涉外電廠總承包項目水工技術(shù)工作淺析

徐運達，胡華強

(江蘇省電力設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 211102)

20 MW [NET] STEAM TURBINE GENSET PROJECT位于菲律賓共和國北棉蘭老島伊利甘市Kiwala，毗鄰Large Farge水泥廠，位于伊利甘市東北10 km，坐標8013'N與124014'E。

菲律賓共和國貧富差距大、失業(yè)率高，社會治安問題較為突出。

項目所在地棉蘭老島為菲律賓國內(nèi)分離組織、恐怖組織主要集中地之一，同政府軍的沖突由來已久，經(jīng)常進行綁架、暗殺、炸彈襲擊等恐怖行為。2017年5月份爆發(fā)并持續(xù)數(shù)月的馬拉維危機，距離項目所在地直線距離僅40 km。

本工程為新建工程，建設(shè)一臺110 t/h燃燒純煤或80%煤與20%稻殼混合物的循環(huán)流化床鍋爐，配1臺25 MW凝汽式汽輪發(fā)電機組，所發(fā)電量主要為相鄰的La Farge的水泥廠供電，剩余電力為附近區(qū)域提供電力。工程從2015年2月收到招標文件，2015年7月正式商談合同，整個項目的竣工日期為工程開工日期(2016年2月)后的22個月，質(zhì)保期2年。以下就本專業(yè)的設(shè)計技術(shù)特點以及在設(shè)計工作中的一些體會進行總結(jié)。

1 循環(huán)水系統(tǒng)

1.1 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計特點

本工程廠址地處伊利甘海灣，鄰近海岸線，主廠房距岸邊僅600 m，海水水位較穩(wěn)定，水源充足，具備海水直流供水條件，因此循環(huán)水系統(tǒng)采用海水直流冷卻供水系統(tǒng)。取水構(gòu)筑物、循環(huán)水泵站及排水構(gòu)筑物土建按照1×25 MW機組容量設(shè)計，其中循環(huán)水泵站安裝2臺立式循環(huán)水泵(1用1備)，循環(huán)水泵主要部件選用022Cr22Ni5Mo3N雙相不銹鋼材質(zhì)，以防止海水的腐蝕。

本工程新建1座循環(huán)水泵站，循環(huán)水泵站本體的平面尺寸為21.37 m(長度)×13.25 m(寬度 )×10.61 m(深度 )。

本期工程安裝2臺循環(huán)水泵(1用1備)，從循環(huán)水泵站進水口到循環(huán)水泵依次安裝有鋼閘門、攔污柵及清污機、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)。循環(huán)水泵及電機室外露天安裝，鋼閘門、攔污柵及清污機、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)室外安裝。泵站上部安裝1臺電動單梁起重機，起重量10 t，起重機跨度12 m，起升高度20 m。

每臺循環(huán)水泵出口裝設(shè)一臺重錘式液控緩閉止回蝶閥，液控蝶閥的開關(guān)與其對應(yīng)的水泵連鎖。

循泵房設(shè)2臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)沖洗水泵，用來提供2臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)需要的清洗水。沖洗水泵技術(shù)參數(shù)如下：Q=140 m3/h，H=38 m，N=22 kW。

1.2 供水系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)

(1)供水系統(tǒng)設(shè)計的前提是基礎(chǔ)水文氣象資料的取得，包括廠址附近水系特征，擬建取水海域的泥沙、漂浮物等資料；電廠取排水口位置近幾年實測陸上地形圖及水下地形圖；取水海域歷年最高水位、最低水位、各月平均水位資料；取水海域歷年最高水溫、最低水溫、各月平均水溫資料；當?shù)乇┯陱姸裙健⒒撅L壓；附近氣象站累年氣象要素特征值、風向頻率、最大風速等資料。本工程在水文氣象資料的搜集方面遇到了巨大的困難，總結(jié)原因：在不了解當?shù)厮馁Y料搜集難易程度的情況下，在EPC合同中將水文氣象資料的取得完全劃分到總包方工作范圍。實際上當?shù)貜S址附近無水文、氣象監(jiān)測站點，只能參考附近在建電廠的資料；派至現(xiàn)場進行地形測量的人員也遇到了多種因素的阻礙。

今后對于海外工程水文氣象資料的搜集工作，一定要事先盡量了解當?shù)厮臍庀筚Y料搜集的難易程度，視難易程度在合同談判過程中將部分或全部資料搜集工作劃分給當?shù)貥I(yè)主方，這對后續(xù)供水系統(tǒng)的順利設(shè)計至關(guān)重要。

