云鋁潤鑫鋁業(yè)150 kt／a電解鋁技改工程總圖設(shè)計

易 雄（昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南　昆明　650051）

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云鋁潤鑫鋁業(yè)150 kt／a電解鋁技改工程總圖設(shè)計

易 雄
（昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：通過對云鋁潤鑫鋁業(yè)有限公司150 kt／a電解鋁技改工程的實例，對改擴(kuò)建項目總圖設(shè)計中總平面布置、運(yùn)輸方式、豎向設(shè)計等應(yīng)當(dāng)重點考慮的問題進(jìn)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(chǎn)以后的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，需從全局出發(fā)，綜合考慮，多種方案反復(fù)比選，得出最優(yōu)方案。

關(guān)鍵詞：改擴(kuò)建；總圖設(shè)計；電解鋁；技改工程；云鋁潤鑫鋁業(yè)

Runxin Aluminum Industry

0　引 言

云鋁潤鑫鋁業(yè)有限公司位于云南省紅河州個舊市大屯鎮(zhèn)紅河工業(yè)園區(qū)，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(qū)東側(cè)和昆河鐵路（米軌）從廠區(qū)南面分別通過，交通十分便利。該企業(yè)為云南冶金集團(tuán)股份有限公司下屬企業(yè)，現(xiàn)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(nèi)先進(jìn)的200 kA及240 kA大型預(yù)焙電解生產(chǎn)技術(shù)，1期始建于2002年7月，生產(chǎn)能力為50 kt／a；2009年完成2期改擴(kuò)建，生產(chǎn)能力達(dá)到150 kt／a。根據(jù)云南冶金集團(tuán)總公司“十二五”規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合潤鑫公司的發(fā)展規(guī)劃，在原有鋁冶煉能力150 kt／a的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模，實現(xiàn)鋁冶煉生產(chǎn)能力300 kt／a，鋁合金棒100 kt／a，熱軋加工150 kt／a的綜合生產(chǎn)能力。3期改擴(kuò)建項目于2011年開始建設(shè)，2014年按期順利投產(chǎn)。新建廠址位于現(xiàn)有廠區(qū)西側(cè)，占地455.69 hm2。

工程項目建設(shè)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(shè)的方法。一般前期新建企業(yè)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(kuò)建則不同，需在企業(yè)原有基礎(chǔ)上進(jìn)行整體或局部技術(shù)改造，這樣勢必受老企業(yè)現(xiàn)有場地條件、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)活動等諸多條件的制約，設(shè)計難度不言而喻。當(dāng)總圖進(jìn)行改擴(kuò)建項目設(shè)計時，不僅要考慮新建廠的總平面布置原則及有關(guān)要求，而且還必須考慮改、擴(kuò)建廠的現(xiàn)狀及總平面布置的特殊要求。

