串式高爐群鐵水運輸總圖布置

張尚煒

（中冶南方工程技術有限公司總圖與建筑設計所， 湖北 武漢 430223）

高爐冶煉是鋼鐵聯合企業生產中無法取締的主要生產工藝，高爐區總圖布置對于鋼鐵企業全廠總圖布置有著承上啟下的關鍵作用，是全廠總圖布置的重點和難點，高爐區總圖布置的合理性直接體現出了全廠總圖布置的優越性。高爐和煉鋼之間的鐵水運輸方案對整個公司生產運行的穩定、成本、質量都有著顯著的影響，鐵水運輸方式目前主要有：鐵路運輸、汽車運輸、自行軌道車運輸三種方式。鐵路運輸是鐵水運輸最常用、最普遍的方式。通過對東南亞沿海HPDQ鋼鐵廠高爐區新建6座高爐的鐵水運輸設計進行研究，分析多座串式布置高爐群的鐵水運輸總圖布置特點，為類似工程總圖布置提出指導建議。

1 主要生產設施

HPDG鋼鐵廠是新建的包含“碼頭—綜合料場原燃料準備（煉焦、燒結、球團）—煉鐵—煉鋼—軋鋼”的長流程鋼鐵聯合生產企業。鋼廠整體分三期建成，一期生產規模為：鐵水240萬t/a、鋼坯243萬t/a、鋼材233萬t/a；二期（含一期）生產規模為：鐵水480萬t/a、鋼坯486萬t/a、鋼材473萬t/a；三期形成700萬t/a鋼材的發展規模。先進行一、二期項目建設，預留三期。

1.1 高爐設施

高爐一期工程建設2座1080 m3高爐及配套的輔助設施，二期工程再建設2座1080 m3的高爐及配套設施，預留三期2座1080 m3高爐及配套設施。

高爐設施包含以下系統：槽上供料系統、槽下及上料系統、爐頂系統、粗煤氣系統、爐體系統、出鐵場系統、水渣系統、熱風爐系統、噴吹系統、鑄鐵機及修罐庫系統、干法煤氣除塵系統、循環水泵站、通風空調設施、出鐵場及礦焦槽除塵系統、BPRT鼓風系統、供配電設施、過程檢測及自動化控制系統等。

一期2×1080 m3高爐產品及副產品見表1。

高爐煉鐵工藝流程見圖1。

表1 主要產品及副產品

圖1 高爐工藝流程圖

每座高爐出鐵場系統，采用平坦化無填沙層的雙矩形出鐵場，設2個鐵口，無渣口，采用擺動流嘴實現一罐到底的鐵水運輸，設置充分的除塵設施。采用有效容積為120 t鐵水罐車經鐵路系統運輸鐵水。每座高爐出鐵場下鐵水裝車位安裝軌道衡，計量每輛罐車的鐵水裝入量。

1.2 煉鋼設施

煉鋼車間分三期建設：一期煉鋼主體工藝設施包含2座120 t頂底復吹轉爐，1座雙工位LF爐，年產合格鋼水約250萬t；二期新建煉鋼主體工藝設施包含2座120 t機械攪拌法鐵水脫硫站、2座120 t頂底復吹轉爐、2座雙工位LF爐，年產合格鋼水約250萬t；三期預留煉鋼主體工藝設施包含1座120 t頂底復吹轉爐。一期、二期、三期總體建設完成后，煉鋼車間年產合格鋼水約750萬t。

煉鋼5座120 t轉爐為錯跨布置，1號、2號、5號轉爐匹配“加料二跨”，3號、4號轉爐匹配“加料一跨”。每個加料跨鐵水運輸線為雙線布置。

1.3 運輸設施

鐵水區運輸，一、二期共4座高爐，年產鐵水量480 t，每天鐵水平均運量13334 t。鐵水區鐵路運輸系統包括：鐵路線路、鐵路信號（含獨立信號樓）、平交道口、計量設施、機車車輛修理庫等內容。

本項目鐵水運輸設備為機車和鐵水罐車，機車主要參數見表2，鐵水罐車示意圖和參數分別見圖2和表3。

2 高爐區鐵水運輸總平面布置

表2 ZTYS640型（320馬力×2的雙動力機車）機車主要參數

圖2 125 t鐵水罐車示意圖（mm）

表3 125 t鐵水罐車主要參數

HPDQ鋼鐵項目實施階段先確定全廠各主體生產設施的總平面布置，并開始組織施工，這其中包括高爐區的總平面布置。高爐區鐵水運輸總圖布置未能與高爐區總圖布置同步確定，后期再完善高爐區鐵水運輸線路方案和運輸組織設計。這種項目組織方式為高爐區的鐵水運輸總圖布置優化設計帶來不少難點和無法克服的缺點。

2.1 高爐區總平面布置

HPDQ鋼鐵廠高爐區6座高爐從南向北依次為1號高爐、2號高爐、3號高爐、4號高爐以及預留的三期5號高爐和6號高爐，高爐區向南運輸鐵水至煉鋼車間。具體高爐區布置見下頁圖3。

