淺談鋼鐵廠總平面設(shè)計(jì)

周海嬰

[摘要]隨著時(shí)代的發(fā)展,工藝的不斷改進(jìn)及采用體現(xiàn)物料流動(dòng)最小功原理的連續(xù)貫通型的總平面布置形式,現(xiàn)代化的鋼鐵廠總平面布置更科學(xué)、更合理并節(jié)省了寶貴的土地。

[關(guān)鍵詞]鋼鐵工業(yè) 總平面布置 物料流動(dòng)最小功原理 聯(lián)合集中布置 運(yùn)輸方式 改擴(kuò)建的鋼鐵廠

中圖分類號:TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810117-01

一、概述

鋼鐵工業(yè)是最重要的基礎(chǔ)工業(yè),是其他工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。許多國家都把發(fā)展鋼鐵工業(yè)放在十分重要的地位。鋼鐵工業(yè)是一個(gè)龐大的物質(zhì)生產(chǎn)部門。從礦石的開采,將礦石熔煉成生鐵,將生鐵煉成鋼,將鋼軋制成各種形狀規(guī)格的鋼材,是一個(gè)十分復(fù)雜的生產(chǎn)過程。

鋼鐵工業(yè)建設(shè)最大的特點(diǎn)是用地面積大,每生產(chǎn)一噸鋼鐵一般需要2.0m2/t～1.0m2/t的用地。而我國人口多,可耕地面積少,因此做好鋼鐵企業(yè)總平面布置工作,合理利用土地尤為重要。

二、鋼鐵廠總平面布置設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.體現(xiàn)物料流動(dòng)最小功原理的連續(xù)貫通型的總平面布置形式被廣泛采用。例如,煉鋼、連鑄、熱軋鋼板和冷軋鋼板等車間實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合集中布置,鋼水從煉鋼車間內(nèi)部經(jīng)過跨送至連鑄車間,連鑄坯采用輥道運(yùn)至熱軋車間,熱軋卷采用鏈帶送至冷軋鋼板車間。這些連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備就能把這幾個(gè)車間聯(lián)合集中布置在一起。在生產(chǎn)上達(dá)到連鑄、連軋,實(shí)行連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn),在布置上節(jié)約了用地,縮短了動(dòng)力管線長度,取得了綜合的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.采用新工藝。例如,采用煉鋼連鑄工藝,很大程度上壓縮了模鑄工藝所需廠房、設(shè)施的占地,使煉鋼主廠房和軋鋼主廠房有條件實(shí)現(xiàn)聯(lián)合布置,總圖布置更加緊湊,節(jié)約了煉鋼和軋鋼區(qū)域用地。

3.鋼鐵工業(yè)的規(guī)模有越來越向大型化方向發(fā)展的趨向。我國現(xiàn)階段正在進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整、淘汰落后工藝和設(shè)備,降低能耗和生產(chǎn)成本,改善環(huán)保,提高市場競爭力。如在五十年代末,我國所建的最大高爐容積只有1500立方米,最大的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)建成規(guī)模也只有100～300萬噸/年。而現(xiàn)在我國擁有的最大高爐容量為寶鋼股份有限公司的IBF,其有效容積為4300m3,近日,位于曹妃甸的京唐鋼鐵廠容積為5500m3煉鐵高爐已投入生產(chǎn)。一般說來,擴(kuò)大企業(yè)的規(guī)模,采用工藝先進(jìn)的大型設(shè)備,有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,節(jié)約原材料與燃料動(dòng)力的單位消耗,降低生產(chǎn)成本,減少單位產(chǎn)品的平均投資,有效地降低鋼鐵廠單位占地面積和總占地面積。

4.總圖布置理念和運(yùn)輸方式的變化。六十年代以前,我國鋼鐵廠總圖布置和運(yùn)輸方式基本上套用前蘇聯(lián)鋼鐵廠的模式,其典型布置為平行串并聯(lián)布置和人字形布置,廠內(nèi)運(yùn)輸以鐵路運(yùn)輸為主。廠內(nèi)大量鐵路造成總圖布置上不可避免地產(chǎn)生三角形的空隙地帶,很難布置緊湊,用地面積較大。七十年代以后,計(jì)算機(jī)過程控制技術(shù)大量地應(yīng)用于鋼鐵廠,生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化,車間不斷集中和合并,與這相應(yīng)的連續(xù)運(yùn)輸方式——帶式機(jī)、輥道、管道等,逐步替代了鐵路,綜合運(yùn)輸結(jié)構(gòu)開始形成。隨之而來的是體現(xiàn)物料流動(dòng)最小功原理的連續(xù)貫通型的總平面布置形式被廣泛采用,逐步實(shí)施與主體生產(chǎn)設(shè)施裝備水平相適應(yīng)的現(xiàn)代化搬運(yùn)技術(shù)——運(yùn)輸自動(dòng)化。

三、鋼鐵廠總平面設(shè)計(jì)

(一)設(shè)計(jì)思想

1.要有總體觀點(diǎn)。對全廠設(shè)施的布置,要從全局出發(fā),全面地辯證地對待各種要求。按照全廠物流、人流、能源流、信息流等布置各個(gè)場地內(nèi)建構(gòu)筑物、鐵路、道路、管線等,不僅要求局部合理,還要求整體或全局合理。

