淺談鋼鐵企業(yè)機械化原料場總圖設計的幾點體會

童心

摘 要：鋼鐵企業(yè)的規(guī)模隨著經(jīng)濟的發(fā)展不斷擴大，而傳統(tǒng)模式下生產(chǎn)的產(chǎn)品種類比較單一，目前隨著多個企業(yè)之間的聯(lián)系更加緊密，大型鋼企原料場漸漸形成了綜合化、機械化的發(fā)展趨勢，產(chǎn)品類型也逐漸多元化。本文以某鋼廠年受料量3300萬t規(guī)模的原料場總圖設計為例，對該工程的特點進行闡述，并以該項目為基礎，解析個人心得。

關鍵詞：鋼鐵；機械化原料

1 工程簡介

1.1 背景及規(guī)模

某鋼廠為沿海建廠項目，靠近原料碼頭，所在地屬熱帶氣候，氣溫炎熱，年平均氣溫達到24.6℃，其中歷史極端最高氣溫為40.4℃；雨水豐沛，年平均降雨量達2470.4mm，其中歷史記載，日最大降雨量657.2mm。當?shù)叵募酒巷L比較常見，而偏北風則在冬季比較常見。

該鋼廠原料場以自動化設備為基礎，其中主要包括：受料均質(zhì)化設備、堆取料設備、熔劑粉碎篩分設施、供料設施及相應的輸送、返料、堆取、配料混勻處理等設備。原料場分一期、一期+1和二期三步實施。其中，原料場一期、一期+1能力分別以煉鋼廠產(chǎn)能750、1125萬噸/年設計，設備最大能力可以滿足煉鋼廠一期及一期+1最大產(chǎn)能達到850、1275萬噸/年的要求。

原料場的用戶單元包含煉鋼、焦化等內(nèi)容，具體規(guī)模如表1。

1.2 工藝流程

原料場是鋼鐵廠各類生產(chǎn)車間原燃料的周轉(zhuǎn)中心，其中輸送工藝接口繁多，流程復雜。在本次舉例項目中，按照輸送系統(tǒng)工藝流程將原料場的各接口關系列舉如表2所示。

1.3 主要技術(shù)指標

原料場主要技術(shù)指標如表3所示。

2 原料場設計總圖心得體會與思考

2.1 總平面布置

原料場相對于鋼鐵廠其他主要生產(chǎn)車間，生產(chǎn)工藝比較簡單。然而，原料場作為全廠大宗原燃料集散、處理和轉(zhuǎn)運的集中場所，尤其明確的地位和特點。因此，對于這類原料場的總圖設計，建議注意以下幾點內(nèi)容：

總體規(guī)劃設計階段，需要結(jié)合具體的工藝生產(chǎn)過程。原料場占地面積很大，工藝布置的順暢、短截將明顯優(yōu)化膠帶輸送系統(tǒng)的長度和跌落次數(shù)。總平面布置在工程開始時，必須考慮到工藝需求，并結(jié)合場地特點向工藝專業(yè)提供總圖設計資料，確保各項工藝可以順利完成，使整體布局能夠結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，合理地利用空間，保證原料場用地符合規(guī)范標準，同時也較好地實現(xiàn)各項工藝的預期效果。

注重環(huán)保，關注原料場的位置朝向以及周邊的風向。原料場大部分都是露天的，會有很多粉塵產(chǎn)生，對于周邊廠區(qū)、住宅區(qū)會產(chǎn)生影響，所以選擇正確的位置，考慮到朝向和風向的問題就顯得至關重要。本次示例工程的主導風向為南北對吹風向，所以原料場選址在東側(cè)海邊，遠離廠區(qū)西側(cè)的生活區(qū)。并且還在露天原料場的周邊建立了防風網(wǎng)，其高度達到二十米，使其能夠確保周邊的區(qū)域不會受到污染。

全面考慮內(nèi)部和外部運輸?shù)膯栴}，使運輸動線短捷、便利。機械化原料場的外部來料運入和廠內(nèi)供料運出基本上是通過膠帶機運輸，相比于需要汽車、火車倒運的原料場，交通壓力大幅度減小了，也更為安全、環(huán)保。在示例工程中，原料場東北側(cè)為原料碼頭，受料系統(tǒng)從北向南直線進入各個料場，順直短捷；在供料系統(tǒng)中，因為在鋼鐵廠內(nèi)部，所有的車間處于不同的位置，構(gòu)建了供料膠帶機中部通廊，將供料方向相近的膠帶機集中布置在靠近目標用戶平面布置的幾何中心位置，使供料膠帶機實現(xiàn)最少轉(zhuǎn)折和最短距離，便于鐵前系統(tǒng)各個用戶使用。

兼顧遠期發(fā)展，確保設計能夠與時俱進。因為鋼鐵企業(yè)的發(fā)展會伴隨規(guī)模的拓展，綜合考慮鋼廠的遠期發(fā)展目標與當前生產(chǎn)需要，確定合適的原料場規(guī)模并設置足夠的預留發(fā)展用地，和總平面布局的合理性、科學性、資金集約性都有緊密聯(lián)系，對企業(yè)綜合性發(fā)展都有積極作用。此外，原料場布置需要結(jié)合當?shù)氐那闆r，確保不會因為布置欠缺合理性而留下一些無法利用的區(qū)域，額外地增加成本。

2.2 豎向設計

原料場的豎向設計主要包括豎向臺階設置及場地排水兩方面。豎向設計應與廠外有關的鐵路、道路、排水系統(tǒng)及相鄰場地標高相適應，并滿足生產(chǎn)、運輸、裝卸、場地防洪及排水的要求，充分利用地形條件，因地制宜地進行布置。

