氧化鋁廠總圖設計新理念之探討

任洪亮

摘 要：該文主要通過總結近年來新建氧化鋁廠的工程經驗，論述在總圖設計方面出現的一些新方法、新理念；經過與過去常規設計方法的對比中，得出值得借鑒的新的設計方法理論，為今后的工廠總圖設計優化創新奠定基礎。

關鍵詞：總圖設計 工藝方案 平面布置 豎向設計 優化創新

中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0055-01

近年來，隨著我國經濟發展和工業鋁材需求的增加，氧化鋁項目建設可謂突飛猛進。短短十年時間，全國新建氧化鋁項目規模已遠超過建國后幾十年所建工廠的總和。伴隨著鋁工業快速發展的大潮，作為設計單位所承擔的任務無論從技術難度還是強度上，也有了更高的要求。這就要求我們在平時的設計工作中，要與時俱進，不斷的探索和總結工程設計上的新思路、新方法，設計理念不斷優化創新。

1 工廠總圖設計的內容

工廠總平面設計是對廠區內各建構筑物、露天堆場、運輸通道、管線、綠化用地等，全面合理地進行相互配置，并充分結合現場地形、地質等環境條件，設計出符合工廠生產需要的空間布局。工廠廠址所在的場地條件、外部交通條件、環境因素等，對廠區的總圖布置有直接的影響。氧化鋁廠總平面設計的內容，就用于指導建設施工和最終圖紙歸檔的內容而言，一般包含以下幾個方面：（1）總平面布置圖；（2）場地整平圖；（3）豎向設計圖；（4）道路平面圖；（5）綜合管網圖；（6）廠區綠化圖。

2 工廠總圖設計優化創新

總圖設計是對多對象、多因素、多專業學科且綜合性極強的創造性思維活動的實踐過程，該過程十分復雜，涉及面又相當廣泛。外部要考慮地形、地勢、地質、氣象、水文等自然條件的影響，對內要協調工藝、土建、水電等輔助設施、物料運輸等因素，還要控制在用地紅線范圍內，滿足消防、衛生、安全等諸多要求，因此可以說總圖設計是一門協調各方面需求、平衡各方面矛盾的技術。

2.1 生產規模及工藝方案的選擇

過去為國有企業服務時，業主對工廠的生產規模、工藝方法、主體設備、產品品種等大都有明確的界定；對于氧化鋁廠而言，一般是指單線產能多少、噸鋁能耗（水、電等）指標、遠期預留規模等，可以大范圍的地域空間內進行廠址的選擇，生產規模決定廠區用地。現在民營經濟已經成為鋁工業建設的主體力量，在項目生產規模的決定時跟國有企業差別很大，因此我們設計單位在項目建設中的角色和所起作用也發生了相應改變。不少民營企業追求的是在既有限定條件下（廠址地點、用地面積、投資總額等均已確定），要求建設最大的生產規模，從而取得最好的經濟效益。可以說是設計程序正好相反，廠區用地條件決定生產規模。在上述因素影響下，每個工廠的單線產能并不一致，雖然產能不一定是最大的，但從實際來看，肯定是最符合場地條件的。

在主要工藝方案選擇時，應考慮到廠區用地的限制，如原料的堆存方式、控制過濾及種子過濾等工序是分建還是合建成綜合過濾，焙燒爐噸位的選擇等，這些都直接影響到廠區的平面布置，進而影響到廠區內能夠布置下的最終產能的大小。

2.2 總平面布置的優化

總平面布置圖是氧化鋁廠總圖設計最重要的成果，它綜合反映了工廠內部各生產車間之間的工藝關系、物流關系、防洪排水、內外運輸等種種相對關系，是總圖設計中最能體現技術水平的外在表現。這里所說的總平面布置優化，主要是進行廠區平面布置時所考慮的各功能分區的合理布局。對氧化鋁廠來說，功能區一般劃分為原料區、溶出區、沉降區、蒸發區、分解區、成品區等六大生產片區和檢修區、廠前區等輔助片區。平面的優化，就是在考慮地形地質條件、風向條件、外部接入條件等影響因素下，重點對六大生產片區進行合理的布置。隨著技術的進步，現在業主的建廠理念更為先進，處處以生產成本最低化為中心，其它方面則能簡則簡。例如將化驗室、倒班樓、 辦公樓等合并成一個綜合樓，各車間循環水、配電室合并布置等都體現了盡可能壓縮前期建設投資的這一基本理念。

最近幾年，我院設計的氧化鋁廠車間布置都很緊湊，占地指標很小。我院新設計的氧化鋁廠占地指標基本控制在0.3（m2/t）左右，遠遠低于《鋁行業規范條件》要求的0.5規定，走在了設計行業的前列。

2.3 豎向設計的優化

廠區豎向設計具體體現在各生產車間之間的相對標高關系上。當建設場地位于山區地形或其它復雜地質條件時（近年來由于國家土地政策的控制，平坦場地作為廠址的情況逐步建少，廠址更多的選擇在山地、荒地），豎向布置的好壞往往成為平面布置是否合理的關鍵因素。總圖專業在進行豎向設計時，首先應考慮使工廠內部的主要物料流向與場地地形的走向一致，盡量利用地形高差，通過重力運輸減少生產運營成本。氧化鋁廠區內的物料主要通過皮帶和管道運輸，如果能充分利用地形高差，可就以減少皮帶的爬坡高度，實現部分料漿的自流，從而減少生產運營成本，這種情況在設計實例中經常遇到。例如氧化鋁廠內的分解車間，是由一組串聯的分解槽組成，料漿自第一個分解槽利用位差逐次流向下一個槽子，并在末尾的槽將生成的成品料漿輸送至下一工序，這就要求在豎向設計時充分利用自然地形，使一組分解槽（一般十多個）縱向有一個3%～5%的坡度，否則就必須加大槽底基礎高度來實現位差，從而增加土建成本。

2.4 交通運輸的優化

近年來，工廠物料的外部運輸采用鐵路運輸作為氧化鋁廠的主要運輸方式的工程越來越少，公路運輸或者公路與管道、皮帶運輸相結合的方式則較為普遍。這不但得益于我國公路建設的迅速發展，而且運輸車輛的單車載重與性能相對于過去也有了很大提高，幾百萬噸的外部運輸量只靠公路運輸的工程項目在過去根本無法實現，現在比比皆是。因此，規劃好相匹配的廠內運輸通道和裝卸空間是必然要求。另外，為了便于生產管理，廠區物流大門盡量減少，甚至很多業主提出廠區只保留一個物流大門，這也與過去設計中提倡的“一進一出”或“雙進一出”的理念有較大差異，在今后的工作中應引起重視。

3 結語

以上幾個方面是從近年設計的工程實例的角度對一些新的總圖設計理念和方法進行了總結，值得在今后的設計工作中進一步提高、升華。在激烈競爭的市場經濟條件下，需要總圖設計人員在滿足給定條件的基礎上，作出科學而又切實可行的設計，提供最佳設計方案，使工程滿足使用的安全性、可靠性，提高產品質量，降低企業建設與經營成本，達到費用最省、能耗最低、經濟性最好的目的。

參考文獻

[1] 井生瑞.總圖設計[M].冶金工業出版社，1989.

[2] 王時芬.廠區地形與總圖設計之探討[J].有色金屬設計，2005（4）.endprint