運輸分析在某大型有色工業(yè)基地總體規(guī)劃中的應用

高曉軍

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

運輸分析在某大型有色工業(yè)基地總體規(guī)劃中的應用

高曉軍

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

某大型有色工業(yè)基地的總體規(guī)劃涉及多個項目，運輸物料種類多，運輸量大，運輸方式多樣，運輸線路布置復雜。在總體規(guī)劃設計過程中，從運輸分析入手，對各種主要物料的運輸方案進行分析和論證，指導總體規(guī)劃的設計。

有色工業(yè)基地； 總體規(guī)劃； 運輸分析

0 前言

工業(yè)企業(yè)總體規(guī)劃，是對構成企業(yè)的各個組成部分或設施進行總的布置和規(guī)劃，是工程設計和建設的一個重要階段。影響總體規(guī)劃的因素很多，其中滿足生產使用功能是一個基本要求，而物料運輸也是非常重要的一個方面。企業(yè)運輸系統象紐帶一樣，將企業(yè)內外聯系、內部各生產車間聯系為一個整體。

企業(yè)運輸按使用地點一般可分為外部運輸和內部運輸兩類。外部運輸是企業(yè)為運入原料、燃料及各種輔料或運出成品、半成品及廢料而發(fā)生的運輸過程；內部運輸是企業(yè)內部各車間、倉庫之間，原、輔料各種材料、半成品、成品的運輸過程。

企業(yè)常用的運輸方式有水路運輸、鐵路運輸、道路運輸、膠帶運輸、管道運輸等。幾種運輸方式的特點詳見表1。

表1 企業(yè)常用的幾種運輸方式的特點

外部運輸方式及運輸線路，一般可根據企業(yè)運輸要求、地區(qū)交通狀況、地形地質條件以及經濟性等因素決定。

企業(yè)內部運輸方式和線路布置，會對企業(yè)總體規(guī)劃產生重大影響，是確定建廠用地、交通干道走向、各車間相互位置的重要因素，例如不同的運輸方式占地面積相差很大，采用鐵路運輸比其他運輸方式用地明顯增加；短捷的物料運輸方向直接影響相關廠房的相互位置和間距等。

有些歷史長久的大型企業(yè)，多次改擴建后出現了一些運輸折返、交叉擁堵等問題，不僅增加了運輸成本，問題嚴重時還會影響正常生產。因此，對大型企業(yè)而言物料運輸是一項重要工作，運輸方案的研究在企業(yè)總體規(guī)劃中也是一項重要內容。

運輸分析是根據物料的屬性和運輸量，在一定區(qū)域內對物料的運輸方式、運輸線路、運輸的經濟性、環(huán)境影響等進行綜合分析論證，從而確定一個運輸順暢、經濟合理的運輸方案的過程。

本文結合某大型有色工業(yè)基地總體規(guī)劃，從運輸分析的角度入手，對企業(yè)的總體運輸方案進行分析論證，對主要物料運輸方式和線路方案的選擇進行了探討。

1 項目概況

某大型有色工業(yè)基地地處我國沿海地區(qū)的某工業(yè)開發(fā)區(qū)，用地面積6 km2，東西長3 km，南北寬2 km，其北部是陸地，南部是海域，項目前期主要利用陸地區(qū)域，約3 km2。

根據企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，該工業(yè)基地擬建成10萬t/a鎳金屬、60萬t/a銅金屬的生產基地，項目建設按照統籌規(guī)劃、分期建設的原則實施，一期工程由40萬t/a礦銅、20萬t/a鎳鐵項目以及配套的公輔項目組成；二期將再建一套鎳鐵項目并新建普鎳、再生銅冶煉項目；后期發(fā)展以產品深加工以及銅鎳產業(yè)鏈的相關項目為主。

2 項目外部交通

基地東北向約3 km有一座小城鎮(zhèn)，該小鎮(zhèn)向西北約30 km是一座地級城市，再向北約150 km是一座省會城市，目前地級城市和省會城市之間有高速公路、鐵路相連。項目地周圍已有道路通達，交通便利。

