大型煉油項(xiàng)目總圖布置理念與方法

張斌 譚建輝

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院）

工廠總圖是指工廠各類設(shè)施在空間上的坐標(biāo)位置并以各類媒介表現(xiàn)出來(lái)。由于各類設(shè)施的聯(lián)系疏密不一，影響各類設(shè)施的關(guān)系又錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，優(yōu)良的工廠總圖必須注重工廠功能分區(qū)區(qū)劃的合理性及各設(shè)施在平面布局中的坐標(biāo)位置，以達(dá)到工藝流程順暢、投資節(jié)約、功能適用，并適應(yīng)工廠未來(lái)發(fā)展的要求。

大型煉油項(xiàng)目投資密度大、建設(shè)強(qiáng)度高，且加工及處理的對(duì)象屬于易燃、易爆物質(zhì)，總圖布置在減少煉油項(xiàng)目投資、確保煉油項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)及安全方面起著至關(guān)重要的作用。本文從宏觀視角切入，闡述了創(chuàng)建優(yōu)良煉油項(xiàng)目總平面布置圖的基本理念與方法，以期指導(dǎo)煉油項(xiàng)目的總圖設(shè)計(jì)。

1 工廠總圖布置理念

1.1 系統(tǒng)觀念

工廠總圖是一個(gè)有機(jī)的整體，是各個(gè)系統(tǒng)及功能分區(qū)的有機(jī)整合。功能分區(qū)的目的是使功能相同或相似的設(shè)施盡量集中布置，以便于各類設(shè)施之間的聯(lián)系。在分析各功能分區(qū)關(guān)系的基礎(chǔ)上，按照輸入條件合理布局各功能分區(qū)。對(duì)各功能分區(qū)在空間位置上的有效拼接，是形成優(yōu)良工廠總圖的基礎(chǔ)。

煉油項(xiàng)目總圖由工藝生產(chǎn)區(qū)、公用工程輔助設(shè)施區(qū)、儲(chǔ)運(yùn)區(qū)、綜合管理區(qū)、通道系統(tǒng)等組成。在布局各類工藝裝置、儲(chǔ)罐、輔助設(shè)施，以及道路、鐵路等線性工程時(shí)，需要考慮的因素眾多，如，物流、人流、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀等，同時(shí)，也要考慮工廠內(nèi)部與外部的環(huán)境關(guān)系，如，鐵路接口條件、管道接口條件等。各類因素對(duì)于確定某設(shè)施的空間位置施加的作用可能相互矛盾，如，煉油項(xiàng)目的凈水廠需要靠近廠區(qū)邊緣，以方便供水管道的接入，同時(shí)，變電站、鐵路裝卸站、汽車裝卸站、綜合管理中心等設(shè)施，根據(jù)其功能要求也需要布置在廠區(qū)邊緣，這就需要利用系統(tǒng)的方法，縱觀全局、平衡各項(xiàng)關(guān)系，以達(dá)到工廠總圖的最優(yōu)。

1.2 制宜觀念

從遵循的理念來(lái)看，城市規(guī)劃選址和煉油項(xiàng)目廠址選擇有相似之處，只是二者在空間表達(dá)的尺度上大小有別。如，《管子·乘馬篇》強(qiáng)調(diào)，城市選址應(yīng)“低勿近水而溝防省”，其選址理念也適用于煉油項(xiàng)目，即，合理利用自然條件，在確保廠址安全的前提下，避免不必要的自然地形改造。此外，《管子·乘馬篇》強(qiáng)調(diào)，在城市形制上應(yīng)“因天才，就地利”，故“城郭不必中規(guī)矩，道路不必中準(zhǔn)繩”，這也正好與煉油項(xiàng)目總圖布置所強(qiáng)調(diào)的因地制宜、隨坡就勢(shì)的布置原則相同。

