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创新带来具有核心竞争力的新型总图布局
信息来源:世界金属导报2018-07-31B01      时间:2018-08-13 14:12:25

1直线“|”型布置,一站式搬运

与日照钢铁精品基地项目配套的原料码头和成品码头,先于钢铁项目获得国家批复。根据统计数据,目前国内运输成本:海运/铁运/汽运≈1/3/9的关系,因此本项目规划必须依托两个码头的海运物流优势,真正做到沿海基地既临海而又紧紧靠港。

原料码头位于厂区选址南端,成品码头位于北端,因此对于项目规划,山东省冶金设计院股份有限公司(以下简称:山冶设计)采用了自南向北的直线“|”型布置,最南端布置铁前原料准备区直接承接来自码头的含铁原料和各煤种,年入厂量2000万吨;厂区中部布置高炉冶炼区;通过汽车联系的铁钢界面,向北依次布置钢、铸、轧生产线;成品下线即对接成品码头。

在原料准备区,因为工艺的需要,物料输送均采用皮带形式。为了缩短运输距离,减少由于转运带来的物料折返或迂回,也为了防止转运期间增加跌落破碎和扬尘等,山冶设计在布局时,凡工序连接必采用“一站式”到达,对于各种返料同样不采用中间转运方式;对各种灰料经过技术人员的论证计算,凡1.2km以内的均采用经济的气力输送,其他远距离或不适合采用气力输送的如大颗粒、高温度灰料等,均采用封闭罐车运输。

在铁前整个物料上下交替的输送中,除按照上述“一站式”到达的原则进行设计外,生产设备生产过程中的自然搬运同样也是山冶设计的重点考虑对象,譬如球团焙烧机的自南承接原料向北出成品的生产过程搬运,以及后序的钢铸轧生产自然搬运等。

2采用新型铁水输送方式

钢企因其巨大的物流量,物料输送方式一直以来是各家设计研究单位最关心的问题。铁前物料因工艺要求的连续稳定,采用皮带运输已成共识;钢后的物料搬运由于采用钢、铸、轧一体化,也不存在争议。唯有铁钢界面之间,目前国内分为有轨和无轨两类搬运方式。有轨的火车方式以其成熟、稳定而大行其道,但存在占地面积大、场地分割、铁水入炉时间长、维修设施复杂等问题,另一种有轨方式以吊车、过跨车为载体,相较火车界面占地面积大大缩小且铁水运输时间也不长,但由于造价高、堵塞高炉转炉之间的检修通道,而且还存在两种煤气危险源叠加问题,目前国内仅有个别企业使用。

事实上能否采用新型的铁水搬运方式以改善铁钢之间的联系界面,近年来新上马的钢铁项目都在进行不同程度的探讨:曹妃甸项目采用了重轨、特种机车罐车的方式实现了一罐到底,缩短了铁水入炉时间;湛江项目因为当时国内尚不具备生产特重型运输车的条件,而国外采购价格高昂,最后采用了鱼雷罐车。在本项目前期,山冶设计的专家团队也经过了一年多的研讨、计算和论证,最终确定采用无轨的铁水搬运方式,也就是被外界称之为亚洲第一车的PC380型铁水运输专用车。

一是因为目前国内已经具备了生产所需重载车的能力,二是借鉴以上项目的研究成果,经过反复比对,新型铁钢界面的安全性、经济性、稳定性、发展方向良好等也是采用其的理由,也只有采用无轨灵活的汽车联系界面才能够充分发挥山冶设计的后发优势,才能够设计出一个体现如下优势的钢铁联合企业。

2.1节省土地

相比采用火车搬运铁水的铁钢输送界面,汽车界面占地面积减少104万平方米。根据总的实际占地面积计算,铁路运输界面吨钢用地指标为0.8m2,而汽车运输界面吨钢实际占地指标为0.67m2。该数据远低于国家审批钢厂要求的占地指标0.9-1.0m2

2.2节省拆迁费用,项目变得更加可控

本项目多占用的土地位于村庄密集区,多占用的土地内涉及四个村庄,需要搬迁2200余户,按照45万元/户,仅村民的搬迁费用就需要约10亿元。而汽车搬运铁水界面由于搬迁的户数减少,不仅降低了投资,也规避了搬迁过程中遇阻的风险,让项目开工建设时序更加可控。