2.1 鐵路

項目地附近已有地方支線鐵路在建設，該支線鐵路向西北與國家干線鐵路網接軌，其技術標準為：1435準軌，工業(yè)企業(yè)Ⅰ級。目前鐵路已鋪軌至廠區(qū)以北約5 km處，擬建的M車站位于廠區(qū)東北約2.5 km。

2.2 道路

項目地四周均有規(guī)劃道路，西側是A道，東側是B道，北側是C路，南側是D路，目前基地南部還是海域，D路近期不可能建設，南面隔D路是規(guī)劃的港口區(qū)。

基地東側的B道已通至廠區(qū)以北約1 km處，該道路連接附近小城鎮(zhèn)，直通地級城市中心，并與高速公路銜接，該道路是開發(fā)區(qū)對外聯系的一條主要通道，瀝青混凝土路面，雙向4車道；基地西側的A道已基本建成，可通至廠區(qū)。

2.3 水路

項目地附近的地級城市是地處沿海的港口城市，海運業(yè)非常發(fā)達，具有20萬t級及以下的多個碼頭，可為基地的物料轉運提供服務。另外，為了滿足基地生產對海外物料的運輸需求，項目地西南面約4 km處，已經規(guī)劃20萬t級的海運碼頭。

3 外部運輸對基地總體規(guī)劃的影響

3.1 水路運輸

基地生產原料中全部的紅土礦和大部分銅精礦、煤均來自國外，運輸量約526萬t/a?；氐靥幯睾５貐^(qū)，可充分利用當地成本低廉的水路運輸條件。

規(guī)劃的20萬t級海運碼頭位于基地西南面約4 km處，從碼頭卸下的物料，還有4 km的距離才能進入基地，在近期不考慮大規(guī)模填海的情況下，在海上架設運礦膠帶是適宜的選擇，這是因為膠帶運輸不僅能承擔大運量的散料運輸任務，而且成本較低，同時運輸膠帶進入原料堆場可以直接和堆料機對接。

在基地總體規(guī)劃中，將紅土礦堆場、銅精礦倉布置在基地的西南部，方便海運膠帶的接入。

3.2 鐵路運輸

根據市場調查，國產銅精礦的運入,鎳銅產品、部分硫酸的運出，運距較遠，結合運輸地附近的交通條件，擬采用運輸成本較低的鐵路運輸方案，運輸量約268萬t/a。

在基地總體規(guī)劃中，擬建鐵路從基地的東北角引入基地，接軌于基地東北方向約2.5 km的M車站。鐵路工廠站布置在基地的北部邊緣地帶。盡量避免基地內鐵路和公路、鐵路和人流的交叉干擾。

鐵路工廠站，結合用地、裝卸貨位等因素，設計為一站兩場形式，總長度近3000 m，與基地東西向的用地長度相當，這種布置與基地東西向橫列式總體布局的形式相適應。

3.3 道路運輸

基地四周均有規(guī)劃道路，但是南面是海域，南面的規(guī)劃路近期不會建設，而基地北部布置了鐵路站場，為了避免公路與鐵路站場交叉，此方向不適合布置主要道路出入口。因此，基地能利用的外部道路主要是東面的B道和西面的A道。

由于居住區(qū)在基地東北方向，為方便職工上下班和企業(yè)對外聯系，在總體規(guī)劃中將廠前區(qū)布置在廠區(qū)東部，并在廠前區(qū)北側附近設置主要人流出入口，面向B道開設，與主要人流出入口相對應的12號路成為基地主要人流通道。

為避免人流、物流的交叉干擾，同時為廠前區(qū)創(chuàng)造清潔的環(huán)境，將主要運輸出入口布置在廠區(qū)西面、面向A道開設。在總體規(guī)劃中，將紅土礦堆場、銅精礦倉北側的20號路設計為主要運輸通道，該道路直通向西與A道連接，并相應設置主要物流出入口。

