尹 導(dǎo)

(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司，長(zhǎng)春 130021)

在國(guó)際電力工程中，中東項(xiàng)目在勘察、設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)與制造、調(diào)試、安裝、材料等諸多方面，與一般的國(guó)際電力工程有著較大的差異，給中國(guó)的電力投資及建設(shè)增加了不小的難度。本文以迪拜地區(qū)電力設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，以除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)習(xí)慣、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及工作方式等諸多方面出現(xiàn)的難點(diǎn)和對(duì)策進(jìn)行歸納分析，為后續(xù)同類工程提供一些值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

1 工程概況

迪拜地區(qū)哈斯彥清潔燃煤電站項(xiàng)目是中東地區(qū)首個(gè)清潔燃煤電站，也是“一帶一路”框架下中東地區(qū)第一個(gè)中資企業(yè)深度參與的項(xiàng)目。該工程裝機(jī)凈出力為4×600 MW，未來(lái)擴(kuò)建二期裝機(jī)凈出力2×600 MW燃煤機(jī)組，最終規(guī)劃容量為3 600 MW，采用獨(dú)立電力供應(yīng)商 (independent power producer，IPP)項(xiàng)目模式，由某項(xiàng)目公司開(kāi)發(fā)及運(yùn)行管理。工程首臺(tái)機(jī)組在2020年3月投入商業(yè)運(yùn)行，全廠4臺(tái)機(jī)組預(yù)計(jì)在2023年全面投入運(yùn)營(yíng)。

2 設(shè)計(jì)輸入原始資料

2.1 氣象特征與環(huán)境條件

迪拜地區(qū)位于北回歸線附近，位于地球上的北部沙漠帶，氣候?qū)贌釒衬畾夂?，夏季炎熱潮濕，冬季溫暖短暫，年平均氣?7.7 ℃，極端最高氣溫48.5 ℃，年平均大氣壓1 009.5 hPa，年平均相對(duì)濕度59%，海水溫度39 ℃。年平均水量88.69 mm，最大風(fēng)速為7.1 m/s，地震基本烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g。

2.2 鍋爐及除塵器

該工程為整個(gè)中東地區(qū)首臺(tái)燃煤鍋爐，鍋爐為世界首臺(tái)可以燃燒煤和天然氣的雙燃料鍋爐。除塵器采用雙室六電場(chǎng)高效靜電除塵器，靜電除塵器出口粉塵質(zhì)量濃度保證值不超過(guò)10 mg/m3。

3 除灰系統(tǒng)簡(jiǎn)介

3.1 高溫環(huán)境下干式風(fēng)冷除渣技術(shù)

采用風(fēng)冷式干渣機(jī)+碎渣機(jī)+斗式提升機(jī)將灰渣輸送至渣庫(kù)儲(chǔ)存。在迪拜地區(qū)高溫環(huán)境下(按平均溫度50 ℃設(shè)計(jì))，實(shí)現(xiàn)渣溫從1 100 ℃降低至100 ℃以下。系統(tǒng)運(yùn)行不受鍋爐燃煤、天然氣雙燃料切換影響。

3.2 飛灰處理系統(tǒng)

廠內(nèi)飛灰系統(tǒng)采用正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)至灰?guī)靸?chǔ)存。采用10座大型混凝土灰?guī)旒和S布置方案，每座灰?guī)熘睆?8 m，高42 m，儲(chǔ)存能力可滿足4臺(tái)機(jī)組燃用最差煤質(zhì)14天的飛灰儲(chǔ)存需求，實(shí)現(xiàn)了飛灰儲(chǔ)存及運(yùn)輸中轉(zhuǎn)的高度集中，最大限度地提高綜合利用率，并有效緩解碼頭粉煤灰船運(yùn)和緩存壓力。灰?guī)煜略O(shè)干、濕灰卸料設(shè)備及廠外氣力輸送系統(tǒng)，卸料方式靈活多樣，可滿足業(yè)主不同需求。

廠外輸送系統(tǒng)布置在灰?guī)煜?，采用先進(jìn)的雙套管、長(zhǎng)距離、大出力物料輸送技術(shù)，采用雙單元6管配置方案(雙套管)，系統(tǒng)額定總出力300 t/h (6×50 t/h)，輸送距離約1 800 m，將灰?guī)熘械娘w灰輸送至碼頭區(qū)域裝船機(jī)緩沖倉(cāng)內(nèi)，裝船外運(yùn)。

