垃圾焚烧发电项目BIM设计准则探讨

摘要：简要介绍目前国内新能源中垃圾焚烧发电项目的三维设计流程优化，为新能源垃圾焚烧发电项目三维BIM设计准则规范提供指导。

关键词：垃圾焚烧发电项目；BIM设计；设计准则；

1 绪论

垃圾焚烧发电项目是一个集合民用建筑和电力系统与一身的特殊项目，其BIM设计部分既要考虑民用建筑的规定，也要符合电力系统的规定。本文主要论述垃圾焚烧发电项目三维设计的设计准则，为新进入该领域的企业提供参考。

2 三维设计参数化规定

2.1 设计准则

2.1.1 应用软件

建议垃圾焚烧发电项目主要应用PDMS、Revit等软件完成全厂三维设计工作。

2.2 三维布置设计规定

2.2.1 管道布置的一般要求

1）管道布置设计应满足工艺系统以及管道和仪表流程图的要求。

2）管道布置应结合主厂房设备布置及建筑结构情况进行，管道走向宜与厂房轴线一致。在水平管道交叉较多的地区，宜按管道的走向划定纵横走向的标高范围，将管道分层布置。管道布置不宜使介质的主流在三通内变换方向。

3）当管道分层布置时，需尽量使每层管道的管道底部对其，可以对这些管道使用同一支吊架集中支撑。同一管层中管道的布置宜将管径越大的管道布置在离墙壁越近的位置。

4）工艺管道应布置在较低的位置，通风管道应布置于工艺管道之上，电缆桥架应布置在工艺管道和通风管道之上。电缆桥架之间不能布置管道，但如果这种情况不可避免，则管道和桥架间的距离应符合布置要求。

5）存在两相流动的管道，宜先垂直走向，后水平布置，且应短而直。汽轮机旁路阀前后应有一定的直管段，其尺寸和布置要求应与制造厂协商确定。

6）管道宜集中成排布置，地上的管道应敷设在管架或管墩上。在管架、管墩上布置管道时，宜使管架或管墩所受的垂直载荷、水平载荷均衡。

7）沿墙布置的管道不应影响门窗的开闭。

8）管道布置应满足安全生产、经济合理方面的要求。管道的布置应能满足调试、运行、维修的要求，为设备安装、拆卸等预留足够的空间。管道的布置应确保实际管道长度最短、管件最少并符合膨胀柔性的规定，同时还必须满足能源最优化、工艺性能、可操作性的要求。

9）管道布置不应影响人员的正常通行。在人员通行区域上方，管道和支吊架的底部应高于地面至少2000mm。为便于工作人员携带工具或进行必要动作，主要人员通道宽度不应小于900mm，次要通道的宽度不应小于600mm。如果不能满足上述要求，可将管道布置在靠近地面的位置，但应满足下述两个条件：

a）管道应该配有金属覆盖物保护；

b）管道不能对人员通行或设备维修产生影响。

10）应在管道规划的同时考虑其支撑点设置，尽量使管道的形状能够达到自然补偿。具有热胀和冷缩的管道，布置中应进行柔性计算以保证管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性以及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超过允许值的情况下，应使管道最短、组成件最少，以降低管道消耗量。

11）蒸汽或可凝气体管道的支管宜从主管的上方引出。蒸汽冷凝液支管应从回收总管上方接入。

12）管道除与阀门、仪表、设备等需要法兰或螺纹连接者外，应尽量采用焊接连接。下列情况应考虑法兰、螺纹或其他可拆卸连接：

a）因检修、清洗、吹扫需拆卸的场合；

b）管道由两段异种材料组成且不宜焊接连接者；

c）焊缝现场热处理有困难的管道连接点；

d）设置盲板或者八字盲板的位置。

13）需要保温或隔热的管道周围应留有足够的空间，以便于安装保温层或隔热层。有隔热层的管道，在管墩、管架处应设管托。管托设置要求如下：

a）隔热层厚度小于或等于80mm时，选用高100mm的管托；

b）隔热层大于80mm时，选用高150mm的管托；

c）隔热层厚度大于130mm时，选用高200mm的管托。

14）布置设备应留有转动设备维修、操作和设备内填充物装卸等所需空间。吊装孔范围内不应布置管道，在设备内件抽出区域及设备法兰拆卸区内不应布置管道。

15）仪表接口的设置应符合下列规定：

a）就地指示仪表接口的位置应设在操作人员容易观察的高度；

b）管道上仪表接口应按照仪表专业的要求设置，满足元件拆卸所需的空间；

2.2.2 管道间距

1）平行布置的管道，不保温管道外表面间的净空距离不小于200mm，保温管道外表面间的净空距离不小于150mm。

2）不保温管道，管道外壁与墙之间的净空距离不小于200mm。保温管道，保温表面与墙之间的净空距离不小于150mm。管道与梁、柱、设备之间的局部距离，可按管道与墙之间的净空距离减少50mm。

3）不保温管道，管道外壁与地面的净空距离不小于350mm；保温管道，保温表面与地面的净空距离不小于300mm。管道靠地面侧没有焊接要求时，上述净空距离可适当减小。

