國外火電工程水工設(shè)計經(jīng)驗淺談

劉建鵬，楊 明，湯海頻

(中國能源建設(shè)集團廣西電力設(shè)計研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

本文針對在國外火電工程水工專業(yè)設(shè)計咨詢工作開展過程中遇到的與國內(nèi)常規(guī)設(shè)計方式不一樣的情況，總結(jié)了一些具有代表性的情況和問題，提出注意事項和解決思路，與國內(nèi)同行分享國外火電工程的水工設(shè)計經(jīng)驗，集思廣益，探討如何更好地開展涉外工程水工設(shè)計方面的工作。

1 設(shè)計問題及解決辦法

1.1 設(shè)計原始資料問題

本文所涉及的工程所在地主要是東南亞及非洲等國家，水文氣象等原始資料相對缺乏，少有國內(nèi)規(guī)范提及的保證率97%水位及1%洪水位等資料，影響循環(huán)水取水方案或補給水取水方案的選擇。因此，在確定方案前建議由設(shè)計單位配合總承包單位進行實地水源考察，必要時進行實地水文氣象數(shù)據(jù)的測量。值得注意的是，大部分東南亞國家屬于熱帶氣候，僅分雨季和旱季，水源的考察及實地數(shù)據(jù)的測量建議至少分兩季進行。水源的考察及實地測量報告建議由總承包方提交業(yè)主確認并以正式文件的形式作為設(shè)計依據(jù)文件。當業(yè)主提供的地形及水文氣象數(shù)據(jù)與現(xiàn)場測量的有出入時，宜按最合理的數(shù)據(jù)作為設(shè)計依據(jù)。例如某印尼項目，業(yè)主提供的取水泵房處的海底標高為－8.38m，最低水位為－1.00 m，實地測量海底標高為－5.43 m，旱季時水位為－2.75 m，通過分析，實地測量數(shù)據(jù)為合理數(shù)據(jù)，因此設(shè)計上采用實地測量數(shù)據(jù)，并提交業(yè)主審查確認。又例如某印尼項目，業(yè)主提供的最高氣溫為34.8℃，最高濕度為86%，這些氣象數(shù)據(jù)與作者所參與的另一個印尼工程氣象數(shù)據(jù)(最高氣溫為39.2℃，最高濕度為96%)偏差較大；印尼屬于熱帶高溫高濕地區(qū)，當需要設(shè)計冷卻塔時，建議應(yīng)與總包方溝通，宜采用相似工程所采用的較不利的氣象數(shù)據(jù)進行冷卻塔設(shè)計及設(shè)備采購，以確保冷卻塔性能及冷卻效果。

國外工程無法采用類似國內(nèi)的暴雨強度公式進行全廠雨水排水計算，作者的做法是建議把當?shù)氐慕涤炅抠Y料與國內(nèi)類似城市進行對比，套用資料最相近的那個城市的暴雨強度公式。例如某印尼項目業(yè)主提供的全年降雨量資料，以近三年資料統(tǒng)計，月最大降雨量為444 mm，全年平均降雨量為1850 mm，多年月極端最大降雨量為600 mm；據(jù)查廣西欽州地區(qū)，月最大降雨量為434 mm，全年平均降雨量為2171 mm，多年日極端最大降雨量為359.9 mm；對比數(shù)據(jù)，兩地降雨量情況較接近，因此該工程暴雨強度公式擬采用欽州市公式。此類替代做法應(yīng)在初步設(shè)計時明確提出，以便業(yè)主及總承包方確認，避免施工圖階段無法實施。

