燒結(jié)原料工程總圖布置設(shè)計優(yōu)化研究

郭 強，袁文富

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 濟南 250101）

總圖運輸專業(yè)設(shè)計核心是布置，包括平面、豎向及立體空間的布置。物流關(guān)系既是影響布置的重要因素，也是布置的根本基礎(chǔ)。鋼鐵廠總平面布置是在廠址選擇及總體布置的基礎(chǔ)上，既要符合有關(guān)規(guī)范、規(guī)定的要求，還要根據(jù)工廠規(guī)模、生產(chǎn)工藝流程、物料流向、功能分區(qū)、廠內(nèi)外運輸、廠區(qū)地形及預(yù)留發(fā)展等，全面地、因地制宜地布置工廠所有建筑物、構(gòu)筑物、運輸線路、管線等。經(jīng)多方案技術(shù)經(jīng)濟比較研究，選擇最優(yōu)方案，使整個工程擁有最佳的工藝流程、明確的功能分區(qū)、整潔綠色的生產(chǎn)環(huán)境以及良好的發(fā)展愿景。

燒結(jié)工序承接原料場原料，為高爐提供燒結(jié)礦的工作內(nèi)容，是鋼鐵廠重要生產(chǎn)工序之一。燒結(jié)原料工程總圖布置對生產(chǎn)穩(wěn)定順行、運維費用和工程投資控制等起著至關(guān)重要的作用。

以下就以某鋼鐵廠燒結(jié)、原料的布置為例進行總平面布置的設(shè)計優(yōu)化研究。

1 燒結(jié)原料總平面布置

1.1 布置形式研究

根據(jù)工程給定的紅線范圍，要求紅線內(nèi)布置的內(nèi)容為一座全封閉環(huán)保原料場（以下簡稱原料）,2臺265 m2燒結(jié)機（包括燒結(jié)脫硫脫硝、余熱發(fā)電；以下簡稱燒結(jié)）、3座600 t/d石灰窯、80萬t/年的球團廠?？紤]了綜合物料流向、地形標(biāo)高等多方面因素，最后篩選出兩個比較可行的方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，研究選擇出更適應(yīng)生產(chǎn)要求的緊湊型布置方案。本次主要對燒結(jié)、原料進行比較，不考慮對石灰窯及球團的影響因素。

1.1.1 布置方案1

原料燒結(jié)水平橫向布置，原料在南側(cè)，靠近火車、汽車卸料區(qū)域；燒結(jié)在北側(cè)，靠近高爐礦槽方向。本方案物料流向由南向北，具體布置如圖1。

圖1 布置方案1（m）

1.1.2 布置方案2

原料、燒結(jié)垂直豎向布置，原料在西側(cè)，也靠近火車、汽車卸料區(qū)域；燒結(jié)在東側(cè)，較靠近高爐礦槽方向。本方案物料流向先由南向北再向東，后向西向北，具體布置如圖2。

圖2 布置方案2（m）

1.2 兩種方案占地比較

根據(jù)統(tǒng)計計算占地比較結(jié)果如表1。

表1 占地比較 m2

由表1得知，綜合紅線范圍整體布置，方案1與方案2占地相同。但方案2中球團用地狹長，不能完全利用，而方案1比方案2布置更寬松，物料流向由南向北也更合理，且無折返。

單分析燒結(jié)原料，方案1比方案2多占地9164 m2。

1.3 投資及運行費用比較

兩種方案布置方式中各單體建構(gòu)筑物大小沒有變化，因此只考慮不同項。由于內(nèi)部及外部皮帶連接及倒運距離不同，所以通過對原料及燒結(jié)所有料種皮帶長度及運輸量做統(tǒng)計計算，最終結(jié)果如表2。

