电力

1919至 1949年,国家长期处于战争动乱中,电力事业未能正常发展。由于世界大战的影响,帝国主义放松了对中国的经济侵略,中国民族资本电业有了一定进展;可是到了七七事变后,被日军侵占的沦陷区电力设施受到严重破坏;唯有工商经济重心由沿海转移到西南地区的电力和电器工业有一点建树;而被日军作为后方的东北,日本为了加快掠夺丰富资源,大力开发水电和兴建火电,有了独特的发展。从1945年到1949年全国解放,中国电力事业和电器制造业,又经历了艰难岁月,虽有一些恢复和发展,但更多的是遭破坏,尤其是全国发电设备与电力生产,呈现出负增长局面。

(一)电力工业的发展

中国电力事业,自世界大战结束到抗日战争爆发前夕的这段时间,有较快发展,据国民政府全国电气事业指导委员会统计:1925 年,全国发电厂已有456座,其中公营23座,民营414座,官商合办5座,中外合资4座,外资10座。总发电设备容量585424千瓦,其中公营 61343千瓦,民营210676千瓦,官商合办6150千瓦,中外合资31500千瓦,外资275755千瓦。外资经营占总容量的47.1%。另据国民政府建设委员会1929年11月统计资料,不到4年时间,全国发电厂已从1925年的456座猛增到724座(其中企业自备电厂149座,占 20.6%),发电设备容量达835366千瓦(其中企业自备电厂308126千瓦,占36.9%)。到1936年,中国发电设备容量增加到 1365792千瓦,年发电量44.5亿千瓦时,如果不计及日本侵占的东北地区,则为872813千瓦和31亿千瓦时,其中外资经营的275295千瓦(占31.5%),企业自备电厂241648千瓦(占27.7%)。当时中国发电设备容量占世界第14位。

1937年,国民政府迁往重庆,大片国土沦陷,大量发电设备遭破坏。其时西南的川、云、贵三省电力工业虽有一定发展,但到1945年抗日战争胜利时,全国(东北三省除外)发电总容量仅71万千瓦,比1936年还少16万千瓦,可见破坏的严重性。而此时日本却在东北开发水电,兴建火电,不遗余力。1937年,日本侵略者同时开工兴建水丰、镜泊湖、丰满3座大中型水电站和建设阜新、抚顺等大型火电厂。到1945年日本投降前,东北发电设备容量增到179万千瓦,占全国装机总容量(包括台湾省43万千瓦)293万千瓦的61%。至1949年,全国年发电量为43.1亿千瓦时,发电设备容量为184.86万千瓦,退居世界23位。

1.火力发电。

这一时期,中国的电力发展还是建设燃煤的火电厂为主。

外资经营的上海杨树浦电厂,几经扩建,到1923 年,已安装了12台机组,总容量达12.1万千瓦。1929年8月8日,美国国际电气债券股份有限公司(EBASCO)所属美国和国外电力公司(AFPC)出资8100万两白银,向公共租界工部局买下全部电力资产和营业权,成立美商上海电力公司( Shangshai PowerCompany)。至此,公共租界工部局结束了36年经营电气事业的历史。1929年和1934年,杨树浦电厂相继新装2台2万千瓦和1台 2.25万千瓦中压汽轮发电机组,其中2.25万千瓦机组是当时中国容量最大的火电机组,发电煤耗每千瓦小时1.37磅。1947年,该厂还安装了中国首台高压高温锅炉,汽压86.1公斤/平方厘米,汽温496℃;配装1台1.5万千瓦背压式汽轮发电机组,这是旧中国仅有的1台高压高温汽轮机。1949 年,杨树浦电厂共有16台机组,总容量19.85万千瓦,占上海总装机容量259631千瓦的76.5%,占上海公用电厂装机容量244900千瓦的 81.1%,是当时中国最大的火电厂。1949年,上海全市共有8座发电厂,分别归7个电力公司和工业企业所有。

1920年,江苏民族资本家施肇曾等前往德国考察西门子公司等电工制造企业,回国后筹建震华发电厂。该厂于1921年开工兴建,1924年2月13日正式发电,初期安装2台德国进口的3200千瓦汽轮发电机组,由4台10.5吨/时锅炉供给蒸汽。1928年10月,震华发电厂由国民政府建设委员会接收,更名戚墅堰发电厂。1949年,该厂装机容量达 17100千瓦。

1919年,北京京师华商电灯公司在西郊石景山另建新厂,1922年2月建成发电,安装一台1000千瓦汽轮发电机组。随后又相继增装330、5000、1万和1.5万千瓦机组各一台。1936年,该公司拥有发电设备35035千瓦,是当时中国自行经营的第二大电灯公司,仅次于青岛胶澳电气公司(38800千瓦)。1949年前,石景山电厂总容量5.5万千瓦,成为华北最大的火电厂。

1949年前,中国东北最大的火电厂是辽宁抚顺电厂。该厂为日本帝国主义所建,早在1930年已装有1台5000千瓦、2台1.25万千瓦和1台2.5万千瓦机组,总容量5.5万千瓦。九一八事变后,再多次扩建。1941年投入运行的第一台5.3万千瓦中温中压汽轮发电机组,是日本制造的技术最先进、容量最大的火电机组(抚顺电厂连续安装了3台),到1945 年日本投降时,全厂装机容量已达28.5万千瓦,一度成为当时中国最大的火电厂。但是后来,东北的电力设备相当大的一部分被进驻的苏军拆往苏联,因此,到 1949年,该厂装机容量仅为9.5万千瓦。

据新中国成立后国家统计,1949年初,全国发电设备容量达184.86万千瓦,其中火电168.52万千瓦(占总容量的91.2%)。从地区分布看,火电厂主要集中在华东的沿海省市和东北三省,广大西北地区仅占全国总容量的0.8%,分布极不平衡。

2.水力发电。

1919年后,中国出现自行设计、施工的第一座水电站——洞窝水电站。该电站位于四川省泸县龙溪河上,于1925年建成发电。

1926年,云南昆明市郊石龙坝水电站新建的二厂竣工发电,1943年又建成三厂。直到1949年,石龙坝水电站共装机组7台,总容量2920千瓦。

1926年,四川成都市郊南洗面桥建成一座10千瓦小型水电站。1927年,福建南平建成夏道水电站。1928年,福建古田县古田溪上的平湖水电站建成发电。同年,西藏拉萨市郊的夺底沟水电站建成发电。 1930年,成都市猛追湾建成兴业水电站。同年,福建顺昌县富屯溪上建成顺昌水电站。1933年,四川金堂县岷江上建成玉虹水电站。至1937年,全国建成的上述9座水电站,总容量仅约3000千瓦。