1.2 風險的預估及其應(yīng)對措施

國外工程風險的預估應(yīng)從投標階段開始。就投標階段業(yè)主提供的招標文件技術(shù)要求中一些模糊的，模棱兩可的地方，投標應(yīng)提出技術(shù)疑問并提交業(yè)主澄清。當然，一些國外工程投標時的資料相當有限，技術(shù)方案并未能完善，可能存在很大不確定因素。例如某印尼項目的合同技術(shù)要求中的污廢水處理系統(tǒng)提到：“Waste Water from Coal and Ash run off”中的“Ash run off” 一詞較模糊，經(jīng)設(shè)計澄清，業(yè)主回復“灰系統(tǒng)廢水”包含廠內(nèi)灰?guī)靺^(qū)域沖洗排水及廠外灰場雨水形成的灰水；對于處理灰場雨水形成的灰水，作者建議將灰水采用泵抽至廠區(qū)含煤廢水處理方案，或在灰場設(shè)置灰水加酸調(diào)節(jié)pH方案；這兩種方案分別在兩個工程予以實施。“Waste water discharged during boiler chemical cleaning and boiler blow off” 及“Waste water from turbine fl oor” 中 的“ boiler blow off” 及“turbine fl oor”概念也比較模糊，是否包括鍋爐定排坑排水及循環(huán)水坑排水，海邊電廠的鍋爐定排坑排水及循環(huán)水坑排水一般含海水，若需要處理，則輸送管道及處理設(shè)備材質(zhì)應(yīng)采用耐海水材質(zhì)。因此，合同中一些模糊事項若不經(jīng)過澄清，有可能出現(xiàn)設(shè)計漏項，或系統(tǒng)方案設(shè)計有誤，設(shè)備采購滯后影響工程進度。

有的國家是對循環(huán)水排水溫度做了限制，如柬埔寨部分項目要求溫排水溫度不超過32℃；印尼部分項目要求不超過38℃；土耳其的大部分項目要求不超過35℃等；有的國家對排水的溫升做了限制；與國內(nèi)循環(huán)水排水對流域的擴散影響的環(huán)保要求不同。對于國外工程限制排水溫度或溫升的情況，作者建議在循環(huán)水冷卻方式上可有多種選擇，提高冷卻倍率、直流冷卻；帶冷卻塔循環(huán)冷卻(機械通風冷卻塔或自然通風冷卻塔)；部分循環(huán)水采用冷卻塔冷卻，之后與未冷卻的直流循環(huán)水摻混后排放(必要時從大海取海水摻混)。因此，在循環(huán)水排水要求未正式明確的條件下，需對循環(huán)水系統(tǒng)方式進行風險預估，建議完善各循環(huán)冷卻方式的技術(shù)經(jīng)濟對比，以便對投資控制有一定的指導意義。

1.3 國內(nèi)、外標準及規(guī)范差異

因為國內(nèi)設(shè)計人員對國外標準的不了解不熟悉，因此設(shè)計方案如何滿足國外標準或合同的要求是國外工程設(shè)計上的一大難點和薄弱環(huán)節(jié)。例如某印尼項目的合同技術(shù)要求：Maximum fl uid velocity of Sea water and brine is 2.0m/s.而根據(jù)我國《火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)范》(DL/T 5339－2006)8.1.3條“4. 水源為海水的供水系統(tǒng)，應(yīng)注意防止海生物對循環(huán)水管溝的黏附，循環(huán)水管流速不宜小于3.0 m/s。循環(huán)水溝流速不宜小于2.5 m/s。”對于這種要求不同的情況，建議在初步設(shè)計中按合同要求作為推薦方案，用國內(nèi)標準作為備選方案，并在初步設(shè)計審查中予以確認。例如某印尼項目的合同技術(shù)要求：Principle material for cooling water pumps: Impeller, Wear rings, Shaft sleeves,Outer Column, ASTM－A－743 CN7M。據(jù)查資料，在美標A－743中，CN7M這個鑄件與國內(nèi)并無完全對等的鑄件，相當于國內(nèi)的牌號為20Cr－29Ni－3Cu－2Mo，屬于高鎳合金，且該種材料不常用于水泵部件。對此，采用材料性能對比(含抗拉強度及屈服強度)、材料元素含量對比、材料防腐性能對比，推薦選取比合同要求更優(yōu)的雙相不銹鋼00Cr22Ni5Mo3N，獲得業(yè)主及總包方均認可。

