浅谈钢铁企业机械化原料场总图设计的几点体会

童心

摘 要：钢铁企业的规模随着经济的发展不断扩大，而传统模式下生产的产品种类比较单一，目前随着多个企业之间的联系更加紧密，大型钢企原料场渐渐形成了综合化、机械化的发展趋势，产品类型也逐渐多元化。本文以某钢厂年受料量3300万t规模的原料场总图设计为例，对该工程的特点进行阐述，并以该项目为基础，解析个人心得。

关键词：钢铁；机械化原料

1 工程简介

1.1 背景及规模

某钢厂为沿海建厂项目，靠近原料码头，所在地属热带气候，气温炎热，年平均气温达到24.6℃，其中历史极端最高气温为40.4℃；雨水丰沛，年平均降雨量达2470.4mm，其中历史记载，日最大降雨量657.2mm。当地夏季偏南风比较常见，而偏北风则在冬季比较常见。

该钢厂原料场以自动化设备为基础，其中主要包括：受料均质化设备、堆取料设备、熔剂粉碎筛分设施、供料设施及相应的输送、返料、堆取、配料混匀处理等设备。原料场分一期、一期+1和二期三步实施。其中，原料场一期、一期+1能力分别以炼钢厂产能750、1125万吨/年设计，设备最大能力可以满足炼钢厂一期及一期+1最大产能达到850、1275万吨/年的要求。

原料场的用户单元包含炼钢、焦化等内容，具体规模如表1。

1.2 工艺流程

原料场是钢铁厂各类生产车间原燃料的周转中心，其中输送工艺接口繁多，流程复杂。在本次举例项目中，按照输送系统工艺流程将原料场的各接口关系列举如表2所示。

1.3 主要技术指标

原料场主要技术指标如表3所示。

2 原料场设计总图心得体会与思考

2.1 总平面布置

原料场相对于钢铁厂其他主要生产车间，生产工艺比较简单。然而，原料场作为全厂大宗原燃料集散、处理和转运的集中场所，尤其明确的地位和特点。因此，对于这类原料场的总图设计，建议注意以下几点内容：

总体规划设计阶段，需要结合具体的工艺生产过程。原料场占地面积很大，工艺布置的顺畅、短截将明显优化胶带输送系统的长度和跌落次数。总平面布置在工程开始时，必须考虑到工艺需求，并结合场地特点向工艺专业提供总图设计资料，确保各项工艺可以顺利完成，使整体布局能够结合当地实际情况，合理地利用空间，保证原料场用地符合规范标准，同时也较好地实现各项工艺的预期效果。

注重环保，关注原料场的位置朝向以及周边的风向。原料场大部分都是露天的，会有很多粉尘产生，对于周边厂区、住宅区会产生影响，所以选择正确的位置，考虑到朝向和风向的问题就显得至关重要。本次示例工程的主导风向为南北对吹风向，所以原料场选址在东侧海边，远离厂区西侧的生活区。并且还在露天原料场的周边建立了防风网，其高度达到二十米，使其能够确保周边的区域不会受到污染。

全面考虑内部和外部运输的问题，使运输动线短捷、便利。机械化原料场的外部来料运入和厂内供料运出基本上是通过胶带机运输，相比于需要汽车、火车倒运的原料场，交通压力大幅度减小了，也更为安全、环保。在示例工程中，原料场东北侧为原料码头，受料系统从北向南直线进入各个料场，顺直短捷；在供料系统中，因为在钢铁厂内部，所有的车间处于不同的位置，构建了供料胶带机中部通廊，将供料方向相近的胶带机集中布置在靠近目标用户平面布置的几何中心位置，使供料胶带机实现最少转折和最短距离，便于铁前系统各个用户使用。

兼顾远期发展，确保设计能够与时俱进。因为钢铁企业的发展会伴随规模的拓展，综合考虑钢厂的远期发展目标与当前生产需要，确定合适的原料场规模并设置足够的预留发展用地，和总平面布局的合理性、科学性、资金集约性都有紧密联系，对企业综合性发展都有积极作用。此外，原料场布置需要结合当地的情况，确保不会因为布置欠缺合理性而留下一些无法利用的区域，额外地增加成本。

2.2 竖向设计

原料场的竖向设计主要包括竖向台阶设置及场地排水两方面。竖向设计应与厂外有关的铁路、道路、排水系统及相邻场地标高相适应，并满足生产、运输、装卸、场地防洪及排水的要求，充分利用地形条件，因地制宜地进行布置。