1938年,国民政府资源委员会成立龙溪河水力发电工程处,负责开发四川长寿附近的龙溪河和桃花溪的水力资源。同年11月,桃花溪水电站开工,1941年建成发电,安装了3台292千瓦机组(水轮机英国古柏公司制造,发电机美国西屋公司制造),总容量876千瓦。1939年10月,龙溪河最下游的一级下硐水电站开工兴建,第一台1550千瓦机组于1944年1 月投入运行。1948年3月2台720千瓦机组建成发电,总容量2990千瓦。这是国民政府投资兴建水电站中规模最大的一座。1949年11月底,国民政府溃逃前夕,将上述两座水电站炸毁。

四十年代,西南、西北以及国民政府管辖的福建、浙江等地区,相继开工建成40 余座小型水电站,其中规模较大的有:1941年建成的福建永安水电站(2×132千瓦);1942年建成的云南天生桥水电站(2×150千瓦);1943 年建成的贵州桐梓水电站(2×288千瓦);1945年建成的云南南桥水电站(2×289千瓦);1948年建成的四川仙女洞水电站(1×160千瓦和 1×360千瓦)以及康定水电站(1×500千瓦)等。总容量约4000千瓦。

四十年代,在解放区晋察冀和冀鲁豫边区兴建了4 座水电站:1942年2月,建成装机容量为10千瓦的河北涉县赤岸水电站;1944年7月,在河北涉县西达村建成西达水电站,装机容量28千瓦;1945 年3月,在山西辽县(1942年已改名左权县)建成茅岭底水电站,装机容量10千瓦;1948年1月河北平山县沕沕水电站建成,由朱德总司令剪彩,亲自开闸发电。这座水电站安装1台155千瓦水轮发电机组,水轮机是自行设计的卧式单喷嘴冲击式,由中国人民解放军33兵工厂制造,发电机是战利品。日本帝国主义侵占我国东北地区以后,1937年同时动工兴建中朝界河鸭绿江上的水丰水电站,牡丹江上游的镜泊湖水电站和第二松花江上的丰满水电站。这3座电站分别于 1941、1942和1943年开始发电。3座水电站投入运行的总容量63.4万千瓦,使当时的东北水电装机容量比重达到35.4%,水电年发电量比重达到59%。

日本侵占海南岛后,于1943年建成东方水电站,安装了1台5000千瓦机组。1948年8月洪水入侵厂房,机电设备被淹损坏,停止发电。

日本侵占台湾期间,1905 年建成第一座龟山水电站,直到1934年,第二座水电站——日月潭一级水电站建成发电,装机容量10万千瓦;1937年日月潭二级水电站投入运行,装机容量4.35万千瓦。四十年代还陆续建成小型水电站26座。台湾在1945年前,水电装机容量曾达38万千瓦,占总装机容量的88%。1945年我国收复台湾后,国民政府资源委员会接收台湾电业,成立电力公司,对战争空袭和台风破坏的水电站进行修复。1948年水电容量恢复到22.1万千瓦,占台湾总发电容量的80%。

3.输电线路。

中国的输电线路,最早出现在上海。1897 年,上海建成供路灯用的5条输电线路,1900年全长已达18公里,输电电压最高2500伏(每条线路实际电压视串接电弧灯盏数有所不同),用铅包橡胶绝缘电缆架空敷设。1912年,云南省石龙坝水电站到昆明市万钟街水塘子变电所的23千伏输电线路,是中国第一条远距离输电线路,全长34公里。随着电力工业的发展,陆续出现各种不同电压的首条输电线路。1921年,石景山电厂至北京城区33千伏线路建成,长20公里。1933年,辽宁抚顺电厂至杨柏堡,杨柏堡至石油一厂的44千伏线路同时建成,长18.5公里。1934年,吉林延边至老头沟的66千伏线路建成,长34公里。1935年,抚顺电厂至鞍山的 154千伏线路建成,长79.9公里。1941年,天津至塘沽的77千伏线路建成,长45公里。1943年,镜泊湖水电站至延边(192公里),水丰水电站至鞍山(205公里)的110千伏线路建成。同年,水丰水电站至辽宁丹东(73公里),丹东至大连(274公里)的220千伏线路建成。1945年日本投降时,东北地区110千伏及以上输电线路有2500余公里;33—66千伏输电线路有3800余公里。

1949年,全国35千伏及以上的输电线路共有6475公里。

4.电力网。

中国虽然是世界上最早创建发电厂的国家之一,但在漫长的68年(1882—1949)时间里,电力网的形成和发展非常缓慢,只有在工业较发达的上海形成一个城市电网,在日本侵占的华北地区出现京津唐电网和东北地区电网。

上海市自从1882 年创建发电厂初期,以100伏直流电供电弧灯照明用电,随后以100伏交流电供白炽灯照明用电。到1903年,供电电压从100伏上升到200伏、220 伏(交流),通向市中心的5条输电线相继投入运行,最高电压2500伏。1904年向工厂动力供电,全市建有12个配电站,线路大部分分布在现在的虹口区及黄浦区外滩一带,最远的延伸到静安寺路,形成中国最早的一个城市电网。经过近半个世纪的发展,到1949年,上海电网的最高电压为33千伏,次为5.2 —6.6—13.2—23千伏。输电线路全长551公里,其中23—33千伏线路130余公里,全网共有公营和自备电厂8座,发电设备容量19.85万千瓦。

京津唐电网形成于日本侵占华北地区时期的四十年代初。1941 年12月,天津到塘沽的77千伏输电线路建成。1942年2月,天津第一发电厂到北京南苑变电所的77千伏线路建成,天津向北京送电;接着石景山发电厂至南苑变电所两条77千伏线路也建成投入运行。1944年11月,塘沽变电所到唐山线路改造升压为77千伏运行。至此,京津唐电网形成。1949年,全网共有公营和自备电厂16座,发电设备容量25.9万千瓦,其中石景山电厂、天津第一发电厂和唐山电厂装机容量分别为5.5万、3万和2.5万千瓦。

