云鋁潤鑫鋁業150 kt／a電解鋁技改工程總圖設計

易 雄（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南　昆明　650051）

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云鋁潤鑫鋁業150 kt／a電解鋁技改工程總圖設計

易 雄
（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：通過對云鋁潤鑫鋁業有限公司150 kt／a電解鋁技改工程的實例，對改擴建項目總圖設計中總平面布置、運輸方式、豎向設計等應當重點考慮的問題進行了分析，并提出了總平面布置的合理與否直接影響到項目投產以后的經濟效益和社會效益，需從全局出發，綜合考慮，多種方案反復比選，得出最優方案。

關鍵詞：改擴建；總圖設計；電解鋁；技改工程；云鋁潤鑫鋁業

Runxin Aluminum Industry

0　引 言

云鋁潤鑫鋁業有限公司位于云南省紅河州個舊市大屯鎮紅河工業園區，占地784.30 hm2，距個舊市和州政府所在地蒙自縣城均為20 km左右，距昆明市260 km。昆明至河口高速公路從廠區東側和昆河鐵路（米軌）從廠區南面分別通過，交通十分便利。該企業為云南冶金集團股份有限公司下屬企業，現為國有控股、民企參股的股份有限公司，具有獨立法人資格。項目采用國內先進的200 kA及240 kA大型預焙電解生產技術，1期始建于2002年7月，生產能力為50 kt／a；2009年完成2期改擴建，生產能力達到150 kt／a。根據云南冶金集團總公司“十二五”規劃的發展目標，結合潤鑫公司的發展規劃，在原有鋁冶煉能力150 kt／a的基礎上，進一步擴大產能規模，實現鋁冶煉生產能力300 kt／a，鋁合金棒100 kt／a，熱軋加工150 kt／a的綜合生產能力。3期改擴建項目于2011年開始建設，2014年按期順利投產。新建廠址位于現有廠區西側，占地455.69 hm2。

工程項目建設過程中，往往受投資和市場等各種因素的影響，常常采用分期建設的方法。一般前期新建企業基本上是從無到有，正如在一張白紙上作畫，不受任何約束地作出最新最美的圖畫；而后期改擴建則不同，需在企業原有基礎上進行整體或局部技術改造，這樣勢必受老企業現有場地條件、生產設備和生產活動等諸多條件的制約，設計難度不言而喻。當總圖進行改擴建項目設計時，不僅要考慮新建廠的總平面布置原則及有關要求，而且還必須考慮改、擴建廠的現狀及總平面布置的特殊要求。

工業企業改、擴建工程是一個既要兼顧總體、又需分步實施的過程，總平面布置方案也需逐步形成。按其與原有企業所處的空間位置大體可劃分為3大類：①在現有企業內部進行改擴建，或在其現有廠房內部進行設備新增、替換，或擴大現有廠房、新增部分廠房；②在現有企業場地外擴建，統一規劃、分期實施，前期設計全盤考慮，分段分期建設，土地一次或分次征用；③在現有企業場內和場外都進行改擴建，實質是上述改擴建形式的不同組合。潤鑫公司150 kt／a電解鋁技改工程就屬于第3類，筆者針對該項目總圖布置設計過程進行闡述，為今后改擴建項目總圖設計提供一些有益的啟示。

1　總平面布置方案的選擇

總圖平面布置是企業建設和生產過程中一個極其重要的組成部分，一個企業的總圖運輸系統是否合理直接關系到企業建設投資效益和生產成本等問題。潤鑫3期建設總平面設計原則是：做好全廠總體規劃，調整全廠總平面布置系統，使之符合生產工藝流程和物料流向，改善主要生產車間和輔助設施的布局；考慮綜合利用和環境保護，改善工廠生產和生活條件；盡量保留并合理利用現有建、構筑物、運輸線路及管網等設施；盡量少影響或不影響現有主要生產車間和設施的生產；充分考慮與現有生產車間在生產工藝和運輸上良好的銜接與聯系。總之，必須認真全面統一考慮，克服片面性。

電解鋁廠的主要廠房為綜合原料庫和電解車間，其余供輔廠房則圍繞電解車間周邊布置，因此綜合原料庫和電解車間位置的確定為整個3期廠區布置的重中之重。電解車間布置方向主要考慮與2期電解車間平行，2車間盡量靠近，其位置已基本確定。根據綜合原料庫與電解車間的相對位置，3期廠區總平面布置方案主要有2個：①綜合原料庫和電解車間呈L型布置；②綜合原料庫和電解車間平行布置，具體平面布置見圖1、圖2。

