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钢铁厂焦化区域总图布置的优化分析

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：曹正

[导读] 摘要：本文就钢铁厂焦化区域中途布置的优化做出探究，探究韶钢在6m焦炉项目中所采用的创新型工艺总图布置，大幅度降低用地指标，整个钢铁厂焦化区域所占用的用地指标仅仅占国家标准的48μ，同时整个6m焦化炉项目的用地指标仅占用国家标准的35μ，土地资源得到大量的节省，推广价值较高。

        宝钢工程技术集团有限公司上海 201900
        摘要：本文就钢铁厂焦化区域中途布置的优化做出探究，探究韶钢在6m焦炉项目中所采用的创新型工艺总图布置，大幅度降低用地指标，整个钢铁厂焦化区域所占用的用地指标仅仅占国家标准的48μ，同时整个6m焦化炉项目的用地指标仅占用国家标准的35μ，土地资源得到大量的节省，推广价值较高。
        关键词：钢铁厂；焦化区域；总图布置优化
        前言：
        现代化社会经济发展更加重视能源的节约，韶钢根据自身能源结构以及钢焦平衡的实际需求，打算将原有的2.8m小型焦炉进行淘汰更新，并在原地建设2×55孔6m顶装焦炉。新建顶装焦炉每年能够生产焦炭110万吨，相较于已经淘汰的小型焦炉而言，产能直接提升了3.7倍。参照我国《钢铁工业工程醒目建设用地指标》，采取常规的工艺布置手段，计划占用44万平方米的场地布置6m焦化区域的，在整个焦化区域中小焦化炉大约占地面积为13万平方米，与原有的外购焦焦库以及原有的三焦锅炉房，包括所有的边角占地面积为16万平方米。这与常规的布置总图用地面积相比有28万平方米的偏差。同时，钢铁产根据以往的焦化炉优化布置经验，将2×55孔6m顶装焦炉的用地面积预设为23万平方米，但是仍然缺少总图用地面积大约7万平方米。因此，为了充分的将现有场地资源充分的利用起来，保障能够更加合理的布置6m焦炉工艺总图，总图专业设计人在满足现行设计规范的框架下，更加大胆的采用了一些能够对总图用地进行节约的新型技术和工艺布置进行优化，采用各种联合装置的概念对常规布置方式进行有效的优化，以望6m焦炉工艺总图布置顺利开展之后能够为钢铁厂带来更加稳定的社会效益以及经济效益。
        1、项目建设内容
        韶钢位于广东省韶关市南郊大约15千米的曲江县马坝镇。其地理位置十分优越，交通便利并且地势平坦，韶钢计划在韶钢厂区的西北部新建每年产量110万吨的焦化工程区，新建的焦化区域东侧毗邻炼钢厂的8号高炉区，北侧为大坪村，南侧紧邻韶钢厂的综合料场，西边是京广铁路和梅花河。目前，韶钢厂的南侧是现有炼铁厂专用线路，该线路延伸到厂区内部。
        总体来看，该厂址的地势十分平坦，自然地面的标高大约在63.00m到66.00m之间，并且该厂址地质中并没有不良的地质现象出现。该地区常见的主导风向为全年的西北风向，到了夏季会呈现出南风，冬天北风的情况。对整个厂区的面积进行测量，能够利用的场地面积为219361平方米。
        本项目中利用已经淘汰的小型焦化炉布置110万吨焦化项目以及配套现有的4.3m焦炉干熄焦系统，需要建设以下几方面的内容。
        1.1、110万吨焦化项目
        该项目有生活设施、行政设施、辅助生产设施以及生产设施所组成，其中主要包括煤气净化车间、炼焦车间以及备煤车间等生产设施。对这些主要的生产设施进行细分，煤气净化车间包括冷凝鼓风工段、制酸工段、粗苯蒸馏工段、硫铵蒸氨工段、终冷洗苯以及油库六道工艺以及相关的放散装置；炼焦车间主要由2×55孔6m顶装焦炉、熄焦系统及筛焦工段等组成；备煤车间中主要由汽车受煤坑、预粉碎机室、储配合一煤筒仓、粉碎机室、煤调湿、煤塔、转运站及连接它们的带式输送机通廊等设施组成。