东北电网是1949 年前唯一跨省的大区电网。它也是在日本侵占时期形成的。1935年,抚顺火电厂至鞍山之间架设了154千伏输电线。随后,水丰、丰满大型水电站和抚顺、阜新大型火电厂的陆续建成以及220千伏高压输电线路的架设,电网迅速发展扩大,以水丰水电站为中心的南部电网和以丰满水电站为中心的中部电网,在抚顺火电厂互联,实现并列运行,形成中国跨省电网。日本投降前,电网装机容量达120万千瓦。但由于进驻的苏军把相当多的发电设备拆运苏联,1949年,东北电网的发电设备容量骤降到64.6万千瓦。

(二)电器工业的发展

从1919年到 1949年,民族资本电工企业主要集中在上海。日军入侵,有的电工厂内迁,恢复生产;胜利后返沪,重新开业。这些厂家克服重重困难和险阻,顽强奋斗,为战时提供电工产品作出贡献。国家资本电工企业,主要是1936年筹建,1937年以后才发展起来的资源委员会中央电工器材厂所属各厂,在抗战后方生产军用民用电工产品,占有较大比重。抗战胜利后大部分厂迁往沿海地区。革命根据地和解放区的电工企业,先后在延安、东北和华东3个地区建立为战争服务的电工厂,这些厂虽然设备陈旧简陋,但对解放战争的胜利作出了重大贡献。

1.民族资本电工企业。

1916年创建的上海华生电器厂进入三十年代后,在制造电机、变压器方面取得成果。三十年代初,该厂制成2台75千伏安三相同步发电机,与1925年创建的新中工程公司制造的柴油机配套,安装在南翔电厂发电。 1936年,为汉口恒顺机器厂制造1台500千伏安交流三相发电机,这是当时国产最大的发电机。不久,又制成2台33/3.3千伏电力变压器,安装在南翔镇变电所使用。1937年,华生电器厂部分迁重庆,成为重庆最大的私营电器制造厂。抗战胜利后迁回上海,与原来未迁部分合并。1948年后,受外国产品的倾销影响,营业日趋衰退。

另外,1919年创办的上海华通电器机械厂,主要生产开关和变压器。1932年创办的上海华成电器制造厂主要生产蒸汽机和电动机。这两个厂在抗战时期都受到很大损失。抗战后,生产有所恢复。

1940年,留美归国的胡汝鼎工程师等与金融界人士,集资在上海租界创建公用电机厂。1942年开始制造20马力以下电动机。1945年曾销售大小电动机2000台,并制成1949年前国产容量最大的300马力、4极滑环防滴式电动机。

1946年,工程师何其义集资在上海创建了大成电机厂,拥有一些精密仪器设备,生产全封闭布机电动机(500瓦)、细纱机电动机(7500瓦)等专用电工产品。同年,工程师孙鼎在上海组建新安电机厂,翌年以测绘仿制一台英国B.T.H.40马力多速电动机而赢得信誉,该厂还在天津设立了分厂。

2.国家资本电工企业。

1936年,国民政府资源委员会筹设中央电工器材厂,总管理处下设4个工厂,其中电工四厂生产电力机械,原选厂址在湖南湘潭,抗日战争开始后迁往桂林,兼并了迁往桂林的上海电机制造厂。1939年,又分别在桂林、昆明建成两厂,规模基本相同,仅能生产100千瓦以下的电机和3000千伏安以下的变压器等产品。1941年,昆明电工四厂将一台变频机改制成 1940千伏安(1550千瓦)发电机,与民生机器厂生产的2台1000马力水轮机配套,安装在四川下硐(下清渊)水电站投入运行。这是新中国成立前的最大容量水电机组。1944年,桂林电工四厂迁重庆。1945年,昆明电工四厂与电工一厂(电线电缆厂)合并,改组成昆明电工厂;重庆电工四厂与二厂(生产电子管和白炽灯)合并为重庆电工厂。

抗战胜利后,中央电工器材厂接收了上海、天津、东北等地的敌伪工厂和其他地区国家资本的电工企业。1948年,中央电工器材厂改组为公司,下属9个电工厂,其中生产电机产品的有湘潭制造厂、上海制造厂、天津制造厂、沈阳制造厂。

3.革命根据地和解放区电工企业。

革命根据地和解放区的电器工业,是从制造军事通讯器材开始的。1938 年在延安建成通讯材料厂,1944年试制成小型短波报话机,1946年开始生产手摇发电机。1948年,该厂在东北发展成东北军区军工部直属二厂。 1949年5月,直属二厂迁沈阳,并入1949年3月成立的东北电工局,统管东北地区电工企业,编成13个电工厂,其中电工二厂即大连电机厂,生产小型电机;电工四厂,是后来筹建的哈尔滨电机厂,生产大型电机。1948年,华东军区由胶东军区电器厂等3个厂合并成立华东军区总厂,下设3个分厂,其中二分厂修造手摇发电机。1949年,总厂撤销,改为3个厂:山东电机厂、山东电器修造厂和山东电池厂。

煤炭

二十世纪以后,随着中国和世界煤炭市场的迅速扩大,中外资本大量投入中国煤矿业,中国煤炭工业发展相当迅速,先进的煤炭技术在各大煤矿普遍得到应用。但是,近代中国半殖民地半封建社会性质,决定了中国煤炭技术发展的不平衡性和畸形性。

