沙特燃油电厂设计特点

阎欣军，沈 阳

(西北电力设计院，陕西 西安 710075)

1 项目概况

沙特RABIGH 2×660 MW亚临界燃油电厂项目位于沙特吉达市以北145 km的拉比格，紧邻红海东岸。

本项目业主为拉比格电力公司(SEC)，由沙特ACWA公司、韩国国家电力公司(KEPCO)和SEC共同出资组建。山东电力建设三公司(以下简称SEPCOIII)与东方电气股份有限公司(以下简称DEC)组成联合体中标成为EPC总承包商，SEPCOIII为EPC总承包商联合体的领导方，BLACK & VEARCH公司(以下简称B&V)为业主咨询工程师。三大主机设备由DEC制造。西北电力设计院为总体设计院。

2012年12月、2013年1月两台机组相继投入商业运行。

1.1 设计范围

西北院负责除油码头、升压站和海水脱硫、灰场以外工程的设计。

1.2 主要系统及配置

(1) 汽轮机采用亚临界、一次中间再热凝汽式汽轮机。

(2) 锅炉为亚临界参数、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热的汽包炉。

(3)采用水氢氢汽轮发电机组，自并励励磁系统。

(4) 燃料为重油，通过船运以及码头输油管道提供电厂重油，在厂区旁建造一个10万吨级的卸油码头，由HUTA公司设计。

(5) 采用海水直接冷却机组。

(6) 采用深海取水方案。

(7) 全厂淡水来源于海水淡化。

(8) 采用发电机－变压器组单元接线，接入厂内380 kV升压站。

(9) 采用海水脱硫(带GGH)，由Alstom设计和供货。

(10)采用艾默生分散控制系统实现对机组的集中监控和管理，配置大屏幕，辅助系统采用可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)完成工艺系统的程序控制，设置辅助车间网络，设置FCB及机组自启停功能。

(11)发电机设置出口断路器，高压厂用电系统采用13.8 kV和6.6 kV两级电压。低压厂用电系统电压采用400/230 V。设置220 V和110 V直流系统。

(12)汽机房暖通设计机械进风，机械排风系统。

2 项目主要特点

(1) 本工程是中国公司在中东以EPC总承包形式承建的首台60 Hz大型燃油发电设备项目，也是世界上单机容量最大的燃油机组。

(2) 合同要求设置电除尘系统，每台炉配置2台双室三电场静电除尘器。

(3) 除灰系统采用美国UCC系统。由于燃烧的是渣油，硫含量高，燃烧后的油灰是一种与煤灰完全不同的物料，与常规燃煤电厂煤灰有较大不同。电除尘系统同时设置注氨系统，注氨后的油灰具有更大的粘性和吸湿性，给除灰系统的设计带来很大的难度。本系统的设计为后续渣油燃烧产生的飞灰并注氨的物料类型工程积累了经验。

(4) 设置小岛运行功能

小岛运行是机组在异常工况下的一种特殊运行方式，是指在外部电网或线路出现故障而机组本身运行正常的情况下，不联跳汽机和锅炉，发电机带机组和公用厂用电运行(合同要求一小时)。小岛运行发生时要求整个机组主、辅机协调配合及控制策略能应对机组特殊工况下的动态特性，故障排除后能较快地恢复并网发电。

由于我国电网容量较大，小岛运行在国内火电机组并不专门要求。

B&V要求提交小岛运行方案说明，该报告涉及到主辅机设备、工艺系统设计、设备选择以及自动化和电气专业联锁和保护系统设置。我们召开了小岛运行方案策划会议并编写了方案说明初稿，主动要求SEPCOIII组织设计院、主辅机厂、DCS组态商、DEH、MEH厂共同讨论和完善方案说明。B&V审核意见返回后，又召开了第二次讨论会，还邀请了调试和运行人员参加，修改后的版本顺利得到B&V确认。

(5)设置机组级自启停顺序控制功能，机组级自启停顺序控制是机组自动化水平的重要指标，在机组自动启、停过程中，按组态好的程序步骤发出各个设备/系统的启动或停运命令，由控制系统配合协调完成，实现机组的自动启动或自动停运。本工程从启动负荷开始到机组并网带初始负荷结束，设置机组启动准备、锅炉点火升温升压、汽机冲转、发电机并网四个启动断点；停机从降负荷开始到风烟系统停运结束，设机组降负荷、机组解列停运二个停机断点。

