世界首套60MW亞臨界高爐煤氣發電工程數字化（BIM）設計應用

丁勇山 曹韋韋 楊炳松

1.工程概述

世界首套60MW亞臨界高爐煤氣發電項目，是將原有低效中溫中壓發電機組停用，規劃新建全新超高溫亞臨界發電機組，通過回收廠區高爐煤氣再利用進行發電，從而減少煤氣放散污染，達到節能減排、保護環境的目的。

1.1 工程概況

該工程采用超高溫亞臨界一次中間再熱機組，機組全廠熱效率可達40%，比改造前中溫中壓參數機組效率提高了82%，每年實現CO2減排47.9萬噸。該工程開創了超高參數、微型化發電機組技術領域的先河，實現了技術上的重大突破，對于全球亞臨界微型發電工程的發展，具有重大的引領意義。

1.2 技術的先進性

本項目應用Bentley的解決方案，目標是通過三維設計，實現項目的精準設計，同時創建全部工廠的數字化模型，基于AssetWise進行工程數據資產的交付，并基于iTwin打造全場煤氣排放管控平臺，對全部廠區的煤氣放散進行監測和管控。

2.BIM技術應用

在設計階段建立了統一的建模、交付及數據接口標準，建模精度達到了LOD400，各專業設計人員及設備供應商都基于統一的標準工作。

工 程 師 應 用O p e n P l a n t P I D 做P I D 設 計、OpenPlantPiping做管道設計，BRCM做電氣設計、AECOsim做建筑設計、Prostructures做結構設計等（見圖1）。

圖1 BIM協同平臺

在可視化的協同空間中，通過相互參考，每一位工程師都能觀察到其他工程師的設計內容，從而最大限度避免了碰撞問題。即使再緊湊的設計，在可視化的協同設計中，都能完美解決。

中間管線的密集程度，在傳統的二維設計中將會產生大量的錯誤，而Bentley的方案解決了這些問題。同時，因大部分管線為高溫高壓管線，管網安全和管網的應力計算成為難點問題。由于應用了AutoPIPE對整個管網進行靜力和應力分析，快速生成了計算結果，大大提高了計算效率和質量。

施工前，應用模型做設計交底，在有限的空間內布置設備和管線，依托于模型，可以在任何一個剖面觀察模型，幫助理解設計意圖，這種直觀性對設計和施工都帶來了極大的便利。

施工階段，應用SSYNCHRO模擬整條產線的施工進度，依賴于可視化的進度計劃，通過項目各方共同確定了進度目標，在施工過程中按照預定的目標逐步完成。

項目完成后，基于AssetWise整合工程設計、采購、制造、施工、安裝信息，形成了工程數據資產，更重要的是，基于iTwin開發了全廠煤氣排放管控平臺，對全廠的煤氣放散情況進行監測。

管控平臺可以查看排放量總覽，包含TSP、PM10、PM2.5等數據，可以查看全廠各監控點的位置，點中按鈕后可以對廠區內各點的排放進行更為詳細的查詢，并可查詢該點位詳細的設備信息。本項目實施后，全場高爐、轉爐等監測點的煤氣放散為零，本項目燃燒廢氣經過脫硫處理后，污染物達到了超低排放的要求，成為綠色鋼鐵廠的典范。

3.工程效益

依托BIM技術應用，有效縮短設計周期，減少現場返工，加快施工進度。與同類工程相比，該工程設計周期節省了15天，建設工期減少了30天，提前投產為用戶帶來近2000萬的收益。

該機組的投運，將廠內富余高爐煤氣集中進行發電處理，每年累計減少高爐煤氣放散13.68億Nm3，節約標準煤19.2萬噸，減少CO2排放47.9萬噸，為碳達峰、碳中和目標的實現做出了貢獻。本項目年發電量約4.8億kWh，相當于60萬居民的全年用電量，實現了變廢為寶。

4.總結

該工程全面采用BIM技術。基于統一的模型與信息標準，整合設計模型、實景模型以及第三方模型，構建出與現實工廠完全一致的數字化模型。通過數字化工廠的建設，依托于數字孿生技術，實現廠區的全方位三維化、數字化、智能化的目標，為行業數字化、智能化轉型奠定了堅實的基礎，同時推動了微型亞臨界發電技術在鋼鐵行業的技術進步。