火力发电厂是一个高能耗、高污染、高排放的场所，它以煤炭为主要燃料，通过燃烧燃料，将化学能转换成热能，热能使得液态水加热形成过热水蒸汽，过热水蒸汽产生的巨大压力会推动汽轮机叶片旋转产生电能（如图1a所示）。从汽轮机排出的热蒸汽通过凝汽器，凝汽器内的冷却管道将热蒸汽冷凝成水，从而在凝汽器中形成一定的真空度，使得凝汽器和汽轮机之间产生压力差，如果真空度较低，那么在产生相同单位电量的情况下，所需的燃料量就越多。火力发电厂将水作为冷却介质，这些冷却水被水泵从冷却塔底层的蓄水池抽进凝汽器的冷却管道，由于管道中的冷却水吸收了过热蒸汽的热量，因此从凝汽器冷却管道出口处排出的冷却水温度比进口处的温度高，排出的冷却水通过水泵压入到冷却塔塔顶，进入播水系统，通过播水管上的小孔将水均匀地淋洒在填料上，而塔底风机不断向上鼓风以冷却下落的水滴，冷却后的水珠在下方蓄水池进行循环利用。现在大型电厂采用的多为双曲线型冷却塔，其工作原理如图1b所示。

  

图1 火力发电厂(a)和双曲线冷却塔(b)的工作原理图Fig.1 Working principle diagram of the thermal power plant(a) and hyperbolic cooling tower(b)

淋水填料层具有延长冷却水停留时间、增加换热面积和均匀布水等作用，它承担着冷却塔内60%～70%的散热量[1]，如果填料选择不当，就会影响冷却塔对循环水的冷却效果，导致塔底的水温较高，从而引起凝汽器内的真空度下降以及汽轮机组工作效率过低，增加火力发电厂的运营成本，因此，淋水填料是冷却塔中最关键的组成部分，其性能的好坏直接影响着整个火力发电厂的工作效率。自冷却塔填料首次使用以来，先后经历了木制填料、水泥网格填料（石棉水泥薄板）、PVC薄膜填料、竹格淋水填料和玻璃钢陶瓷填料的变化。我国许多学者对于冷却塔填料的材料选择、规格设计以及相关性能作了大量研究，具体包括阻力特性、热力特性、优化布置、传质系数、压降和风速对填料换热效率的影响等[2-16]，这些研究工作为我国淋水填料和冷却塔技术的发展做出了巨大贡献。

1 冷却塔填料的特点及种类

如今市场填料种类繁多，按水淋在填料表面后的存在形式进行分类，可以将淋水填料分为点滴式、薄膜式和点滴薄膜式三种类型[17]。

点滴式淋水填料结构可分为形板条、网格、蜂窝板等形式[18]，水流连续淋到点滴式淋水填料后会被溅散成无数细小的水滴，这种填料一般只应用于横流湿式冷却塔中。薄膜式填料表面的热水在填料上会形成均匀的水膜，由于片材的表面凹凸设计，使得水膜与空气之间的热质交换时间更长，因此，其冷却效率比点滴式淋水填料要高[19]。常用的差位正弦波形、复合波形和S波形的PVC填料就是薄膜式淋水填料。点滴薄膜式填料是结合点滴式和薄膜式填料特点的一种淋水填料，结构以网格和蜂窝状为主，水流从塔顶淋到点滴薄膜式填料后，会溅开形成细小水滴，水滴下落后会在填料表面形成均匀水薄膜，所以这种填料既能减少污垢堵塞现象的发生，又能保证良好的冷却效果，竹格淋水填料就是点滴薄膜式填料的一种。

1.2.3 染色体微阵列分析(CMA) 使用美国Affymetrix公司生产的CytoScan 750k芯片和扩增、杂交试剂盒进行CMA检测。参照Infinium HD Assay标准操作流程进行操作，检测结果使用Chromosome Analysis Suite(Ch AS；version 2.1)软件进行分析。结果判读参照DGV、ISCA、OMIM、DECIPHER等数据库。