4 內部運輸

基地一期工程的內部運輸主要是鎳鐵冶煉區(qū)、礦銅冶煉區(qū)的內部運輸。鎳鐵冶煉的生產連續(xù)性強，紅土礦的運輸量大，選擇運輸效率高、與生產環(huán)節(jié)銜接好的膠帶運輸作為其主要運輸方式，這里不再贅述。本節(jié)將重點探討礦銅冶煉區(qū)的內部運輸。

4.1 物料運輸與總體規(guī)劃

礦銅冶煉是將銅精礦經過熔煉、電解等工序生產出電解銅成品的生產過程。在總體規(guī)劃中，為了很好地組織生產，根據各工序生產功能和性質的不同，將礦銅冶煉區(qū)分為6個功能分區(qū)，分別是銅精礦倉、礦產銅熔煉、銅電解、制酸、渣選礦、貴金屬分區(qū)。

礦銅冶煉主要物料流程見圖1。

圖1 礦銅冶煉主要物料流程

圖1可知，銅精礦倉送來的銅精礦在熔煉廠房經過生產加工分別產出銅陽極板、含二氧化硫的煙氣、銅熔煉渣。銅陽極板進一步運送至電解廠房生產電解銅成品；含二氧化硫煙氣輸送至制酸系統產出硫酸；熔煉渣運送至送渣選礦進一步回收銅精礦。因此，銅熔煉是整個物料運輸的核心環(huán)節(jié)，處于整個生產布局的中心地位。

在總體規(guī)劃中，將礦產銅熔煉分區(qū)布置在場地中部，并根據物料流程，以生產聯系方便、運輸順暢短捷、兼顧環(huán)境影響的原則確定銅電解、渣選礦、制酸分區(qū)的相互位置。礦銅冶煉區(qū)的總體規(guī)劃詳見圖2。

圖2 礦銅冶煉區(qū)總體規(guī)劃圖

銅精礦倉兼顧外部銅精礦的運入和方便向銅熔煉供礦，布置在主要運輸通道(20號路)的南側、與礦銅熔煉分區(qū)一路之隔。

銅陽極板在銅熔煉廠房的東側運出，將銅電解(陽極板堆場)對應布置在其東側；二氧化硫煙氣從銅熔煉廠房的南側產出，由管道輸送至制酸分區(qū)，將制酸分區(qū)布置在銅熔煉的東側、銅電解的南側；銅熔煉渣從熔煉廠房的北側產出，將渣選礦(渣緩冷場)對應布置在銅熔煉廠房的北側。

貴金屬分區(qū)接收電解產出的陽極泥，進一步提煉貴金屬，將貴金屬分區(qū)布置在電解的南側。

銅成品庫和硫酸庫(含裝卸設施)靠近鐵路工廠站布置，方便鐵路運輸作業(yè)。

4.2 物料運輸方案

銅精礦倉和銅熔煉廠房之間的精礦運輸，約200萬t/a，屬于大運量的散料運輸，采用冶煉廠常用的膠帶運輸方式。

銅陽極板的運輸，常見的運輸方式是道路叉車運輸和平板車運輸。叉車的裝載量小，裝卸作業(yè)簡單，與生產銜接好，適合于短距離的陽極板運輸，如果距離較遠，叉車運輸不經濟，應選擇平板車運輸+叉車裝卸的方式。

在總體規(guī)劃中銅熔煉和陽極板堆場之間僅一路之隔，運距很短，陽極板選擇道路叉車運輸。需要注意的是，本項目的陽極板運輸量達40萬t/a，即使采用目前載重量較大的8 t叉車運輸，在批量運輸期間，作業(yè)也非常繁忙，由于運輸線路與銅熔煉和陽極板堆場之間的9號路直接交叉，因此陽極板的運輸會對9號路的交通造成嚴重影響。實際生產中集中運輸陽極板期間，經常使用隔離裝置將9號路局部封閉，這樣優(yōu)先保證了陽極板運輸的順暢、高效，同時也避免了運輸交叉產生的安全隱患。