(一)煤业的发展与技术的更新

近代中国自1894 年中日甲午战争之后,国势日衰,采矿权逐渐被列强所攫取,外国资本以独资方式或中外合资名义,开采中国煤矿,中国大型煤矿差不多都控制在外资手中。所谓 “中外合资”不过是当时外资为攫得开矿权的一种手段。自十九世纪末到二十世纪四十年代初,外资煤矿的产量占全国煤炭产量一半以上,其比重是逐年增加的,1913年外资煤矿产量为704万吨,占全国煤炭产量1280万吨的55%,1942年(日帝侵华期间)是中国近代历史上煤炭产量最高年份,外资煤矿产量高达5961万吨,占全国煤炭产量6568万吨的90%。外资为在中国开采更多的煤炭,获取更多的利润,煤炭生产的关键环节都尽量采用最新的机器设备,而对一些使用人畜力不致影响产量的生产环节则尽量不使用新的机器设备。所以,在某些外资开办的大型煤矿,生产技术的发展表现畸形,一方面某些生产环节采用当时最新的技术设备,另一方面有的生产环节又保留乃至扩大最古老的生产方式。例如,中英合资(实由英国人经营)的开滦煤矿,矿井提升机器是当时最新最好的,而矿井大巷运输一直到二十世纪四十年代都采用人力推车和骡子拉车。在西方,二十世纪初矿井巷道运输已普遍采用电机车,即便在中国,萍乡煤矿(民族资本经营)1907年也已大量使用电机车运输。又如,日本帝国主义侵占我国东北、华北煤矿期间,一方面建设特大型矿井,采用最新最大的提升机提煤(1936 年日本经营的抚顺龙凤矿安装了一台5395马力的电力提升机,日提煤能力5000吨,其设备之先进,当时堪称世界之最),另一方面,采取普遍挖小斜井、小立井的方式,用人力绞车提煤,或用人力背煤。据统计,东北沦陷区小斜井就有252个,华北沦陷区,仅淄川矿区就有小斜井、小立井20余处。外资煤矿的这种技术反差,是由帝国主义的掠夺本性造成的。

从总体上来看,中国近代煤矿,无论是外资经营的煤矿,还是中国民族资本经营的煤矿,技术装备水平都比古代煤矿有很大提高,有了质的飞跃,具体表现在以下五个方面:

1.采煤方法得到改进。

由单一的残柱式采煤法发展成多种采煤法,有厚煤层切块陷落法、急倾斜引柱采煤法、急倾斜厚煤层上向梯段采煤法、厚煤层分层水砂充填采煤法,以及走向长壁采煤法。回采、掘进工具也有了明显的改进。1905 年前后萍乡煤矿开始使用风钻掘进岩石巷道;1914年前后中兴煤矿在沙岩巷道掘进中,开始应用400磅大型电钻打眼;二十世纪二十年代在东北一些煤矿中开始应用电钻打眼放炮;1931年中兴公司枣庄煤矿开始应用电动割煤机采煤,这是中国煤矿最早使用割煤机采煤,它标志回采工作面开始步入机械采煤的新阶段。此外,露天采煤也由手工开采进入机械开采,1915年抚顺古城子露天矿正式用蒸汽铲进行剥离并开始使用穿孔机打眼。

2.矿井提升运输工具有巨大发展。

大中型煤矿都安装了提升机,并逐步向大型化、电力化方向发展,大大提高了提煤效率。近代煤矿诞生时,开平煤矿1881 年安装投产的蒸汽绞车只有150马力,日提煤能力500吨。1908年开平公司林西煤矿开始安装1000马力蒸汽绞车,提煤能力增加数倍。二十世纪初,西方开始出现电力绞车,使蒸汽绞车相形见拙。而中国煤矿很快也用上了电绞车。1920年,开滦赵各庄矿四号井首先安装了1台75马力的电绞车,日提煤能力可达1000吨。此后,开滦唐山矿、林西矿、抚顺煤矿、中兴煤矿、六河沟煤矿等大型煤矿都安装了电绞车。有些煤矿的电绞车能力之大,当时在世界上也是屈指可数的。1922年,赵各庄矿安装了1台1175马力的电绞车,1936年抚顺龙凤矿安装了1台5395马力的电绞车,日提煤能力高达5000吨。

相对于矿井提升而言,近代煤矿井下巷道运输要落后得多。多数矿井仍然是人力或畜力运煤。唯萍乡煤矿在1907年投产时在总平巷用架线式电机车运煤。抚顺煤矿和中兴煤矿则在二三十年代开始在井下巷道中使用无极绳运输。

矿井井口地面运输有些矿比较先进,如抚顺煤矿在1914年即开始用电机车(此前为蒸汽机车)运输,阳泉五矿和京西房山矿分别于1919年和1925年开始使用架空索道运输。

井下回采工作面的运输,相对而言最为落后,普遍延用古代人力拖、背的方法,唯中兴煤矿在1931年开始在回采工作面使用簸运机,随后,东北地区部分大矿中也见使用。

3.矿井通风、排水效能显著提高。

旧式手工煤窑难于形成规模生产能力,不能满足近代工业发展需要,主要是受制于提升、通风、排水能力,不能深采。近代煤矿的发展,离不开提升、通风、排水机械的应用和能力的提高。在二十世纪二十年代,通风机、排水机逐渐由蒸汽动力改为电力,通风机的风量高达每分钟10000 多立方米。抚顺煤矿是近代煤矿中拥有大型风机最多的矿,通风能力为全国之冠。如抚顺老虎台矿装有风量为每分钟13000立方米的扇风机1台;龙凤矿安装风量分别为每分钟15000和3000立方米的通风机各1台,1500立方米的通风机2台。矿井排水能力的提高也很迅速。十九世纪七十年代近代煤矿诞生之初,从国外引进的第1台蒸汽动力水泵,排水能力为扬程200米,排水量每分钟3.5吨(781加仑),到二十世纪二十年代,电动水泵逐渐取代了蒸汽泵,排水效能几乎提高1倍。

4.煤炭加工技术的提高。

旧式煤窑全用手工选煤,近代煤矿诞生之初,开平煤矿虽有选煤机,也仅是带式手选机。到了二十世纪初,萍乡煤矿投产时(1907 年),从德国购进3台洗煤机(振动筛),先后投产,洗煤机总功率为645马力,日洗煤能力4000吨。继萍乡煤矿之后,1914—1917年间,开滦林西矿先后安装2台跳汰洗煤机,总功率650马力。1927年林西矿又安装1台泡沫浮选机,用以洗选末煤,效果良好。1915年,本溪湖煤矿安装1台振动式洗煤机,每小时洗煤能力85吨。此外,井陉煤矿也安装了2台洗煤机,日洗煤能力百余吨。

