、化工、化肥企業(yè)，冷卻塔的運行達到國際先進水平，工業(yè)水的重復(fù)利用率達到80%以上，大部分利用國產(chǎn)冷卻節(jié)水設(shè)備的企業(yè)都存在不同程度的技術(shù)落后問題，水的重復(fù)利用率遠(yuǎn)未達標(biāo)。由于工業(yè)節(jié)水長期不被重視，在我國石化行業(yè)實際運行的工業(yè)冷卻塔中尚有大量五十、六十年代設(shè)計建造的產(chǎn)品，由于歷史的局限和使用年代久遠(yuǎn)，這些節(jié)水設(shè)備絕大多數(shù)已成為舊塔、病塔、老塔，其落后的狀況是驚人的。如有不少化肥企業(yè)的冷卻塔，風(fēng)筒為砼結(jié)構(gòu)的原始產(chǎn)品，布水器為砼結(jié)構(gòu)的水槽，塔芯為砼結(jié)構(gòu)的鑲嵌板條，由于年代久遠(yuǎn)，結(jié)垢堵塞嚴(yán)重，已喪失冷卻能力，工廠實際是靠一次性排放的直流水(Once-throughcoolingwater)維持生產(chǎn)，由于水費低廉，雖然冷卻塔早已成為“聾子的耳朵——擺設(shè)”，但企業(yè)安之若素，熟視無睹。類似這些高能耗、低效率的所謂工業(yè)節(jié)水設(shè)備依然在濫竽充數(shù)的情況并不鮮見。這些塔急待用先進的綜合工程技術(shù)予以徹底改造。2.冷卻塔的設(shè)計、制造、建設(shè)、安裝的技術(shù)水平良莠不齊，相差甚遠(yuǎn)。目前在我國工業(yè)節(jié)水市場上，既有良流線性先進設(shè)計思想指導(dǎo)下的設(shè)計實踐，也有所謂“標(biāo)準(zhǔn)圖”的極其落后的設(shè)計產(chǎn)品；既有對國外先進技術(shù)的消化、吸收創(chuàng)新，已然國產(chǎn)化的運行良好的大型工業(yè)成套冷卻設(shè)備，也有粗制濫造一投產(chǎn)就無法使用的龐然大物；既有高質(zhì)量的PVC填料連續(xù)使用十三年依然保持良好的韌性、強度，也有象豆腐渣一樣，剛裝進塔內(nèi)尚未使用就跨掉、碎裂的偽劣制品。最令人不可思議的是有些人打著××科學(xué)研究院、××設(shè)計院的牌子，粗制濫造出一批所謂大型工業(yè)節(jié)水設(shè)備，妄稱是對“循環(huán)水工程技術(shù)的又一重大突破，在國內(nèi)屬領(lǐng)先地位，可為國家節(jié)約大量外匯，市場前景十分廣闊”，陰差陽錯，居然通過了省部級“科學(xué)技術(shù)成果鑒定”，而且鑒定委員會的組成人員幾乎全部清一色的高工、教授級高工、研究員、博士組成。更令人啼笑皆非的是，為把這一“成果”向全國推廣，這些人又在南方某城市舉行了規(guī)模盛大的“新技術(shù)成果”發(fā)布會，騙取了近百名全國各地不明真相的工業(yè)給排水界的高級工程技術(shù)人員和專家、學(xué)者參加、署名。然而該“成果”投入實際運行短短幾個年頭，用戶就發(fā)現(xiàn)，該“成果”的實際冷卻能力僅為“發(fā)布冷卻能力”的60%，根本不能滿足生產(chǎn)需要?！碍h(huán)保應(yīng)屬千秋業(yè)，涼水塔中哪是真？”我們認(rèn)為技術(shù)水平低并不可怕，只要努力總有提高的一天，但那種為了達到個人目的，不惜采取拔苗助長，弄虛作假的做法，只能在我國工業(yè)給排水界造成混亂，只能使我國工業(yè)冷卻塔的技術(shù)進步付出更大的代價。上述種種現(xiàn)象的巨大反差，鮮明對比，真實的反映了我國工業(yè)冷卻塔技術(shù)的現(xiàn)狀，以及在社會主義初級階段，市場經(jīng)濟發(fā)育不完善時期的發(fā)展不平衡性。3.在冷卻塔技術(shù)研究和開發(fā)上，重局部不重全局。冷卻塔技術(shù)是一系統(tǒng)工程，它的內(nèi)在規(guī)律要求對風(fēng)、水、熱交換介質(zhì)三者性能很好匹配和相互關(guān)照，如果這三者各自的性能不到位，且相互關(guān)照有了重大缺陷，冷卻塔的高出力是不可能的。我國不少企業(yè)或單位對冷卻塔的研究重點多在局部，尤其是填料花樣不斷翻新，但對冷卻塔整體技術(shù)進步關(guān)注欠缺，這種只重局部，不重全局的研究方法是我國冷卻塔整體技術(shù)進步緩慢的主要原因之一。國外發(fā)達國家對冷卻塔的研究多放在全局，放在三要素的相互關(guān)系的照應(yīng)上(Itisimperativethatmanufacturesandowersunderstandtherelationshipbetweeneachtowercomponentandthenecessitytoevaluatetheimpactanynewcomponenthasontheperformanceofthesystemasawhole)，這個重大區(qū)別不論從理論上，還是實踐上都證明全局的觀點具有更強的科學(xué)性。4.冷卻塔的科研、設(shè)計、制造相互脫節(jié)。發(fā)達國家冷卻塔的科研、設(shè)計、制造各環(huán)節(jié)統(tǒng)一于一個專業(yè)公司之內(nèi)，這對促進冷卻塔整體技術(shù)的發(fā)展極為有利，不少專業(yè)公司有幾十年乃至百年的歷史。在長期的技術(shù)積累中形成自己的開發(fā)優(yōu)勢，針對工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的需要不斷推陳出新，把冷卻塔技術(shù)推向前進。以美國為例，二次大戰(zhàn)前就有利利霍夫曼(LiLie－Hoffman)和馬利(Marley)兩個專門從事冷卻塔生產(chǎn)的專業(yè)公司，現(xiàn)在就更多了。我國在相當(dāng)長的時間里冷卻塔的科研、設(shè)計、制造是分離的，各自為政的。以冷卻塔的設(shè)計為例，大多由專門的設(shè)計單位來做，而不是由冷卻塔的制造商設(shè)計，也就是說，設(shè)計和制造是脫離的。這種體制上的缺陷造成了“任務(wù)”觀點，它建成后出現(xiàn)的問題很難說得清是設(shè)計的原因還是制造的原因，真正設(shè)計上的缺陷很難反饋到設(shè)計者那里，在新版設(shè)計圖中獲得及時準(zhǔn)確的修改。這種首尾脫節(jié)的體制顯然對冷卻塔技術(shù)的進步不利。冷卻塔的科研工作亦復(fù)如是，有研究能力的單位并不建塔，建塔的單位幾乎沒有科研能力。形成了冷卻塔制造商產(chǎn)品雷同，更新?lián)Q代緩慢，整體水平難以提高的局面。5.企業(yè)不重視冷卻塔的使用和管理。