6座高爐呈一字型串式布置，高爐出鐵場下2條鐵水裝車線，高爐出鐵場外東側緊鄰布置2條鐵水調車線。相鄰兩座高爐本體中心距離165 m，每座高爐設兩個鐵口，采用擺動溜嘴的一罐制運輸方式。擺動溜嘴對稱布置，距離高爐中心線18.1 m。礦焦槽布置在高爐東側，高爐渣處理、熱風爐、干法布袋除塵、主泵房等設施布置在高爐出鐵場西側。鑄鐵車間以及機車、車輛修理庫布置在高爐與煉鋼車間之間的機車走行區域。

2.2 串式高爐群鐵水運輸總圖布置

圖3 串式高爐群總平面布置

高爐鐵水采用一罐到底的方式運輸鐵水，每座高爐下2個出鐵口的2條裝車線上共設4套軌道衡，用來計量鐵水裝入量。HPDQ鋼廠每座高爐日產鐵水量最大為3700 t，日出鐵12次，采用鐵水罐最大實際裝載量120 t，即每次出鐵配3個罐，裝載2個滿罐，1個半罐，下次出鐵時再將半罐裝滿。高爐作業天數為350天。

每座高爐出鐵場長度為68.5 m，兩座高爐間出鐵場距離僅為96.5 m（=165 m－68.5 m），鐵路間需要設立出鐵場平臺柱，故線間距取值6.5 m比較合適，即出鐵場下最西側鐵路線需要在96.5 m長度完成13 m的跨線距離，若采用7號鐵路道岔，則需要的距離為：13×7＋10.897×2＝112.794 m＞96.5 m，故高爐出鐵場下鐵路轉線該方案無法采用7號道岔，而必須采用6號道岔。高路鐵水運輸總圖布置見圖4。

圖4 高爐鐵水運輸總圖布置（一）

從圖4可以看出，相鄰高爐緊鄰的擺動溜嘴同時出鐵時，機車調度有干擾，且北面高爐鐵水罐車向南牽出時無調車距離。此方案只適用每座高爐2個出鐵口均需同方向調車，即每座高爐南側鐵口牽引機車均需要穿行北側鐵口向北行進。機車穿行鐵口存在一定的生產安全隱患，且每座高爐的2個鐵口不能獨立配罐，需要優先滿足南側鐵口的配罐需求，高爐生產節奏不靈活，鐵路調度硬性要求很高。

從下頁圖5可以看出，每座高爐北側出鐵口鐵路均為盡頭式布置，機車牽出鐵水罐車后，再推送至調車線，南側鐵口機車向南牽出后轉線至調車線，機車摘掛后，進行調車作業再送至煉鋼車間，即每座高爐2個出鐵口鐵水運輸向不同方向行進，采用兩端作業方式，機車不用下穿鐵口。相鄰高爐臨近擺動溜嘴的鐵水運輸調車作業互不干擾，可同時作業，生產組織及運輸調度壓力小，但因每座高爐鐵水運輸向兩側出鐵，使得高爐南側鐵口鐵水運輸時，需要增加一次調車作業，延長運輸時間，對鐵水溫降不利。北側鐵口鐵路運輸盡頭線伸入北面高爐出鐵場下，占用相鄰高爐出鐵場，且造成臨近高爐生產的干擾，需要采取安全防護措施。

3 結語

串式高爐群鐵水運輸布置因其高爐較多，且呈一字型布置，使得每座高爐設施自成系統，各系統布局相同或相近，是多座高爐群布置的一種常用布置形式，但其鐵水運輸的合理性直接決定高爐區總體布局的優劣性。根據HPDQ鋼廠高爐鐵水運輸布置的分析，可以說明以下幾點：

圖5 高爐鐵水運輸總圖布置（二）

1）高爐鐵水采用鐵路運輸時，高爐區的總圖布置應首先取決于鐵水運輸的總圖布置，先進行高爐區的總圖布置，再進行鐵水運輸總圖布置，存在難以彌補的不足。從某種程度上講，串式高爐群的布置就是鐵水運輸的總圖布置。

2）高爐區鐵水運輸總圖布置宜做到調車作業順暢，使機車在不增加調車作業的情況下進入煉鋼，可以縮短運輸時間，減少鐵水溫降。

3）多座高爐串式布置，鐵水運輸總圖布置需要重點考慮運輸調度作業的互相干擾，以及研究干擾程度對高爐、煉鋼生產的影響。

4）根據高爐的座數以及產量，合理確定運輸車輛調度作業繁忙程度，確定調車線數量，確保其占地滿足出鐵場區域的生產工藝布置需求。

5）根據鐵水運輸總圖布置，并結合高爐出鐵場工藝布置方案，合理確定串式高爐群之間的高爐間距，使其布置緊湊，并滿足鐵水運輸總圖布置要求。