近代炼焦多采取传统的方法,中兴公司、开滦、六河沟、井陉、本溪湖、鲁大公司等煤矿都设有圆形炼焦炉。唯萍乡煤矿采用西法蜂房炉与土法长方炉两种方法炼焦。长方炉炼焦是萍乡人俞燮堃(又名俞彤甫)所创造。长方炉比圆形炉炼焦时间缩短、出焦率增加,炼出的焦炭质量比用洋法炼的质量还高,曾名扬中外,冠绝一时。但传统炼焦法(包括圆形炉和长方炉)最大的缺点是不能搜集副产品。抚顺煤矿在1915年左右建造了可搜集副产品的炼焦炉,对煤加以综合利用,炼焦时搜集的氨气用于制造硫酸氨化肥,搜集的焦油用于制取化工原料,搜集的煤气用于锅炉发电。

近代用机械加工煤砖始于二十世纪初。1901年,山东坊子煤矿从德国购进1台煤砖机,每小时可出煤砖15吨。1909年,萍乡煤矿建造了煤砖制造厂,用机器压制煤砖,年产量5万吨。

5.煤田地质勘探工作的普遍展开。

中国煤炭储量到底有多少,到二十世纪初仍是一个谜,外国学者虽有不少推测,但彼此相差甚远,直到1913 年北平地质调查所建立之后,随着地质普查工作的逐步展开,中国煤炭储量才算有比较确切的数字。1921年,丁文江、翁文灏首先在第一次《中国矿业纪要》一书上公布了中国大部分省(约23个省)的煤炭储量,深度在1000米以内为234亿吨。1926年地质调查所谢家荣根据地质调查工作的新进展,在第二次《中国矿业纪要》上公布全国煤炭储量为2176亿吨。到1935年,除西藏、新疆、青海未作普查外,25个省已查明煤炭储量2436亿吨。到1949年为止,中国地质工作者查明的煤炭储量为4500亿吨(随着普查工作的深入和勘探手段的改进,后来查明中国煤炭储量远远超出这一数字)。

上述几方面的变化发展,说明中国近代煤炭工业体系在二十世纪三十年代已初步形成。从地质勘探到煤炭生产与加工利用,都形成了一定的规模,并形成相对独立的工业体系,但技术基础薄弱,机械化水平低,生产效率不高。二十世纪三四十年代,煤矿生产效率平均每工只有0.3 吨;煤矿掘进速度,立井平均月进10米左右,岩石平巷平均月进15—25米左右;煤矿生产辅助环节(提升、通风、排水)基本实现了机械化,但煤矿主要生产环节(回采、掘进工作面)仍然是手工操作。回采工作面几乎全部使用人力,仅在中兴公司枣庄煤矿使用了割煤机。掘进工作面几乎全部使用人力,风钻、电钻打眼还不普遍。

(二)日本对近代煤矿的垄断与掠夺

1937年芦沟桥事变之后,日本逐步占领了华北、华中广大地区,华北、华中地区的煤矿和东北煤矿一样,完全落入日本手中,由日本独资经营或假名中日合资经营,直到1945年8月14日日本投降为止。从1937 年(东北从1931年)至1945年,日本侵略者采用掠夺式开采方法,从中国掠夺了大量煤炭。由于日本的大肆掠夺,中国煤炭产量以前所未有的速度增长, 1942年全国煤产量达到6568万吨,为近代最高峰。

在日本垄断和掠夺东北、华北、华中沦陷区煤矿的同时,国民党政府不得不把煤炭开采转向西南、华南和西北地区。1937—1945年,在国民党政府管辖的西南等区域中,先后新建或扩建了一批煤矿,其中日产量50吨以上的煤矿有59个,规模最大的四川天府煤矿年产 30多万吨,其他煤矿年产量一般在 2万吨以内。这些小型煤矿,设备简单,管理落后,仍保留着旧式煤窑的色彩。1943年,西南、西北等地区煤炭总产量达到600万吨,1938—1945年,国民党政府管辖区累计产煤4562万吨。

(三)战后的煤炭生产

1945年日本帝国主义投降后,收复区煤矿(东北、华北、华中)多数由国民党政府接收,少数为解放区人民政府接收。由于日本掠夺性开采所造成的采掘失衡、机械失修以及日军撤退时的蓄意破坏,造成煤矿生产急剧下降,煤炭技术设备遭受很大损失。日本投降后不久,国民政府再次挑起内战,不少矿区再度成为战场,许多煤矿几度易手,破坏严重。在国民政府管辖区,煤炭工业陷于极度衰落。

1946年,全国煤炭产量下降至1800余万吨,比抗日战争前1936年的产量减少52%,比历史上最高年产量减少72%。

与国民党政府统治区的情况相反,解放区民主政府接管的煤矿迅速恢复和发展生产。日本投降后,人民政府首批接管了峰峰、潞安、房山、六河沟、鹤岗、鸡西、蛟河、通化、赛马、阳泉等煤矿。1947—1948年,人民政府又相继接管了东北区的抚顺、阜新、西安、本溪湖、烟台、营城子等煤矿及华北区的绝大部分煤矿。到1949年中华人民共和国成立时,全国绝大多数煤矿均由人民政府接收。

近代煤矿由人民政府接收后,进入了一个新的发展时期。

截至1949年10月,东北煤矿恢复矿井174个,占全部矿井数的82%;华北煤矿恢复矿井212个,占全部矿井数的50%;华东煤矿恢复矿井44个,占全部矿井数的80.2%。1949年,全国原煤产量为3243万吨。

(四)近代记述中国煤炭工业技术的主要论著

记载近代煤炭生产与技术发展状况的代表性论著有:《煤说》、《中国十大矿厂调查记》、《中国煤矿》、《中国矿业纪要》与《中外合办煤铁矿业史话》等。

其中,《中国矿业纪要》由中央地质调查所印行,共7 卷。先后于1921年、1926年、1929年、1932年、1935年、1941年、1945年出版发行。它着重记述了全国煤炭储量、煤层状况、煤质种类、产销状况、各大矿沿革,对其他金属与非金属矿产也有所记述。书中的各种统计数字取自地质调查所的实地调查报告、中华矿学社主编的《矿业周报》以及同时期海关报告等。各卷编撰人分别是:第一次纪要为丁文江、翁文灏,第二次纪要为谢家荣,第三、四、五次纪要为侯德封,第六次纪要为金耀华,第七次纪要为白家驹。