(6)设置燃油蒸汽发生站，在本系统中，燃油蒸汽发生站一次蒸汽(来自辅助蒸汽)用来加热和蒸发二次给水系统，加热后的二次饱和蒸汽供给燃油系统、油罐、油管路伴热系统等，以避免换热器泄漏时污染蒸汽疏水系统。

(7)工艺管道采用ASME标准设计，管道为英制标准，在我院是首次设计。

(8)消防全部采用NFPA标准设计。

(9)本项目设计困难最多的是电气专业，业主及B&V对设计方案要求严谨，计算项目比以往涉外工程多。比如电缆压降、过载、短路计算；马达启动校验分析计算；厂内潮流计算；开关选择配合计算；无功补偿容量计算；照明计算等。

(10)按NFPA标准设计危险区域划分图纸。危险区域划分，国内在2009年《火力发电厂初步设计深度规定》开始提出，由总图专业在总平面布置图上划分危险区域等级。

危险区域是指三维空间或区域，并不仅仅是平面划分。对危险区域进行等级分类以便于正确选择和安装这些危险区域所用的电气设备。

从NFPA标准看，危险区域是指爆炸危险性气体环境(在大气条件下，气体或蒸汽可燃物质与空气的混合物)出现或预期可能出现的数量达到对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域。根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间把危险区域划分为0区、1区和2区。划分完危险区域后，再根据释放源划分为连续级、1级、2级三个等级。释放源是指可燃性气体、蒸汽或液体可能释放出能形成爆炸气体环境的部位或地点。

(11)除合同外，项目还要执行沙特国家安全规范和国家电网规范，类似于国内的强制性标准，这些规范对厂区围栅照明照度及防入侵系统、电网调度方式和厂网分离的操作要求，需要的信号交换和通信的特殊需求等都有明确要求。

(12)全部图纸包括资料及厂家图纸都要由B&V及业主方确认。图纸确认分四级：A(确认)、AWC(带意见确认)、AFI(资料性质)、RFC(拒绝)。

(13)主厂房为钢结构，采用条形基础，锅炉房采用天然地基。

(14)采用钢筋混凝土双管式钢内筒烟囱型式，高175 m。烟囱及主厂房钢结构采用美国规范设计。

(15)混凝土基础部分B&V同意按中国规范进行设计，结构专业对中美混凝土规范进行了定性和定量的比较，根据比较结果提出了解决措施后按中国规范进行设计。为国内设计院走出国门，提供了另一种可供借鉴的方式。

(16)合同要求道路采用英国、美国或等同规范。经咨询，涉外工程道路没有按国外标准设计的先例。后多方调研，总图专业采用与同济大学合作的方式用美国标准完成了道路设计。

(17)为防止锅炉高温受热面腐蚀，设置燃油加药系统。

(18) 设置燃油计量系统，将油罐进口/出口重油流量、海水流量、海水品质( pH,导电度)、生活水流量、生活水品质( pH,余氯) 等信号送到计量系统。

(19)照明设备在当地采购，计算采用国际通用的dialux软件，采用沙特当地设计标准。

(20) 厂内电缆桥架统一采用铝合金材质，为避免焊接质量及当地施工队伍的要求，桥架统一采用螺栓连接，桥架支架统一使用C型钢或成套支架。

(21) 封闭母线选型完全使用IEC及IEEE相关标准，考虑当地日照强度高，户外封闭母线增加遮阳罩。

(22)辅助车间电气配电及仪表设备房间均设置全空气空调系统。

3 B&V及业主方给予的启示

中东地区对项目标准要求高，要求提供好的设备及精品设计。从本项目看我们在设计理念、设计方式、项目管理等与他们的要求还有差距。

3.1 设计理念及设计方式

(1)虽然是做国外项目，但开始我们与B&V谈问题，是以我们对国内工程的理解、GB或行业标准思路去谈，而B&V是用国际标准来谈，都站在自己角度上谈问题，像在两条平行道上走路，没有交集，经过双方不断磨合沟通，逐渐消除了这种差异，互相能接受对方的意见和建议，形成共识后去说服业主。