(2)對于海水直流供水冷卻系統(tǒng)，溫排水對取水口及周圍海洋生態(tài)的影響是一個必須考慮的重要因素。尤其對于海外工程，熟悉了解當?shù)睾Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)保部門對溫排水的具體法律法規(guī)是非常重要的，這方面工作最好在合同談判之前就做到心中有數(shù)，因為這涉及到后期取排水工程能否最終順利獲得當?shù)丨h(huán)保部門的許可。如果在了解過程中發(fā)現(xiàn)許可的獲得較為困難，在合同談判時可以力爭將有關(guān)環(huán)保方面的許可劃入業(yè)主方范圍，業(yè)主方作為當?shù)仄髽I(yè)在獲得本國的部門許可方面具有天然優(yōu)勢。相類似的，整個EPC工程大部分的許可應(yīng)盡量在合同談判過程中劃歸至業(yè)主工作范圍，這對保證工程的順利開展以至順利驗收都至關(guān)重要。

(3)本工程循環(huán)水管采用焊接鋼管，防腐采用防腐漆加陰極保護的方式，投標階段認為這種方式節(jié)省成本。但是由于鋼管無法在施工現(xiàn)場制作，只能在國內(nèi)鋼管廠家處制作，另外需將犧牲陽極塊運至鋼管廠家同時安裝，安裝結(jié)束后再進行防腐底漆的噴涂，防腐面漆待鋼管運至現(xiàn)場后再由施工單位噴涂，整個過程十分繁瑣，最終成本與玻璃鋼管等管材比較也無優(yōu)勢。

今后的海外工程中，應(yīng)提前調(diào)研當?shù)氐氖┕l件及采購條件、運輸成本，結(jié)合施工條件確定合適的循環(huán)水管材。

(4)本工程循泵站因用地緊張，縮短了進水流道的長度，進水流道擴散角度大于規(guī)范取值，為此在流道內(nèi)增設(shè)了導流底坎，但因時間和成本的限制，并未對底坎形狀、高度、數(shù)量和位置進行專業(yè)的模型論證，底坎的水損也為估計值，位置圖見圖1。

圖1 循環(huán)水泵站區(qū)域示意圖

(5)循泵揚程流量的選擇

本工程循環(huán)水設(shè)計溫度28℃，考核溫升7℃。循泵的額定流量，按國內(nèi)的規(guī)范是以TMCR工況確定。但是具體到本工程，在合同中，沒有很明確這一要求，出現(xiàn)了前后不一致的情況 ，在合同A3.3中，有“Pumps shall be sized for at least 5% fl ow and 10% pressure margins over determined system resistance under all operating conditions.”這樣的描述，這條實際上對我們很不利，在后面有“Turbine Exhaust pressure is maintained at Rated Power Output condition as 7.5KPa as per HBD and Inlet Sea water temperature is 28 deg c and condenser outlet water temperature is 35degC”這樣的描述，這條是相對有利的。由于合同中沒有明確，導致我們在與業(yè)主談循泵流量的過程中沒有底氣，談了相當長的時間才說服業(yè)主，這就影響了循泵的采購以及相關(guān)施工圖的進度。

總結(jié)：在后面的海外工程中，循泵的參數(shù)決定工況一定要明確，并且前后一致。同理推及其他方面，一些在標準中很明確的東西，在簽定合同的過程中，一定要注意排除掉合同中不明確的條文、對我們不利的條文。

(6)循環(huán)水管道的布置

循環(huán)水管道因其管徑較大，屬于電廠地下設(shè)施布置中較為重要的部分。在全廠地下設(shè)施的規(guī)劃布置過程中，一定要優(yōu)先考慮循環(huán)水管道的布置，同時對已有地下設(shè)施做好前期測量工作，做到心中有數(shù)。具體到本工程，循環(huán)水泵站區(qū)域與主廠區(qū)相隔一條環(huán)島高速公路，此公路是當?shù)氐慕煌ㄒ溃缆废路接休^多已有市政管線，由于前期測量專業(yè)測量深度不夠，且未進行已有地下管道探測，后期增補的地形測量也沒有及時反饋給相關(guān)專業(yè)，導致后期循環(huán)水管道因公路市政管線及市政電線桿發(fā)生過多次變更。

另外值得一提的是，當工程中有部分管道需要穿越市政道路，施工時需要臨時破壞已建市政道路時，需注意自我保護，提前在合同談判時考慮到臨建許可等辦理事宜，建議將此項工作范圍劃歸到業(yè)主方，歸避不必要的風險，以免影響施工進度。