冷卻塔作為一種節(jié)水設(shè)備，經(jīng)過發(fā)達國家一百年的完善、改進和提高被證明是工業(yè)節(jié)水唯一可行的有效途徑。但在我國很多企業(yè)不被重視。由于長期以來受水是“取之不盡，用之不竭”的誤導(dǎo)，人們既不重視也不關(guān)心冷卻塔性能的優(yōu)劣以及水重復(fù)利用率的高低，當(dāng)發(fā)現(xiàn)達不到冷卻要求時，多補充新鮮水就是了。我們在改塔實踐中曾經(jīng)遇到風(fēng)機倒轉(zhuǎn)了十年，以為是正常運行模式的笑話。6.冷卻塔技術(shù)的交流、研討處在自然狀態(tài)。發(fā)達國家冷卻塔技術(shù)的交流研討非常活躍，國際冷卻塔技術(shù)協(xié)會(CTI)已近五十年歷史，對推動冷卻塔技術(shù)的發(fā)展和提高做了大量工作。我國既無全國性的冷卻塔技術(shù)協(xié)會，也很少技術(shù)交流和研討的機會，已有的豐富的經(jīng)驗教訓(xùn)難以獲得及時總結(jié)、普及和提高，面臨的挑戰(zhàn)性問題引不起關(guān)注也得不到深入研究。這些極為必要的基礎(chǔ)工作完全處在一種自然狀態(tài)，這當(dāng)然對我國冷卻塔技術(shù)的發(fā)展是不利的。四、建議與對策工業(yè)技術(shù)進步通常是逐步實現(xiàn)的（usuallybyslowstages），工業(yè)節(jié)水也不例外。綜觀冷卻塔的發(fā)展史，技術(shù)進步依靠一點一滴的積累不斷滿足工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的需要。正如我國已故著名數(shù)學(xué)家華羅庚教授所言：“科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)都是日積月累長期辛勤思考的結(jié)果，