原料场的竖向台阶设置方面，由于工艺需要，胶带机往往竖向上高差错落，充分利用场地高差可减少物料输送过程中额外的能量消耗，节省传输距离并节约用地。

原料场的场地排水方面，尤其露天料场部分，相较于钢铁厂其他生产单元粉尘污染大，且粉尘有回收重复利用的价值，因此设置路侧排水沟与沉砂池比设置雨水口和雨水井更适合料场环境。此外，公路型道路不设道路路缘石，相比城市型道路，道路中心线不用配合场地排水坡度降低路缘石冒出路面的高度，能在一定程度上抬升整个雨排水系统的埋设深度，有助于缓解区域排水口埋深的压力。

2.3 運输组织设计

运输组织设计是工业规划中关键性的构成要素。工厂物料运输有条不紊地进行，才能够促进生产科学进行。原料场中所涉及的工程环节，主要需要依靠胶带机、铁路、公路等方式进行运输。

在示例工程中，原料场1期总运输量为4446.9万吨/年，采用胶带机和道路相结合的运输方式。其中运入量为2240.9万吨/年，运入物料主要为煤、矿料和石料等大宗原燃料，道路运输量为72.8万吨/年，胶带机运输量为2168.1万吨/年。原料场运出量为2206.0万吨/年，运出物料主要为煤、混匀矿和石灰石等大宗原燃料，均采用胶带机运输。

由上述运量分布可见，原、燃料主要通过胶带机运输，汽车运输量仅占一小部分。因此，原料场的路网主要是为满足料场内的检修需要而进行设置。胶带机的地面驱动装置、重锤张紧装置、落灰点、转运站的吊装位置、消防阀组、电气室的吊装平台、除尘系统灰斗等设计要素，都必须要和道路比较临近。总图专业在参与工艺系统规划的同时，需对料场的路网布置进行更进一步的预判。在设计前期的方案规划阶段，如果能对这些要素点进行引导，结合工艺系统的大方案先规划出规整的路网结构，再在规划的路网基础上对工艺专业提出将需要靠近道路布置的要素进行优化调整，就可以最大程度避免路网布置被需求单元牵着鼻子走，得出的路网格局也能够更加顺直、有序。

2.4 综合管网设计

原料场与炼铁、炼钢等冶金生产车间相比，公辅介质管网配套较为简单，主要包含给排水管道、除尘管道、压缩空气管道及电缆等。

在示例工程中，基本设计阶段管网布置以胶带机为主要载体，管线在胶带机通廊内部敷设。而到施工图设计阶段时，由于设计条件变化，借胶带机通廊为框架敷设管线的模式无法满足管网的布置要求，需要单独设置综合性水电架空管廊。这一改变给综合管网设计造成了很大的困难，但好在前期考虑了预留的通道空间，最终布置出了新的架空管廊系统。

原料场的管网布置，宜在前期单独考虑主管线通廊的通道用地。在国内，有很多管线在胶带机通廊里布置的实践经验，但是对于一个新设计的、大型的原料场而言，与胶带机通廊并行布架空管廊不但设计简便、外形美观，更重要的是功能分区明确，便于后期的实际运营和维护。

3 结语

原料场虽属于单体项目，但大量的供返料胶带机通廊布置在厂区公共用地上，涉及到的单元间协调工作量大，难度高，因此要求原料场单元总图设计必须从全厂角度进行全局思考，不光是要把握全厂性的生产分区，场地纵向的起伏，物料的流动情况，同时要注重厂区的可持续发展，关注各项工艺之间构成的联系，从而合理的预留出规整的用地，还应适当地考虑料场与其他单体厂房的扩建方向，使道路和管线与之兼容，从而实现更优化的设计方案。

目前，我们国家的钢铁企业已经进入到一个新的阶段，在这个阶段中，钢铁企业主要的任务就是对产业结构进行创新和调整，遵循产能提升、环境保护的政策要求，采用符合高效、清洁生产的新工艺、新技术以及大型化、自动化的机械设备，是行业整体的发展路线。大型机械化环保料场有别于传统料场，在整体设计中，总图设计占有着非常重要的位置，与主体工艺专业及相关公辅专业有着广泛的联系。总图设计方案的科学、先进，对原料场、乃至整个钢厂运行的实用性、经济性都有着较强的影响。

参考文献：

[1] 祝培，彭超.全自动汽车煤炭采制样机的研究[J]. 煤炭加工与综合利用. 2011（03）

[2] 赵峻.关于商品煤机械化采样方式的探讨[J]. 煤质技术. 2009（04）