2.改擴(kuò)建的鋼鐵廠設(shè)計(jì)要有較強(qiáng)的時(shí)間性,也就是動(dòng)態(tài)總圖設(shè)計(jì)。企業(yè)的發(fā)展是隨著時(shí)間的推移而變化的,所以設(shè)計(jì)時(shí)間不能只有空間觀念,還應(yīng)把握時(shí)間進(jìn)程。以往總平面設(shè)計(jì)以設(shè)定的規(guī)模、產(chǎn)品和建設(shè)年限為設(shè)計(jì)目標(biāo),把總平面布置圖看成是靜止的、不大容易改變的。鋼鐵企業(yè)的改建擴(kuò)建是我國今后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)發(fā)展鋼鐵工業(yè)的主要途徑。在企業(yè)改擴(kuò)建過程中,工廠布置的技術(shù)改造隨著工廠各個(gè)設(shè)施的改造而經(jīng)歷較長的過程,在這一時(shí)段內(nèi),工廠布置始終是變化著的,這就要求總平面設(shè)計(jì)人員要有較強(qiáng)的時(shí)間觀念,因此,總平面設(shè)計(jì)不僅要考慮終極目標(biāo),同時(shí)也要研究到達(dá)最終目標(biāo)前各階段建設(shè)的工廠布置,調(diào)整不合理的改造計(jì)劃程序,使各階段的工廠布置都處于最佳狀態(tài)。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,企業(yè)在質(zhì)量、品種、消耗和產(chǎn)量方面做出調(diào)整的同時(shí),工廠布置也要隨之不斷調(diào)整,掌握時(shí)間,滾動(dòng)向前,這就是動(dòng)態(tài)總圖設(shè)計(jì)的要求。

(二)舊廠的改建、擴(kuò)建

舊廠的生產(chǎn)設(shè)備比較陳舊,生產(chǎn)工藝比較落后,工廠的總平面布置缺乏合理的規(guī)劃和系統(tǒng)的布置。車間建筑物和附屬設(shè)施的布局擁擠凌亂,物料搬運(yùn)交叉迂回。在這種情況下,進(jìn)行改建擴(kuò)建,首先要調(diào)整理順全廠總平面布置系統(tǒng),改善主要生產(chǎn)車間和附屬設(shè)施的布局,使生產(chǎn)流程和物料流向符合鋼鐵生產(chǎn)工藝的要求。在對廠區(qū)場地不夠、廠內(nèi)外運(yùn)輸系統(tǒng)能力不足、生產(chǎn)流程和物流不順等相關(guān)問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,做出各個(gè)局部的布置方案,從技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面比較,評價(jià)其優(yōu)缺點(diǎn),綜合成一個(gè)科學(xué)的全廠總平面布置方案。既要合理利用現(xiàn)有建構(gòu)筑物和運(yùn)輸設(shè)施,又要使生產(chǎn)系統(tǒng)符合工藝流程達(dá)到先進(jìn)水平;既要使現(xiàn)有的生產(chǎn)能力不降低,保持工廠當(dāng)前的效益,又要達(dá)到擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、增加品種、提高質(zhì)量的目的。

在改建、擴(kuò)建工程的實(shí)施中,遇到的主要困難是廠區(qū)用地不夠。因?yàn)橐蟛挥绊懍F(xiàn)有的生產(chǎn)力,對現(xiàn)有的廠房設(shè)施、運(yùn)輸線路、動(dòng)力管網(wǎng),不能隨意拆遷。需要認(rèn)真研究,采取措施,騰出用地。

(三)新廠的擴(kuò)建

新建鋼鐵廠在前期設(shè)計(jì)時(shí),已按照最大規(guī)模,分期建設(shè)的要求,進(jìn)行規(guī)劃?？偲矫娌贾檬前捶制诮ㄔO(shè)形成幾個(gè)系統(tǒng)布置,每個(gè)系統(tǒng)從燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼形成完整的生產(chǎn)力,達(dá)到基本平衡。各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)可以單獨(dú)生產(chǎn),也可以各系統(tǒng)調(diào)劑,形成全廠的總體生產(chǎn)流程?？偲矫娌贾脤⒏鬈囬g向同一方向平行預(yù)留發(fā)展,分期擴(kuò)建,工廠規(guī)模逐漸擴(kuò)大。有了總體規(guī)劃和全廠總平面布置,分期建設(shè)時(shí),可以按照總體布置實(shí)施,不至于出現(xiàn)場地面積不夠、運(yùn)輸線路交叉等問題,施工對生產(chǎn)的影響也可以減少到最小。

四、結(jié)束語

多年來的設(shè)計(jì)工作實(shí)踐,使我們進(jìn)一步明確生產(chǎn)工藝和物料流程是總平面設(shè)計(jì)的主要依據(jù),當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)的更新,先進(jìn)運(yùn)輸設(shè)備的開發(fā),改變了生產(chǎn)工藝運(yùn)輸流程,形成了鋼鐵廠的連續(xù)化生產(chǎn)線,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)約了用地,給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn):

[1]丁澤洲,鋼鐵廠總平面設(shè)計(jì),北京冶金工業(yè)出版社,1998.