2 凈水站

2.1 凈水工藝系統(tǒng)設(shè)計特點

本工程補給水水源為地下井水，根據(jù)當?shù)厮|(zhì)分析單位對取水深井處地下水進行的水樣全分析檢測，井水懸浮物含量為4.5 mg/L，且水質(zhì)常年穩(wěn)定。因此，電廠取水水質(zhì)較好，常年懸浮物含量較低。設(shè)計中根據(jù)補給水的水質(zhì)特點，對凈水工藝系統(tǒng)進行了優(yōu)化。

本工程補給水由業(yè)主供應(yīng)。業(yè)主從地下水井中通過提升泵引水至電廠廠界，從接口處敷設(shè)1根DN100管道至廠區(qū)水務(wù)區(qū)域。

根據(jù)《合同》，業(yè)主供水設(shè)計流量為25 m3/h，本工程最大小時用水量為21 m3/h，滿足用水量需求，供水水壓0.20～0.30 MPa。

(1)生活給水系統(tǒng)

生活給水系統(tǒng)主要供給電廠人員生活飲用水，水源為經(jīng)處理后的地下井水，處理后的地下井水貯存至生活水箱，水箱有效容積10 m3。

生活水供水水壓0.20 MPa～0.30 MPa，本工程平均小時生活用水量約為0.5 m3/h，滿足生活用水需求。

本工程共設(shè)2臺生活水泵，正常情況下1用1備，采用變頻調(diào)速控制裝置控制，根據(jù)實際用水量調(diào)節(jié)水泵出流量。

(2)化學給水系統(tǒng)

本工程設(shè)置1座250 m3濾后化學水箱，本期工程化學用水量正常為5 m3/h，最大為12 m3/h，設(shè)2臺化學水泵，正常情況下1用1備，最大工況下2臺全部投入運行。化學給水系統(tǒng)的水源為經(jīng)求過濾后的地下井水，化學水泵從濾后水箱取水，通過1根DN40的化學水管道輸送至化學處理車間。

(3)雜用水系統(tǒng)

本期工程設(shè)置1座400 m3原水水箱，本期工程雜用水量為8 m3/h，設(shè)2臺雜用水泵，正常情況下1用1備，采用變頻調(diào)速控制裝置控制，根據(jù)實際用水量調(diào)節(jié)水泵出流量。雜用水系統(tǒng)的水源為業(yè)主提供的地下井水，雜用水泵從原水水箱取水，通過1根DN50的雜用水管道輸送至廠區(qū)各用水點。過濾器反洗水泵從濾后水箱取水，當過濾器需要反洗時開啟反洗水泵。

2.2 凈水站設(shè)計總結(jié)

(1)本工程采用地下井水，水質(zhì)良好，因此水處理系統(tǒng)僅設(shè)置過濾裝置，過濾裝置的反沖洗水存儲在反沖洗水池內(nèi)，反沖洗水池上清液可考慮復用于沖洗、地面降溫等。

(2)根據(jù)供水對象、水質(zhì)要求，將用于生活、化學、雜用水處理的水箱分開設(shè)置，有效地保證了生活、化學用水出水水質(zhì)的穩(wěn)定性，雜用水直接采用地下井水，簡化了處理流程，減小了處理系統(tǒng)的規(guī)模。

(3)凈水站與化學水處理室、循環(huán)水加藥間毗鄰布置，縮短了工藝系統(tǒng)間的連接管道以及動力、控制電纜。

(4)凈水站、全廠室內(nèi)、室外管道工程量大，管件數(shù)量繁多，具體到本工程，因當?shù)匚镔Y匱乏，所有材料基本均為國內(nèi)采購后運至現(xiàn)場，這就要求工藝設(shè)計時對材料的統(tǒng)計必須盡量做到精確、詳盡，因為一旦漏項，會嚴重妨礙現(xiàn)場施工進度。

3 消防系統(tǒng)設(shè)計

3.1 消防系統(tǒng)設(shè)計特點

本工程完全依據(jù)NFPA有關(guān)消防條例、規(guī)范設(shè)計，設(shè)計主要原則如下：

(1)本工程在同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)按一次計。

(2)本工程新建一套獨立的消防給水系統(tǒng)，設(shè)置消火栓給水、水噴霧滅火系統(tǒng)等合并的消防給水管網(wǎng)。

(3)運煤系統(tǒng)主要采用消火栓滅火系統(tǒng)，輔以手動消防炮滅火系統(tǒng)。

(4)油罐區(qū)消防采用固定式泡沫滅火系統(tǒng)。

(5)電子設(shè)備間(electronic equipment room)、工程師室(computer room)、集中控制室(centralized control room)、運煤系統(tǒng)控制室(control room for coal handling system)設(shè)置淹沒式氣體滅火系統(tǒng)。

