數(shù)字化電廠BIM技術(shù)規(guī)劃設(shè)計建設(shè)運營17頁

1、客戶:中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司（簡稱中航規(guī)劃）是中國航空工業(yè)集團公司的直屬業(yè)務(wù)板塊和全資子公司。作為中航工業(yè)集團在固定資產(chǎn)投資領(lǐng)域的主力軍和我國勘察設(shè)計行業(yè)的排頭兵，公司始終堅持“航空報國、強軍富民”的宗旨，為我國國防科技工業(yè)和國民經(jīng)濟建設(shè)做出了重要貢獻，目前正加速由單純的工程設(shè)計研究院向工程領(lǐng)域價值集成商的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。公司擁有高水平的專業(yè)人才隊伍，是全國首家獲得建設(shè)部頒發(fā)的工程設(shè)計綜合資質(zhì)甲級單位，擁有工程咨詢、工程招標(biāo)代理、工程造價咨詢、建筑項目環(huán)境影響評價、施工總包等甲級資格，首批獲得對外經(jīng)營權(quán)，享有對外承包權(quán)，已經(jīng)形成從前瞻性高端咨詢、工程項目專題

2、咨詢、勘察設(shè)計、工程設(shè)計、工程總承包、設(shè)備總承包到中后期評估一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。公司現(xiàn)有從業(yè)人員4000余人，其中國家勘察設(shè)計大師8人，享受政府特殊津貼、突出貢獻專家70多人，具有高級技術(shù)職稱及國家注冊執(zhí)業(yè)資格人員1300余人，專業(yè)設(shè)置齊備。公司持續(xù)開展行業(yè)前沿新技術(shù)的研究，參與編制建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)100余項。曾獲全國十大科技進步獎、國家科技進步特等獎、全國優(yōu)秀工程設(shè)計特獎、中國土木工程詹天佑大獎等國家級獎項123余項，省部級獎項693余項。具備碩士學(xué)位授予點和博士后流動站。公司是一家全價值鏈綜合服務(wù)商，公司依托于BIM技術(shù)，實現(xiàn)建筑設(shè)計領(lǐng)域的信息化研發(fā)及實踐，提升中航規(guī)劃的信息化建設(shè)水平及應(yīng)用

3、效果，量身打造行業(yè)的信息化解決方案。案例：阿蘇衛(wèi)循環(huán)經(jīng)濟園相關(guān)軟件及解決方案：Autodesk BDS 2016Autodesk Ecotect客戶證言：垃圾焚燒已經(jīng)進入藍(lán)色焚燒3.0時代，具體而言就是服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新、協(xié)同、綠色、開放、共享。數(shù)字化電廠要求采用BIM技術(shù)貫穿垃圾焚燒電廠的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營全過程，在垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域急速擴張的同時，垃圾焚燒數(shù)字化電廠能夠讓垃圾焚燒更環(huán)保、效益更高、信息更加透明，化解鄰避等行業(yè)困境，為公眾所接受，最終實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。阿蘇衛(wèi)循環(huán)經(jīng)濟園借助BIM技術(shù)，對電廠進行數(shù)字化建設(shè)、數(shù)字化控制和數(shù)字化管理，最終實現(xiàn)實現(xiàn)電廠運維管控真正意義上的信息化、智

4、能化，最大限度達(dá)到電廠的安全、高效、環(huán)保運行狀態(tài)。中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司 市政工程設(shè)計研究院 趙曉東案例正文：數(shù)字化技術(shù)助力藍(lán)色焚燒阿蘇衛(wèi)循環(huán)經(jīng)濟園領(lǐng)跑國內(nèi)垃圾焚燒數(shù)字化電廠一、項目概況阿蘇衛(wèi)循環(huán)經(jīng)濟園規(guī)劃廠址位于北六環(huán)南側(cè)，百善鎮(zhèn)和小湯山鎮(zhèn)交界處（天安門正北29公里）。西側(cè)為沙河機場拖機道，東側(cè)毗鄰崔阿路，南至現(xiàn)有填埋場場界延長線。本項目是國內(nèi)第一家真正意義上的垃圾焚燒數(shù)字化電廠，項目建成后是北京市北部地區(qū)標(biāo)志性建筑，也是北京市循環(huán)經(jīng)濟的科研和宣教展示平臺。圖1：阿蘇衛(wèi)循環(huán)經(jīng)濟園效果圖（效果圖備選圖片見文件夾）項目總投資17億，總征地面積約136公頃，總建筑面積64613，日處理垃

