首钢工程公司创新设计“黑屏操作、无人值守”海水淡化厂

走进2024光辉大赛：首钢工程公司发力，创新设计中国首家“黑屏操作、无人值守”海水淡化工厂

让我们共同踏上一场探索之旅，聚焦一个在绿色低碳与数字化转型领域实现重大飞跃的基础设施典范——烟台万华化学的海水淡化项目。该项目不仅成功应对了烟台市面临的水资源紧缺挑战，更以其“黑屏操作、无人值守”的先进设计理念，成功入围了2024基础设施数字化光辉大奖赛，树立了海水淡化工厂数字化创新的标杆。接下来，就让我们深入剖析这一项目，见证数字化如何在海水淡化领域绽放异彩！

项目背景：黑屏操作、无人值守的海水淡化工厂

烟台市，位于中国山东省东部，是一个美丽的海滨城市，但却面临着严重的水资源短缺问题。烟台的年降水量仅为全国平均水平的60%，而且全市人均水资源占有量仅为全国平均水平的20%。幸运的是，烟台拥有得天独厚的海洋资源优势。1071公里的海岸线带来了丰富的海水资源，这为海水淡化提供了独特的机遇。

万华化学（蓬莱）有限公司30万吨/天海水淡化项目坐落于东方神话发源地—烟台市蓬莱区。项目建成投产后（一期）可为蓬莱提供9000万吨/年的淡水资源，有效解决整个工业园区生产用水问题。同时还将向烟台市生活管网供水，保障烟台市源源不断的淡水资源供应。

这还是一个绿色低碳智慧海水淡化工厂。本项目采用自动化黑屏操作系统，通过高度智能化的程序编写及硬件配置来实现全厂区、全流程无人值守的运行方式，为中国首家采用黑屏操作的海水淡化工厂。它还有效利用建筑物屋顶空间布置8000平米光伏板，使用绿色电力，减少二氧化碳排放量3万吨。

面临的三大挑战

但是，这样一个标杆智能工厂项目的设计建造却面临多方面的挑战：

严苛的地质与施工环境

海边的地质条件差，埋地管道、架空电缆和复杂的管线布局，增加了设计和施工的难度。如何克服复杂的地形与管道布局，确保施工顺利进行，是一个大挑战。

新工艺的应用与设备协调难题

本项目采用了串级海水淡化新工艺，涉及复杂的工艺流程和大量非标设备，如何协调这些设备与系统，确保工艺流程顺畅高效，是项目设计中的另一个难题。

全厂BIM协同设计的复杂性

本项目首次采用全厂BIM协同设计，涉及10个专业团队的参与，专业跨度大，且不同专业使用的软件工具不同。如何保证各专业团队之间数据的准确交换和设计的顺利对接，成为一大挑战。特别是，在海水淡化工艺中涉及大量非标设备和复杂的工艺流程，如何在BIM平台上整合这些信息，并进行有效的协同，是项目初期的一大难题。

数字化创新，推动高效实施

这些挑战难不倒数字化创新先锋。北京首钢国际工程技术有限公司以Bentley平台为基础，自2021年开始系统研究海水淡化厂BIM设计实施体系，解决了BIM建模、BIM出图、BIM算量、BIM分析计算、BIM设计协同及设计数字化交付等BIM实施问题。根据不同专业设计需要，构建了项目BIM实施体系，解决BIM设计质量、效率和技术场景等问题。

在本项目中，项目团队全程贯彻了“标准是支撑、模型是基础、协同是关键、数据是核心”的设计理念。

各专业设计过程中统一采用ProjectWise作为协同平台开展数据传递、模型分装、模型总装、设计复核、设计审查和设计成果交付，保证了信息的及时性，随时发现问题解决问题。

针对各专业软件数据交换问题，积极开发数据转换插件，从而实现各专业最终输出文件格式统一为dgn，保证了数据的准确性和一致性。

对整个厂区地坪进行建模，采用OpenPlant软件建立各专业管道、设备模型，利用ProjectWise协同平台进行各专业模型总装，并进行管道碰撞检查，保证各专业管道路由更加合理，减少后期施工修改。

BIM技术的应用效果：提升效率、保障安全

2022年12月至2023年12月间，组织生产人员近60人，另配备10名专职BIM技术研究人员，他们全力以赴地投入到项目设计建造中，最终带来了显著的效益：

提高协同效率

各专业团队通过ProjectWise平台实现数据共享和模型协同，设计效率提升了70%。整个项目的设计工作实现了高效协同，减少了信息孤岛，提高了跨部门的协作能力。

缩短设计工期

采用统一的建模标准，基于dgn格式进行模型检查和碰撞检测，使得设计周期缩短了50%以上，快速推进了项目的整体进度。

提高设计质量

BIM技术提前发现了247处设计优化点，并及时优化，降低了工程浪费，节省了10%的材料成本。同时，通过全厂BIM模型与业主方进行设计优化，提升了项目的长期运营效果，减少了二次改造需求，设计质量提升了80%。

保障系统的安全性

项目采用OpenFlows HAMMER对高压管道进行水锤计算分析，采用AutoPIPE对高压管道进行应力分析，优化支吊架布置，保证系统在投入运行后的安全性与可靠性。

信息共享与优化

在设计、施工和运营阶段，项目团队积极与业主方、施工方共享模型数据，充分考虑后期运维，避免了重复建设和资源浪费，也为未来的数字化智慧海水淡化厂奠定了基础。

结语：数字化驱动海水淡化未来

烟台万华化学海水淡化项目的成功实施，充分展示了数字化技术如何赋能基础设施建设、推动绿色低碳转型的范例。让我们一起期待，在数字化与绿色技术的加持下，更多的海水淡化项目将为全球水资源的可持续利用贡献更多智慧与力量！