        整个项目中辅助生产设施包括备煤综合电气室、炼焦综合电气室、煤气净化综合电气室、干熄焦综合电气室、车间变电所，煤气净化循环水系统，干熄焦循环水系统，酚氰废水处理站、焦炉除尘地面站、干熄焦环境除尘地面站、筛焦楼除尘地面站、机修、综合仓库、汽车衡、压缩空气干燥站、减温减压站及事故水收集池等。
        此外，项目还需要建设相关的生活以及行政设施，其中包括现场厕所、厂办楼、化验楼、各个工段车间办公室以及用于炼焦的综合功能楼以及备煤综合楼等。
        1.2、总平面图布置
        该项目的总平面图是以建设每年110万吨焦炉以及干熄焦装置为主要构成部分进行配套布置的。
        2、总平面图布置技术特点
        2.1.1、各个项目的设置
        该项目工程应当在满足生产工艺需求的基础上，充分参照预留发展、卫生、安全、消防、运输以及生产工艺等多方面情况进行总平面图布置，与气象、工程地质以及厂区地形等自然条件进行充分结合，对厂区内建筑物、管线以及运输线路等进行充分总体规划布置，保障总平面图的布置能够实现因地制宜并且全面的布置目标，力求更加节约用地，方便厂区的管理，促进厂区的生产等。同时，在进行设计的过程中，要对炼钢厂不同工段以及不同车间的功能进行组合和分区。在总平面图中将钢铁厂分为焦油加工区、煤气净化区、炼焦区以及备煤区，各个工段区域有各个区域的不同特征。
        根据场地条件和焦炉本身的结构特点，整个总图采用由南向北的布置方式布置：焦油加工区、煤气净化去、炼焦区以及备煤区，备煤区在整个总平面图的南部，这样能够与道路汽车以及铁路翻车机更加接近，方便进行运输，其次在进行设计的过程中还应当充分考量焦炭运往炼铁的流向，这样才能够保障其在真正充分利用地块的过程中，保障物料流向缩短，最大程度缩短工程的投资。备煤区域采用筒仓的形式贮存炼焦煤，不但有效减少了焦煤堆场对场地的大量需求，还有利于解决煤场扬尘的传统环保难题。
        炼焦区的以及煤气净化区的设置在厂区最中间的核心地块。该区域有足够的长度，能够使整个煤气净化区呈现一条直线进行分布，充分保障整个工艺流程的煤气管道减少转折点，减少能耗，使有限的地块长度以及宽度得到充分的利用。
        在6号焦炉的南侧设置仓库以及检修间，充分利用焦炉焦侧烟囱和干熄焦之间的空闲场地，同时靠近检修的重点用户。有效保障生产过程中的检修需求。
        在厂区的中西部设置酚氰废水处理站，与钢铁厂的污水处理厂相邻。
        整个厂区的辅助生产设施应当采用分散于集中相结合的布置原则进行布置，尽量将其布置在负荷中心或者是服务对象的周边，以此才能够为生产和管理提供很多的便利，节约成本。
        在厂区的西北部布置厂部的办公楼以及化验楼，保障其能够利用良好的风向以及交通等条件。
        2.1.2、消防和绿化
        因为本工程建设在原有厂区中，由建设单位统一协调消防事宜。在进行设计的过程中，要充分参照规范的要求进行消防通道的设计，满足消防需要。采取环形道路和尽头式道路相结合的模式，确保消防车辆和人员能够方便地进入场地内进行消防作业。保障厂区的生产环境能够得到有效的优化，最大程度减少环境污染，保障空气得到有效的净化，对厂容也能够进行一定的美化。道路两侧以及厂内零散的空地是本工程绿化的重点，绿化用地率为整个厂区用地面积的百分之二十。
        2.2、技术特点
        2.2.1、采用国内更加先进的贮煤筒仓技术