5、圾3000t，包括原生垃圾、陳腐垃圾以及堆肥殘渣。表1：工程概況表工程概況電廠面積建設(shè)用地面積總建筑面積建、構(gòu)筑物占地面積88941m264613m239750m2工程內(nèi)容焚燒系統(tǒng)750t/d×4臺機械爐排焚燒爐，日處理能力3000t發(fā)電系統(tǒng)30MW×2臺抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組尾氣處理系統(tǒng)（SNCR）脫硝+半干法脫酸干法脫酸+活性炭噴射吸附布袋除塵器SCR煙氣凈化組合工藝系統(tǒng)，同時配置先進、成熟的全廠自動控制系統(tǒng)和煙氣排放在線監(jiān)測系統(tǒng)。凝汽系統(tǒng)空冷+蒸發(fā)冷復(fù)合冷卻總投資17億年運行時間8000h定員人數(shù)管理技術(shù)人員19人，生產(chǎn)人員119人，其他人員13人，總計151人阿蘇衛(wèi)

6、循環(huán)經(jīng)濟園規(guī)劃為包括陳腐垃圾篩分、堆肥、焚燒、殘渣填埋等多種垃圾處理方式的綜合園區(qū)，將多種垃圾處理工藝有機結(jié)合，實現(xiàn)園區(qū)的物料及能量循環(huán)。其中，垃圾焚燒電廠為園區(qū)核心子項。二、項目難點本項目設(shè)計難點在于：1）工藝流程復(fù)雜，垃圾焚燒是循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)的核心子項，需要考慮與其它子項的物料、能量循環(huán)；2）環(huán)保要求高，煙氣排放部分指標(biāo)高于歐盟標(biāo)準(zhǔn)，污水零排放；3）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，建成后是北京市北部地區(qū)標(biāo)志性建筑，成為垃圾處理、循環(huán)經(jīng)濟的科研、教育、宣傳展示平臺；4）運維要求高，需要建成智能化、信息化的數(shù)字化垃圾焚燒發(fā)電廠。為解決上述難點，本次項目中使用的BIM技術(shù)最顯著的特點，是以“數(shù)據(jù)為中心”，區(qū)別傳統(tǒng)“圖

7、形為中心”的BIM技術(shù)，確保了BIM模型和數(shù)據(jù)的一致性。圖2：以數(shù)據(jù)為中心的BIM技術(shù)三、BIM實施計劃本項目BIM技術(shù)路線采用一體化的項目集成管理，數(shù)字化、信息化貫穿項目的設(shè)計、采購、施工、移交、運維全過程。項目基于統(tǒng)一的管理平臺，實現(xiàn)全專業(yè)、全過程的協(xié)同工作。本項目編制BIM實施大綱及KKS編碼規(guī)則，以滿足后續(xù)運維管理階段的需求。本項目BIM實施核心：模型為根，數(shù)據(jù)為本；信息流通，平臺協(xié)同。本項目BIM實施目標(biāo)：全過程信息管理，最終實現(xiàn)數(shù)字化運維。圖3：阿蘇衛(wèi)項目BIM技術(shù)路線本項目的BIM實施大綱，包含BIM實施總則、BIM實施技術(shù)規(guī)格、BIM模型深度、交付標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字化移交要求、對業(yè)主進

