串式高炉群铁水运输总图布置

张尚炜

（中冶南方工程技术有限公司总图与建筑设计所， 湖北 武汉 430223）

高炉冶炼是钢铁联合企业生产中无法取缔的主要生产工艺，高炉区总图布置对于钢铁企业全厂总图布置有着承上启下的关键作用，是全厂总图布置的重点和难点，高炉区总图布置的合理性直接体现出了全厂总图布置的优越性。高炉和炼钢之间的铁水运输方案对整个公司生产运行的稳定、成本、质量都有着显著的影响，铁水运输方式目前主要有：铁路运输、汽车运输、自行轨道车运输三种方式。铁路运输是铁水运输最常用、最普遍的方式。通过对东南亚沿海HPDQ钢铁厂高炉区新建6座高炉的铁水运输设计进行研究，分析多座串式布置高炉群的铁水运输总图布置特点，为类似工程总图布置提出指导建议。

1 主要生产设施

HPDG钢铁厂是新建的包含“码头—综合料场原燃料准备（炼焦、烧结、球团）—炼铁—炼钢—轧钢”的长流程钢铁联合生产企业。钢厂整体分三期建成，一期生产规模为：铁水240万t/a、钢坯243万t/a、钢材233万t/a；二期（含一期）生产规模为：铁水480万t/a、钢坯486万t/a、钢材473万t/a；三期形成700万t/a钢材的发展规模。先进行一、二期项目建设，预留三期。

1.1 高炉设施

高炉一期工程建设2座1080 m3高炉及配套的辅助设施，二期工程再建设2座1080 m3的高炉及配套设施，预留三期2座1080 m3高炉及配套设施。

高炉设施包含以下系统：槽上供料系统、槽下及上料系统、炉顶系统、粗煤气系统、炉体系统、出铁场系统、水渣系统、热风炉系统、喷吹系统、铸铁机及修罐库系统、干法煤气除尘系统、循环水泵站、通风空调设施、出铁场及矿焦槽除尘系统、BPRT鼓风系统、供配电设施、过程检测及自动化控制系统等。

一期2×1080 m3高炉产品及副产品见表1。

高炉炼铁工艺流程见图1。

表1 主要产品及副产品

图1 高炉工艺流程图

每座高炉出铁场系统，采用平坦化无填沙层的双矩形出铁场，设2个铁口，无渣口，采用摆动流嘴实现一罐到底的铁水运输，设置充分的除尘设施。采用有效容积为120 t铁水罐车经铁路系统运输铁水。每座高炉出铁场下铁水装车位安装轨道衡，计量每辆罐车的铁水装入量。

1.2 炼钢设施

炼钢车间分三期建设：一期炼钢主体工艺设施包含2座120 t顶底复吹转炉，1座双工位LF炉，年产合格钢水约250万t；二期新建炼钢主体工艺设施包含2座120 t机械搅拌法铁水脱硫站、2座120 t顶底复吹转炉、2座双工位LF炉，年产合格钢水约250万t；三期预留炼钢主体工艺设施包含1座120 t顶底复吹转炉。一期、二期、三期总体建设完成后，炼钢车间年产合格钢水约750万t。

炼钢5座120 t转炉为错跨布置，1号、2号、5号转炉匹配“加料二跨”，3号、4号转炉匹配“加料一跨”。每个加料跨铁水运输线为双线布置。

1.3 运输设施

铁水区运输，一、二期共4座高炉，年产铁水量480 t，每天铁水平均运量13334 t。铁水区铁路运输系统包括：铁路线路、铁路信号（含独立信号楼）、平交道口、计量设施、机车车辆修理库等内容。

本项目铁水运输设备为机车和铁水罐车，机车主要参数见表2，铁水罐车示意图和参数分别见图2和表3。

2 高炉区铁水运输总平面布置

表2 ZTYS640型（320马力×2的双动力机车）机车主要参数

图2 125 t铁水罐车示意图（mm）

表3 125 t铁水罐车主要参数

HPDQ钢铁项目实施阶段先确定全厂各主体生产设施的总平面布置，并开始组织施工，这其中包括高炉区的总平面布置。高炉区铁水运输总图布置未能与高炉区总图布置同步确定，后期再完善高炉区铁水运输线路方案和运输组织设计。这种项目组织方式为高炉区的铁水运输总图布置优化设计带来不少难点和无法克服的缺点。

2.1 高炉区总平面布置

HPDQ钢铁厂高炉区6座高炉从南向北依次为1号高炉、2号高炉、3号高炉、4号高炉以及预留的三期5号高炉和6号高炉，高炉区向南运输铁水至炼钢车间。具体高炉区布置见下页图3。