(6)變壓器(automatic remote manual operation)、柴油發(fā)電機及油箱、潤滑油箱、凈油器(remote manual operation)、鍋爐燃燒器(remote manual operation)采用水噴霧滅火系統(tǒng)。

本工程設(shè)1套獨立的消防給水系統(tǒng)，消防給水系統(tǒng)由消防水泵、穩(wěn)壓裝置、消防水箱、消防給水管網(wǎng)組成，主要供室內(nèi)、室外消火栓、水噴霧滅火設(shè)施、油罐區(qū)固定泡沫滅火系統(tǒng)等消防用水。

新建消防水泵站內(nèi)設(shè)有1臺電動消防水泵，1臺柴油機消防水泵，1用1備，并設(shè)1套消防穩(wěn)壓給水設(shè)備作為消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置。消防水泵既可就地操作，也可在集控室控制啟動。

室外消防管道為地面敷設(shè)。廠區(qū)室外消防環(huán)狀管網(wǎng)上設(shè)有室外消火栓，主要區(qū)域消防栓的間距最大宜為300 ft(91.4 m)。在偏僻的區(qū)域諸如長期貯煤場消防栓的間距最大宜為500 ft(152.4 m)。

3.2 消防系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)

(1) NFPA14 Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems等規(guī)范中對管材有較為明確的要求，除規(guī)范中明確的幾種管材外，也可使用當?shù)叵啦块T認可的管材，設(shè)計時需提前確認使用哪種管材，以免造成返工。

(2) NFPA20中規(guī)定消防鋼管除地下吸水管和排水管外，一般應(yīng)在地面以上敷設(shè)。

(3)本工程消防用水存儲在地面布置的消防水箱內(nèi)。由于消防水泵也為地面布置，為保證消防水泵的自灌吸水，消防水箱的出水口設(shè)置較高，此時如果消防水箱的基礎(chǔ)承載力不夠，則需在水箱出水口高度以下保留一段水箱高度，這樣就造成了消防水箱最低水位以下存在一段無法利用的“死水”，人為增加消防水箱的體積，目前還沒有很好的辦法解決這一問題。

(4)按NFPA規(guī)范，本工程的水噴霧滅火系統(tǒng)強度見表1。

表1 本工程水噴霧滅火系統(tǒng)強度總結(jié)

(5)油罐區(qū)泡沫滅火系統(tǒng)。對于固定頂罐采用6%的泡沫液液上保護，最低泡沫噴放強度為4.1 LPM/m2，泡沫用量考慮一個最大的燃油貯罐和一個泡沫消防栓同時工作的用量。燃油貯罐滅火系統(tǒng)的噴射時間參照NFPA執(zhí)行，對于輔助槍(軟管)流量考慮10 min的用量(按照NFPA的要求)。泡沫液儲罐的最小有效量的設(shè)計滿足如下要求：

①A design margin of at least 10% shall be considered over the calculated value of foam concentrate tank and foam concentrate.

泡沫液儲量還考慮不小于10%的設(shè)計余量。

②One (1) foam proportioner shall be provided for fuel oil tanks and foam hydrant.

燃油罐的泡沫滅火系統(tǒng)和泡沫消火栓系統(tǒng)共用一套泡沫比例混合器。

NFPA 850《FIRE PROTECTION FOR ELECTRIC GENERATING PLANTS AND HIGH VOLTAGE DC CONVERTER STATIONS》中建議室外儲油罐均配置泡沫滅火系統(tǒng)，而國內(nèi)GB 50229《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定單罐容量大于200 m3的油罐采用固定式泡沫滅火系統(tǒng)，單罐容量小于或等于200 m3的油罐可采用移動式泡沫滅火系統(tǒng)。對于容積較小的油罐，可參考國內(nèi)做法，在合同談判時與業(yè)主商定泡沫滅火系統(tǒng)的形式，盡可能采用移動式泡沫產(chǎn)生器等移動式泡沫滅火系統(tǒng)。