銅熔煉渣的運輸，屬于高溫危險貨物運輸，采用專用道路渣罐車運輸。

二氧化硫煙氣的輸送，采用氣體管道運輸；硫酸的輸送，屬于腐蝕性液體運輸，采用防腐蝕的液體管道運輸；電解銅成品的運輸，運距稍遠，采用道路平板車運輸+叉車裝卸的方式。

5 銅熔煉渣的運輸

運輸方式：銅熔煉渣從熔煉主廠房運送至渣緩冷場，在運輸過程中仍是熔融狀態(tài)，屬于高溫危險貨物運輸，傳統上一般采用鐵路渣罐車運輸，近年來，隨著道路渣罐車技術的發(fā)展，道路渣罐車的熱渣運輸在國內銅冶煉廠得到極大的應用和推廣，道路渣罐車相對鐵路渣罐車運輸具有初期投資省、用地面積小、裝卸作業(yè)簡單、靈活性強的優(yōu)點。因此本項目銅熔煉渣采用道路渣罐車的運輸方式。

運輸車輛：道路渣罐車是渣罐運輸的專用車輛，本項目選用的車輛長×寬×高=11.8 m×4.8 m×4.65 m，自重60 t，額定總重130 t，最小轉彎半徑8.5 m。配合以12 m3的渣罐，每罐銅熔煉渣重約30 t。銅熔煉渣運輸量約120萬 t/a，一般240 t/h，最大270 t/h，平均運距330 m，車輛往返一次約13～15 min(含裝卸作業(yè)時間)，由此計算運輸次數8～9次/h，正常生產中需要2輛渣罐車同時作業(yè)，此外還考慮一輛渣罐車檢修備用，因此共配備3輛道路渣罐車。

運輸道路：銅熔煉渣的運輸有兩個特點，一是屬于高溫危險貨物的運輸，車輛應按特定線路行駛；二是道路渣罐車的油耗大，運輸成本高，應盡量縮短運輸距離。

在總體規(guī)劃中，將渣緩冷場布置在銅熔煉廠房的北側，間距約120 m，設置了渣罐車的專用道路，專用道路和熔煉廠房的出口直線對接，運輸距離最短；同時為保證運輸安全，道路兩側及渣包車的作業(yè)區(qū)域全部用護欄封閉。

本項目中渣包車專用道路設計為重型鋼筋混凝土路面，雙車道路面寬16 m，道路縱坡≯3%，道路中心轉彎半徑15 m。

道路交叉：渣包車專用道路和基地12號路有一處交叉，如果采用平交路口，會存在兩個問題：一、渣包車平均每3 min穿越一次12號路，而12號路是基地的主干路，承擔基地主要人流和部分物流的運輸任務，交通量較大，交叉運輸的相互干擾較多；二、道路渣包車在側向存在很大的視線盲區(qū)，而且裝載的是高溫液體，在運輸過程中可能出現噴濺現象，可能對周圍設施造成損壞，因此平交路口存在很大的安全隱患。即使設置交通燈等安全裝置，其實際作用也有限，主要是對道路車輛、行人的管理難度很大。

如果采用立交方案，雖然增加投資約800萬元，但是可以徹底解決線路交叉帶來的安全隱患，保證兩條路長期通行順暢。

經多次論證比較，本項目渣包車專用道路和12號路的交叉處采用了立交方案，該方案優(yōu)先保證道路渣包車的運輸順暢，將12號路從渣包車專用道路的上方通過。

降雨對渣包車運輸的影響：項目所在地區(qū)降雨量很大，降雨經常會導致銅熔煉渣的高溫熔體發(fā)生“放炮”現象，為避免事故發(fā)生，在熔煉廠房出口附近設置遮雨棚，雨天時渣包臨時存放在這里，待銅熔煉渣表面結成硬殼后再運輸。