淋水填料的热力性能是指填料在冷却塔内的散热性能。西安热工研究院对HDZ-1型竹格淋水填料的热力特性进行了检测。该试验气象参数：干球温度为29.3 ℃；湿球温度为26.2 ℃；相对湿度为76%；大气压力969 hPa。冷却塔参数：淋水面积为4 500 m2；塔总高度为105 m；有效高度为97.2 m；进风口高度为7.8 m；淋水面积与出口面积之比为2.5。其他工况范围为: 进塔水量6.25～13.99 t/(m2·h)；安装的填料高度为1.5 m；淋水填料处风速0.85～2.25 m/s；进塔干球温度29.7～32.8 ℃；进塔湿球温度24.3～26.1 ℃；进塔水温40.8～42.8 ℃；出塔水温27.4～36.2 ℃。最终测试得到的冷却数方程为:

  

图2 PVC淋水填料Fig.2 PVC transfer packing

PVC薄膜填料是以电石、煤炭、原盐或石油等不可再生资源作为生产原料，运用电石法或乙烯法制成PVC，然后通过吸塑机内的真空泵产生真空吸力将加热软化后的PVC塑料经过模具吸塑成所需的填料形状，最后再进行截断和粘结。

2 竹格淋水填料和PVC薄膜填料的工艺流程概述

2.1 竹格淋水填料

竹格淋水填料成型片是保持圆竹弧形结构的竹片，市场上常规尺寸要求：长度为1 200～1 600 mm、宽度为40 mm，长宽尺寸偏差应分别为±5 mm与±2 mm，厚度为4～8 mm。穿杆直径为10 mm，允许偏差为±0.5 mm，长度为600 mm。在竹片的宽度中心线上钻孔，两孔间距不大于500 mm，孔径为10 mm，尺寸允许偏差为±0.2 mm，将穿杆穿入钻孔并进行组装，成型片间用聚丙烯套管隔开，套管直径约为11 mm，长度为38 mm或50 mm，组装后的竹格淋水填料支撑型组装块的规格为1 600 mm×500 mm×40 mm，成型片间距为38 mm，非支撑型组装块规格为1 200 mm×500 mm×40 mm，成型片间距为50 mm[21]。组装好之后的竹格淋水填料如图3所示。

竹格淋水填料生产工艺流程如图4所示。

2.2 PVC薄膜填料

PVC薄膜填料的原片材应满足塑化均匀、无分散不良的辅料、无孔洞、无明显杂质、无气泡、无裂纹等条件。片边应光滑平直，色泽应基本一致，粒径为0.6～1.0 mm的杂质个数应≤30 个/m2，分散度≤5 个/10 cm×10 cm，原片材的物理力学性能应达到DL/T 742—2001 《 冷却塔塑料部件技术条件》标准。成型片长度、宽度允许误差为±10 mm，最薄处厚度不得小于0.2 mm，破损孔眼应≤20 个/m2，分散度≤5 个/10 cm×10 cm，破损孔径不超过2 mm，成型片片边应平直、不得有明显缺口或裂纹。组装块片局部误差≤±1.0 mm，片形主要几何尺寸允许误差≤±5%，最大误差≤1.0 mm。生产出的原片材规格如表1所示[22]。

  

图3 竹格淋水填料Fig.3 Bamboo grid packing

  

图4 竹格淋水填料生产工艺流程图Fig.4 The process flow diagram of bamboo grid packing

 

表1 原片材的规格表Tab.1 The specification table of raw material

  

厚度 0.35～0.45 ±0.05宽度 500～1 000 ±5长度 ≥20 000

竹格淋水填料最早可追溯到20世纪80年代，但由于当时生产厂商少，电厂对于竹格淋水填料的重视度不够，填料也不能进行机械化生产，导致其发展缓慢，直到最近几年才逐渐发展起来。现如今，已有数百个冷却塔使用了竹格淋水填料，其市场占有率已经达到5%。竹格淋水填料具有抗寒、耐热、抗老化和原料资源丰富等优点，经若干新建或改扩建电厂的应用，效果良好且有着十分广阔的前景，有望成为取代PVC薄膜填料的首选材料。