4 除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)中難點(diǎn)及對(duì)策

4.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不確定性

難點(diǎn)：在除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)適用方面，國(guó)際上尚無(wú)用于除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，增加了設(shè)計(jì)及后續(xù)圖紙送審的難度。

對(duì)策及建議：除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合合同條款及工程實(shí)際，自主構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架模式。工程設(shè)計(jì)過(guò)程是個(gè)不斷磨合的過(guò)程，可在執(zhí)行國(guó)際慣例+行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，建立完善的溝通機(jī)制，加強(qiáng)與外方的設(shè)計(jì)連線，例如聯(lián)合設(shè)計(jì)，專業(yè)性例會(huì)等多種形式，做到“設(shè)計(jì)中勤溝通，設(shè)計(jì)后少返工”。

迪拜地區(qū)電力工程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架：“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(基礎(chǔ))+美國(guó)行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(參考)+國(guó)際慣例+業(yè)主及業(yè)主工程師 (owner and engineer，O&E)審查校驗(yàn)(修訂)”。

4.2 設(shè)計(jì)深度及圖紙表達(dá)的差異性

難點(diǎn)：中東地區(qū)項(xiàng)目具有其獨(dú)特的項(xiàng)目特點(diǎn)及風(fēng)格，其難點(diǎn)主要在于設(shè)計(jì)深度及圖紙表達(dá)方式的地域性差異。

對(duì)策及建議：設(shè)計(jì)初期，應(yīng)廣泛收集迪拜地區(qū)設(shè)計(jì)文件及圖紙資料作為借鑒，分析并歸納總結(jié)，消化當(dāng)?shù)仨?xiàng)目特點(diǎn)和風(fēng)格，并在不斷溝通完善中，深加工并予以優(yōu)化創(chuàng)新。迪拜地區(qū)電力工程設(shè)計(jì)模式：“設(shè)計(jì)模式=收集+借鑒+總結(jié)+優(yōu)化+創(chuàng)新”。首先組建矩陣設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)所有參與方聯(lián)合集中設(shè)計(jì)；其次建立全參與方設(shè)計(jì)例會(huì)制度，加深彼此了解，實(shí)現(xiàn)高效溝通，尤其在設(shè)計(jì)理念、習(xí)慣和出圖深度方面需要不斷的磨合，才能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)一致；第三，圖紙表達(dá)采用“二維+三維同框”的出圖方式，圖文并茂；最后，細(xì)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)DN50及以上所有管道及電控部件、電纜敷設(shè)全部出圖，實(shí)現(xiàn)三維模擬全面同步。

4.3 多終端、全系統(tǒng)、全流程PDMS三維互通式設(shè)計(jì)復(fù)雜性

迪拜工程是中國(guó)電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域首個(gè)真正意義上的多終端、全系統(tǒng)、全流程工廠三維模型設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)(plant design management system，PDMS)設(shè)計(jì)的電站工程，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外公司多終端共建模式，并把可維護(hù)的運(yùn)行理念高度融入到三維模型設(shè)計(jì)中。

難點(diǎn): 項(xiàng)目所有中、外設(shè)計(jì)參與方均須采用PDMS平臺(tái)進(jìn)行全三維互通式設(shè)計(jì)及審查，構(gòu)建多終端共建的工作模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)無(wú)縫對(duì)接及管理。三維設(shè)計(jì)深度深及范圍廣，周期短。例如DN50及以上管道、實(shí)體支吊架全部進(jìn)行全三維實(shí)體設(shè)計(jì)，工作量較常規(guī)工程翻倍，致使PDMS前臺(tái)設(shè)計(jì)、軟件二次開(kāi)發(fā)及后臺(tái)維護(hù)的壓力巨大。首次在三維平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)所有管道的儀表測(cè)點(diǎn)精確設(shè)計(jì)，避免了儀表導(dǎo)管安裝位置不足帶來(lái)的施工不便。