6座高炉呈一字型串式布置，高炉出铁场下2条铁水装车线，高炉出铁场外东侧紧邻布置2条铁水调车线。相邻两座高炉本体中心距离165 m，每座高炉设两个铁口，采用摆动溜嘴的一罐制运输方式。摆动溜嘴对称布置，距离高炉中心线18.1 m。矿焦槽布置在高炉东侧，高炉渣处理、热风炉、干法布袋除尘、主泵房等设施布置在高炉出铁场西侧。铸铁车间以及机车、车辆修理库布置在高炉与炼钢车间之间的机车走行区域。

2.2 串式高炉群铁水运输总图布置

图3 串式高炉群总平面布置

高炉铁水采用一罐到底的方式运输铁水，每座高炉下2个出铁口的2条装车线上共设4套轨道衡，用来计量铁水装入量。HPDQ钢厂每座高炉日产铁水量最大为3700 t，日出铁12次，采用铁水罐最大实际装载量120 t，即每次出铁配3个罐，装载2个满罐，1个半罐，下次出铁时再将半罐装满。高炉作业天数为350天。

每座高炉出铁场长度为68.5 m，两座高炉间出铁场距离仅为96.5 m（=165 m－68.5 m），铁路间需要设立出铁场平台柱，故线间距取值6.5 m比较合适，即出铁场下最西侧铁路线需要在96.5 m长度完成13 m的跨线距离，若采用7号铁路道岔，则需要的距离为：13×7＋10.897×2＝112.794 m＞96.5 m，故高炉出铁场下铁路转线该方案无法采用7号道岔，而必须采用6号道岔。高路铁水运输总图布置见图4。

图4 高炉铁水运输总图布置（一）

从图4可以看出，相邻高炉紧邻的摆动溜嘴同时出铁时，机车调度有干扰，且北面高炉铁水罐车向南牵出时无调车距离。此方案只适用每座高炉2个出铁口均需同方向调车，即每座高炉南侧铁口牵引机车均需要穿行北侧铁口向北行进。机车穿行铁口存在一定的生产安全隐患，且每座高炉的2个铁口不能独立配罐，需要优先满足南侧铁口的配罐需求，高炉生产节奏不灵活，铁路调度硬性要求很高。

从下页图5可以看出，每座高炉北侧出铁口铁路均为尽头式布置，机车牵出铁水罐车后，再推送至调车线，南侧铁口机车向南牵出后转线至调车线，机车摘挂后，进行调车作业再送至炼钢车间，即每座高炉2个出铁口铁水运输向不同方向行进，采用两端作业方式，机车不用下穿铁口。相邻高炉临近摆动溜嘴的铁水运输调车作业互不干扰，可同时作业，生产组织及运输调度压力小，但因每座高炉铁水运输向两侧出铁，使得高炉南侧铁口铁水运输时，需要增加一次调车作业，延长运输时间，对铁水温降不利。北侧铁口铁路运输尽头线伸入北面高炉出铁场下，占用相邻高炉出铁场，且造成临近高炉生产的干扰，需要采取安全防护措施。

3 结语

串式高炉群铁水运输布置因其高炉较多，且呈一字型布置，使得每座高炉设施自成系统，各系统布局相同或相近，是多座高炉群布置的一种常用布置形式，但其铁水运输的合理性直接决定高炉区总体布局的优劣性。根据HPDQ钢厂高炉铁水运输布置的分析，可以说明以下几点：

图5 高炉铁水运输总图布置（二）

1）高炉铁水采用铁路运输时，高炉区的总图布置应首先取决于铁水运输的总图布置，先进行高炉区的总图布置，再进行铁水运输总图布置，存在难以弥补的不足。从某种程度上讲，串式高炉群的布置就是铁水运输的总图布置。

2）高炉区铁水运输总图布置宜做到调车作业顺畅，使机车在不增加调车作业的情况下进入炼钢，可以缩短运输时间，减少铁水温降。

3）多座高炉串式布置，铁水运输总图布置需要重点考虑运输调度作业的互相干扰，以及研究干扰程度对高炉、炼钢生产的影响。

4）根据高炉的座数以及产量，合理确定运输车辆调度作业繁忙程度，确定调车线数量，确保其占地满足出铁场区域的生产工艺布置需求。

5）根据铁水运输总图布置，并结合高炉出铁场工艺布置方案，合理确定串式高炉群之间的高炉间距，使其布置紧凑，并满足铁水运输总图布置要求。