(6)潔凈氣體系統(tǒng)(IG-541)的設(shè)計按照NFPA2001的規(guī)范要求，該系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)(150 bar)，最小設(shè)計濃度為37.5%，噴放時間最大60 s。

NFPA850《FIRE PROTECTION FOR ELECTRIC GENERATING PLANTS AND HIGH VOLTAGE DC CONVERTER STATIONS》中建議控制室、計算機室及通信室等電氣房間及設(shè)備設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)、自動細水霧滅火系統(tǒng)或氣體滅火系統(tǒng)，國內(nèi)GB 50229《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定機組容量為300 MW及以上的燃煤電廠的相關(guān)電氣房間需設(shè)置固定氣體滅火系統(tǒng)。對于機組容量較小的電廠，在合同談判時也可參照國內(nèi)做法與業(yè)主協(xié)商確定電氣房間的滅火形式。具體到本工程，在合同談判時通過與業(yè)主的協(xié)商，最終取消了部分電氣房間的固定氣體滅火系統(tǒng)，以及電纜橋架的水噴霧滅火系統(tǒng)。

(7)事故油池容積的計算。按照NFPA 850規(guī)定，事故油池應(yīng)可容納以下各項：

① 區(qū)域內(nèi)任何易燃或可燃液體最大單一容器的溢出量。

② 預期最大數(shù)量的消防水龍帶至少運行10 min。

③ 固定滅火系統(tǒng)在最大設(shè)計流量下至少運行10 min。

而國內(nèi)僅考慮最大一臺變壓器事故油量的60%作為事故油池有效容積，遠小于NFPA規(guī)定。

(8)消防設(shè)備的認證事宜

海外工程的消防審批涉及到消防設(shè)備的認證問題。部分海外工程的消防許可驗收可能需要部分消防設(shè)備的FM/UL認證。由于FM/UL認證的進口設(shè)備比國產(chǎn)設(shè)備通常價格要高3～5倍，所以搞清楚消防設(shè)備是否需要FM/UL認證，以及具體哪些設(shè)備需要FM/UL認證至關(guān)重要。可以從以下方面入手。

①了解消防許可的流程

了解消防許可的流程，辦理消防許可的資質(zhì)單位(是政府部門還是第三方？據(jù)了解是第三方機構(gòu)。)，如果是第三方機構(gòu)頒發(fā)消防許可，是由業(yè)主還是由我院負責尋找第三方機構(gòu)(合同中沒有消防許可的范圍界定，可能此許可含在某一項許可內(nèi))。

②可以去詢問辦理消防許可的單位有無消防產(chǎn)品FM/UL認證的要求。

③詢問與消防有關(guān)的保險是哪些？這些保險有無對消防產(chǎn)品FM/UL認證的要求？如需FM/UL認證產(chǎn)品，有無具體的清單？(方便水工和熱控篩選購買清單，盡量減少費用)

總結(jié)：在今后海外工程的消防合同談判中，事先了解清楚當?shù)氐南涝S可流程以及消防設(shè)備認證事宜，這樣方便我們做好準確的消防系統(tǒng)技經(jīng)概算，做到心里有底。

4 合同談判過程體會和看法

EPC技術(shù)合同的原則、細節(jié)直接決定了項目的投資與收益，在合同談判過程

(1)合同談判前的準備工作。具體到水工專業(yè)，包括了解水文氣象資料搜資的難易，當?shù)厮h(huán)保政策及許可流程，當?shù)叵莉炇赵S可流程等。

(2)高度重視技術(shù)合同的細節(jié)。建議按施工圖流程進行合同條款的修訂工作，即所有技術(shù)合同條款均需經(jīng)過主設(shè)人初步修訂，審核人二次修訂，大原則項目經(jīng)理最終把關(guān)的流程，在修訂過程中做到逐字斟酌，避免漏洞，歸避風險。

(3)權(quán)責范圍的劃分。根據(jù)前期項目所在地的調(diào)研情況，將難度較大的工作盡量在合同談判中劃分到業(yè)主方，如取排水許可(水利部門許可、環(huán)保部門許可等)、消防許可等。

(4)靈活運用規(guī)范標準，合理控制成本。海外工程經(jīng)常以美標、歐標等國外設(shè)計規(guī)范做為設(shè)計依據(jù)，這就要求設(shè)計人員熟練掌握這些標準的內(nèi)容，對于標準中非強制性的建議性條款，可以與業(yè)主方在合同談判過程中靈活處理，盡量減少對自己不利的條款，盡量取消不必要的設(shè)施、設(shè)備，合理協(xié)商，控制成本。