對(duì)策及建議: 加大PDMS應(yīng)用及二次開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)支持力度，擁有PDMS整體能力過(guò)硬的團(tuán)隊(duì)是基本保障；構(gòu)建設(shè)計(jì)平臺(tái)溝通機(jī)制，各單位之間的信息及數(shù)據(jù)傳輸以周為單位，每周進(jìn)行接口及碰撞檢查，并形成接口及碰撞報(bào)告，并規(guī)定時(shí)間完成整改消除碰撞，為后續(xù)設(shè)計(jì)掃清障礙；建立分系統(tǒng)建立的閉合機(jī)制，此為提高設(shè)計(jì)效率及準(zhǔn)確性的必要環(huán)節(jié)；建立接口控制機(jī)制，制定全用戶全系統(tǒng)接口清單，并逐條予以落實(shí)，避免接口不匹配或者材料統(tǒng)計(jì)遺漏。

4.4 全系統(tǒng)HAZOP應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的匱乏性

難點(diǎn)：危險(xiǎn)與可操作性分析 (hazard and operability analysis，HAZOP)在國(guó)內(nèi)一般廣泛應(yīng)用于化工、石化行業(yè)，一般火電行業(yè)應(yīng)用的深度及廣度相對(duì)較低，而業(yè)主審查極其嚴(yán)格，暴露出設(shè)計(jì)方HAZOP經(jīng)驗(yàn)略顯不足。

對(duì)策及建議：加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員HAZOP意識(shí)及技能培訓(xùn)；設(shè)計(jì)人員應(yīng)將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的潛在運(yùn)行和控制風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判，找到應(yīng)對(duì)措施，直接融入系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明中；組建HAZOP專家預(yù)審團(tuán)隊(duì)，從系統(tǒng)運(yùn)行、控制維護(hù)及安全的角度出發(fā)，積極討論并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，查缺補(bǔ)漏，共同尋找潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的解決方案。

4.5 出圖模式的差異性

難點(diǎn)：工程出圖采用剝離式出圖模式，需要根據(jù)施工進(jìn)度和工藝順序，靈活控制出圖進(jìn)度，圖紙按張?jiān)O(shè)計(jì)和審查，淡化了常規(guī)的卷冊(cè)管理的概念。該出圖方式對(duì)主設(shè)人的技術(shù)水平有較高的要求，片段式出圖容易導(dǎo)致后期圖紙升版率激增，甚至出現(xiàn)大量重復(fù)審查時(shí)間，不利于設(shè)計(jì)進(jìn)度的整體把控。

對(duì)策及建議：充分利用除灰系統(tǒng)的建設(shè)周期滯后的特點(diǎn)，合理制定出圖計(jì)劃；加大前期司令圖規(guī)劃投入力度，從而保證司令圖規(guī)劃的多專業(yè)協(xié)同性和設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性；重視系統(tǒng)招標(biāo)環(huán)節(jié)，保證系統(tǒng)及供貨范圍的完整和準(zhǔn)確性。

4.6 圖紙確認(rèn)難度大

難點(diǎn)：外方圖紙確認(rèn)的原則，凡是與合同違背或偏離的，不商量不確認(rèn)；合同中沒(méi)有明確要求的，按國(guó)際慣例原則，解釋權(quán)在業(yè)主。最大的難點(diǎn)在于：審查內(nèi)容深、涉及問(wèn)題范圍廣、合同有約定的按合同及合同沒(méi)有約定的按慣例，已確認(rèn)的圖紙也經(jīng)常出現(xiàn)二次審查的情況。問(wèn)題領(lǐng)域涉及設(shè)備選型、邏輯控制、檢修維護(hù)、運(yùn)行操作、事故響應(yīng)策略及模型驗(yàn)證等諸多問(wèn)題。問(wèn)題的深度及廣度遠(yuǎn)超過(guò)以往工程，以干渣機(jī)系統(tǒng)圖紙確認(rèn)為例，業(yè)主對(duì)干渣機(jī)風(fēng)量與鍋爐負(fù)荷的自動(dòng)控制聯(lián)鎖要求、渣塊內(nèi)核與表面溫度控制、干渣機(jī)溫控模型計(jì)算、渣倉(cāng)內(nèi)溫降數(shù)模計(jì)算、汽車防腐論證、汽車運(yùn)輸區(qū)間配速設(shè)置，故障預(yù)防與消除策略等問(wèn)題給予了重點(diǎn)的關(guān)切和質(zhì)詢。