8、行的技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)等。實施大綱范圍涵蓋工程項目的建設(shè)期和運維期。在建設(shè)期需要根據(jù)技術(shù)要求和工程進度需求，建立和完善KKS編碼體系，并創(chuàng)建二/三維信息化模型，輔助業(yè)主完成整個建設(shè)過程，最終通過三維數(shù)字化焚燒廠信息管理平臺向業(yè)主移交全部的數(shù)據(jù)/模型和過程文檔。KKS編碼采用需要依據(jù)KKS編碼規(guī)范創(chuàng)建二/三維信息化模型，而不是簡單建立數(shù)字化焚燒廠的外形尺寸；KKS編碼需要涵蓋土建建筑、結(jié)構(gòu)、熱機、化學(xué)、鍋爐、給排水、電纜橋架、通風(fēng)、各專業(yè)設(shè)備/設(shè)施及設(shè)備/設(shè)施的可更換部件以及門禁、監(jiān)控等；KKS編碼應(yīng)滿足后續(xù)運維管理階段需求。在運維期需要配合業(yè)主完成運維平臺與已有其他系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)完整的工程項目建設(shè)

9、期和運維期信息的集成化管理，逐步完善焚燒廠運維管理的信息門戶，實現(xiàn)焚燒廠信息的完整性管理。四、基于BIM的數(shù)字化應(yīng)用（一）室外風(fēng)環(huán)境模擬本項目不僅是固體廢棄物的綜合處理園區(qū)，也是重大的環(huán)保工程。項目園區(qū)設(shè)有宣教中心，并設(shè)置宣傳參觀專用通道，向全社會開放。為了保證良好的環(huán)保效果，項目團隊?wèi)?yīng)用軟件進行了室外風(fēng)環(huán)境模擬分析實驗，意在降低污染物對周邊環(huán)境造成的影響。室外風(fēng)環(huán)境模擬主要包括冬夏季室外無污染物情況下風(fēng)環(huán)境模擬和冬夏季煙囪排出污染氣體情況下風(fēng)環(huán)境模擬。室外風(fēng)條件參考中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集，具體數(shù)據(jù)如下：l 冬季：室外最多風(fēng)向：NNW冬季室外平均風(fēng)速：2.7m/s冬季室外平均溫度：-

10、5l 夏季：室外最多風(fēng)向：SE夏季室外平均風(fēng)速：2.2m/s夏季室外平均溫度：29.1污染物參數(shù)來自本項目焚燒爐廢氣污染物排放情況，污染物中NOX占比最大，因此室外風(fēng)環(huán)境模擬以NOX做為代表污染物；排氣溫度190；每臺焚燒爐產(chǎn)生的煙氣量為165000Nm³/h，4臺爐合計煙氣量為660000Nm³/h。具體如下表。圖4：阿蘇衛(wèi)煙氣量室外風(fēng)環(huán)境分析采用非結(jié)構(gòu)化多面體網(wǎng)格對模型進行網(wǎng)格劃分，地面采用棱柱體網(wǎng)格，對于除建筑物外的其他區(qū)域，網(wǎng)格最小尺寸為10m，對建筑物進行局部網(wǎng)格細(xì)分，最小尺寸為1m，網(wǎng)格總數(shù)為167280。室外風(fēng)環(huán)境采用綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)GB50378T-2014

11、作為評判標(biāo)準(zhǔn)，具體為：1）在冬季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速小于5m/s；除迎風(fēng)第一排建筑外，建筑迎風(fēng)面與背風(fēng)面表面風(fēng)壓差不大于5Pa；2）過渡季、夏季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，場地內(nèi)人活動區(qū)不出現(xiàn)渦旋或無風(fēng)區(qū)；50%以上可開啟外窗室內(nèi)外表面的風(fēng)壓差大于0.5Pa。圖5：阿蘇衛(wèi)室外風(fēng)環(huán)境分析模型網(wǎng)格劃分通過Autodesk Ecotect軟件，項目團隊針對分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計方案，將污染物的影響降到最低，使項目真正符合綠色環(huán)保的主題。圖6：夏季 速度流線圖上圖顯示為速度云線圖，結(jié)果顯示建筑物周圍風(fēng)速分布均勻，沒有明顯的渦流以及風(fēng)速過高區(qū)域。圖7：冬季1.5m高處風(fēng)速分布云圖上圖顯示為1.