圖1 總平面L型布置方案Fig.1 L-type arrangement

圖2 總平面平行布置方案Fig.2 Parallel arrangement

綜合原料庫與電解車間平行布置方案，主要考慮到廠區西側有1條當地村民的機耕道，為當地村民進出村莊、下田勞作的主要通道，很難征用。進廠鐵路與原料庫為垂直關系，為接入綜合原料庫，受鐵路轉彎半徑影響，將在廠區西北側產生半徑約200 m的扇形區域，這部分廠區用地將很難布置，會造成土地的不合理使用；更大的弊端是制約了企業的發展，廠區現狀是北側為昆河公路（326國道），南側為部隊營房，以東為現有廠房，將來廠區擴建只能向西發展。因此，綜合原料庫布置在廠區西側，新建廠區將被鐵路線和原料庫隔斷，影響企業下一步的發展。因此最終選擇綜合原料庫與電解車間呈L型的布置方案，這樣布置新建原料庫與現有原料庫在1條直線上，便于物料的裝卸。至于機耕道的制約則通過工業園管委會出面協商，對該路段進行改線，由公司出資在廠區外重新修建，還路于民，這樣就突破了外界環境的約束，為企業下一步發展奠定了基礎。

最終3期總平面布置方案為：電解車間毗鄰于2期主干道西側，與原陽極組裝車間相鄰，電解車間南端為廠區整流所和220 kV變電站，以方便直流母線的串聯連接。電解車間西側由北向南依次布置綜合維修車間、槽大修車間、槽上部修理車間、備品備件庫和重熔鋁錠鑄造車間。廠區西側為鋁加工區，由北向南依次布置棒材車間、鑄軋車間、板帶材車間和加工車間。廠區南端布置綜合倉庫，與原有綜合倉庫毗鄰，以便于原料通過鐵路運輸。綜合倉庫北側，整流所以西為2棟臨時倒班房，棒材車間北側，廠區邊緣布置桶裝油品庫。新建廠區北側為新建廠區大門，接工業園區5＃規劃路，大門下方布置120 t地磅房，廠區西北側布置新水加壓泵站和污水處理站。

2　運輸線路布置

總平面布置的基礎是物流，也就是工藝流程，按照工藝流程的順序布置各個生產設施便能得到最短捷的物料流程。改擴建項目按照工藝流程結合場地特征完成總平面布置，再根據現有的內外部運輸方式與場地特征進行科學比較，最終完善總平面布置和選取最佳的運輸線路。

運輸方式選擇首先考慮的是原材料進廠的問題，應根據物料的來源及外部運輸條件進行。潤鑫公司的主要原料為氧化鋁，來源于廣西平果鋁業，同時，昆河鐵路（米軌）雨過鋪樞紐站位于潤鑫公司東側，平距約8 km，雨過鋪至白沙沖的米軌鐵路從現由廠區南部圍墻外通過，其支線進入廠內原料車間。潤鑫公司廠區所在區域位于個（舊）開（遠）蒙（自）地區的核心部位，昆河公路（326國道）在現有的潤鑫鋁業公司從廠區東側大門通過。因此潤鑫公司的運輸方式原料采用鐵路運輸，留有公路運輸的可能；成品既有鐵路運輸的條件，也有公路運輸的場地，視運送場地而定；而輔料、備件采用公路運輸。依靠多種運輸方式來組織生產，既增加了生產靈活性，又提高了生產效率。

3期原料庫布置在2期原料庫西側，3期原料庫西側還布置了1個露天堆場，1～3期原料庫及露天堆場呈“一”字排列，鐵路線貫穿3個庫房及堆場，便于各種物料的堆存及裝卸。鐵路目前只考慮1條鐵路線，待昆河鐵路“米改準”時再在庫房南側新鋪設1條線路，2期與3期庫房間增設交叉度線，更好地提高鐵路使用效率。

2期原料庫室內地坪標高與鐵路軌頂標高一致，均為1 300.30 m，3期原料庫室內地坪標高為1 301.30 m，2個庫房之間的間距為80 m，如果想在這么短的距離內把鐵路軌頂標高抬高1 m，鐵路線路縱坡應為1.25%，這樣的縱坡用于廠內庫房是不安全不合理的，因此在3期原料庫鐵路線的豎向設計時采用了高站臺的方法，將3期原料庫鐵路線的軌頂標高與2期一致，同為1 300.30 m，利用車廂與軌頂的高差，使3期原料庫裝卸線內火車車廂高度與室內地坪一樣高，裝卸采用叉車和吊車聯合作業，既保證了線路安全，又節約了投資。

3　廠區的豎向設計

豎向設計也是總圖設計的1個重要組成部分，與總平面布置相互聯系不可分割，綜合協調和處理設計過程中出現的種種矛盾，是對總平面布置是否合理進行校驗和校核的1種方式，是總圖設計合理、經濟的有效保證。