石油

(一)石油工业发展概况

十九世纪末,美、英等帝国主义国家开始在中国大肆倾销石油产品,竞相垄断中国石油市场,以获取高额利润。他们在沿海口岸、内地城市设立“油栈”、“经理处”和“代理店”,销售网点遍及中国城乡,“洋油”销售量不断增加,石油及其产品的输入量也迅速增长。如1923年,煤油进口值已占全部进口货值的6.31%,仅次于鸦片和棉纱而居第三位。直到新中国成立前夕,煤油、汽油等石油产品的进口值一直占很大比例。中国的民族石油工业则发展迟缓,举步维艰。

1912年,中华民国临时政府在南京成立。临时政府实业部下设矿政局,矿政局下设地质科,这是中国第一个地质行政部门。地质科长为章鸿钊。北洋政府成立后,实业部分成农业、工商两个部,地质科属工商部,科长由丁文江担任。1913年1月,地质科改为地质调查所,主要从事地质科研和地质调查。1913年 10月工商部成立地质研究所,所长丁文江,后改为章鸿钊。地质研究所是我国第一个地质教育部门,它不仅培养了我国数十位著名的地质人才,而且为中国的地质调查作出了卓越的贡献。其中如翁文灏、谢家荣等在石油地质研究和石油开发等方面都取得了积极的成果。

美国美孚石油公司在中国陕北勘探石油失败后,中国的地质学家并没有气馁。地质学家李四光于1923 年在《现代评论》上著文指出:“美孚的失败并不能证明中国无石油可办。”地质家谢家荣1934年在所著《石油》一书中亦说:“中国未曾钻探之处尚多,倘能依据地质原理,作更精密之探查,未必无获得佳油之希望,故一隅之失败,殊不能定全局之命运耳。”李四光在英国伯明翰、剑桥等大学讲授《中国地质学》时又提出,在中国华北平原“通过深钻和地震的方法,可以揭露出有重要价值的沉积物”。

1935年,国民党成立资源委员会,委员长为翁文灏、副委员长为钱昌照,该委员会隶属经济部领导。鉴于抗日战争的急需,翁文灏急切想开发我国石油,于1932年派地质调查所地质师王竹泉、潘钟祥到陕北进行地质调查。两位中国地质家更正了美孚石油公司地质人员对该地层的错误划分,并发现了永坪、延长的储油构造,在延长、永坪确定了20个井位。于1934年春成立了陕北油矿探勘处,孙越崎任处长。从德国、美国购进锅炉、钻铤、钻具等器材,在上海装配成了三套200米汽动顿钻钻机,从上海用火车运抵太原。陕北山路崎岖,只能用人抬、驴驮,一路艰难跋涉,将钻机分别运到延长和永坪。在延长钻了4口井,其中101井在井深100多米处钻遇旺油,初期日产1.5吨,后减为 150公斤。其他井平均日产20—50公斤不等。在永坪钻了 3口井,其中203井日产油50余公斤,从此发现了永坪油田。这是有史以来,中国人第一次自己定的井位,也是第一次自己打出了石油。在此同时建立了中国第一支钻井队,人数为100人。

1935年10月中央红军到达陕北。在边区政府的领导下,成立了延长石油厂,厂长为陈振夏。军工局派来第一科科长兼工程师汪鹏,他在资料缺少的情况下进行了细致的调查,发现了七里村油田,当时在七里村确定了 5个井位,后共钻生产井13口,获旺油井6口。其中,七1井井深87米,初期日产原油高达96吨,被职工称为“起家井”。1943年,延长石油厂创造了原油年产1200多吨的新纪录,相当于1935年前延长油矿14年原油产量的总和。延长石油厂的原油和石油产品解决了陕甘宁边区各机关、团体的照明用油和八路军后方运输用油,为抗日战争作出了重要贡献。

1937年10月成立四川油矿勘探处,处长王檠。并首次使用购自德国的旋转式钻机。但德国造鱼尾钻头不适用,后改用美国硬岩钻头,在潘钟祥确定的四川巴县石油沟一号井(简称巴1井)开钻,于1939年11月获得天然气流。后来开始钻巴2井,用巴1井的天然气作为内燃机动力燃料,第一次试验即获得成功。此井钻至1002米深时,因钻机调往玉门而停钻。

抗日战争爆发后,海运被封锁,“洋油”断绝了来源。国民党政府为了抗日战争的需要,开发了玉门油矿。这是旧中国最大的油矿,它不仅规模大、产量高,而且也是工艺技术比较先进的一个油矿,被称为“中国石油工业的摇篮”。

玉门油矿于1938 年开始勘探,1939年8月钻遇第一个油层(被称为K层)。接着又钻了几口深井,钻遇第二个油层(L层),这是老君庙油田的主力油层,压力较大,三口井都发生了井喷,后来得到控制,开采成功。自1939年到1949年,共钻井48口,钻井进尺26.174米,累计生产原油524.353吨。1949年,玉门油矿天然原油产量达69159吨,占同年全国总产量的95%以上。

1936年,新疆省政府与苏联政府商定,联合开采独山子油矿,后协定期限为25年。双方各设一套班子,中方厂名为独山子炼油厂,苏方厂名为独山子石油康宾纳(即联合企业)。苏联派钻井技术人员运来旋转式钻机,从1936年到1942年共钻井33口,这些井初产原油较旺,日产原油40—80吨,最高日产曾达110吨。1942年原油年产量达6900多吨。 1942年盛世才投靠国民党,推行反苏反共政策之后,苏方于次年撤走钻机和人员,封闭油井,致使生产陷于停顿。1944年甘肃油矿局接办独山子油矿,修复部分油井,但不到一年又停产。当时还从玉门老君庙油矿调来美制艾迪尔—30型钻机一部,但未钻新井。此后一直到1949年新疆解放,独山子油矿大多处于土法开采的状态。

中国近代石油加工能力也是很薄弱的。1949 年前,仅有玉门、大连、锦西、高雄等4座炼油厂。而抗战期间,除玉门炼油厂外,其他三座都在日本占领区内。1938年至1945年,国民政府为解决石油产品匮乏,曾先后在四川、云南的产糖地区,以糖为原料设立酒精厂62个,生产酒精以代替汽油。后因糖料不足,又以桐油、菜籽为原料,裂解制取燃料油。如新建的重庆动力油料厂,在1939年到1944年期间共生产汽油20.09万加仑,柴油75. 8万加仑,机油8.75万加仑。但是由于原料缺、成本高、产量少,对解决抗日战争时期的缺油问题,只不过是杯水车薪而已。