3 两种淋水填料的性能与成本对比

折波形塑料淋水填料的阻力性能方程为[25]：

2.1 两组临床疗效比较 观察组治疗总有效率为97.56%，对照组为62.33%，观察组治疗总有效率显著高于对照组(χ2=7.53,P=0.01)。见表1。

3.1 热力特性

按制作材料分类，淋水填料又可以分为木材、石棉、水泥网格、塑料、玻璃钢、陶瓷、竹材等[20]。其中PVC薄膜填料是现在使用量最多的一种冷却塔填料，它占据了整个填料市场比例的75%。这种填料易于加工、成本低、质量轻、热工性能和防腐性能良好，但是由于片距较小，表面采用凹凸设计，这使得填料内部的通风阻力大，并且容易黏附污垢而造成堵塞。

随着当今社会电子技术和汽车的工业发展，汽车智能应用已经成为了当今研究的主题。智能汽车由无人驾驶代替了原始的人驾驶汽车，通过安装在汽车上的红外线摄像机对其周围进行扫描和监测，并根据计算机、电子地图、传感器等传回的信息进行分析计算，通过系统命令指挥操作汽车[1]。本文通过采用电源模块、单片机控制模块、电机驱动模块和信号采集模块等共同完成了小车的自动循迹功能。

 

式中：N代表冷却数；λ代表气水比，1.52是冷却系数，由试验求得。

根据阻力性能方程可以得出竹格淋水填料的通风阻力比折波形塑料淋水填料小，竹格淋水填料内部的风速相对较快，这对于冷却效率的提高有积极作用。

安装高度同样为1.5 m的塑料折波形淋水填料经西安热工研究院进行热力特性测试后的冷却数为[2]：

 

从冷却数对比可知，塑料折波形淋水填料比竹格淋水填料的热力特性好。

（3）该井在投产初期出砂量较多，混合液最高含砂量达到2%，折合地层产液含砂量为26.4%，随着油井生产时间的延长含砂量逐渐减少。

3.2 阻力特性

在征得患者、家属同意的情况下，随机抽取2016年11月—2017年12月在本科室住院接受治疗的肺栓塞患者中的43例作为观察组，给予细节护理干预。观察组中，男26例，女17例；年龄为36～81岁，平均（57.9±1.6）岁。抽取同期患者43例患者作为对照组，给予常规护理。对照组中，男27例，女16例；年龄为37～79岁，平均（58.5±1.4）岁。两组在入选者一般资料及病情对比，差异不具有统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

 

式中：A=-0.003 8q2+0.125 2q+0.725 4；m=0.003 3q2-0.071 2q+2.017 2;q代表淋水密度，t/(m2·h)；∆P代表淋水填料阻力，Pa；ρ1代表进塔空气密度，kg/m3；A代表试验阻力系数；Vcp代表淋水填料处平均风速，m/s；m 代表阻力试验指数。

选择适于冷却塔内使用的淋水填料需要考虑诸多因素。以下就竹格淋水填料与PVC薄膜填料的热力特性、阻力特性、耐老化性能、使用寿命、物理力学性能、抗污特性、生产成本[23]以及环保性等最重要的几个方面进行对比。

 

式中：A=-0.001 2q2+0.054 2q+0.675 0；m=0.001 6q2-0.065 0q+2.750 0。

解析：2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑,对生成物变式,Na2CO3～Na2O2·CO,2NaOH～Na2O2·H2,已知反应的关系式:H2～H2O～2NaOH～Na2O2·H2,CO～CO2～Na2CO3～Na2O2·CO,有机物在足量氧气中燃烧生成CO2和H2O,应可拆写成(CO)m·Hn的形式,则H2、CO以及可拆写成(CO)m·Hn的形式的有机物能满足上述结果,甲醇可拆写成CO·H4,乙醇不能满足。

阻力特性是表征空气在淋水填料内部流通时所受的阻力，它与热力特性共同决定了填料的冷却性能，阻力越大，那么填料的冷却性能就越差。HDZ-1型竹格淋水填料的阻力性能方程为[24]：