對(duì)策及建議：明確業(yè)主的真實(shí)想法；技術(shù)上要提供足量的、可信的資料和證明文件(包括圖紙、計(jì)算、專題、模型、曲線等等)；積極邀請(qǐng)業(yè)主方參與同類工程的實(shí)地調(diào)研，增加其對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備的了解。

4.7 國(guó)外設(shè)備供貨方的接口復(fù)雜性

難點(diǎn)：工程采購(gòu)了大量的海外設(shè)備，包括三大主機(jī)、風(fēng)機(jī)、脫硫除塵裝置等等，由于國(guó)外供貨方采取單邊供貨接口界定模式，致使國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)方面臨大量的設(shè)計(jì)接口，該接口數(shù)量和范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了同類型的機(jī)組，很容易造成接口不匹配或設(shè)計(jì)漏洞。

對(duì)策：應(yīng)高度重視設(shè)計(jì)接口管理，建立高精度工作分工(division of work，DOW)接口文件清單及跟蹤審核機(jī)制，即與外方進(jìn)行周期性接口確認(rèn)會(huì)，逐一核對(duì)，加大管理機(jī)制；建立三維平臺(tái)接口管理模式，以碰檢文件報(bào)告接口情況，并予以跟蹤落實(shí)。

4.8 設(shè)計(jì)理念與協(xié)調(diào)的復(fù)雜性

難點(diǎn)：本工程國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)參與單位眾多，僅整個(gè)設(shè)計(jì)、審查團(tuán)隊(duì)中的人員就涉及10多個(gè)國(guó)家及地區(qū)，設(shè)計(jì)理念的統(tǒng)一成為了最大的難點(diǎn)。

對(duì)策：專業(yè)主設(shè)人需要面對(duì)來(lái)自各方的大量溝通、配合及協(xié)調(diào)。在除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有國(guó)際通用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的前提下，除了過(guò)硬的技術(shù)實(shí)力之外，較強(qiáng)協(xié)調(diào)能力及外語(yǔ)水平就顯得更加重要。

4.9 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣

難點(diǎn)：不同于一般的沿海電廠，該工程在沿海的沙漠里，現(xiàn)場(chǎng)溫度高，沙塵嚴(yán)重，風(fēng)速高，鹽霧腐蝕嚴(yán)重，這些問(wèn)題將直接影響設(shè)備的參數(shù)確定、電機(jī)的選擇、設(shè)計(jì)方案、使用壽命、投資費(fèi)用等。

對(duì)策及建議：在規(guī)范書(shū)編制和招標(biāo)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備及系統(tǒng)在惡劣環(huán)境條件下的適應(yīng)性和可靠性；高溫及鹽霧腐蝕等問(wèn)題，應(yīng)在設(shè)計(jì)上有明確的專項(xiàng)方案及預(yù)防措施。

5 結(jié)論

本文以迪拜地區(qū)火電工程為依托，結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了對(duì)策和建議：應(yīng)以合同規(guī)定為基礎(chǔ)，拆解、構(gòu)建“新”的除灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則；應(yīng)以中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為框架+美國(guó)行業(yè)/企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)+國(guó)際慣例+O&E審查校正的設(shè)計(jì)體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建“新”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系；應(yīng)逐步構(gòu)建全參與方大型矩陣集中設(shè)計(jì)模式；應(yīng)推廣構(gòu)建“二維+三維相結(jié)合”的新型出圖方式；應(yīng)構(gòu)建全單位、全系統(tǒng)、全車間PDMS互通式平臺(tái)設(shè)計(jì)；應(yīng)全面融入HAZOP設(shè)計(jì)理念；應(yīng)逐步適應(yīng)剝離式圖紙模式并淡化卷冊(cè)管理的概念；應(yīng)建立高精度DOW接口清單，完善跟蹤審核機(jī)制；應(yīng)注重與業(yè)主方的溝通與協(xié)調(diào)。

在國(guó)際工程設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)習(xí)慣、標(biāo)準(zhǔn)方面及工作方式等方面存在著諸多差異是正?，F(xiàn)象，國(guó)際工程設(shè)計(jì)人員需要轉(zhuǎn)變思想，不斷總結(jié)與提高，不斷積累國(guó)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念和管理制度的同步提升，才能更好地適應(yīng)日益激烈的國(guó)際電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。