都是每一步看來不難，但都是步步積累的結(jié)果?！?/p>

我國工業(yè)節(jié)水領(lǐng)域所存在的問題不是一天、兩天形成的，它的解決也不是一兩天內(nèi)所能辦到的。根據(jù)發(fā)達國家的經(jīng)驗，我們同樣脫離不了依靠艱苦而漫長的技術(shù)積累，才能實現(xiàn)量變到質(zhì)變這一根本規(guī)律。不過，目前我們至少應(yīng)做到以下幾點：1、分期分批完成對現(xiàn)有落后工業(yè)冷卻塔的技術(shù)改造，從投資上講，這種改造可比新建塔獲得事半功倍的效果。滄州公司近年來，用具有國際先進水平的工業(yè)冷卻塔技術(shù)改造了：淮南化肥廠、魯南化肥廠、山西焦化廠、南寧化工廠、山西化肥廠、天津聯(lián)化公司、北京化工實驗廠、大慶石化總廠、北京東方化工廠等石化行業(yè)近百家大中型企業(yè)的上千座舊塔、病塔、老塔、廢塔。凡經(jīng)我們公司改造的冷卻塔冷卻能力可提高20~100%，降低能耗20~50%，工業(yè)水重復(fù)利用率從10~30%提高到60%以上，以山西焦化廠和天津聯(lián)化公司為例：山西焦化廠：該廠東區(qū)循環(huán)水由四個Φ4.7m風(fēng)機、8.4m×8.4m的砼結(jié)構(gòu)逆流冷卻塔組成，由于原塔設(shè)計上存在重大缺陷，應(yīng)業(yè)主要求，滄州公司于1999年1月對該塔組實施了徹底改造，3塔總改造費用為29.8萬元（建一座同規(guī)模的新塔費用為48萬元）。改造后綜合經(jīng)濟效益明顯，下面摘錄該廠所做“山西焦化集團有限公司供排水車間東區(qū)循環(huán)水冷卻塔改造總結(jié)（1999年7月）”中“綜合經(jīng)濟效益評價”的內(nèi)容：“綜合經(jīng)濟效益評價自1999年1月改造投運至今，在這半年的運行期間中，原塔存在的問題基本解決，降溫效果良好，保證了各項工藝指標(biāo)的合理運行，同時還降低了一些能耗，綜合經(jīng)濟效益可觀，達到了技術(shù)改造的目的。1、出塔溫度小于28℃，完全滿足了工藝需求，我們收集了1998、1999年2月—7月的原始記錄，以及在1999年7月8日至7月11日的對東區(qū)冷卻塔不同組合下的溫度測試記錄，見下表：表3：1998年、1999年2—7月10日原始記錄匯總

項目

時間（月月）1998年1999年熱水溫度（℃）冷水溫度（℃）Δt(℃)風(fēng)機時間（hh）熱水溫度（℃℃）冷水溫度（℃℃）Δt(℃)風(fēng)機時間（hh）235278861382612

336.3279.31694382711155438.3299.3251239.426.812.61156540.9319.9236838.326.711.61554642348168040271318347.1042.7348.7720392712720平均39.230.38.9Σ983538.826.812Σ5419（表中全部是本月的平均值，另不同組合條件下的匯總表在最后附加）通過匯總表可知，冷水溫度比去年同期下降3.5℃，溫差比同期提高3.1℃，即使在大氣溫度33℃條件下也滿足了設(shè)計條件熱水40℃，冷水28℃的要求。進一步說明了三個塔運行完全達到4個塔運行效果。而且單塔水量可達420m3/h以上。2、節(jié)能明顯：（1）、改造后的三個塔就能滿足需求，一是節(jié)約了一個塔改造費用10萬元，二是節(jié)約一個塔的風(fēng)機運行時間和檢修費用：一年可節(jié)約電費12×30×24×30×0.24=62208元。（2）、改造后風(fēng)機運行時間比去年同期下降4419小時，一年節(jié)約電費

