國外電廠水工工藝設計相關問題的探討

錢 峰，惠玉鑫

(中國能源建設集團浙江省電力設計院有限公司，浙江 杭州 310012)

隨著我國電力設計企業國際化水平的不斷提升，中國企業參與國外電力建設工程項目也越來越多。同時，設計周期越來越短，規范差異、資料欠缺等問題突出，合同執行過程中與業主產生的分歧及糾紛帶來的投資費用的增加，以及出圖過程中業主工程師提出的嚴苛要求都在不同程度上給設計工作帶來了難度和不斷的設計返工。本文結合巴基斯坦赫維利1230 MW燃氣聯合循環電站項目實際設計經驗，對面臨的上述問題進行了分析并提出了解決方法。

1 巴基斯坦項目概況

項目位于巴基斯坦旁遮普省Jhang地區的Haveli Bahadur Shah鎮，靠近特里姆穆—錫德奈運河(Trimmu-sidhnai Link Canal)。廠址距離拉合爾市約280 km。

本工程循環水及工業水取自運河，運河檢修期間，采用地下水補水。

本工程采用兩套循環水系統。一般情況下，循環水系統采用直流循環供水系統，水源為特里姆穆—錫德奈運河。該運河為人工運河，上游設有閘壩，與天然河流相連接。在枯水季節或斷流情況下，循環水系統采用冷卻塔循環供水系統，水源為深井水。

該項目為世界首套9H燃機機組，EPC合同要求工程按照國際標準設計，業主工程師和德國Lahmeyer公司聯合審圖。2015年12月開始項目初步設計，2016年10月施工圖設計完成，歷時僅10個月。缺少水質分析資料及特里姆穆—錫德奈運河水文資料，且特里姆穆—錫德奈運河沿線生活污水直排現象嚴重，季節性變化明顯，夏季運河中COD和BOD含量嚴重超標。在資料缺失，標準要求高，設計周期短的困難面前，我們對問題逐一分析，高質量、高標準且按時完成了設計任務。現對設計中遇到的相關問題進行總結，為以后國外工程的開展積累一定的經驗。

2 規范差異

不同地域不同國家對規范的認可度不同。早期國內接觸的國外項目，如印尼，簽訂的技術合同中并未排除國內標準，但需要出具對標報告證明國內標準不低于國外標準。但隨著中國企業參與國外電力建設項目越來越多，國外工程對國內設計的要求也愈加嚴格，在最近接到的巴基斯坦電廠總包合同中就明確要求必須采用國際標準(GB除外)，這就給國外設計項目增加了很大的難度和要求。

鑒于目前國內設計行業競爭愈加激烈，對設計周期的要求越來越短，特別是國外工程合同對整個工程的進度節點均有考核，設計周期的延長意味著成本的增加。因此，在沒有足夠時間研讀和消化歐美規范的前提下，如何完成總承包合同的要求成為目前亟需解決的問題。

水工工藝專業主要參考的國際標準有：美國冷卻塔協會(CTI)、美國自來水廠協會(AWWA)、美國水力學會(HI)、美國機械工程師協會(ASME)等。

首先，掌握歐美標準中的基本規范，如管道尺寸、材料標準(ASME、ASTM等)，保證材質滿足國際標準，不會出現明顯違背標準內容的問題，取得業主工程師的信任。

其次，由于國外標準屬于建議執行，非強制執行，且通過翻閱、了解，國內外標準的大部分設計參數相似，無原則上的不同，因此，在選取設計參數的時候可以依據國內標準，設計方案大都能夠得到業主工程師的認可。

最重要的是抓住業主工程師不擅長的領域，就某個知識點重點介紹和講解，以此來取得業主工程師對我們設計方案的充分信任。如在巴基斯坦項目設計過程和與業主工程師溝通的過程中，直流循環水系統末端虹吸井的設計是對方以前未接觸的難點，因此他們急切期望能夠掌握該構筑物的設計要點；在施工圖審查過程中，通過與業主工程師深入交流探討，他們對于虹吸井的原理也有了一定了解并高度認可我們的設計思路。通過此次溝通，業主工程師認可了我們的設計能力及我們的設計思路，后續的審圖工作變得更加順利。

根據實際工程經驗，國外業主工程師最關心的仍舊是合同要求，嚴格按照合同設計，將把國內外標準的差異對設計方案的影響降到最低，同時降低了設計難度和設計變更頻率。

3 資料欠缺

目前國內電力企業承擔的國外電站項目主要分布在中東、非洲、南美洲等欠發達國家，由于這些國家基礎設施不完善，導致常規水文水質資料欠缺，而在項目招投標前也未進行可行性研究，因此，在設計工作開展前，設計人員常常面臨必要資料無法獲得或本身欠缺的情況。

水工工藝專業是對外部資料依賴性很強的電廠專業之一，循環水水源的水量、水位、水質等資料影響循環水系統設計，而水質對原水預處理工藝的選擇起著決定作用。

在巴基斯坦工程初步設計開展時，尚無當地水源的水質檢測資料和運河的水位水量等水文資料，這就給我們水工工藝專業在設計循環水系統和原水處理系統時帶來了很大的不確定性因素。通過專業內部討論，我們通過以下設計思路來解決資料欠缺的問題：

(1) 督促總承包方盡快開始現場水質檢測工作，頻率至少每月一次，且包含夏季水質資料；

(2) 委托可研單位對循環水系統進行物理模型試驗，包括取排水口，從而確定整個循環水系統正常運行必要的條件。

由于該項目水源為人工運河，上游設有閘壩，用于調節該運河的流量和水位，所以通過科研單位的試驗結果，可以向當地水利部門提出要求，且由于該項目設有兩套循環水系統，在水量確實無法滿足直流要求時，可采用冷卻塔循環水系統代替，該方案也及時跟業主方進行了溝通。但此方案僅適用于流量可調節的水源，如遇到天然河流水文資料欠缺的情況還有待商榷。

