冷卻塔的“前世今生”

冷卻塔不僅是一種設備，也是一個課題。作為一種設備，它直接或間接地將冷卻水與大氣接觸，將水的熱量傳遞到大氣中。它是一門涉及流體力學、水力學、傳熱傳質、機械傳動和材料科學的交叉學科。近幾十年來，隨著我國經濟的不斷發展和人民生活水平的不斷提高，冷卻塔行業的發展越來越快，尤其是中小型冷卻塔，幾乎無處不在。

冷卻塔作為一項科學研究始于20世紀初，至今已有近百年的發展歷史。在本世紀的發展史上，我們不能忘記過去100年來一些特殊的人、特殊的階段和特殊的事件，這些都促進了冷卻塔學科的進步和發展。

當然，冷卻塔的出現絕不是偶然的。冷卻塔作為現代工業的產物，其起源可以追溯到大工業時代，甚至更早。過去，河流、海洋、湖泊和池塘都是用來供水的。由于過去工業活動有限，水源豐富，冷卻水多用一次，然后排放到附近水域獲取冷水。逐步地，在選擇工業廠房場地時，應將可利用的河流、河流、湖泊和海洋作為冷卻水的水源和排水場地，或可利用的冷卻水儲存、冷卻、循環或排放溝渠。逐漸地，人們發現熱水可以通過在固定的空間噴灑而快速冷卻，這逐漸形成了噴泉技術。技術的發展已經噴灑了冷卻塔，冷卻塔是當今噴淋冷卻塔的原型。經過逐步改進，增加了氣流機械設備，出現了帶有風扇的噴霧冷卻塔。后來，為了解決塔內水滴的沉降速度問題，在塔內加入填料，這是現代冷卻塔的開端。目前，冷卻塔的主要系統有風機系統（機械通風冷卻塔）、集水器（裝置）、配水系統、噴淋填料、集水池（裝置）、水泵和塔體。

經過近百年的發展，冷卻塔已根據其運行條件和傳熱方式形成了多種形式。如按通風方式可分為自然/機械通風冷卻塔、濕/干/濕/閉式冷卻塔、海水/淡水/其他介質冷卻塔、民用/工業冷卻塔、逆流/橫流冷卻塔等。

縱觀現代工業發展史，冷卻水最大最集中的用戶是發電廠，發電廠的冷卻塔大多是自然通風冷卻塔。自然通風冷卻塔是一種依靠塔內外空氣密度差使空氣流動和傳熱的冷卻裝置。由于其風管大而醒目，又被稱為風管自然通風冷卻塔。早在1912年，世界上第一座簡易自然通風冷卻塔在荷蘭某礦山建成并投入使用后，冷卻塔的現代工業化進程正式啟動。此后，荷蘭建成了世界上第一座雙曲線自然通風冷卻塔。1919年，世界上有一個木制封閉鋼結構的橫流冷卻塔。1920年，法國敦刻爾克建造了一座鋼筋混凝土錐形殼冷卻塔。第一座雙曲線自然通風冷卻塔于1954年在德國柏林建成，1955年美國第一座雙曲線自然通風冷卻塔，1958年美國第一座超過100米高的自然通風冷卻塔，年英國出現第一座雙曲線自然通風干式冷卻塔。1960年，美國電廠的冷卻塔高度在1971年達到150米。目前，德國科隆特大型冷卻塔的高度已達200米，噴頭面積已達1.4萬平方米。在可預見的未來，自然通風冷卻塔必將向大規模發展。

由于我國工業水平等原因，冷卻塔建設起步較晚。最早的自然通風冷卻塔是日本在1938年為遼寧省葫蘆島市一家水泥廠的自備電廠建造的。20世紀50年代，我國只能建造噴水面積為1250-1500平方米、高度為60米的冷卻塔；20世紀60年代和70年代，技術水平有了很大的發展，山東煙臺發電廠建成了噴水面積為3000平方米、高度為75米的冷卻塔；第一座試驗性橫流式冷卻塔。鋁通風冷卻塔在河南長葛電廠建成，河南開封電廠建成了第一座大型橫流冷卻塔。自然通風冷卻塔噴頭面積1750m²，塔高90m，1986年淮南洛河電廠建成300MW機組配套的自然通風冷卻塔，噴頭面積7000 m²，塔高96m，2000年上海吳涇電廠建成600MW機組配套冷卻塔。投運，灑水面積10000平方米，高度160米，截止2006年底，山東鄒縣電廠四期配套1000兆瓦機組的冷卻塔投運，灑水面積達1000兆瓦。2009年，浙江寧海電廠13800平方米海水冷卻塔投入運行，高度177米，曾保持中國和亞洲天然塔最大規模和高度。2017年10月，湖北省鄂州市第三期冷卻塔竣工，總高度181m，噴淋面積15000m²。

