马钢港务原料总厂适应性改造工程设计分析

冯长英， 黄智光， 程学祥， 陈金宝

(安徽马钢工程技术集团有限公司， 安徽 马鞍山 243000)

引 言

马鞍山钢铁股份有限公司(以下简称“马钢”)分南、北两大厂区，炼钢、轧制的生产能力远大于炼铁生产能力。为充分发挥现有炼钢、轧制设施的效能，公司在南区第二炼铁总厂内新建一座3200 m3高炉，配套新建一台360 m2烧结机。马钢港务原料总厂适应性改造工程建设内容主要为上述新建高炉和烧结机提供原燃料，新增年处理原料总量为2047.73万吨，其中年受卸量330万吨，年堆料量330万吨，年混匀加工量330万吨，年供料量1057.73万吨。本工程由安徽马钢工程技术集团有限公司总承包，于2015年1月17日举行开工仪式，2016年9月6日正式完工。

1 工程特点

本工程根据不同的施工区域，分为内部供料系统和外部供料系统。内部供料系统(一次料场、混匀料场)主要为新增产能(堆、取料系统)建设或改造相应的设施；外部供料系统主要包括改建现有的部分供料系统及新建向烧结机、高炉供料系统。主要特点如下：

1)战线长，施工区域不集中，新建胶带机输送水平距离约6164 m。

2)因是改(扩)建工程，新、老系统交叉干涉较多，总图位置紧张，不可预见因素多。

3)涉及到的在线生产线改造多，为了不影响当期生产，改造时间短，难度大。

2 设计总结

本文从总承包方的角度出发，根据建设过程中发现及反映出来的问题，对本工程的工艺及相关配套公、辅设施的设计从以下几个方面进行总结。

2.1 工艺优化设计

内部供料系统：在不增加贮料面积的情况下，通过改造或更新现有设施，实现料场混匀矿保供能力每年增加了330万吨。

混匀料场料条共轨布置两台混匀取料机。3#烧结机投产后，西侧混匀料场年供料量需增加330万吨，利用现有设施已不能满足运输要求，若通过提高单台设备的取料能力，则后续30多台运输设备均需相应改造，不仅投资费用高昂，生产也不允许。本次设计采用两台共轨取料机及各自独立的运输系统，很好地解决了这一问题。

外部供料系统：通过增设Q100独立的球团运输系统，解决了困扰料场多年的向高炉供应球团、块矿单系统运输不可靠的问题。通过对现有运输系统个别设备的改造，实现了新、老烧结机向新、老高炉供烧结矿的互保、互供问题，增加了供料系统的灵活性和可靠性。

2.2 输送设备设计

原料厂主要是为用户单位提供合格的原燃料，胶带机及其附属设备作为主要输送设备，显得尤为重要。

(1)混匀料供料胶带机，不宜选择积料漏斗，要选择直通漏斗，并选择光面衬板。超过3 m长的漏斗，要进行分段设计，方便安装、拆卸、更换、清料。例如：T系统及Q系统胶带机，对物料含水的严重情况了解不足，原设计采用积料漏斗及陶瓷球面耐磨衬板，在雨季运输混匀矿时出现头部漏斗及溜槽严重堵料情况，后修改为直通漏斗、陶瓷光面衬板解决此问题。

(2)对于地面驱动形式的胶带机，地面驱动滚筒后的改向滚筒架基础要设计成“凹”型，避免影响回程胶带的运行。例如：D303胶带机，因原基础影响回程胶带通行，后凿除部分基础，并增加一个滚筒提升回程胶带，以确保回程胶带不与基础干涉。

(3)胶带机设备基础，能预埋螺栓的地方尽量预埋螺栓，如果预埋钢板的基础，一定要核实设备底座的大小，考虑到现场安装的实施，预埋的钢板基础要比设备底座基础稍大。

(4)胶带机的配重及行程，设计时应重点关注，在满足拉紧行程的前提下，合理选择拉紧形式；胶带机配重计算合理，配重过重或过轻，均会引起胶带机跑偏、散料等问题，配重区域需考虑巡检通道。

(5)胶带机中部直爬过梯问题：设计时在考虑空间的同时，爬梯角度设计合理，避免使用直爬梯。

(6)四通分料器问题：该设备在返矿及燃料转运输送过程中情况良好，但用于块状物料，有可能会产生卡阻等情况；在块状物料输送过程中，应避免使用四通分料器。

(7)检修平台问题：有电气执行器的设施均需考虑检修及维护的方便性，但在本次设计中，分料器、电动葫芦等安装位置较高的设备部分忽略了检修平台，后期增补。

(8)设计时，要统筹考虑胶带机及其附近其它设备的检修，预留检修操作空间，如检修单轨吊、三通分料器、操作箱等设备，并积极与业主沟通，了解现场实际使用情况及操作习惯。

2.3 除尘风管设计

本项目除尘管道复杂，新、老系统交叉较多，总结经验如下：

(1)在项目预算范围内，适当预留风量，保证除尘效果。

(2)合理设置手动蝶阀和电动蝶阀，保证系统风量平衡。在支管末端设置手动调节阀可以避免近端支管出现磨损的情况，另一方面可以改善远端支管的除尘效果，在工艺允许范围内，尽量减少电动蝶阀的数量，降低设备投资和维护费用。