6 鐵路裝卸線的布置

鐵路運輸量約268萬t/a，其中運入貨物是銅精礦、煙煤；運出貨物是銅渣尾礦、電解銅、鎳鐵成品、硫酸。這些貨物分別來自6個不同的功能分區(qū)。傳統的鐵路設計,一般將鐵路線路直接通至各功能分區(qū)，貨物在各分區(qū)直接裝鐵路，沒有轉運環(huán)節(jié)，可以充分發(fā)揮鐵路運輸成本低的優(yōu)勢。鐵路線路布置(示意)如圖3所示。

但是圖3中的鐵路線路布置過于分散，會對基地總體規(guī)劃產生不利影響，主要表現在：

a、鐵路線路對場地造成切割，不利于總體規(guī)劃的緊湊布置，不利于企業(yè)生產的組織和管理；

b、受鐵路線路分隔場地的影響，以及線路轉彎處產生難以利用的扇形場地，導致項目用地面積增加，土地利用率降低。

c、鐵路和道路產生多處交叉，不可避免地相互影響，降低運輸效率，而且存在交通安全的隱患。

圖3 鐵路直通功能分區(qū)的線路布置圖(示意)

從現代企業(yè)的發(fā)展來看，隨著企業(yè)生產規(guī)模擴大和運輸量的巨幅增加，鐵路線路分隔場地帶來的弊端日趨嚴重并被逐步認識，隨著各種自動化和無軌運輸方式的發(fā)展，企業(yè)內部鐵路線路呈現明顯減少的趨勢。在本項目中，采取以下措施優(yōu)化鐵路線路布置(詳見圖2)：

a、貨物的裝卸線盡量靠近鐵路站場并平行布置，一方面方便鐵路生產的組織，縮短鐵路連接線的長度，另一方面避免了鐵路線的分散布置，有效減少了鐵路和道路、人流的交叉。

b、在基地北部的鐵路站場設一座翻車機，由鐵路運入的銅精礦、煙煤，經翻車機卸下并轉載于一條運礦膠帶上，膠帶沿5號路布置，將銅精礦、煤分別送至基地南部的儲倉。

c、在總體規(guī)劃中，鎳鐵和渣選礦分區(qū)位于鐵路站場南面，將鎳熔煉廠房、渣過濾廠房臨靠鐵路站場南側布置，鐵路線直通廠房內。

d、將銅成品庫、硫酸庫從銅電解、制酸分區(qū)分離，布置在鐵路站場的南側，裝車線靠近鐵路站場并平行布置。

7 結語

企業(yè)運輸方案，是總體規(guī)劃的重要組成部分，對于大型工業(yè)基地而言，由于涉及多個項目，其運輸物料種類多，運輸量大，運輸方式多樣，運輸線路的布置復雜。在運輸方案的設計過程中面對問題繁多復雜。因此在項目總體規(guī)劃中，更要加強運輸方案的研究和論證，為物料運輸的順暢、短捷創(chuàng)造條件，特別是要盡量避免物料折返運輸、運輸線路交叉干擾，從而降低運輸成本，提高企業(yè)經濟效益。

[1] 廖祖裔等.工業(yè)建筑總平面設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982.

[2] 沈志云等.交通運輸工程學[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 中國冶金建設協會.工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范[M].北京：中國計劃出版社，2012.

Applicationoftransportationanalysisingeneralplanningofanonferrous-metalindustrialbase

GAO Xiao-jun

The general planning of a large nonferrous-metal industrial base covers several sub-projects, featuring with various types of materials, large traffic volume, varied methods & complex transport lines. In the course of general planning design, the designers starts with transportation analysis, then studies and discusses carefully the transportation plan of the main materials to provide guidance for general planning.

nonferrous-metal industrial base; general planning; transportation analysis

TF08

B

1672-6103(2017)06-0052-06

高曉軍(1968—)， 男， 河北井陘人， 工學學士， 高級工程師， 從事總圖設計與運輸專業(yè)的設計工作。

2017-07-26