(2)项目执行就是要满足合同要求，凡是与合同违背或偏离的B&V原则上不商量不让步。

(3)从业主和B&V对我们的要求看，有些设计内容虽然合同没有明确要求，但很多要求就是一种国际惯例，比如接口清单、各类计算书、负荷清单等。

(4) B&V主要专业人员在设计阶段在我院进行设计图纸确认，每个人仅此一个工程，有大量的时间研究合同和图纸。而我们的专业主设人往往身兼数职，不能一心一意做一个工程。

(5)业主对国内的认识还停留在20年前，甚至对B&V也不放心，使得有些图纸确认得比较艰难。

(6)国外工程应充分重视设计软件。本项目业主对国标不予接受，几乎所有设计、设备选型都要通过理论计算来做为基本的设计依据或验证设计的正确性。

电气厂内潮流分析计算，短路计算B&V认可采用国际上通用软件的计算结果，对人工计算结果个别的地方有异议。为此电气专业购买了ETAP 软件，用该软件建模完成计算，顺利通过B&V确认。照明采用沙特当地软件通过建模完成设计。

按合同要求，每个建筑物要求暖通提供详细的计算书，但专业没有相应计算程序，是按国内经验值靠人工计算，修改一次工作量较大，往往是图纸批准了，计算书中因为一些小问题晚于图纸被批准。

3.2 项目管理

(1) B&V开始就明确参与工程的每个单位规范邮件、传真编号。要求每个邮件或传真名称必须写明编号、主要内容、图纸编号。规范后的邮件查找起来很方便。比如B&V对SEPCOIII发出的3981号邮件回复为3597号邮 件，名 称 为 ：3597/RAB/SEP － Regarding the Ventilation In 380 kV Cable Tunnel(3981/SEPCOIII/RABEC )。

(2) 本项目官方邮件可以作为正式信函，非正式提交的图纸，与业主及B&V交流的来往邮件，只要不是以正式信函发出的一律无效。专题会上口头谈过且达成一致的问题如果纪要中没有明确记录一律不认可。

(3) 对于专题会上的问题都要有记录，已经解决的注明closed，说明相关各方都达成了共识或已经完成，对于需要落实或没有解决的问题注明open，过后重点跟踪，一目了然。

(4) B&V有专门的计划工程师，对所有图纸进行列表统计，各参建单位全部是围绕这个清单安排工作，控制进度并随时发现各环节存在的问题，每周甚至更短时间内更新一次。

3.3 质量控制

(1) B&V在质量、三标管理上没有刻意要求怎么做，但在项目执行过程中的各个环节时时能感受到质量、三标管理的存在，从完善的程序上保证了工程质量，而不是流于形式。

(2)对整个项目而言SEPCOIII面临的最大的问题不是设计问题，而是设备的交付。如果规定的试验、监造项目没有被B&V确认，则不允许发货，即使发货了，没有B&V的确认意见，现场将拒收设备。

(3)基本设计阶段电气图纸迟迟不能关闭，原因是电气计算依据负荷是工艺专业估算的，B&V认为设计输入不准，不能确认图纸。

(4) B&V专业人员技术上比起我们专业主设人并不一定是最好的，但每个人很快能胜任专业工作，这完全得力于B&V的专家团队、详细且实用的培训手册、审图的程序和制度以及外企的严格考核机制每个人对工作认真严谨的态度，保证了关键环节不出差错。

4 需注意的问题及建议

4.1 重视设计接口管理

由于电站设计是由多专业、多部门有机组合协调配合完成的系统工程，从设计工作一开始直到最终设计成品，都存在设计接口问题，应作为设计管理工作重点。本项目设计过程中出现了接口反复配合的情况，如果车间司令能充分发挥作用，接口问题应该是在我们掌控之中。

4.2 招标阶段应重视电动机功率

各工艺专业在基本设计阶段提给电气的负荷资料与实际招标的负荷差别较大，直接影响电气配电装置订货。由于本项目还有B&V确认和海运环节，并且SEPCOIII技术与采购是分开的，任何商务变化都要经过特定的程序需要一定的时间，负荷变化直接影响电气设计按期进行，也给设计院带来了负面影响。

