国外火电工程水工设计经验浅谈

刘建鹏，杨 明，汤海频

(中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁 530007)

本文针对在国外火电工程水工专业设计咨询工作开展过程中遇到的与国内常规设计方式不一样的情况，总结了一些具有代表性的情况和问题，提出注意事项和解决思路，与国内同行分享国外火电工程的水工设计经验，集思广益，探讨如何更好地开展涉外工程水工设计方面的工作。

1 设计问题及解决办法

1.1 设计原始资料问题

本文所涉及的工程所在地主要是东南亚及非洲等国家，水文气象等原始资料相对缺乏，少有国内规范提及的保证率97%水位及1%洪水位等资料，影响循环水取水方案或补给水取水方案的选择。因此，在确定方案前建议由设计单位配合总承包单位进行实地水源考察，必要时进行实地水文气象数据的测量。值得注意的是，大部分东南亚国家属于热带气候，仅分雨季和旱季，水源的考察及实地数据的测量建议至少分两季进行。水源的考察及实地测量报告建议由总承包方提交业主确认并以正式文件的形式作为设计依据文件。当业主提供的地形及水文气象数据与现场测量的有出入时，宜按最合理的数据作为设计依据。例如某印尼项目，业主提供的取水泵房处的海底标高为－8.38m，最低水位为－1.00 m，实地测量海底标高为－5.43 m，旱季时水位为－2.75 m，通过分析，实地测量数据为合理数据，因此设计上采用实地测量数据，并提交业主审查确认。又例如某印尼项目，业主提供的最高气温为34.8℃，最高湿度为86%，这些气象数据与作者所参与的另一个印尼工程气象数据(最高气温为39.2℃，最高湿度为96%)偏差较大；印尼属于热带高温高湿地区，当需要设计冷却塔时，建议应与总包方沟通，宜采用相似工程所采用的较不利的气象数据进行冷却塔设计及设备采购，以确保冷却塔性能及冷却效果。

国外工程无法采用类似国内的暴雨强度公式进行全厂雨水排水计算，作者的做法是建议把当地的降雨量资料与国内类似城市进行对比，套用资料最相近的那个城市的暴雨强度公式。例如某印尼项目业主提供的全年降雨量资料，以近三年资料统计，月最大降雨量为444 mm，全年平均降雨量为1850 mm，多年月极端最大降雨量为600 mm；据查广西钦州地区，月最大降雨量为434 mm，全年平均降雨量为2171 mm，多年日极端最大降雨量为359.9 mm；对比数据，两地降雨量情况较接近，因此该工程暴雨强度公式拟采用钦州市公式。此类替代做法应在初步设计时明确提出，以便业主及总承包方确认，避免施工图阶段无法实施。

1.2 风险的预估及其应对措施

国外工程风险的预估应从投标阶段开始。就投标阶段业主提供的招标文件技术要求中一些模糊的，模棱两可的地方，投标应提出技术疑问并提交业主澄清。当然，一些国外工程投标时的资料相当有限，技术方案并未能完善，可能存在很大不确定因素。例如某印尼项目的合同技术要求中的污废水处理系统提到：“Waste Water from Coal and Ash run off”中的“Ash run off” 一词较模糊，经设计澄清，业主回复“灰系统废水”包含厂内灰库区域冲洗排水及厂外灰场雨水形成的灰水；对于处理灰场雨水形成的灰水，作者建议将灰水采用泵抽至厂区含煤废水处理方案，或在灰场设置灰水加酸调节pH方案；这两种方案分别在两个工程予以实施。“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”概念也比较模糊，是否包括锅炉定排坑排水及循环水坑排水，海边电厂的锅炉定排坑排水及循环水坑排水一般含海水，若需要处理，则输送管道及处理设备材质应采用耐海水材质。因此，合同中一些模糊事项若不经过澄清，有可能出现设计漏项，或系统方案设计有误，设备采购滞后影响工程进度。

有的国家是对循环水排水温度做了限制，如柬埔寨部分项目要求温排水温度不超过32℃；印尼部分项目要求不超过38℃；土耳其的大部分项目要求不超过35℃等；有的国家对排水的温升做了限制；与国内循环水排水对流域的扩散影响的环保要求不同。对于国外工程限制排水温度或温升的情况，作者建议在循环水冷却方式上可有多种选择，提高冷却倍率、直流冷却；带冷却塔循环冷却(机械通风冷却塔或自然通风冷却塔)；部分循环水采用冷却塔冷却，之后与未冷却的直流循环水掺混后排放(必要时从大海取海水掺混)。因此，在循环水排水要求未正式明确的条件下，需对循环水系统方式进行风险预估，建议完善各循环冷却方式的技术经济对比，以便对投资控制有一定的指导意义。