根據總承包方測得的水質報告，當地水源季節變化對水質的影響較大，尤其是夏季水質，COD和BOD含量較高，這給預處理工藝的選擇帶來了極大的難度，如果基于降低水中COD和BOD含量為目的選擇水處理工藝，則必須增加生化處理工藝，而隨之增加的是投產后管理運行難度以及COD和BOD含量較低季節如何維持系統的正常運行。在通過跟水處理廠家溝通后，采集當地水源水樣，進行測試，評估正常的絮凝沉淀過濾工藝對水中BOD和COD的去除效果，依次來選擇水處理工藝。根據最終的試驗結果，絮凝沉淀對水中COD和BOD去除效果良好，說明水中COD和BOD主要附著在懸浮物中，因此，預處理工藝仍舊采用高密度沉淀池+V-型濾池，同時增加高錳酸鉀投藥系統，輔助氧化水中COD，從而降低水中COD含量，并承諾業主如實際運行水質達不到要求，增加生化系統。

4 合同執行中遇到的問題

水工專業是工程中涉及面比較廣的一個專業，所以在合同解讀的過程中，必須對所有技術條款加以研究。特別是通用部分有對閥門、管道流速及材質、油漆、防腐等詳細要求。

在了解合同對水工工藝專業要求的基礎上，要對一些重要環節進行深度解讀和理解，特別是對設計方案可能產生變更影響的部分。如在巴基斯坦工程設計過程中，由于當地水源無法滿足全年直流循環用水需求，因此，為節約廠用電，業主在合同中提出了同時采用直流和冷卻塔兩套循環水系統。同時，明確在河流干枯季節(冬季)使用冷卻塔循環系統，補給水采用深井水；因此，在選擇冷卻塔循環水系統使用工況時，僅考慮冬季氣象條件即可，但在初設審查時，業主提出了需要保證全年均能使用冷卻塔系統的要求，這與合同并不一致。但在交流過程中，由于業主態度強硬，基于國際市場的考慮，總承包方同意增加冷卻塔數量。

該案例啟發我們在投標國外總承包或設計合同時，應對各環節可能產生的變更提出本專業的理解及得到業主的確認，避免合同履行時產生歧義，造成投資增加和設計變更。

在設計中，我們提出的一些設計和選型，出于合理和安全的考慮，可能高于招標文件的要求，而業主工程師往往并不了解。如循泵出口液控止回蝶閥(通常合同要求是止回閥加電動蝶閥)。而在巴基斯坦工程中關于沉淀池的選型，我們選擇了新型高效的高密度沉淀池作為絮凝沉淀工藝的池型，但合同中明確需采用機械澄清池，且業主工程師對高密度沉淀池并不了解，從初步設計到施工圖設計，各種探討會的召開，以及廠家技術人員前來向業主工程師對該池型的工藝原理和流程進行了詳細的講解，經過深入溝通及前期積累下的信任度，業主最終才認可該池型的處理效果。在國際工程合同執行過程中，盡量遵循合同的要求，尤其是在場地及水質要求等條件均能滿足的情況下，否則將會給審圖過程增加相當大的難度。

5 出圖規則

每個設計機構都有自己的出圖規范，而國內外的出圖規則差異更大。

首先，國外對于計算書的要求尤其嚴格，而在工程設計推進過程中，幾乎每個系統都會被要求提供計算書，這樣的要求對于做慣國內工程的我們還是非常不習慣的。從循環水系統的水力計算到建筑物的上下水計算，業主均提出需要提供計算書，但實際設計過程中，像上下水的計算書一般是不提供的，這就需要在初步設計時與業主達成協議，劃定需要提供計算書的范圍(如合同有要求，可只提供合同中要求的計算書)，并形成會議紀要，這為后期的審圖省去了很多不必要的麻煩。

其次，施工圖繪制過程中，國內通常將卷冊通性的要求標注在每張圖紙，這就導致業主工程師在審查的時候被一些跟圖紙無關的說明迷惑，進而提出一些讓我們也困惑的意見。同時，國外審圖非常注重圖紙之間的銜接，圖紙或卷冊間的分界線務必標注清楚，方便業主工程師對各個系統之間關系的理解。

再者，國內工程在設計循環水管道時，通常列出對管道制作的詳細要求，如橢圓度、焊接等要求，而這些要求在業主工程師看來都是需要有依據的，需提供英文版的標準、規范，這無疑給設計人員自身增加設計工作量和難度。根據眾多國外工程實際設計經驗總結，盡可能地將所有材料設備產品化，如將循環水管看做成品，免去一些制作要求的說明。

因此，盡可能早的提交給業主工程師一冊圖紙，了解業主工程師對圖紙深度及出圖規范的總體要求，根據該要求進行后續圖紙的設計，減少圖紙因不符合圖紙深度和出圖規范而進行返工。

6 結語

綜上所述，招標書及合同是國外項目設計的重中之重，嚴格按照合同執行是保證設計順利執行的有效途徑，并同時做好以下幾點：

(1) 督促總承包方收集現場資料，如有困難盡可能提前對水源進行檢測，為后續工作提供設計依據。

(2) 對合同中模棱兩可的要求進行書面確認，統一對出圖范圍和深度做出要求并形成書面文件，盡可能地在前期書面對設計原則及業主工程師的要求進行確認，降低實際出圖階段的不確定性，保證設計工作的高效性。

(3) 盡可能早的與審圖監理溝通，了解并掌握業主工程師對圖紙深度和出圖規范的要求。