2.3节省土石方和地基处理费用

钢厂所在位置原为沿海滩涂,后经多次填海造地才形成了现在的滩涂场地,场地自然标高平均低于百年一遇的洪水位标高1m。根据地基初勘资料显示,钢厂选址位置上部多为深度2m左右的不良人工土或深达10余米的软基。

经论证,在建构筑物对地耐力要求不高于25吨的区域,采用复合地基处理,即强夯置换方式。相比进行桩基处理,强夯置换方式不仅可节省30%的投资,而且施工方式简单、施工速度快。具体方法为:场地上首先回填中风化强度的碎石1m,满足企业设计百年一遇的洪涝水位4.5m,而后添加同样强度的碎石按照4m×4m的间距打梅花桩或按照3m×3m的间隔打矩形桩。根据前期的实验数据,每平米面积约需要中风化强度的碎石4.5-5m3。根据日照本地的市场采购价格,碎石为41元/立方米,则每平方米的地基处理采购碎石、强夯以及检测等总费用测算约250元/平方米。那么,节省的地基处理费用为250×1040000=2.6亿元。

同时由于采用新型的铁钢界面,其节约的土地还在于同时降低道路、水沟、管线等工程费用。经计算,节省的道路、铺面等费用为3120万元。

2.4紧凑型布置降低物流费用,温降效益显著

本项目炼铁工艺配置为2×5100m3高炉,炼钢为4×210吨转炉。一座高炉年产铁量405万吨,每天出铁次数按12次计算,每次出铁量952.4吨。按照平均出铁量12t/min,每个铁口出铁完毕需要80min。由于采用了新型铁钢界面,高炉距离转炉的垂直距离仅有150m,铁水入炉的平均距离为400m,而且铁水为一罐一送。按照平均出铁量12t/min,汽车速度5km/h,铁水罐从开始接铁到进入炼钢车间耗时23min,而火车运输铁水需要耗时81min。

根据国内某大型钢铁厂一年的统计数据,铁水在罐内每分钟的温降为0.47-0.8℃,按照铁水温降0.5℃/min计算,则汽车运输铁水减少的温降为29℃。依据每度温降效益0.2元/吨计算,汽车运输铁水每年的温降效益为4698万元。

同时由于采用了新型铁钢界面,工厂的总图布局将更加紧凑,各工序的连接更加顺畅、短捷,物流成本也大大降低。仅以铁前物料输送为例,表1为本项目的实施数据与同类规模沿海企业的对比。

从表1可以看出,日照钢铁精品基地项目的物料输送无论距离还是转运次数都处于低位,后发优势非常明显。

2.5良好的发展方向

由于采用了汽车运输铁水的新型铁钢界面,总图布局实现了紧凑型布置。全厂基本可以划分为铁前原料准备区、高炉区和钢轧区三个功能分区,而且三个功能分区完整而又独立,可以采用模块化安排。未来的发展完全可以采用灵活的复制式发展。而如果采用火车运输,由于铁水输送的限制,未来的发展无论炼钢车间还是铸铁机、修罐间的布置都将会采用穿糖葫芦式的安排,不仅限制了未来的发展方向,而且在前期的布局中不可避免地提前建设完整的铁路辅助设施,增加了企业的前期投资强度。

在日照钢铁精品基地项目的总图规划实施中,除了以上借助区域优势,采用最新技术外,在厂区还实施了标高优化、高差处理优化、综合管线优化。此外,在根据物流合理布局道路网络、根据车流量和载重优化路面结构等方面,山冶设计同样通过严格的计算、比对,并对方案进行了十数次专题汇报和研讨,最终论证出安全、经济、且与当地条件完美融合的实施方案。特别是在厂区排水规划实施时,有意识地借助厂区西侧护厂河及东侧的海域,对排水系统分区计算、重点校核,确保了厂区排水系统沟短、沟浅,堵疏结合,做到小雨能存、大雨不涝,在极端情况下还有风险防范措施等。

3结论

通过以上描述可以看出,一个企业总图的诞生必须充分了解当地的区域特点,并紧紧利用其优势特点,再与时俱进地辅之以最新的技术;在实施过程中坚持利用最可靠的方式保证实施,对新的规划布局进行全生命周期的无缝管控,才能赋予新企业厚重的势能和旺盛的生命力。让一个企业在新旧动能转换过程中,通过设计新局盘活旧局,逐步把专业的生命力转化成企业发展的核心竞争力。

(魏新民 李务春 魏淑超 高文磊 李启武 李景卫)

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