4）当管道有热位移时，上述各项间距，在考虑管道位移后应不小于50mm。

5）阀门手轮外面表与构架（包括梁、柱、墙壁）的间距最小为100mm。相邻阀门手轮的间距最小为100mm。

2.2.3 阀门布置

2.2.3.1 阀门布置的一般要求

1）阀门应设在容易接近、便于操作、维修的地方。成排管道上的阀门应集中布置，必要时可设置操作平台及梯子。地面以下管道上阀门应设在阀井内，必要时应设置阀门延伸杆。

2）垂直管道上阀门的安装高度（阀门手轮中心与操作面的距离）宜为1.2m，不宜超过1.8m。当阀门手轮中心的高度超过操作面2m时，可采取下列措施：

a）不经常操作的阀门可利用梯子、活动平台、延伸杆等进行操作；

b）经常操作的阀门或集中布置的成组阀门应设操作平台。

3）布置在操作平台周围的阀门的手轮中心距操作平台边缘不宜大于450mm，当阀杆和手轮伸入平台上方且高度小于2m时，应使其不影响操作人员的操作和通行。

4）不同方位上阀门的安装高度和距离见图5.1.

图2.2.3.1管道阀门安装位置选择图

5）阀门的拆卸不应影响人员通道。

6）如果在手动调节阀门的同时，还需观察仪表读数，则该阀门与有关就地仪表的位置应互相靠近。

7）对所有阀门均应为传动机构、操作手轮等留有必须的空间。阀杆（尤其是电动阀的阀杆）不应提升到人员活动的区域。

8）大型阀门（尤其是带有传动机构的重阀门）应在阀门的一侧或两侧设置支架，该支架不应设在检修时需要拆卸的短管上，并考虑拆下阀门时不应影响管道的支承。一般支架与阀门法兰的距离应大于300mm。

9）避免将阀门安装在弯头处，尤其是高流速流体的弯头附近。

10）对于控制阀（尤其是截止阀），入口前的直管段应满足下列要求：

a）入口直管段长度应≥5倍管径，在特殊情况下可减小为3倍管径；

b）压降大的阀门（例如压力控制阀和节流阀），其上游应有一段长度为10倍管径的直管段，下游应有一段5倍管径的直管段，并应安装成能使背压达到最大值（即尽可能是阀门位于工艺管路上游），以消除阀门内部的急骤蒸发和气蚀。

2.3 设计图绘制规定

2.3.1 图幅及比例

2.3.2 设备布置图的比例

1）采用1：100 或1：200（局部放大图除外）；

2）当整张图只用一种比例时，比例标注在标题栏内；

3）当图中有多种比例时，主体图形或大多数图形所采用的比例标注在标题栏内，少数不同的比例标注在该图名横线下方的居中位置。

2.3.3 管道布置图的比例

4）生产装置采用1：25、1：30 或1：50，辅助设施采用1：50 或1：100。

5）整张图只用一种比例时，比例标注在标题栏内；当图中有多种比例时，主体图形或大多数图形所采用的比例标注在标题栏内，少数不同的比例标注在该图名横线下方的居中位置；不严格按比例绘制的图形，比例可不表示或用“~”符号表示。

2.3.4 设备布置图的图层、颜色及字体

设备布置图的图层、颜色及字体见表7.3。

表7.7.3 设备布置图的图层、颜色及字体

2.3.5管道布置图的图层、颜色及字体

管道布置图的图层、颜色及字体见表7.3.3。

表7.7.3 管道布置图的图层、颜色及字体

2.3.6 设备布置图的尺寸标注

6）尺寸数字宜标注在尺寸线的上方，且不应与尺寸界线交叉；尺寸线起止点用箭头；当尺寸界线间的空间窄时，箭头可用“.”来代替；

7）尺寸线和尺寸数字应标注在图形轮廓线以外，尺寸数字不可被任何线所通过，当无法避免时，应将标注正文处的图线断开；

8）尺寸的排列应将分尺寸排在里面，总尺寸排在外面，同时各个尺寸均应与中心线或轴线发生关联。

2.3.7 管道布置图的尺寸标注

9）尺寸标注时，以能确定位置为原则，不宜重复标注；

10）尺寸标注时，应以建、构筑物轴线为基准；

11）对称图面时，仅需标注一侧的尺寸，不宜重复标注；

12）若管件与管件连接时，不需标注尺寸，但需按比例绘制；

13）尺寸数字宜标注在尺寸线的上方，且不应与尺寸界线交叉；尺寸线起止点用箭头或向右上45°倾斜并粗于尺寸线的短划线表示；

14）当一组标注对象共用一条尺寸界线时，尺寸界线应贯穿组内全部需标注的对象；

15）尺寸的排列应将分尺寸排在里面，总尺寸排在外面，同时各个尺寸均应与中心线或轴线发生关联。

2.3.8 管道标高的标注

16）CL EL —表示管道的中心标高；

17）BOP EL —表示管道的管底标高；

18）TOP EL —表示管道的管顶标高；

19）WP EL —表示带坡度管道基准点的中心标高；

20）WP BOP EL —表示带坡度管道基准点的管底标高；

21）WP TOP EL —表示带坡度管道基准点的管顶标高。

2.3.9 单管图的绘制

单管图的绘制不按比例。

单管图全部采用单线绘制。

2.3.9.1 线型的规定见表7.3.7.1。

表7.3.7.1 线型规定

3 总结

根据垃圾发电项目的特点，三维设计准则应该有别于常规的新能源项目，以实用性为主要依据，通过合理的团队组织和分工，最终达到提高设计效率，将准确的三维模型交付业主的目的。

作者简介：王纯（1980-），男，硕士，高级工程师，中国联合工程有限公司，主要从事新能源垃圾焚烧发电厂设计工作