表2 投資及運行費用比較

從表2得知，方案1比方案2投資少242萬元，同時年運行費用每年少84.075萬元。

1.4 前后工序物料銜接比較

1.4.1 進料銜接

原料場進料需從端部接入，故方案1原料進料倒運一次就可進入東西向布置的原料場，而方案2原料進料需倒運兩次才能進入南北向原料場。同時方案2比方案1球團進料皮帶加長200 m。

1.4.2 出料銜接

方案1與方案2出料基本無差別。

2 燒結(jié)原料豎向布置

生產(chǎn)工藝的要求對豎向布置影響重大，因而豎向布置中必須予以考慮。在滿足生產(chǎn)工藝要求的條件下，垂直等高線方向的建、構(gòu)筑物場地宜盡量短。有些車間地坪可利用地形形成臺階或斜坡，以減少挖方高度和減少土石方與邊坡的處理量。

綜合考慮紅線內(nèi)部道路、周邊公輔道路、現(xiàn)有道路的順暢與合理銜接，最終確定方案1。原料區(qū)域標(biāo)高83.50 m、燒結(jié)區(qū)域標(biāo)高90.50 m，方案2原料區(qū)域標(biāo)高92.00 m、燒結(jié)區(qū)域標(biāo)高84.00 m。

2.1 土石方量比較

根據(jù)統(tǒng)計計算占地及土石方量，結(jié)果如表3。

表3 土石方量比較 m3

雖然方案1土石方量較多，但考慮到現(xiàn)場土石方量基本都為巖石（只有表層土），再結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ牧陷^缺乏情況，大量巖石可以用于工程建設(shè)，因此也能帶來一定的經(jīng)濟效益。所以對于此項目土石方量大，不再是缺點而是優(yōu)點，在平整場地過程中反而會給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟回報。

2.2 物料總體提升高度比較

方案1：火車卸料區(qū)域（76.80 m）→原料（83.50 m）→燒結(jié)（90.50 m）→高爐（108.50 m）。

方案2：火車卸料區(qū)域（76.80 m）→原料（92.00 m）→燒結(jié)（84.00 m）→高爐（108.50 m）。

由此可以看出原料從回車卸料區(qū)至高爐，方案1提升高度31.70 m；方案2提升高度39.70 m。

2.3 擋土墻比較

2.3.1 紅線內(nèi)擋土墻比較

紅線內(nèi)方案1擋土墻高度7.0 m、長度440 m，方案2擋土墻高度8.0 m、長度540 m。

2.3.2 紅線周邊擋土墻比較

由于紅線區(qū)域西側(cè)標(biāo)高由北向南依次遞減，方案1北側(cè)標(biāo)高108.50 m，南側(cè)標(biāo)高83.30 m，方案2北側(cè)標(biāo)高108.50 m，南側(cè)91.80 m，所以導(dǎo)致方案2原料場南擋土墻高度為15 m高，且方案2原料場西側(cè)標(biāo)高無法遞減（平段標(biāo)高92.0 m），不利于北側(cè)及紅線西側(cè)（標(biāo)高92.0 m）區(qū)域排雨水，雨水最終向東南方向排出。

經(jīng)過測算紅線內(nèi)及周邊擋土墻的總體費用，可知方案1是比方案2較少的。

3 結(jié)語

1）通過分析研究，燒結(jié)原料工程總圖布置選用方案1。

2）燒結(jié)原料總平面布置形式影響工程占地、投資及運行費用，在工程設(shè)計時應(yīng)深入比選、持續(xù)優(yōu)化，緊湊型總圖布置有利于工程建設(shè)。

3）燒結(jié)原料豎向布置必須服從生產(chǎn)工藝需要。

4）鋼鐵廠總平面布置相對其他工業(yè)是較為復(fù)雜的，需要綜合考慮的因素諸多，還需要了解相關(guān)的專業(yè)內(nèi)容。同時隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進步、工藝設(shè)備的升級換代，總平面布置還必須具有創(chuàng)新思維，要做出各種不同布置方式的總平面布置方案，以求最優(yōu)。