機械通風冷卻塔不設高風管，塔內氣流不是由塔內外空氣密度差產生，而是由風機產生，具有冷卻效率高、穩定性好的特點。近年來，機械通風冷卻塔的發展越來越迅速，從傳統的空調和蓄冷系統發展到石化、冶金、輕工甚至一些中小型火力發電廠。除上述機械通風冷卻塔的優點外，占地面積小、資金投入少、建設周期短等因素在人們中也很突出。注意事項。此外，民用冷卻塔的小規模制造商已經遍布中國各省，或高達1000家，并將冷卻塔制成標準系列，而每個制造商都有自己獨特的設計風格，不作詳細說明。

機械通風冷卻塔按通風方式可分為逆流式和橫流式。無論是何種形式，它都包括風機、導風口、進氣、填料、配水系統、集水器等部件。逆流，即水和空氣的流向相反。20世紀70年代以前，機械通風冷卻塔的主塔型為鋼筋混凝土冷卻塔，風機直徑4.7米，處理水量一般為600-800t/h，填料采用水泥網，集水器采用百葉窗，配水多采用槽型，噴頭采用噴淋水，空氣。管道由鋼筋混凝土制成。20世紀70年代，安慶石化公司從法國引進了幾座逆流塔。風機直徑9.14m，平面尺寸16.5m×16.5m，進風口高5.4m。1972年，陜西省華陰市秦嶺電廠建成一座500平方米機械通風逆流冷卻塔。隨后，遼寧省朝陽電廠建成了一座噴淋面積1962平方米、直徑50米、風機直徑20米的循環逆流機械通風冷卻塔，可滿足200MW機組循環水的冷卻要求。80年代，機械通風冷卻塔得到了很大的發展?；げ繉?.53m、9.14m的風機直徑進行了標準化設計，并在各行業中得到廣泛應用。目前，逆流冷卻塔處理水量已達到5000t/h。

關于橫流，也就是說，空氣垂直于流動方向。它在中國被廣泛使用，特別是在石油和化學系統中。主要原因是我國70年代從國外引進了10多個大型化肥項目，這些項目配套的冷卻塔大多是機械通風橫流式冷卻塔。隨著這些工程的引進，國內專業設計人員對機械通風橫流冷卻塔有了更多的了解和偏好。因此，橫流式冷卻塔多用于新建工程。這種情況一直持續到90年代中期，如燕山石化45萬噸乙烯改擴建工程。這些進口的機械通風橫流式冷卻塔，大多是用美國馬里公司的U板和M板以及日本的塑料正弦波填料和瓦石棉板填充的。因為這些逐滴填料在冬季容易結冰，或者在北方用濃縮循環水沖洗掉灑水器填料。為此，國內發展了填料混合技術，即在橫流塔外側安裝薄膜填料，內側逐滴填料，較好地解決了這一問題。

總體而言，我國冷卻塔技術發展經歷了三個階段：80年代以前的自主研究階段，中國冷卻塔技術發展落后于歐美、蘇聯等發達國家；消化吸收階段。上世紀80年代和90年代引進，中外間的流量增加，比利時哈蒙冷卻塔公司的冷卻塔也引進了。在技術上，冷卻塔的設計技術已達到國外水平；第三階段是超越階段，始于2000年以后中國經濟的快速發展。與此同時，冷卻塔的技術需求迅速增長，冷卻塔技術也得到了極大的發展，使我國對冷卻塔的研究也超過了其他國家。經過近百年的發展，冷卻塔已經形成了一套完整的理論學科體系，我國也已躋身世界領先技術行列，但今后的路還很長，我們需要朝著更高效、更環保、更創新的方向邁進。