(3)管道设计时应考虑实际施工难度(尤其是改造工程)，局部管路设计思路较好，但实际施工困难，管道吊装难度大；后现场修改管路，尽管气流上较图纸略有不顺，但施工强度小，安全性高。例如：Z10转运站除尘管道(改造)设计在转运站屋面，施工难度大，后管道移位。

(4)核实设备资料，确保设备外形尺寸，避免设备影响检修及巡检通道。例如：2T除尘站风机基础未严谨核实最终设备资料，原设计未留出检修通道，后期增加钢结构悬挑平台。

(5)除尘管道上容易积灰的地方要设置清灰孔，除尘风管往往位置较高，积灰不容易清理，可在管道下方设置积灰斗并加手动插板阀，定期清理积灰，保证除尘效果。

(6)合理布置风机，尽量减少风机基础的顶标高，不仅可以减少风机基础，同时还可以减少后续消音器基础、风机出口管道支架的标高。

2.4 电气设计

在当前工业建筑设计的过程中电气设计是不可或缺的重要组成部分，以下就本工程建设过程存在的问题及优化的设计总结如下：

(1)订货图分类设计，便于总包管理。例如：检修箱订货分散在各自图中，不便统计管理，如果汇总统一到一套图中，技术、采买管理都将很方便。

(2)充分利用网络通讯及现场总线技术，减少电缆工程量。除尘阀的联锁信号原先采用电缆取干接点，电缆用量大，施工强度大，影响总包效益。经现场专家分析指导，改为采用通讯技术将遥远接点信号再现到邻近PLC上，大大节省了电缆用量及工程量，以后工程中更多依靠网络实现互联互通。

(3)部分现场操作箱的安装位置不太合理，应尽可能避开扬尘、雨水。

(4)经济可靠的低压配电系统设计。本项目战线长，配电室配置深入负荷中心，在各转运站、除尘平台下设置了多个低压配电室及MCC室。各电气室靠近负荷中心，缩小了供电半径，而且进出线方便，在一定程度上减少了电缆的用量。

(5)在外部供料系统4#高炉矿槽电缆桥架通道设计时，仅仅考虑桥架路径的布置，未考虑桥架施工的不便。后期根据现场情况，重新合理布置路径，从而使设计内容更为合理、人性化。

2.5 做好设计审查及设备技术交流工作

(1)大型设备及关键设备必须做好设计审查，不能随便改动技术协议要求。例如：斗轮取料机供货厂家擅自将斗轮取料机板梁结构改为桁架结构，导致驾驶员视线遮挡，操作不便，极大地影响了当期生产；后期通过增加监控及抬高驾驶室解决了该问题。

(2)需要对设备订货技术协议、设备订货图纸等进行认真核对，避免设备与设计不符。例如：D304小车在初步设计中的机架角度为15°，但在设备订货技术协议中为12°，资料交付制造时未发现这个问题；D304小车到货安装后，由于角度问题，导致小车在最后一个料仓的极限卸料位置不能达到料仓中间，严重影响了最后一个料仓的仓容。后续通过现场修改小车机架角度解决了该问题。

(3)各设计人员不仅要做好前期的技术交流、协议内容完善的工作，更应及时地交接、审核厂家返回的资料、图纸，做到有问题及时沟通解决，避免影响现场的施工进度。例如：4#高炉矿槽小车定位系统为厂家成套设计，小车定位系统与现场设备运行存在电气信号接口的内容，没有及时地督促成套厂家交接后期设计资料；临近现场施工阶段发现厂家资料与我方要求的协议内容有出入，出现接口信号内容不符、提供的成套材料不全等问题。后期经及时的协调沟通，解决了该问题。

2.6 工程相关专业的统一标准化设计及其它

标准化在各项管理工作中发挥着重要作用；在项目中做好标准化设计，起着举足轻重的作用，不仅利于施工，更利于日后的生产管理。本项目就以下几点进行总结：

(1)设备选型及统一类型设备部件选型，规范化设计。如：胶带机配重及其它部件尽量规范统一选型，便于统一采购、安装、维护。

(2)建筑结构的规范化设计：门窗标注，涂装颜色，楼梯标注等统一规范选择，便于制作、安装、维护。

(3)所有单轨吊、行车、三/四通阀、电动阀门等，需在设计时统一考虑检修平台。

(4)涉及现有建构筑物及设备的改造工程，必须注重施工前的数据复测(标高、坐标、定位等)，与设计方案确认无误后方可施工，以免造成返工。例如：混匀配矿槽槽上胶带机加长，施工时未准确核实原胶带机定位，导致新建基础与原基础错位，给施工带来极大难度，后续通过调整新基础解决该问题。

(5)各专业要密切配合，严谨会签，应统一考虑核实各类管道、电缆布置方式，以免造成互相干涉的情况出现，如：电缆桥架影响设备吊装，电缆桥架影响管道安装等。

3 结束语

马钢港务原料总厂适应性改造工程建成投产以来，快速地实现了达产，生产稳定，得到了业主单位的一致好评，为以后的类似项目提供了很好的借鉴范例。