4419×30×0.24÷5×12=76308元。（3）、風(fēng)機檢修費用在減少，在1998年1—7月共消耗備品備件15000元，而1999年1—7月中沒發(fā)生檢修，風(fēng)機運轉(zhuǎn)良好，預(yù)計一年可節(jié)約維修費20000元。（4）、節(jié)水效果顯著，自投運后，化產(chǎn)、兩苯車間基本沒有向換熱器內(nèi)補加新鮮水來降溫,按每小時20噸,全年按6月計算，節(jié)約水資源20×6×30×24=86400噸，節(jié)約水費86400×0.7=60480元。（5）、以上四項合計節(jié)約費用100000+62208+20000+76308+60480=318996元。3、各項工藝指標(biāo)穩(wěn)定提高，由于冷卻水溫度能滿足化產(chǎn)、兩苯車間的工藝需求，換熱性能良好，東區(qū)循環(huán)水中的濃縮倍數(shù)大大提高到1.5倍以上，同時生化含酚污水處理水量穩(wěn)定，負(fù)荷減輕，為環(huán)保工作也奠定了基礎(chǔ)。4、改造后單塔冷卻能力從改造前的121.26m3/h（按原設(shè)計能力推算）提高到323.01m3/h（按原設(shè)計條件），單塔年增水的重復(fù)利用量為161.4萬m3，重復(fù)利用節(jié)水量146.6萬m3，三塔合計年增水的重復(fù)利用量為484.2萬m3，重復(fù)利用節(jié)水量439.8萬m3，節(jié)水效果明顯。”天津聯(lián)化公司（原天津乙烯廠）該公司一循有Φ8.53m風(fēng)機、、16m×16m的砼結(jié)構(gòu)逆流冷卻塔5座，由于設(shè)計、施工上存在重大缺陷，應(yīng)業(yè)主要求，滄州公司于2000年4月~7月對該塔組實施了徹底改造，5塔總改造費用為176萬元（建一座同規(guī)模的新塔費用為180萬元）。改造后經(jīng)國家權(quán)威單位測試，單塔冷卻能力從原來的1600T/h增加到4092T/h，單塔年增水的重復(fù)利用量1993.6萬M3，重復(fù)利用節(jié)水量1810.8萬M3，五塔合計年增水的重復(fù)利用量9968萬M3，重復(fù)利用節(jié)水量9054萬M3。由以上數(shù)據(jù)可見，對大型石化企業(yè)，冷卻塔性能的優(yōu)劣對工業(yè)節(jié)水影響更大，如果對這些企業(yè)中運行的技術(shù)落后的冷卻塔實施徹底改造，所生產(chǎn)的節(jié)水效果是驚人的。以上實例說明：老塔的技術(shù)改造，投資少，見效快，有巨大的節(jié)水潛力可挖。2、逐步解決工業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域體制不合理問題應(yīng)逐步實現(xiàn)工業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域科研、設(shè)計、制造、安裝、測試一體化，使現(xiàn)有的冷卻塔制造商逐步具有綜合科技能力，徹底解決長期存在的科研、設(shè)計、制造脫節(jié)，各自為政的分離體制問題，這種不合理的體制是阻礙我國工業(yè)冷卻塔技術(shù)水平提高的根本原因。發(fā)達國家的專業(yè)冷卻塔工程公司都是科工貿(mào)一體化的綜合公司，這種一體化的體制對推動冷卻塔技術(shù)的發(fā)展和實現(xiàn)冷卻塔技術(shù)的積累是十分有利的，我們同樣要朝這一方向努力。3、嚴(yán)把冷卻塔設(shè)計、制造質(zhì)量關(guān)工程實踐證明，工業(yè)節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域同樣存在打假問題。我國目前工業(yè)節(jié)水市場上活躍著的數(shù)以百計的冷卻塔制造商絕大部分是私營和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，具備一定科研和設(shè)計綜合能力的為數(shù)極少。這些企業(yè)雖說技術(shù)水平不高，但神通廣大，為了生存，想盡辦法占領(lǐng)市場，加之我國市場經(jīng)濟發(fā)育不完善，假冒偽劣制品仍有生存空間，不少冷卻塔雖然性能低劣，或?qū)偬蕴a(chǎn)品，依舊香火不斷，建成之日即需改造之時，給國家造成了極大浪費。建議國家有關(guān)部門通過監(jiān)督或抽查等各種手段嚴(yán)把冷卻塔設(shè)計、制造質(zhì)量關(guān)，定期公布工業(yè)節(jié)水設(shè)備抽查情況，以規(guī)范市場。4、采取扶優(yōu)扶強政策，選擇具有良好科技素質(zhì)的國有工業(yè)冷卻塔企業(yè)建立能代表國家水平的工