日本侵占中国台湾后,进行了掠夺性的开采。在台湾开采了出磺坑、锦水、竹东、牛山、竹头崎等地的石油与天然气。从1895年到1945年共采出原油16万吨,最高产量为1927年的19500多吨。后来,台湾油气日产量急剧下降, 1937年产量下降为 4300吨,1944年又下降到2700吨。1931年九一八事变后,日本帝国主义又大规模开采东北的煤炭和油页岩资源,发展人造石油工业。在抚顺、锦西、桦甸、四平、锦州、吉林等地建立了7个人造石油厂,生产能力达 22. 7万吨/ 年。从 1931年到 1945年,共生产人造石油279万吨。1945年抗战胜利后,国民党接收大员盗卖东北各石油厂设备,以致解放后除锦西厂经修复能生产外,其他各厂几乎都成为废墟。

中国近代石油工业,从1878 年在台湾出磺坑用新式机器钻凿的油井算起,到1949年,整整经历70年。70年中,钻井134口,总进尺63973米,生产天然石油67.71万吨,人造石油232.41万吨,生产天然气约117000万立方米。据统计,1948年,我国原油生产能力为17.5万吨(其中天然石油8.8万吨,人造石油 8.7万吨),原油加工能力140万吨,汽、煤、柴油产量29000余吨。石油职工有16000人,其中工程技术和管理人员1700多人,而石油地质勘探技术人员仅48人。毫无疑问,这种状况同中国这样一个地域辽阔、资源丰富的国家是极不相称的。

(二)石油勘探、开采、集输工艺的发展

1.勘探方法及成果。

中国最早的勘探方法是踏勘。中外地质工作者根据古籍的记载和某些地方名称有石油含义的信息,去查看油苗和地层的露头。他们根据地层的露头分析油层的地质年代,用简单的平板仪器测出等高线,再制作出地质图和构造图。

1939年,玉门老君庙油田始用钻井方法勘探。同年,由英回国的翁文波首先采用地球物理方法勘探了四川巴县石油沟1号井。

1945年7月,甘肃油矿局在矿物地质室组建了我国第一个野外重力、磁力测量队,翁文波任队长。后来发展成两个队。他们在外国公司协作下,进行过航空测量。从1939年到1949年共11年间,翁文波和他的同事们共找到了9个适宜于储油的构造。1947年,中国石油有限公司与美、英3个石油公司组成联合调查团,曾对青海柴达木盆地及玉门地区进行过航空摄影,以勘探石油。

中国人调查陕北石油地质,最早的当推地质调查所的王竹泉和潘钟祥。他们曾数次前往陕北调查,对该油田的地质、构造、油层及油页岩等,都有重要的发现。

王竹泉和潘钟祥几次调查陕北油田之后,写成《陕北油田地质》一文。1934年7月陕北油矿勘探处成立,根据他们的资料定出7口井。4口在延长,其中有一口深井打出高产油流。3口井在永坪,其中也有一口打出旺油。从此发现了永坪油田。

1942、1943年,黄汲清在新疆独山子、南疆进行实地调查,1943年10月写出《新疆油田地质报告》。在这个报告中,他提出了两个重要的论点:一是“陆相生油论”,即陆相地层也可以形成有工业开采价值的生油层。他认为陆相侏罗纪地层是新疆重要的生油层之一。另一个是“多期多层含油论”,即大型含油盆地一般总具有好几个不同时代的含油地层。这是“多旋回成矿论”的雏形。这两个论点的正确性,都已在解放后的石油地质普查和勘探工作中得到验证。

1938年,国民政府资源委员会设置甘肃油矿筹备处,并派地质学家孙健初到玉门进行石油地质勘查工作。孙健初一行查明该地区的生油层、储油层及地质构造后,认为玉门“油田生油之地层属于白垩纪”。孙健初认为白垩纪地层除窑街系为海相外,其他均为陆相。窑街系是主要生油层,储油层则以梨园口系、白杨河系为主。

为了进一步了解玉门油田的地质情况,他们除做地面地质调查外,还依靠陕甘宁边区延长油矿支援的顿钻钻机,开始钻凿深井。第一口井于1939年8月钻到88米深时遇到油层,产油量每天达10吨左右。接着按孙健初所定井位又钻了7口井,钻遇L层,打出高产自喷井,其中4井和8井发生强烈井喷,证明孙健初的地质判断是正确的。

2.近代钻井工艺技术的运用。

(1)选用钻头和合理的钻井参数。

四十年代后期,玉门老君庙油矿在钻井工作中,总结出要根据不同的地层选择不同的钻头。一般钻凿软地层用刮刀钻头,钻凿硬地层用相应的牙轮钻头。

在使用旋转钻机钻井中,还注意到钻井时加在钻头上的压力和转盘的转速等参数。如玉门老君庙油矿规定,转盘转速应根据钻头种类及地层情况,分别采用每分钟70转、120转和200转三种不同的转速,通常为120转左右。钻头压力应根据地层、钻头尺寸和型式,钻杆尺寸、钻铤重量、泥浆质量和所要求的井身垂直度而定。

(2)对泥浆的认识与改进。

泥浆,被人们称为钻井的血液。它对钻井、采油的重要影响越来越被人们所认识。

1941年,玉门老君庙油田在钻井时已懂得使用重泥浆制服井喷,他们用重晶石、坩子土磨制石粉,用以配成泥浆,制服了井喷。但因泥浆比重大,污染并堵塞了油层,给以后采油工作带来较大影响。

为了改进泥浆的质量,1946年老君庙矿场工程室内设立了泥浆室,这是我国第一个泥浆研究机构,负责人是黄先驯。1947年,黄先驯试用五倍子熬制单宁酸作为泥浆稀释剂。1948年他又配制成淀粉泥浆,后在钻23井时使用性能良好,改善了对油层的损害。

台湾油矿勘探处为了提高钻井泥浆质量,曾以当地的相思树皮和番石榴树叶煮液,经浓缩后作为泥浆稀释剂使用,代替单宁酸。又利用海藻煮液加入苛性钠成为藻酸钠后掺进泥浆中代替胶质物质,以调整粘度、稳定泥浆。台湾嘉义溶剂厂,在1947年已能生产单宁酸,但产量有限,价格昂贵。