1.3 国内、外标准及规范差异

因为国内设计人员对国外标准的不了解不熟悉，因此设计方案如何满足国外标准或合同的要求是国外工程设计上的一大难点和薄弱环节。例如某印尼项目的合同技术要求：Maximum fl uid velocity of Sea water and brine is 2.0m/s.而根据我国《火力发电厂水工设计规范》(DL/T 5339－2006)8.1.3条“4. 水源为海水的供水系统，应注意防止海生物对循环水管沟的黏附，循环水管流速不宜小于3.0 m/s。循环水沟流速不宜小于2.5 m/s。”对于这种要求不同的情况，建议在初步设计中按合同要求作为推荐方案，用国内标准作为备选方案，并在初步设计审查中予以确认。例如某印尼项目的合同技术要求：Principle material for cooling water pumps: Impeller, Wear rings, Shaft sleeves,Outer Column, ASTM－A－743 CN7M。据查资料，在美标A－743中，CN7M这个铸件与国内并无完全对等的铸件，相当于国内的牌号为20Cr－29Ni－3Cu－2Mo，属于高镍合金，且该种材料不常用于水泵部件。对此，采用材料性能对比(含抗拉强度及屈服强度)、材料元素含量对比、材料防腐性能对比，推荐选取比合同要求更优的双相不锈钢00Cr22Ni5Mo3N，获得业主及总包方均认可。

国外火电工程的基本上要求消防设计采用NFPA标准。业主审查图纸时，也经常因设计方案与NFPA不对应，提出审查意见。例如国标《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB 50229－2006)7.1.11条“机组容量为300 MW以下的燃煤电厂，当油浸变压器容量为9×104kV•A及以上时，应设置火灾探测报警系统、水喷雾灭火系统或其他灭火系统。”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.” 并未明确变压器容量范围。国标GB 50229－2006 第7.1.10条，“封闭式运煤系统建筑为钢结构时，应设置自动喷水灭火系统或水喷雾灭火系统。”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.”未明确运煤系统建筑的结构形式。NFPA 850中6.2.1条对消防水量的计算方法为固定式消防灭火系统的最大需水量+不小于31.5L/s的消火栓需水量，与国内标准也不同。设计人员也经常忽视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”的规定。对这些类似问题，建议是应先与业主沟通，明确相关事宜，设计原则应遵循项目合同的技术要求执行，以避免商务索赔。

1.4 画图习惯及审图体会

国外火电工程，业主与咨询公司的图纸审查可以说是一切按合同办事，若非条款要求不适用本工程，都应遵循合同要求，否则有可能出现图纸审查不通过、增加投资成本、影响工程进度等不利情况，情况严重时将面临索赔，损害中国公司的信誉和口碑。作者通过多次国外工程的审图，总结了一些画图习惯，供读者分享。在注明采用的标准规范时应谨慎，没有英文版的标准规范应尽量不表示在图纸上；若施工安装单位为国内公司，一些可套用国标图集的如支吊架、阀门井、排水井等大样图，建议不作为施工图，除非业主咨询公司明确要求；一些小口径管道及耗材也应开列出来，法兰及管道连接所配套的连接件也应明确配套开列；系统图设计应完善相关中英文版计算书以备审图时所需；设备安装图应注明各部件的材质；设计说明中应简要说明系统运行原理；设计接口及界线处须注明参见的图号等文件编号；英文应前后对应一致；单体建构筑物平面布置图中应附上“key plan”索引图；尊重国际标准及国外咨询公司的审查意见，对于有疑问的地方应与审查人深入讨论后确定；审图前一定要准备必要的设计规范英文版，常用较重要的有《火力发电厂水工设计规范》(DL/T 5339－2006)(Code for hydraulic design of fossil fuel power plants)；《火力发电厂与变电站设计防火规范(英文版)》(GB 50229－2006)(Code for Design of Fire Protection for Fossil Fuel Power Plants and Substations)。

2 总述

国外火电工程水工设计的重点在于，需要通过技术经济性比较进行优化设计，预估风险，提前作好预案及应对措施，规避风险；一定要熟悉掌握工程合同技术要求，一切以合同为依据，根据工程特点及建设模式，相关设计应合理可靠；图纸深度一定要满足该工程业主图纸审查的要求。各国各工程的具体情况有所不同，只有形成国外工程完善的设计理念，有依据有延伸，才不至于在设计工程中错漏百出，方寸大乱，处处被动。加强理解及学习国外标准；不断学习积累国外工程的设计经验；不断提高项目管理及施工安装等全面的设计咨询能力，只有这样才能适应和满足不断发展的国外火电工程业务的需求。

参考文献：

[1] 张捷．涉外电站总承包项目中的水工工程经验[J]．电力勘测设计，2017，(S1)．

[2] 梁婷婷．涉外工程按照NFPA标准进行电气防火设计时的注意事项[J]．电力勘测设计，2015，(S2)．

[3] 付博．中美火电厂输煤系统防火设计规范差异研究[J]．施工技术，2016，(23)．

[4] 董慧遐．海外工程设计过程的几点体会[C]//中国电力规划设计协会水工专业涉外工程技术交流会论文集．北京：中国电力规划设计协会，2017．