4.3 重视现场收资

对于涉外工程特别是我们首次进入的地区，在工程初期应组织相关专业人员到现场收集当地工程情况，如当地建筑材料及外墙做法、防腐要求、建筑屋面做法，厂区雨水排水系统、空调系统及当地空调设备情况、电缆桥架设计要求、当地建筑特殊要求、建筑物开窗、常用管道规格等，为设计方案的尽早确定提供依据。

4.4 热带地区应重视暖通工艺设计

(1)室外气象参数设计温度问题将直接影响设备的参数确定、设计方案、投资费用、也会影响设备招标及工程进度。

(2) 要充分重视暖通专业在涉外工程的工作量并及早与其他专业配合。暖通空调系统设计直接影响到建构筑物布置方案的确定，空调方案应及早取得业主工程师及业主认可。本工程由于暖通设备采购较晚，使得暖通专业设计滞后于其他专业，引起已经确认的建筑和结构图纸由于暖通原因层高增加而重新升版。

(3) 暖通设备的采购

考虑到暖通设备要符合当地的气候条件，SEPCOIII在当地采购空调机组及风机，由于设计时没有当地产品样本，SEPCOIII要求按国内参数及产品样本设计，由现场直接采购，但当地风机样本与设计参数不对应，采购极其困难，后决定在国内采购。实际上国内也有制造适合沙特当地气候的国际品牌的空调设备的厂家。

4.5 关于设计标准

合同要求采用国际标准，如果想用GB或行业标准，业主和B&V提出只要提交比较报告证实高于或等同于国际标准就可以采用，问题是当时我们没有这方面的技术储备，而项目中没有人力也没有时间在完成图纸的同时去研究规范之间的差异。好在国内专家已经开始这方面的工作并取得了一定成果，在后续工程设计中可以应用。

4.6 关于设计深度

涉外工程具有唯一性、复杂性和特殊性，国内和国外工程最大的区别在于设计深度。我们设计深度与国外有差距，不同之处在于国外设计院由于设计时间充裕加之设计习惯细节上考虑完善，而我们只有定性说法。此外EPC承包商往往为了降低工程造价会在当地寻找施工队伍，要考虑如何让国外的承包商方便地看懂和使用我们的图纸，应该在精细化设计上下功夫，对于国外工程出图范围和方式上应尽量与国际惯例接轨。

4.7 重视EPC技术合同

通过合同分解将其中宽泛的合同条文细化到具体的图纸设计中，将合同要求落实到项目设计过程中，确保设计质量。

4.8 淡化图纸卷册概念

涉外工程应该根据施工需求和资料到位情况按张出版设计图纸，管理图纸应该是到张而不是到卷。

4.9 关于电厂编码标识系统

业主及B&V提出将分专业的电厂编码标识系统合并为完整一本，供电厂人员使用包括码头、升压站、海水淡化、脱硫等。他们认为只要是各承包方均要使用的如保温、油漆也应该是全厂整合，而不是各出各的。

4.10 重视月度会

本项目每月一次调度会，参加人员有业主、B&V、SEPCOIII、DEC、设计院、主要供货商，主要讨论设计、采购、设备、运输、质检及现场问题，长则一天，短则半天。这种方式对推动工程进展能起到一定的作用。

4.11 重视专业间的协调

由于涉外工程图纸多次升版的特点，往往专业人员只重视第一次会签，升版后的图纸基本上就不会签了，专业间彼此修改情况不知道。专业间出图会出现不同步，专业配合有时不到位，就会引起其他专业的图纸修改，应该加强专业间的协调和配合工作。

5 结语

由于我们与业主、B&V之间在设计上的理念、标准方面存在着诸多差异，所以整个项目的运作过程就是一个相互碰撞、相互融合的过程，参与设计的每个人都有很大的收获。

通过本项目，我院设计人员基本掌握了燃油电厂的核心设计，加深了我们对中东市场设计要求的认识，其中出现的许多问题值得我们去认真思考、研究、体会、提高，为其他项目及时提供一些值得参考、借鉴的经验和教训。