12、5m高度截面的風(fēng)速云圖，結(jié)果顯示建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速小于5m/s，滿足要求。（二）電廠數(shù)字化設(shè)計項目采用統(tǒng)一的BIM設(shè)計平臺，實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的協(xié)同設(shè)計。土建專業(yè)通過應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建了主廠房、卸料間、垃圾儲存間、焚燒間、主控樓、煙囪等土建及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，并完成鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點、樁基礎(chǔ)及樁承臺的精細(xì)化設(shè)計。工藝專業(yè)完成了垃圾焚燒廠 管道與設(shè)備模型的三維設(shè)計，實現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)化的參數(shù)化設(shè)計，具體包括：焚燒爐、余熱鍋爐、SDA脫硫塔、布袋除塵器、SCR脫硝塔、除渣機、一次風(fēng)機、二次風(fēng)機、煙氣再循環(huán)風(fēng)機、汽輪發(fā)電機、鍋爐一次風(fēng)管道、主蒸汽管道等三維模塊的設(shè)計。給排水專業(yè)完成了焚燒廠房、汽機廠房、主控樓及辦公樓

13、的焚燒廠房給排水管道設(shè)計，解決了用水房間內(nèi)綜合管路復(fù)雜、系統(tǒng)多樣、標(biāo)高變化頻繁等問題。電氣專業(yè)完成了橋架設(shè)計及三維電纜敷設(shè)工作，采用三維電纜敷設(shè)軟件通過讀取電纜清冊的邏輯信息，結(jié)合三維設(shè)備布置及路徑，自動進行電纜優(yōu)化敷設(shè)、精確統(tǒng)計電纜長度，從根本上杜絕了人為失誤，保證了設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計速度提高80%以上。暖通專業(yè)完成了焚燒廠房、汽機廠房以及主控樓的采暖和通風(fēng)設(shè)計。由于設(shè)計構(gòu)件包含較多的非標(biāo)構(gòu)件，需要在Autodesk Revit中建立完整的項目族庫，例如：非標(biāo)管道庫、非標(biāo)結(jié)構(gòu)庫、非標(biāo)橋架庫等。項目多專業(yè)三維碰撞檢查使用全專業(yè)自動碰撞檢查工具，實現(xiàn)軟碰撞和硬碰撞的檢查，并自動生成碰撞報告。圖8：項

14、目模型截圖圖9：項目模型截圖圖10：項目模型截圖圖11：項目模型截圖圖12：項目鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點圖圖13：焚燒爐設(shè)備模型圖14：風(fēng)機模型圖15：非標(biāo)族庫（三）工藝流程仿真模擬為給參觀者提供更加形象的學(xué)習(xí)、體驗過程，鼓勵社會關(guān)注環(huán)保、關(guān)注循環(huán)科技，本項目應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，形象生動地展示了垃圾無害化處理的工藝流程。本項目選用4臺750t/d的機械式爐排焚燒爐及2臺30MW抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組。垃圾用密閉垃圾車運輸，經(jīng)由卸料大廳卸至垃圾儲池，垃圾滲瀝液經(jīng)收集池去往滲瀝液處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)回用。垃圾由抓斗抓取投放至焚燒爐，垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過SNCR系統(tǒng)進行脫硝，半干式脫酸塔進行半干法脫酸，接著去往