工廠是區(qū)域環(huán)境的一部分，必然會(huì)與區(qū)域環(huán)境相互作用，優(yōu)秀的總平面布置圖必然是大環(huán)境與工廠小環(huán)境的和諧統(tǒng)一。因此，總圖布置應(yīng)在利用廠區(qū)自然地形的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理地改造，盡量避免深挖深填、高邊坡高擋墻；對(duì)于地形復(fù)雜的廠區(qū)，總圖豎向應(yīng)優(yōu)先考慮臺(tái)地式，由高至低、隨坡就勢(shì)，減少土方工程量。由于廠區(qū)地形條件千差萬(wàn)別，各個(gè)煉油項(xiàng)目的特點(diǎn)又有不同，因此，總圖布置既要考慮共性的問(wèn)題，也要考慮場(chǎng)地情況、煉油項(xiàng)目本身的個(gè)性特點(diǎn)；既要貫徹總圖布置的基本要求，又要靈活應(yīng)用總圖布置技術(shù)，要把總圖布置的原則性和靈活性充分地結(jié)合在一起?？傊浞掷米匀画h(huán)境條件，區(qū)分共性與特性，充分考慮各種影響因素，因地制宜布置總圖。

1.3 經(jīng)濟(jì)觀念

工程項(xiàng)目的建設(shè)需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，其分析結(jié)果直接影響項(xiàng)目的可行性。在大型煉油項(xiàng)目中，總圖工程范圍內(nèi)影響到建設(shè)投資的因子眾多，如，地基及土方工程、道路工程、建設(shè)用地面積等。因此，總圖布置的優(yōu)劣對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的分析結(jié)果有較大影響。

廠區(qū)占地面積的大小影響到征地費(fèi)用的多少，對(duì)于征地單價(jià)高的場(chǎng)地，要千方百計(jì)減少占地面積。另外，廠區(qū)占地面積越大，管廊、道路及各類地下管道等各類線性工程就越多，對(duì)于單價(jià)高的線性工程，如，輸送蒸汽的超高壓管道，應(yīng)想方設(shè)法減少其長(zhǎng)度。優(yōu)良的總圖可以有效地減少占地面積及縮短線性工程的總長(zhǎng)度，以達(dá)到降低建設(shè)投資的目的。因此，煉油項(xiàng)目總圖設(shè)計(jì)采取功能分區(qū)的布置方法，將聯(lián)系密切的設(shè)施相近布置，可縮短管道長(zhǎng)度、降低投資。如，將循環(huán)水場(chǎng)靠近負(fù)荷中心，可縮短循環(huán)水管道長(zhǎng)度，并且，循環(huán)水場(chǎng)應(yīng)與主要負(fù)荷中心保持相同或相近的豎向標(biāo)高，以降低動(dòng)力消耗。因此，實(shí)際工作中，在條件許可的情況下，應(yīng)對(duì)總圖進(jìn)行定量分析，研究其“性價(jià)比”，使煉油項(xiàng)目總圖布置既符合規(guī)范，又經(jīng)濟(jì)適用。

1.4 權(quán)重思想

煉油項(xiàng)目總圖布置考慮的因素較多，主要分為物流因素和非物流因素。物流因素，如，工藝物料、給排水等；非物流因素，如，安全、環(huán)境方面的因素等。當(dāng)考慮物流因素時(shí)，設(shè)施之間越近越好，以節(jié)約管道投資；當(dāng)考慮非物流因素時(shí)，設(shè)施之間距離越遠(yuǎn)越好，以提高整個(gè)煉油廠的安全性。

由于煉油廠具有易燃易爆的特點(diǎn)，根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)施之間需要留出一定的安全防火距離，以利于事故狀態(tài)下工作人員的逃生，以及為控制火災(zāi)的蔓延贏得時(shí)間。安全距離是剛性的要求，不能突破，因此，設(shè)施之間的距離不能太近，需要按照規(guī)范要求有條件地靠近。從環(huán)保、安全、廠容等非物流因素方面對(duì)設(shè)施之間的位置進(jìn)行考慮時(shí)，受制于征地面積及征地費(fèi)用，設(shè)施之間的距離也不能太遠(yuǎn)。因此，需要在物流因素及非物流因素對(duì)總圖布置的影響方面做出平衡，合理確定權(quán)重因子，通過(guò)“德?tīng)柗啤狈ù_定各類設(shè)施的密切關(guān)系度，從而進(jìn)行總圖布置?？傮w來(lái)說(shuō)，各類設(shè)施密切關(guān)系度大的靠近布置，密切關(guān)系度小的遠(yuǎn)離布置，密切關(guān)系度較小的較為遠(yuǎn)離，這樣依次類推進(jìn)行設(shè)施的布置，直到將全部設(shè)施落實(shí)在總圖上。