改擴建項目的豎向設計要著眼于現狀調查、摸清情況、尋找和解決主要矛盾，最終得出和總平面布置相適應的豎向設計方案。通常，最佳的豎向設計和最佳的總平面設計是一致的，但偶然情況下，也可能不是最優的，潤鑫3期項目的豎向設計就是這樣。

場地設計標高的確定，應保證場地不被洪水、潮水和內澇水淹沒，同時與周邊場地、道路的標高相適應，滿足運輸及排水設施的技術條件。潤鑫鋁廠為改擴建項目，周邊無河流、湖海、洪水、潮水的威脅，場地標高主要根據現有廠區的地坪標高確定，GB 50544－2009《有色金屬企業總圖運輸設計規范》8.4.9條中明確規定，“行駛裝載鋁、鎂等金屬液體車輛的道路，其縱坡不宜＞4%；困難條件下，不得＞6%。”現有廠區西側主干道道路最高處標高為1 300.85 m，最低為1 300.35 m，3期電解車間采用常規的地坑式布置，操作面與道路的連接采用棧橋，車間外軸線與現有廠區主干道距離24.5 m，根據總圖設計規范要求，結合潤鑫公司廠內運輸車輛的實際情況，確定進入電解車間棧橋的最大坡度為3.0%，最終得出電解車間操作面室內地坪標高為1 301.20 m。由此分別確定了新建廠區內部道路標高和其它各主要車間的地坪標高，開始廠區的平土設計工作，3期的豎向設計的主要問題也由此產生了。

一般情況，為了減少土石方工程量，宜使填、挖方平衡，做到土方不外運和外借，運距短，場地標高的確定都是圍繞填挖方平衡來進行的。3期項目在場地標高確定后進行平土計算，挖方工程量為40.27萬m3，填方工程量為8.73萬m3，計算結果大大超出預料。導致這樣結果的原因是，新建廠區東西方向長度約570 m，南北方向長度約900 m，自然地形北高南低，東低西高，南北高差約3 m，東西高差約4 m，地勢平緩，是電解鋁項目理想的建設場地。由于潤鑫公司是逐步發展建設的，最初設計時未進行全盤規劃，1期建設為保證方案最優化，場地標高定的偏低，導致2期、3期建設時豎向設計受前期場地標高的制約，廠區標高不能與現有地形相適應，因此3期廠區內大部分都為挖方，局部最大挖方高度4.1 m，導致填挖方嚴重失衡，按計算結果最終約有30萬m3的棄方需運出廠外，項目投資將增加300～500萬元。從經濟方面考慮，3期的豎向設計不是最優的，但作為改擴建項目，從全局考慮這個總平面布置方案卻是唯一可行的。最后，經反復調整多方比較，前后做了8個總平面及豎向方案，采用供輔車間地坪抬高、鋁冶煉聯系不大鋁加工廠區場地標高抬高3 m，無鋁液運輸車間之間聯絡通道坡度調整到6%的方法，將廠區棄方量最終減少到20萬m3，不僅為該期項目減少了部分投資，還為4期建設做了考慮。

改擴建工程總平面設計是與多方面聯系并相互制約的，方案不可能滿足各方面的要求，因條件限制，在某些方面滿足得較好，在另一某些方面則不能完全滿足，只要總體上優于其它方案即可。

4　結 語

從潤鑫3期工程設計實踐中可看出，總平面布置的合理與否直接影響到項目投產以后的經濟效益和社會效益。1個總圖方案從提出，到最終施工圖的形成，需結合實際通過多次調整，多做方案比較，使之更加合理，才能得出1個最終的優化總平面布置方案。

參考文獻：

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［5］雷明.工業企業總平面設計［M］.西安：陜西科學技術出版社，1998：203.

中圖分類號：TQ081

文獻標識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）03－0055－04

收稿日期：2015－07－16.

作者簡介：易雄（1972－），男，云南人，高級工程師.主要研究方向：總圖工程設計.

General Layout Design on Technical Modification of Runxin Aluminum Industry 150 kt／a Electrolytic Aluminium

YI Xiong
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：According to the example of the technical modification of Runxin Aluminum Industry 150 kt／a Electrolytic Aluminium，such important considerations in general layout design as general layout，transportation way and vertical design were analyzed.The reasonable general layout exerts direct influence on the economic and social benefit of the project.Consequently，it is necessary to compare various proposals from an overall and comprehensive perspective to recommend the optimal proposal.

Key words：reorganization and expansion；general layout design；electrolytic aluminium；technical modification；