15、袋式除塵器進行除塵，再進入SCR脫硝塔進行脫硝，并輔以活性炭和干性脫酸藥劑噴射系統(tǒng)，經(jīng)過凈化達(dá)標(biāo)后進行排放。高溫?zé)煔獾臒崮芙?jīng)余熱鍋爐回收產(chǎn)生蒸汽，用于帶動汽輪發(fā)電機組發(fā)電，并實現(xiàn)對外供熱。一次風(fēng)機從垃圾池頂部吸風(fēng)作為助燃空氣，使垃圾池處于負(fù)壓狀態(tài)，防止臭氣外逸。二次風(fēng)機從焚燒間上部吸風(fēng)作為助燃空氣。本項目的垃圾焚燒工藝是國內(nèi)首批采用煙氣回流工藝，降低氮氧化物的生成及排放。焚燒產(chǎn)生的固體廢渣回收后進行綜合利用。焚燒產(chǎn)生的飛灰運送至危險廢棄物處理中心處理，遠(yuǎn)期采取飛灰熔融處理。圖16：工藝流程仿真模擬（四）電廠數(shù)字化建設(shè)本項目在施工階段進行數(shù)字化建造管理，即計劃、材料、施工一體化管理。在施工階段，

16、基于Autodesk Navisworks軟件平臺對工程進行施工模擬，通過BIM系統(tǒng)與施工計劃相鏈接，使工程項目提前在計算機平臺實現(xiàn)整個施工過程全周期的模擬，將空間信息與時間信息整合在一個4D模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。4D施工模擬技術(shù)可以在工程建造過程中實現(xiàn)人、機、料的部署，工程流水段的劃分和工序工藝的合理安排，優(yōu)化施工組織設(shè)計，精確掌握施工進度。通過從無到有的建設(shè)過程模擬，可以對整個工程的施工進度、資源和質(zhì)量進行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。此外，BIM模型可以按不同專業(yè)和不同區(qū)域生成材料報表，結(jié)合工程進度信息可以作為制定材料需求計劃、采購數(shù)量及成本預(yù)

17、算的參考。材料報表可為項目材料管理作出合理決策提供依據(jù)，保證施工需要，避免材料浪費。為提高協(xié)同工作效率，可將結(jié)構(gòu)分析模型通過Autodesk Revit軟件平臺導(dǎo)入到廣聯(lián)達(dá)GCL軟件中進行清單算量，再通過GBQ軟件計價，從而得到清單控制價。圖17：4D施工模擬圖18：4D施工模擬圖19：從模型到清單控制價的流程（五）電廠數(shù)字化移交本項目移交采用全數(shù)字化移交。移交內(nèi)容包括模型、圖紙、視頻、圖紙文檔的交付。在制定BIM實施方案時，需要提前編制數(shù)字化移交的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使得移交工作可以順利、高效地完成。阿蘇衛(wèi)三維數(shù)字化項目模型發(fā)布至信息管理平臺后，通過服務(wù)器的局域網(wǎng)連接后，可使用WEB端或者移動端的方

18、式登陸到阿蘇衛(wèi)三維信息化管理平臺中瀏覽最新項目三維模型。圖20：數(shù)字化移交圖21：數(shù)字化移交內(nèi)容圖22：移交規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)圖23：三維數(shù)字化信息管理平臺（六）電廠數(shù)字化運維本項目提前在模型中模擬事故應(yīng)急處理流程、運行人員培訓(xùn)等，實現(xiàn)可視化運維管理。本項目采用的三維智能管理一體化平臺，可以實現(xiàn)表單電腦化，應(yīng)用集成化，業(yè)務(wù)移動化，內(nèi)容可視化，最終實現(xiàn)電廠運維的數(shù)字化、模型化、可視化、信息化、智能化。圖24：數(shù)字化電廠信息管理平臺本項目運維階段的數(shù)據(jù)包括ERP、實時數(shù)據(jù)庫、DCS、EAM、OA、門禁系統(tǒng)、工業(yè)視頻等，這些數(shù)據(jù)需要實時動態(tài)地反應(yīng)在三維數(shù)字化信息管理平臺，進行生產(chǎn)經(jīng)營管理、行政管理、設(shè)備管理、物資管理、財務(wù)管理等運營和維護管理。圖25：運維操作培訓(xùn)模擬圖26：事故維修模擬