        贮煤筒仓使用一种能够有效解决当下总图布置用地紧张的技术，如何解决堵料的问题是该技术中的难点也是重点。本工程项目地处南方多雨的地区，因此煤炭中水分含量较高，难免在进行生产的过程中出现堵料的情况，焦化厂的正常生产必然会受到严重的影响。采用该技术的工程中，经过韶钢多方的技术认证，结合现有煤场能够充分解决该项问题。同时在进行筒仓设计的过程中采用安装振动器下料、内衬大理石以及双曲线料嘴等多种有效的措施，为贮煤筒仓的稳定以及安全运行提供了充足的保障，这项技术的运用能够节约近五万平方米的备煤系统占地面积。
        2.2.2、节约用地
        若依然采用常规的方式进行布置，需要在各个装置间设置一定的安全距离，需呀大量的土地面积。改项目工程中由于用地十分紧张，因此对工艺平面中的各个方面进行了有效的优化，采用更加节约用地的新工艺，利用焦化厂原有的建构筑物改建了部分辅助设施。
        2.2.3、区域内部分生产设施的拆迁和过渡问题得到解决
        因为焦化厂区域中还有很多部分设施与韶钢工段的正常生产有着十分密切的关联，因此在进行拆除前应当对这些设施进行过渡和拆迁。例如是否占用列汽运部门机装对现有的场地，为了充分解决汽车来煤的卸车以及贮存问题，原计划将汽车部门机装现有的场地会被占用，但是如果这样的话会涉及到500多万元的规定资产搬迁，因此在进行设计的过程中，提出在机装对东边临近煤场的地方新建一个汽车卸煤装置，这样既能够解决汽车来煤的卸车与贮存问题还能够避免对汽车部门机装对进行搬迁。
        3、优化效果
        3.1、大量的土地资源得到节约
        参照我国现有的相关技术标砖，针对韶钢焦化区域工艺总图布置的实际情况进行深入的分析可以看出，如表一所示，经过优化，韶钢焦化区域的用地指标与国家标准相比有很明显的优化效果，整个焦化区域的用地指标比国家标准指标参数减少了百分之五十之多；用地面积与国家标准指标参数相比减少了百分之五十，建筑系数与标准指标参数相比增加了10，投资强度增加百分之五十，行政生活方面的设施建设与指标为零。结合多种实际情况来看，该项目采用的优化措施能够大量的节约土地面积。
        表1 韶钢焦化区域工艺总图布置技术指标对比

        3.2、效益分析
        该工程整地价格参照韶钢规划行政地的价格，平均每亩20万元，约合1平方米300元，韶钢该项目的优化布置能够实现大约8490万元的节约。同时该项目中新建了两套的干熄焦化装置，焦炉装煤出焦建设了除尘地面站，采用脱硫并生产硝酸的方式处理煤气，采用生化处理的方式进行酚氰废水处理，相较于被淘汰的小焦炉，该项目中配套了十分齐全的环保设施，社会效益非常显著。此外，该项目中结合当地特点在现场电气室、检修间等周边设置若干摩托车停车棚等设施，既不影响生产又靠近生产区域，又能够保障原厂各个部门的生产工作得到极大的便利，效益十分可观。
        结语：
        总而言之，现阶段我国各个钢铁企业发展过程中最重要的限制就是总图用地紧张，本文就韶钢6m焦化炉项目总图优化布置做出探究，韶钢所在该项目中所采用的创新性工艺总图布置工艺，能够最大程度的降低用地指标，促使整个焦化区域的用地指标只有国家标准的48μ，并在此基础上保障6m焦炉项目的用地指标只有国家标准的35μ。实施证明，经过对6m焦炉项目中采用创新性工作总图布置之后，能够实现土地资源的大量节约，推广价值较高，值得参考。
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        作者简介：
        曹正（1982.2），男，汉族，上海市。主任设计师，本科，宝钢工程技术集团有限公司，总图运输。