工業(yè)企業(yè)改、擴(kuò)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(yè)所處的空間位置大體可劃分為3大類：①在現(xiàn)有企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行改擴(kuò)建，或在其現(xiàn)有廠房內(nèi)部進(jìn)行設(shè)備新增、替換，或擴(kuò)大現(xiàn)有廠房、新增部分廠房；②在現(xiàn)有企業(yè)場地外擴(kuò)建，統(tǒng)一規(guī)劃、分期實施，前期設(shè)計全盤考慮，分段分期建設(shè)，土地一次或分次征用；③在現(xiàn)有企業(yè)場內(nèi)和場外都進(jìn)行改擴(kuò)建，實質(zhì)是上述改擴(kuò)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(shè)計過程進(jìn)行闡述，為今后改擴(kuò)建項目總圖設(shè)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(yè)建設(shè)和生產(chǎn)過程中一個極其重要的組成部分，一個企業(yè)的總圖運(yùn)輸系統(tǒng)是否合理直接關(guān)系到企業(yè)建設(shè)投資效益和生產(chǎn)成本等問題。潤鑫3期建設(shè)總平面設(shè)計原則是：做好全廠總體規(guī)劃，調(diào)整全廠總平面布置系統(tǒng)，使之符合生產(chǎn)工藝流程和物料流向，改善主要生產(chǎn)車間和輔助設(shè)施的布局；考慮綜合利用和環(huán)境保護(hù)，改善工廠生產(chǎn)和生活條件；盡量保留并合理利用現(xiàn)有建、構(gòu)筑物、運(yùn)輸線路及管網(wǎng)等設(shè)施；盡量少影響或不影響現(xiàn)有主要生產(chǎn)車間和設(shè)施的生產(chǎn)；充分考慮與現(xiàn)有生產(chǎn)車間在生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸上良好的銜接與聯(lián)系?？傊?，必須認(rèn)真全面統(tǒng)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(qū)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(jù)綜合原料庫與電解車間的相對位置，3期廠區(qū)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(qū)西側(cè)有1條當(dāng)?shù)卮迕竦臋C(jī)耕道，為當(dāng)?shù)卮迕襁M(jìn)出村莊、下田勞作的主要通道，很難征用。進(jìn)廠鐵路與原料庫為垂直關(guān)系，為接入綜合原料庫，受鐵路轉(zhuǎn)彎半徑影響，將在廠區(qū)西北側(cè)產(chǎn)生半徑約200 m的扇形區(qū)域，這部分廠區(qū)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(yè)的發(fā)展，廠區(qū)現(xiàn)狀是北側(cè)為昆河公路（326國道），南側(cè)為部隊營房，以東為現(xiàn)有廠房，將來廠區(qū)擴(kuò)建只能向西發(fā)展。因此，綜合原料庫布置在廠區(qū)西側(cè)，新建廠區(qū)將被鐵路線和原料庫隔斷，影響企業(yè)下一步的發(fā)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(xiàn)有原料庫在1條直線上，便于物料的裝卸。至于機(jī)耕道的制約則通過工業(yè)園管委會出面協(xié)商，對該路段進(jìn)行改線，由公司出資在廠區(qū)外重新修建，還路于民，這樣就突破了外界環(huán)境的約束，為企業(yè)下一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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(cè)，與原陽極組裝車間相鄰，電解車間南端為廠區(qū)整流所和220 kV變電站，以方便直流母線的串聯(lián)連接。電解車間西側(cè)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(qū)西側(cè)為鋁加工區(qū)，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(qū)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(yùn)輸。綜合倉庫北側(cè)，整流所以西為2棟臨時倒班房，棒材車間北側(cè)，廠區(qū)邊緣布置桶裝油品庫。新建廠區(qū)北側(cè)為新建廠區(qū)大門，接工業(yè)園區(qū)5＃規(guī)劃路，大門下方布置120 t地磅房，廠區(qū)西北側(cè)布置新水加壓泵站和污水處理站。

2　運(yùn)輸線路布置

總平面布置的基礎(chǔ)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(chǎn)設(shè)施便能得到最短捷的物料流程。改擴(kuò)建項目按照工藝流程結(jié)合場地特征完成總平面布置，再根據(jù)現(xiàn)有的內(nèi)外部運(yùn)輸方式與場地特征進(jìn)行科學(xué)比較，最終完善總平面布置和選取最佳的運(yùn)輸線路。

運(yùn)輸方式選擇首先考慮的是原材料進(jìn)廠的問題，應(yīng)根據(jù)物料的來源及外部運(yùn)輸條件進(jìn)行。潤鑫公司的主要原料為氧化鋁，來源于廣西平果鋁業(yè)，同時，昆河鐵路（米軌）雨過鋪樞紐站位于潤鑫公司東側(cè)，平距約8 km，雨過鋪至白沙沖的米軌鐵路從現(xiàn)由廠區(qū)南部圍墻外通過，其支線進(jìn)入廠內(nèi)原料車間。潤鑫公司廠區(qū)所在區(qū)域位于個（舊）開（遠(yuǎn)）蒙（自）地區(qū)的核心部位，昆河公路（326國道）在現(xiàn)有的潤鑫鋁業(yè)公司從廠區(qū)東側(cè)大門通過。因此潤鑫公司的運(yùn)輸方式原料采用鐵路運(yùn)輸，留有公路運(yùn)輸?shù)目赡?；成品既有鐵路運(yùn)輸?shù)臈l件，也有公路運(yùn)輸?shù)膱龅?，視運(yùn)送場地而定；而輔料、備件采用公路運(yùn)輸。依靠多種運(yùn)輸方式來組織生產(chǎn)，既增加了生產(chǎn)靈活性，又提高了生產(chǎn)效率。

3期原料庫布置在2期原料庫西側(cè)，3期原料庫西側(cè)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(zhǔn)”時再在庫房南側(cè)新鋪設(shè)1條線路，2期與3期庫房間增設(shè)交叉度線，更好地提高鐵路使用效率。