2 煉油項(xiàng)目總圖布置過(guò)程方法

2.1 漸縮的方法

工廠或設(shè)施是在特定的場(chǎng)地上建設(shè)的，它所處的地理位置、區(qū)域交通、城鎮(zhèn)布置及周邊關(guān)系等決定了建廠的前提條件，因此，總圖布置首先應(yīng)從宏觀著眼。所謂漸縮的方法，即是由宏觀至微觀，由遠(yuǎn)及近，由外圍至廠區(qū)內(nèi)部的工作方法。

在進(jìn)行總圖布置時(shí)，首先，應(yīng)對(duì)外部條件進(jìn)行分析，如，城市規(guī)劃、土地性質(zhì)、能源來(lái)源、道路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、防洪、依托條件等。如果需要，有些條件可以通過(guò)協(xié)商做出部分修改，如，若廠區(qū)土地性質(zhì)與當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃的要求不一致時(shí)，工廠可以與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商修改城市規(guī)劃，以滿足工廠用地要求。在了解了廠區(qū)外圍的建設(shè)環(huán)境后，再對(duì)廠區(qū)本身的建設(shè)條件、總圖布置進(jìn)行分析研究。在對(duì)廠區(qū)地質(zhì)條件、水文條件、廠區(qū)地形條件、廠區(qū)大小形狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的輸入條件進(jìn)行總圖布置。

如，我國(guó)某煉油項(xiàng)目，占地約240×104m2。在總圖布置時(shí)，首先，需要明確廠區(qū)邊界條件，如，物料進(jìn)廠接點(diǎn)、鐵路接點(diǎn)、供排水接點(diǎn)、供電接點(diǎn)、供氣接點(diǎn)、周邊道路環(huán)境等；然后，根據(jù)工藝流程確定廠區(qū)大的功能區(qū)劃，如，工藝裝置區(qū)、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施區(qū)、公用工程區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)及廠區(qū)綜合管理區(qū)；最后，根據(jù)各專業(yè)的輸入條件，確定各個(gè)功能分區(qū)的位置、大小，描繪初步的總圖布置圖。

2.2 由面及點(diǎn)的方法

在進(jìn)行工廠總圖布置之前，根據(jù)項(xiàng)目主項(xiàng)表逐級(jí)分解的內(nèi)容，或者根據(jù)項(xiàng)目工作分解的內(nèi)容，按照功能分區(qū)的要求，由面及點(diǎn)，充實(shí)豐富各個(gè)功能區(qū)的內(nèi)容。從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)來(lái)看，系統(tǒng)的分解是了解系統(tǒng)各組成部分的特性及系統(tǒng)要素之間的因果關(guān)系，而系統(tǒng)的綜合則是檢驗(yàn)系統(tǒng)是否達(dá)到預(yù)期的目的。所以，在實(shí)際總圖布置時(shí)，通過(guò)由面及點(diǎn)的方法，形成初步的布置圖。首先，確?？倛D布置能滿足工廠基本功能的要求；然后，分析各個(gè)功能分區(qū)之間的關(guān)系，以及功能分區(qū)內(nèi)各子功能分區(qū)之間的關(guān)系，確保物流順暢、管路短且便捷。

在由面到點(diǎn)的總圖布置過(guò)程中，要抓諸多矛盾的主要方面，抓住關(guān)鍵性且影響全局的工作。在項(xiàng)目前期，總圖布置格局應(yīng)是總圖布置的關(guān)鍵性工作，如，功能分區(qū)、設(shè)施的整合與分散等。在總圖布置的大格局確定后，再進(jìn)行細(xì)部的工作，如，管廊走向、道路布置、綠化等。

