迪拜地区火电厂除灰系统设计难点及对策

尹 导

(中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春 130021)

在国际电力工程中，中东项目在勘察、设计、设备采购与制造、调试、安装、材料等诸多方面，与一般的国际电力工程有着较大的差异，给中国的电力投资及建设增加了不小的难度。本文以迪拜地区电力设计项目为例，以除灰系统设计为切入点，对设计项目在设计理念、设计习惯、设计标准及工作方式等诸多方面出现的难点和对策进行归纳分析，为后续同类工程提供一些值得借鉴的经验和教训。

1 工程概况

迪拜地区哈斯彦清洁燃煤电站项目是中东地区首个清洁燃煤电站，也是“一带一路”框架下中东地区第一个中资企业深度参与的项目。该工程装机净出力为4×600 MW，未来扩建二期装机净出力2×600 MW燃煤机组，最终规划容量为3 600 MW，采用独立电力供应商 (independent power producer，IPP)项目模式，由某项目公司开发及运行管理。工程首台机组在2020年3月投入商业运行，全厂4台机组预计在2023年全面投入运营。

2 设计输入原始资料

2.1 气象特征与环境条件

迪拜地区位于北回归线附近，位于地球上的北部沙漠带，气候属热带沙漠气候，夏季炎热潮湿，冬季温暖短暂，年平均气温27.7 ℃，极端最高气温48.5 ℃，年平均大气压1 009.5 hPa，年平均相对湿度59%，海水温度39 ℃。年平均水量88.69 mm，最大风速为7.1 m/s，地震基本烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g。

2.2 锅炉及除尘器

该工程为整个中东地区首台燃煤锅炉，锅炉为世界首台可以燃烧煤和天然气的双燃料锅炉。除尘器采用双室六电场高效静电除尘器，静电除尘器出口粉尘质量浓度保证值不超过10 mg/m3。

3 除灰系统简介

3.1 高温环境下干式风冷除渣技术

采用风冷式干渣机+碎渣机+斗式提升机将灰渣输送至渣库储存。在迪拜地区高温环境下(按平均温度50 ℃设计)，实现渣温从1 100 ℃降低至100 ℃以下。系统运行不受锅炉燃煤、天然气双燃料切换影响。

3.2 飞灰处理系统

厂内飞灰系统采用正压浓相气力输送系统至灰库储存。采用10座大型混凝土灰库集群同轴布置方案，每座灰库直径18 m，高42 m，储存能力可满足4台机组燃用最差煤质14天的飞灰储存需求，实现了飞灰储存及运输中转的高度集中，最大限度地提高综合利用率，并有效缓解码头粉煤灰船运和缓存压力。灰库下设干、湿灰卸料设备及厂外气力输送系统，卸料方式灵活多样，可满足业主不同需求。

厂外输送系统布置在灰库下，采用先进的双套管、长距离、大出力物料输送技术，采用双单元6管配置方案(双套管)，系统额定总出力300 t/h (6×50 t/h)，输送距离约1 800 m，将灰库中的飞灰输送至码头区域装船机缓冲仓内，装船外运。

4 除灰系统设计中难点及对策

4.1 设计标准的不确定性

难点：在除灰系统设计标准适用方面，国际上尚无用于除灰系统设计的国际通用标准及相关的美国标准，增加了设计及后续图纸送审的难度。

对策及建议：除灰系统设计标准应结合合同条款及工程实际，自主构建标准构架模式。工程设计过程是个不断磨合的过程，可在执行国际惯例+行业/企业标准基础上，建立完善的沟通机制，加强与外方的设计连线，例如联合设计，专业性例会等多种形式，做到“设计中勤沟通，设计后少返工”。

迪拜地区电力工程标准构架：“中国标准(基础)+美国行业/企业标准(参考)+国际惯例+业主及业主工程师 (owner and engineer，O&E)审查校验(修订)”。

4.2 设计深度及图纸表达的差异性

难点：中东地区项目具有其独特的项目特点及风格，其难点主要在于设计深度及图纸表达方式的地域性差异。

对策及建议：设计初期，应广泛收集迪拜地区设计文件及图纸资料作为借鉴，分析并归纳总结，消化当地项目特点和风格，并在不断沟通完善中，深加工并予以优化创新。迪拜地区电力工程设计模式：“设计模式=收集+借鉴+总结+优化+创新”。首先组建矩阵设计模式，实现所有参与方联合集中设计；其次建立全参与方设计例会制度，加深彼此了解，实现高效沟通，尤其在设计理念、习惯和出图深度方面需要不断的磨合，才能实现协调一致；第三，图纸表达采用“二维+三维同框”的出图方式，图文并茂；最后，细化设计，实现DN50及以上所有管道及电控部件、电缆敷设全部出图，实现三维模拟全面同步。

4.3 多终端、全系统、全流程PDMS三维互通式设计复杂性

迪拜工程是中国电力设计领域首个真正意义上的多终端、全系统、全流程工厂三维模型设计管理系统(plant design management system，PDMS)设计的电站工程，实现国内外公司多终端共建模式，并把可维护的运行理念高度融入到三维模型设计中。

难点: 项目所有中、外设计参与方均须采用PDMS平台进行全三维互通式设计及审查，构建多终端共建的工作模式，实现设计无缝对接及管理。三维设计深度深及范围广，周期短。例如DN50及以上管道、实体支吊架全部进行全三维实体设计，工作量较常规工程翻倍，致使PDMS前台设计、软件二次开发及后台维护的压力巨大。首次在三维平台中实现所有管道的仪表测点精确设计，避免了仪表导管安装位置不足带来的施工不便。