2期原料庫室內(nèi)地坪標(biāo)高與鐵路軌頂標(biāo)高一致，均為1 300.30 m，3期原料庫室內(nèi)地坪標(biāo)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(nèi)把鐵路軌頂標(biāo)高抬高1 m，鐵路線路縱坡應(yīng)為1.25%，這樣的縱坡用于廠內(nèi)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(shè)計時采用了高站臺的方法，將3期原料庫鐵路線的軌頂標(biāo)高與2期一致，同為1 300.30 m，利用車廂與軌頂?shù)母卟?，?期原料庫裝卸線內(nèi)火車車廂高度與室內(nèi)地坪一樣高，裝卸采用叉車和吊車聯(lián)合作業(yè)，既保證了線路安全，又節(jié)約了投資。

3　廠區(qū)的豎向設(shè)計

豎向設(shè)計也是總圖設(shè)計的1個重要組成部分，與總平面布置相互聯(lián)系不可分割，綜合協(xié)調(diào)和處理設(shè)計過程中出現(xiàn)的種種矛盾，是對總平面布置是否合理進(jìn)行校驗和校核的1種方式，是總圖設(shè)計合理、經(jīng)濟(jì)的有效保證。

改擴(kuò)建項目的豎向設(shè)計要著眼于現(xiàn)狀調(diào)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(yīng)的豎向設(shè)計方案。通常，最佳的豎向設(shè)計和最佳的總平面設(shè)計是一致的，但偶然情況下，也可能不是最優(yōu)的，潤鑫3期項目的豎向設(shè)計就是這樣。

場地設(shè)計標(biāo)高的確定，應(yīng)保證場地不被洪水、潮水和內(nèi)澇水淹沒，同時與周邊場地、道路的標(biāo)高相適應(yīng)，滿足運(yùn)輸及排水設(shè)施的技術(shù)條件。潤鑫鋁廠為改擴(kuò)建項目，周邊無河流、湖海、洪水、潮水的威脅，場地標(biāo)高主要根據(jù)現(xiàn)有廠區(qū)的地坪標(biāo)高確定，GB 50544－2009《有色金屬企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計規(guī)范》8.4.9條中明確規(guī)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%?！爆F(xiàn)有廠區(qū)西側(cè)主干道道路最高處標(biāo)高為1 300.85 m，最低為1 300.35 m，3期電解車間采用常規(guī)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(xiàn)有廠區(qū)主干道距離24.5 m，根據(jù)總圖設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)合潤鑫公司廠內(nèi)運(yùn)輸車輛的實際情況，確定進(jìn)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(nèi)地坪標(biāo)高為1 301.20 m。由此分別確定了新建廠區(qū)內(nèi)部道路標(biāo)高和其它各主要車間的地坪標(biāo)高，開始廠區(qū)的平土設(shè)計工作，3期的豎向設(shè)計的主要問題也由此產(chǎn)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(yùn)和外借，運(yùn)距短，場地標(biāo)高的確定都是圍繞填挖方平衡來進(jìn)行的。3期項目在場地標(biāo)高確定后進(jìn)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(jié)果大大超出預(yù)料。導(dǎo)致這樣結(jié)果的原因是，新建廠區(qū)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(shè)場地。由于潤鑫公司是逐步發(fā)展建設(shè)的，最初設(shè)計時未進(jìn)行全盤規(guī)劃，1期建設(shè)為保證方案最優(yōu)化，場地標(biāo)高定的偏低，導(dǎo)致2期、3期建設(shè)時豎向設(shè)計受前期場地標(biāo)高的制約，廠區(qū)標(biāo)高不能與現(xiàn)有地形相適應(yīng)，因此3期廠區(qū)內(nèi)大部分都為挖方，局部最大挖方高度4.1 m，導(dǎo)致填挖方嚴(yán)重失衡，按計算結(jié)果最終約有30萬m3的棄方需運(yùn)出廠外，項目投資將增加300～500萬元。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，3期的豎向設(shè)計不是最優(yōu)的，但作為改擴(kuò)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(jīng)反復(fù)調(diào)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(lián)系不大鋁加工廠區(qū)場地標(biāo)高抬高3 m，無鋁液運(yùn)輸車間之間聯(lián)絡(luò)通道坡度調(diào)整到6%的方法，將廠區(qū)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(shè)做了考慮。

改擴(kuò)建工程總平面設(shè)計是與多方面聯(lián)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(yōu)于其它方案即可。

4　結(jié) 語

從潤鑫3期工程設(shè)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(chǎn)以后的經(jīng)濟(jì)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(jié)合實際通過多次調(diào)整，多做方案比較，使之更加合理，才能得出1個最終的優(yōu)化總平面布置方案。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50544－2009有色金屬企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2010.

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50187－2012工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

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［5］雷明.工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計［M］.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1998：203.

中圖分類號：TQ081

文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)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；