1.将安全监督工作内容进行分解，主要包括标准制定、工作计划制定、监督检查实施、问题上报、整改与跟踪、完成确认。

3.3 耐老化性和使用寿命

淋水填料在冷却塔内主要受水热老化和水流冲刷的影响，竹格淋水填料还可能会受到腐朽菌的腐蚀。在北方寒冷的冬季，填料底层会结冰，从而产生局部载荷集中，但由于竹材的抗弯强度和抗弯弹性模量高，底部结冰不至于使填料发生断裂破坏，只是会产生轻微的蠕变。竹材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，冷却塔内的水温不足以使三大素发生水热降解，另外，填料表面被0.5～1 mm[26]厚的均匀水薄膜包裹，与周围空气进行隔绝，所以需氧腐朽菌难以对竹材进行侵蚀，从冷却塔顶层淋下的水滴对竹材的冲蚀磨损如同雨滴对岩石的冲刷，只有承受经年累月地冲淋才能对竹材的厚度以及力学性能产生显著影响。竹格淋水填料已经在数百个冷却塔内进行了使用，根据HD有限公司所反馈的信息，使用年限已超过10年的竹格淋水填料仍然能够正常使用。

锦紫苏生长状况的测定：N、P、K等元素含量检测均由广东省农业科学院按照国家标准检测。每月测量锦紫苏叶片数、最大叶长、最大叶宽、冠幅、节数等地上部分生物量。生长2个月时，测定其地上部分、地下部分鲜重和干重等生物量，方法参照霍庆霖等［14］的测量方法。

薄膜填料主要是由聚氯乙烯组成，在冷却塔内，腐朽菌基本不会对其使用寿命造成太大影响，但是在湿热条件下，特别是污水环境下，PVC薄膜填料在3年左右会发生老化变形，另外，在北方，冬季结冰会对它造成较大影响，结冰会产生集中负载，导致老化严重的塑料填料被撕裂，撕裂产生的碎片会阻塞滤网、循环水通道或凝汽器，以致影响机组的经济运行。综上所述，竹格淋水填料的使用寿命明显优于塑料薄膜填料。

3.4 物理力学性能

DL/T 1361—2014《火力发电厂冷却塔竹制淋水填料技术条件》中的验收标准对竹格淋水填料的规定如表2，而DL/T 742—2001《冷却塔塑料部件技术条件》中对PVC成型片的物理力学性能规定如表3所示。

 

表2 成型片的物理力学性能及检验方法[27]Tab.2 Mechanical properties and detection method of forming sheet

  

1 含水率12%抗压强度 MPa ≥60 GB/T 15780—1995 2 含水率12%抗弯强度（侧向） MPa≥100 GB/T 15780—1995 3 含水率12%抗弯弹性模量（侧向）MPa≥8 500 GB/T 15780—1995

 

表3 PVC填料成型片的物理力学性能Tab.3 Mechanical properties of PVC packing forming sheet

  

1 拉伸强度 纵向 MPa ≥42.0 GB/T 13022—1991横向 ≥38.0 2 撕裂强度 纵向 kN/m ≥150 GB/T 1130—1991横向 ≥160

竹格淋水填料和PVC填料成型片的验收标准有差异，这是因为它们在使用过程中受破坏时的作用力不同，使竹格淋水填料破坏的主要是抗弯强度，而使塑料（PVC）填料破坏的主要是拉伸强度和撕裂强度，虽然如此，但通过实际使用情况和验收标准的指标可以看出，竹格淋水填料的物理力学性能明显优于塑料（PVC）薄膜填料。

3.5 抗污特性

为了增加水流在填料内部的停留时间，PVC薄膜填料片表面一般是采用凹凸设计，内部通道采用折波形、S波形或者复合波形等，这些设计使得水流在PVC薄膜填料内部流动缓慢，同时填料表面容易污染和结垢，尤其是在污水处理厂或垃圾发电厂等特殊环境中，容易出现结垢堵塞现象，从而导致填料的通风阻力增加，冷却塔的冷却效率降低。而竹格淋水填料成型片在组装时是平行排列，并采用穿杆进行定距固定，填料片之间的间距范围是38～50 mm，组装块间也是采用平行或垂直来组坯，水流在填料内部流速较快，阻力相对较小，并且竹片表面平整，污垢不易黏附在竹材表面，因此，竹格淋水填料的抗污特性明显优于PVC薄膜填料。