玉门钻井泥浆室又进一步对泥浆中的几个复杂问题如失水量和泥饼对油层出油的影响等进行过深入研究,并对含砂量、pH值、粘度等泥浆指标作出了具体规定。当时还懂得了根据不同地层灵活掌握泥浆的比重。

1943年,玉门老君庙油矿开始使用泥浆搅拌机,增添了泥浆储罐、泥浆枪、泥浆筛等设施。

(3)测试及取岩心。

玉门油矿在钻井过程中十分重视地质资料的收集工作。除了由值班员每钻一米取一次砂样和记录油气显示之外,还十分注意测井和取岩心,以获得地层性质、油层厚度、油层上下有无气层和水层等比较齐全的资料,用来决定完井的方法,规定套管应下的深度。

人们称测试(亦称电测)是“地下的眼睛”,在玉门油矿的钻井、完井过程中,它起到了重要的作用。

1947年夏天,中国石油有限公司探勘室在玉门油矿成立了我国第一个电测站,站长刘永年。这个站当时只有四五个人,器材也非常缺乏。他们就自己动手焊了1部手摇绞车。把3根较粗的电工皮线用麻绳、胶布捆起来当做电缆使用,每隔1米捆一下,当作深度记号。再用一些普通的电工仪表和1个自制的电流换向器,连成1个简单的电位计。后来,他们找到了1台照相示波仪和1 只精密度较高的“0”位检流仪,做成了1台半自动电测仪,这算是当时比较先进的测井仪器了。

1949年春天,玉门油矿电测站王曰才等留学生和大家一道,终于制成了我国第一个同轴直流放大机,并用它同原来的照相示波仪配套,制成了我国第一台自动电测仪的雏形。并用它在老君庙油田的1—22井和l—15 井进行电测,下井一次同时测出两条电阻曲线和一条自然电位曲线。在新中国成立后,玉门电测站仍然使用那套半自动的电测仪来担负测井工作。

取岩心始于四川的巴1井,但未获成功。玉门油矿1941年从高炕、萍乡、湘潭等煤矿调来3台旋转式钻机后,就有了取岩心的技术手段。而从德国、美国购置的钻机均附有取心钻具。1945年,在老君庙油矿,一次取出岩心最长为2.49米。

运用电测测试地层,取岩心和岩屑直观资料,进行综合分析,对地层判断是比较准确的,对确定一口井有无开采价值,下套管与否以及确定完井,具有良好的效果。

3.油田开发与采油工艺技术。

从1945年起,油田地质研究陆续展开,于1946年在老君庙矿场工程室内设置了研究室,这是我国最早的一个采油研究机构。当时主要研究课题及成果有:

(l)油田的地上应服从地下,研究老君庙地下构造,各产油层彼此关系。后来在钻井过程中取岩心、岩屑,从岩心中观察岩心的孔隙度、渗透率及饱和度,并用来推算总的储量,定出各井的产量。

(2)油田的动态,是气驱动还是水驱动,以及油层压力、温度发生的变化及其影响。要求采油工每天量油、测气压和温度,并定期化验油的成分。1949年2月,一张化验抽样单上显示老君庙油田原油含水。这是一个重要发现,并由此确定油田的动态是水驱动类型,从而为后来油田补充压力,进行注水开发提供了宝贵的资料,改变了过去认为是气驱动油田的认识。

(3)各井的性能及增产措施的研究。

老君庙油田的原油含蜡百分比较高,在生产过程中油管经常结蜡,影响原油流出。解决办法是利用绞车将钢丝绳连着刮蜡片下入油管中清蜡。每天都要清一次。此外还加强了修井作业。油井由于出现砂子蜡堵塞,必要时采用热油冲洗井。为了加强修井工作,油矿还专门成立了一个修井队。

由于当时国外技术信息不畅通,因此这些工艺技术只是在实践中通过不断摸索而寻找出一些比较科学的方法,且为以后采油工艺技术的进一步研究奠定了基础。

4.油气集输工程。

油气集输是油田开发中的一个重要环节。随着油气开发的发展以及为满足提高炼油质量的需要,中国近代的油气集输工程也逐步形成并完善起来。

关于最早的陕北油矿集输状况,1931 年出版的《矿业周报》记述道:“汲出之水及油,均流入分油槽,该槽上下三洞,水由下洞流入分水池,油由上洞流入油槽。分水池中积之日久,表面分出原油,亦导入储油槽,而储油槽之底部,日久亦有若干水量,必须汲出。官厂储油槽五座,可储原油五万余斤。”储油槽系用铁板制成,每座容油百担。“用手搬唧油机,以二十英尺铁管导入炼厂,直接流入一号炼釜。”由此可见该油池虽“土”,但却起到了分离油水的重要作用。

玉门的油池开始极为简陋。1939 年油井出油后,才从远处运来5000块砖修了个露天“土”油池。上面覆盖着芦苇,冬天严寒油凝固,夏天烈日油散发,并且有发生火灾的危险。1942年8 月,玉门山洪爆发,洪水流到油池,造成原油横溢,流到山下的子弟小学、家屋住宅,又流到了伙房。油触火即燃,酿成火灾,损失惨重。

经此惨痛的教训,玉门放弃了明沟和露天油池,改用管道和油罐。但原油出井还携带天然气、砂和水分。这样一来,虽然减少了原油的蒸发,保障了油区的安全,但残留在管线中的砂子及残油却要经常清洗,且容易引起管线的热胀冷缩,同时也没有解决炼厂用原油的质量问题。1944 年翁文灏之子翁心源从美国学习储运管道工程归来。在他的指导下,玉门修建了第一条从油田8井到四台炼厂的输油管线,并建成了两个选油站。选油站装置储油罐 3个,沉砂器和分离器各两个。其中一个选油站的分离器是从美国进口的,另外一个选油站的分离器是自己用木头制造的。为解决冬季保温问题,他们在输油管线旁另设一条蒸汽管线。选油站投产后,不但提高了原油的质量,而且分离出的天然气可供生活取暖和做饭。

到了1948年,玉门老君庙油田的输油管线,由地上改为埋藏在地下,建成了更趋合理的环形输油管线,集输流程逐步完善。