对策及建议: 加大PDMS应用及二次开发团队的技术支持力度，拥有PDMS整体能力过硬的团队是基本保障；构建设计平台沟通机制，各单位之间的信息及数据传输以周为单位，每周进行接口及碰撞检查，并形成接口及碰撞报告，并规定时间完成整改消除碰撞，为后续设计扫清障碍；建立分系统建立的闭合机制，此为提高设计效率及准确性的必要环节；建立接口控制机制，制定全用户全系统接口清单，并逐条予以落实，避免接口不匹配或者材料统计遗漏。

4.4 全系统HAZOP应用经验的匮乏性

难点：危险与可操作性分析 (hazard and operability analysis，HAZOP)在国内一般广泛应用于化工、石化行业，一般火电行业应用的深度及广度相对较低，而业主审查极其严格，暴露出设计方HAZOP经验略显不足。

对策及建议：加强设计人员HAZOP意识及技能培训；设计人员应将系统设计中的潜在运行和控制风险进行预判，找到应对措施，直接融入系统设计及设计说明中；组建HAZOP专家预审团队，从系统运行、控制维护及安全的角度出发，积极讨论并及时发现问题，查缺补漏，共同寻找潜在的风险，并制定相应的解决方案。

4.5 出图模式的差异性

难点：工程出图采用剥离式出图模式，需要根据施工进度和工艺顺序，灵活控制出图进度，图纸按张设计和审查，淡化了常规的卷册管理的概念。该出图方式对主设人的技术水平有较高的要求，片段式出图容易导致后期图纸升版率激增，甚至出现大量重复审查时间，不利于设计进度的整体把控。

对策及建议：充分利用除灰系统的建设周期滞后的特点，合理制定出图计划；加大前期司令图规划投入力度，从而保证司令图规划的多专业协同性和设计准确性；重视系统招标环节，保证系统及供货范围的完整和准确性。

4.6 图纸确认难度大

难点：外方图纸确认的原则，凡是与合同违背或偏离的，不商量不确认；合同中没有明确要求的，按国际惯例原则，解释权在业主。最大的难点在于：审查内容深、涉及问题范围广、合同有约定的按合同及合同没有约定的按惯例，已确认的图纸也经常出现二次审查的情况。问题领域涉及设备选型、逻辑控制、检修维护、运行操作、事故响应策略及模型验证等诸多问题。问题的深度及广度远超过以往工程，以干渣机系统图纸确认为例，业主对干渣机风量与锅炉负荷的自动控制联锁要求、渣块内核与表面温度控制、干渣机温控模型计算、渣仓内温降数模计算、汽车防腐论证、汽车运输区间配速设置，故障预防与消除策略等问题给予了重点的关切和质询。

对策及建议：明确业主的真实想法；技术上要提供足量的、可信的资料和证明文件(包括图纸、计算、专题、模型、曲线等等)；积极邀请业主方参与同类工程的实地调研，增加其对系统及设备的了解。

4.7 国外设备供货方的接口复杂性

难点：工程采购了大量的海外设备，包括三大主机、风机、脱硫除尘装置等等，由于国外供货方采取单边供货接口界定模式，致使国内设计方面临大量的设计接口，该接口数量和范围远远超过了同类型的机组，很容易造成接口不匹配或设计漏洞。

对策：应高度重视设计接口管理，建立高精度工作分工(division of work，DOW)接口文件清单及跟踪审核机制，即与外方进行周期性接口确认会，逐一核对，加大管理机制；建立三维平台接口管理模式，以碰检文件报告接口情况，并予以跟踪落实。

4.8 设计理念与协调的复杂性

难点：本工程国内外设计参与单位众多，仅整个设计、审查团队中的人员就涉及10多个国家及地区，设计理念的统一成为了最大的难点。

对策：专业主设人需要面对来自各方的大量沟通、配合及协调。在除灰系统设计没有国际通用的设计标准及规范的前提下，除了过硬的技术实力之外，较强协调能力及外语水平就显得更加重要。

4.9 现场环境恶劣

难点：不同于一般的沿海电厂，该工程在沿海的沙漠里，现场温度高，沙尘严重，风速高，盐雾腐蚀严重，这些问题将直接影响设备的参数确定、电机的选择、设计方案、使用寿命、投资费用等。

对策及建议：在规范书编制和招标过程中应重点关注设备及系统在恶劣环境条件下的适应性和可靠性；高温及盐雾腐蚀等问题，应在设计上有明确的专项方案及预防措施。

5 结论

本文以迪拜地区火电工程为依托，结合项目设计中出现的问题，提出了对策和建议：应以合同规定为基础，拆解、构建“新”的除灰系统设计原则；应以中国国家标准为框架+美国行业/企业设计标准+国际惯例+O&E审查校正的设计体系为基础，构建“新”的设计标准体系；应逐步构建全参与方大型矩阵集中设计模式；应推广构建“二维+三维相结合”的新型出图方式；应构建全单位、全系统、全车间PDMS互通式平台设计；应全面融入HAZOP设计理念；应逐步适应剥离式图纸模式并淡化卷册管理的概念；应建立高精度DOW接口清单，完善跟踪审核机制；应注重与业主方的沟通与协调。

在国际工程设计中，在设计理念、设计习惯、标准方面及工作方式等方面存在着诸多差异是正常现象，国际工程设计人员需要转变思想，不断总结与提高，不断积累国际项目设计经验，实现设计理念和管理制度的同步提升，才能更好地适应日益激烈的国际电力市场竞争。