2.3 由粗到細(xì)的方法

所謂由粗到細(xì)的方法，即從宏觀到微觀，由粗略到具體的工作方法。任何一個(gè)項(xiàng)目，隨著工作的進(jìn)展，資料的細(xì)化，它所研究的內(nèi)容和深度不斷地趨向具體化、清晰化。對(duì)于總圖布置來(lái)說(shuō)，其內(nèi)容和深度，甚至研究對(duì)象、研究范圍，因項(xiàng)目的逐步推進(jìn)而逐漸深入，逐步明朗?？倛D布置的輸入條件，包括外部與內(nèi)部的輸入條件，隨著項(xiàng)目的進(jìn)展而逐漸具體、明晰?？倛D工程師，首先要樹(shù)立總圖工作漸進(jìn)的意識(shí)，因?yàn)榭倛D專業(yè)從屬于項(xiàng)目，離開(kāi)項(xiàng)目的支撐總圖專業(yè)意義不復(fù)存在；同時(shí)，總圖專業(yè)的工作進(jìn)展一定是隨著項(xiàng)目的進(jìn)展而逐步推進(jìn)，由于項(xiàng)目的范圍、信息逐漸明朗，勢(shì)必會(huì)對(duì)總圖布置和其他專業(yè)的工作帶來(lái)變化。所以總圖布置工作是一項(xiàng)漸進(jìn)完善的過(guò)程，總圖工程師樹(shù)立這個(gè)意識(shí)后，有利于工作的開(kāi)展。在項(xiàng)目初始階段，由于項(xiàng)目本身需要面臨諸多的不確定性，因此，項(xiàng)目的輸入條件不可能很細(xì)致，但是，此時(shí)需要開(kāi)展初步的總圖布置工作。隨著工作的進(jìn)展、項(xiàng)目的深入，各種輸入條件逐漸完善、細(xì)致，各類不確定性逐步明朗，此時(shí)，需要進(jìn)一步完善工廠總圖。因此，總圖布置工作是一項(xiàng)漸進(jìn)完善的過(guò)程。

2.4 量化選優(yōu)

設(shè)計(jì)項(xiàng)目本身是不斷謀劃和決策的過(guò)程，諸多決策是在工作過(guò)程中進(jìn)行的，總圖布置亦然。在決策的過(guò)程中，輔助決策者做出決策的重要依據(jù)是方案比選?？倛D布置方案比選中，有些因素可以進(jìn)行定量的比較，如，土方工程量、地基處理費(fèi)、管廊長(zhǎng)度等；有些因素只能進(jìn)行定性的比較，如，安全、美觀等。應(yīng)采取科學(xué)方法盡量將定性的內(nèi)容進(jìn)行定量化。量化就是將參與比較的各類因子，通過(guò)科學(xué)的方法，客觀、公正的轉(zhuǎn)化為一定的數(shù)量概念。量化才能給人以說(shuō)服力，令人信服并接受，這是總圖工程師努力的方向，也是總圖專業(yè)發(fā)展的方向。如，通過(guò)權(quán)重法對(duì)各類比較因子進(jìn)行量化，采取“專家法”進(jìn)行打分，得分高者為推薦方案。

3 結(jié)語(yǔ)

煉油項(xiàng)目的總圖布置較為復(fù)雜，并且，影響因素多、政策性強(qiáng)、需要處理的矛盾多，如何協(xié)調(diào)各類因素使其達(dá)到平衡至關(guān)重要。因此，總圖工程師應(yīng)充分發(fā)揮主動(dòng)協(xié)作精神，合理運(yùn)用總圖布置理念與方法，為煉油企業(yè)描繪出既符合規(guī)范、又經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)良的建設(shè)藍(lán)圖。另外，大型煉油項(xiàng)目總圖布置理念與方法，雖以煉油項(xiàng)目為背景，但是，提出的方法在工廠總圖布置中具有普遍性，對(duì)其他類型項(xiàng)目的總圖設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)和借鑒意義。

[1] 安定宇.試論煉油廠總平面布置[J].化工設(shè)計(jì),2006,16(3):41-44.

[2] 儲(chǔ)慕東.技術(shù) 思想 方法—如何規(guī)劃優(yōu)良的工廠總圖[J].鋼鐵廠設(shè)計(jì),2001(4):32-37.