國外火電工程的基本上要求消防設(shè)計采用NFPA標準。業(yè)主審查圖紙時，也經(jīng)常因設(shè)計方案與NFPA不對應(yīng)，提出審查意見。例如國標《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50229－2006)7.1.11條“機組容量為300 MW以下的燃煤電廠，當油浸變壓器容量為9×104kV?A及以上時，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)探測報警系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)或其他滅火系統(tǒng)。”NFPA 850中 7.8.6* “Transformers. Oil－filled main,station service, and start－up transformers not meeting separation or fire barrier recommendations in 5.2.4 or as determined by the fire risk evaluation should be protected with automatic water spray or foam－water spray systems.” 并未明確變壓器容量范圍。國標GB 50229－2006 第7.1.10條，“封閉式運煤系統(tǒng)建筑為鋼結(jié)構(gòu)時，應(yīng)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)或水噴霧滅火系統(tǒng)。”NFPA 850中 7.4.6.4 “Consideration should be given to the installation of an automatic water spray or sprinkler system over the conveyor belt and striker plate areas within the stacker－reclaimer.”未明確運煤系統(tǒng)建筑的結(jié)構(gòu)形式。NFPA 850中6.2.1條對消防水量的計算方法為固定式消防滅火系統(tǒng)的最大需水量+不小于31.5L/s的消火栓需水量，與國內(nèi)標準也不同。設(shè)計人員也經(jīng)常忽視NFPA 20 “Pumps shall furnish not less than 150 percent of rated capacity at not less than 65 percent of total rated head. The shutoff head shall not exceed 140 percent of rated head for any type pump.“及NFPA 14”7.8.1.1* Manual standpipe systems shall be designed to provide 100 psi (6.9 bar) at the topmost outlet with the calculations terminating at the fire department connection”的規(guī)定。對這些類似問題，建議是應(yīng)先與業(yè)主溝通，明確相關(guān)事宜，設(shè)計原則應(yīng)遵循項目合同的技術(shù)要求執(zhí)行，以避免商務(wù)索賠。

1.4 畫圖習慣及審圖體會

國外火電工程，業(yè)主與咨詢公司的圖紙審查可以說是一切按合同辦事，若非條款要求不適用本工程，都應(yīng)遵循合同要求，否則有可能出現(xiàn)圖紙審查不通過、增加投資成本、影響工程進度等不利情況，情況嚴重時將面臨索賠，損害中國公司的信譽和口碑。作者通過多次國外工程的審圖，總結(jié)了一些畫圖習慣，供讀者分享。在注明采用的標準規(guī)范時應(yīng)謹慎，沒有英文版的標準規(guī)范應(yīng)盡量不表示在圖紙上；若施工安裝單位為國內(nèi)公司，一些可套用國標圖集的如支吊架、閥門井、排水井等大樣圖，建議不作為施工圖，除非業(yè)主咨詢公司明確要求；一些小口徑管道及耗材也應(yīng)開列出來，法蘭及管道連接所配套的連接件也應(yīng)明確配套開列；系統(tǒng)圖設(shè)計應(yīng)完善相關(guān)中英文版計算書以備審圖時所需；設(shè)備安裝圖應(yīng)注明各部件的材質(zhì)；設(shè)計說明中應(yīng)簡要說明系統(tǒng)運行原理；設(shè)計接口及界線處須注明參見的圖號等文件編號；英文應(yīng)前后對應(yīng)一致；單體建構(gòu)筑物平面布置圖中應(yīng)附上“key plan”索引圖；尊重國際標準及國外咨詢公司的審查意見，對于有疑問的地方應(yīng)與審查人深入討論后確定；審圖前一定要準備必要的設(shè)計規(guī)范英文版，常用較重要的有《火力發(fā)電廠水工設(shè)計規(guī)范》(DL/T 5339－2006)(Code for hydraulic design of fossil fuel power plants)；《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范(英文版)》(GB 50229－2006)(Code for Design of Fire Protection for Fossil Fuel Power Plants and Substations)。

2 總述

國外火電工程水工設(shè)計的重點在于，需要通過技術(shù)經(jīng)濟性比較進行優(yōu)化設(shè)計，預估風險，提前作好預案及應(yīng)對措施，規(guī)避風險；一定要熟悉掌握工程合同技術(shù)要求，一切以合同為依據(jù)，根據(jù)工程特點及建設(shè)模式，相關(guān)設(shè)計應(yīng)合理可靠；圖紙深度一定要滿足該工程業(yè)主圖紙審查的要求。各國各工程的具體情況有所不同，只有形成國外工程完善的設(shè)計理念，有依據(jù)有延伸，才不至于在設(shè)計工程中錯漏百出，方寸大亂，處處被動。加強理解及學習國外標準；不斷學習積累國外工程的設(shè)計經(jīng)驗；不斷提高項目管理及施工安裝等全面的設(shè)計咨詢能力，只有這樣才能適應(yīng)和滿足不斷發(fā)展的國外火電工程業(yè)務(wù)的需求。

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