原料場的豎向臺階設置方面，由于工藝需要，膠帶機往往豎向上高差錯落，充分利用場地高差可減少物料輸送過程中額外的能量消耗，節(jié)省傳輸距離并節(jié)約用地。

原料場的場地排水方面，尤其露天料場部分，相較于鋼鐵廠其他生產(chǎn)單元粉塵污染大，且粉塵有回收重復利用的價值，因此設置路側(cè)排水溝與沉砂池比設置雨水口和雨水井更適合料場環(huán)境。此外，公路型道路不設道路路緣石，相比城市型道路，道路中心線不用配合場地排水坡度降低路緣石冒出路面的高度，能在一定程度上抬升整個雨排水系統(tǒng)的埋設深度，有助于緩解區(qū)域排水口埋深的壓力。

2.3 運輸組織設計

運輸組織設計是工業(yè)規(guī)劃中關鍵性的構(gòu)成要素。工廠物料運輸有條不紊地進行，才能夠促進生產(chǎn)科學進行。原料場中所涉及的工程環(huán)節(jié)，主要需要依靠膠帶機、鐵路、公路等方式進行運輸。

在示例工程中，原料場1期總運輸量為4446.9萬噸/年，采用膠帶機和道路相結(jié)合的運輸方式。其中運入量為2240.9萬噸/年，運入物料主要為煤、礦料和石料等大宗原燃料，道路運輸量為72.8萬噸/年，膠帶機運輸量為2168.1萬噸/年。原料場運出量為2206.0萬噸/年，運出物料主要為煤、混勻礦和石灰石等大宗原燃料，均采用膠帶機運輸。

由上述運量分布可見，原、燃料主要通過膠帶機運輸，汽車運輸量僅占一小部分。因此，原料場的路網(wǎng)主要是為滿足料場內(nèi)的檢修需要而進行設置。膠帶機的地面驅(qū)動裝置、重錘張緊裝置、落灰點、轉(zhuǎn)運站的吊裝位置、消防閥組、電氣室的吊裝平臺、除塵系統(tǒng)灰斗等設計要素，都必須要和道路比較臨近。總圖專業(yè)在參與工藝系統(tǒng)規(guī)劃的同時，需對料場的路網(wǎng)布置進行更進一步的預判。在設計前期的方案規(guī)劃階段，如果能對這些要素點進行引導，結(jié)合工藝系統(tǒng)的大方案先規(guī)劃出規(guī)整的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，再在規(guī)劃的路網(wǎng)基礎上對工藝專業(yè)提出將需要靠近道路布置的要素進行優(yōu)化調(diào)整，就可以最大程度避免路網(wǎng)布置被需求單元牽著鼻子走，得出的路網(wǎng)格局也能夠更加順直、有序。

2.4 綜合管網(wǎng)設計

原料場與煉鐵、煉鋼等冶金生產(chǎn)車間相比，公輔介質(zhì)管網(wǎng)配套較為簡單，主要包含給排水管道、除塵管道、壓縮空氣管道及電纜等。

在示例工程中，基本設計階段管網(wǎng)布置以膠帶機為主要載體，管線在膠帶機通廊內(nèi)部敷設。而到施工圖設計階段時，由于設計條件變化，借膠帶機通廊為框架敷設管線的模式無法滿足管網(wǎng)的布置要求，需要單獨設置綜合性水電架空管廊。這一改變給綜合管網(wǎng)設計造成了很大的困難，但好在前期考慮了預留的通道空間，最終布置出了新的架空管廊系統(tǒng)。

原料場的管網(wǎng)布置，宜在前期單獨考慮主管線通廊的通道用地。在國內(nèi)，有很多管線在膠帶機通廊里布置的實踐經(jīng)驗，但是對于一個新設計的、大型的原料場而言，與膠帶機通廊并行布架空管廊不但設計簡便、外形美觀，更重要的是功能分區(qū)明確，便于后期的實際運營和維護。

3 結(jié)語

原料場雖屬于單體項目，但大量的供返料膠帶機通廊布置在廠區(qū)公共用地上，涉及到的單元間協(xié)調(diào)工作量大，難度高，因此要求原料場單元總圖設計必須從全廠角度進行全局思考，不光是要把握全廠性的生產(chǎn)分區(qū)，場地縱向的起伏，物料的流動情況，同時要注重廠區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，關注各項工藝之間構(gòu)成的聯(lián)系，從而合理的預留出規(guī)整的用地，還應適當?shù)乜紤]料場與其他單體廠房的擴建方向，使道路和管線與之兼容，從而實現(xiàn)更優(yōu)化的設計方案。

目前，我們國家的鋼鐵企業(yè)已經(jīng)進入到一個新的階段，在這個階段中，鋼鐵企業(yè)主要的任務就是對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新和調(diào)整，遵循產(chǎn)能提升、環(huán)境保護的政策要求，采用符合高效、清潔生產(chǎn)的新工藝、新技術(shù)以及大型化、自動化的機械設備，是行業(yè)整體的發(fā)展路線。大型機械化環(huán)保料場有別于傳統(tǒng)料場，在整體設計中，總圖設計占有著非常重要的位置，與主體工藝專業(yè)及相關公輔專業(yè)有著廣泛的聯(lián)系。總圖設計方案的科學、先進，對原料場、乃至整個鋼廠運行的實用性、經(jīng)濟性都有著較強的影響。

參考文獻：

[1] 祝培，彭超.全自動汽車煤炭采制樣機的研究[J]. 煤炭加工與綜合利用. 2011（03）

[2] 趙峻.關于商品煤機械化采樣方式的探討[J]. 煤質(zhì)技術(shù). 2009（04）