3.6 生产成本

火力发电厂对于淋水填料的使用面积一般都在1 000 m2以上，填料组装高度为0.8～1.5 m，如今市场上的PVC薄膜填料单价约为240元/m3，平均使用寿命为5年，超过5年后的PVC薄膜填料老化严重，易被撕裂，从而导致发电厂10～40 d的停机检修，严重影响企业的经济效益。竹格淋水填料单价为360元/m3，平均使用寿命至少15年，虽然其单价比PVC薄膜填料稍贵，但以长远眼光来看，竹格淋水填料却更具成本优势。另外，PVC薄膜填料在安装过程中，需要填料支架来支撑，并且填料安装维护的要求较高，而竹格淋水填料省去了填料支架，底部直接用支撑型竹格淋水填料，其安装维护要求也较低，因此，竹格淋水填料的生产成本优势比PVC薄膜填料更加明显。

3.7 环保性

PVC薄膜填料是以电石、煤炭、原盐或石油等不可再生资源作为生产原料，运用电石法或乙烯法生产的PVC制成。报废后的填料很难进行环保处理，有许多废料是直接填埋，这种处理方式既污染环境，又浪费不可再生资源。而竹格淋水填料是采用3～6年生的毛竹作为生产原料，毛竹资源丰富、生长周期短、价格低廉、绿色环保和可再生[28]，以毛竹为原料来制作填料不仅生产工艺较为简单，而且废料可以直接当燃料使用，填埋也不会污染环境，因此它比PVC薄膜填料更具环保性[29]。

根据以上竹格淋水填料与PVC薄膜填料的性能与成本对比分析可知：竹格淋水填料在阻力特性、耐老化性能、使用寿命、物理力学性能、抗污特性、生产成本以及环保性等方面都明显优于PVC薄膜填料，但是热力特性却不如后者，因此，在寒冷的北方或对散热效率要求不是很高的冷却塔内，完全可以用竹格淋水填料来代替PVC薄膜填料。

是洞庭湖水把橘红送走的，先把她送到长江，再往东，就把她送到了南京。他每天都对着洞庭湖水说，求你了，进长江后，莫往东走，往北吧，去北京替我把橘红找回来。自从第二次从北京回来后，他几乎天天来一次临湖广场，有时在广场上一呆就是一整天，有时是半天，仿佛是在等待洞庭湖水给他的回信。

4 结论与建议

竹格淋水填料具有亲水、喜油、抗寒、耐热、抗冷热交变应力强、原料可再生和资源丰富等优点，但是由于其起步较晚、基础理论研究不足以及填料市场混乱等原因，导致其目前的应用比例仅为5%，且多数运用在中小型民营企业。通过对两种填料的比较分析，建议全力加大对竹格淋水填料的研发和推广应用。

1）对竹格淋水填料进行规范化、标准化。规格不统一的竹格淋水填料会给组装块的安装和维护带来许多麻烦，也会造成竹格淋水填料市场混乱，将它进行规范化、标准化对其推广和应用具有重要意义。

2）加大竹格淋水填料的研发力度。如在基础理论方面，可以研究在湿热环境下，填料的换热换质机理、耐老化性、防霉防腐性能等；在机械化生产方面，可以研发整套的机械化生产设备，以提高生产效率；在产品创新方面，通过计算填料成型片最佳的组装高度和厚度以及填料片材之间的合理间距，及将穿杆制成凹凸状以省去聚丙烯套管等方式来提高竹格淋水填料的热力特性和经济环保性。

3）加快竹格淋水填料的推广与应用。建立“产学研”的合作机制，发挥企业、科研院所和高校的各自优势，解决竹格淋水填料在生产和应用过程中所遇到的难题，为其推广提供资金和技术保障。另外，需要加大竹格淋水填料的宣传力度，将线上和线下推广相结合，扩大竹格淋水填料的知名度。

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