烧结原料工程总图布置设计优化研究

郭 强，袁文富

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东 济南 250101）

总图运输专业设计核心是布置，包括平面、竖向及立体空间的布置。物流关系既是影响布置的重要因素，也是布置的根本基础。钢铁厂总平面布置是在厂址选择及总体布置的基础上，既要符合有关规范、规定的要求，还要根据工厂规模、生产工艺流程、物料流向、功能分区、厂内外运输、厂区地形及预留发展等，全面地、因地制宜地布置工厂所有建筑物、构筑物、运输线路、管线等。经多方案技术经济比较研究，选择最优方案，使整个工程拥有最佳的工艺流程、明确的功能分区、整洁绿色的生产环境以及良好的发展愿景。

烧结工序承接原料场原料，为高炉提供烧结矿的工作内容，是钢铁厂重要生产工序之一。烧结原料工程总图布置对生产稳定顺行、运维费用和工程投资控制等起着至关重要的作用。

以下就以某钢铁厂烧结、原料的布置为例进行总平面布置的设计优化研究。

1 烧结原料总平面布置

1.1 布置形式研究

根据工程给定的红线范围，要求红线内布置的内容为一座全封闭环保原料场（以下简称原料）,2台265 m2烧结机（包括烧结脱硫脱硝、余热发电；以下简称烧结）、3座600 t/d石灰窑、80万t/年的球团厂。考虑了综合物料流向、地形标高等多方面因素，最后筛选出两个比较可行的方案进行技术经济比较，研究选择出更适应生产要求的紧凑型布置方案。本次主要对烧结、原料进行比较，不考虑对石灰窑及球团的影响因素。

1.1.1 布置方案1

原料烧结水平横向布置，原料在南侧，靠近火车、汽车卸料区域；烧结在北侧，靠近高炉矿槽方向。本方案物料流向由南向北，具体布置如图1。

图1 布置方案1（m）

1.1.2 布置方案2

原料、烧结垂直竖向布置，原料在西侧，也靠近火车、汽车卸料区域；烧结在东侧，较靠近高炉矿槽方向。本方案物料流向先由南向北再向东，后向西向北，具体布置如图2。

图2 布置方案2（m）

1.2 两种方案占地比较

根据统计计算占地比较结果如表1。

表1 占地比较 m2

由表1得知，综合红线范围整体布置，方案1与方案2占地相同。但方案2中球团用地狭长，不能完全利用，而方案1比方案2布置更宽松，物料流向由南向北也更合理，且无折返。

单分析烧结原料，方案1比方案2多占地9164 m2。

1.3 投资及运行费用比较

两种方案布置方式中各单体建构筑物大小没有变化，因此只考虑不同项。由于内部及外部皮带连接及倒运距离不同，所以通过对原料及烧结所有料种皮带长度及运输量做统计计算，最终结果如表2。

表2 投资及运行费用比较

从表2得知，方案1比方案2投资少242万元，同时年运行费用每年少84.075万元。

1.4 前后工序物料衔接比较

1.4.1 进料衔接

原料场进料需从端部接入，故方案1原料进料倒运一次就可进入东西向布置的原料场，而方案2原料进料需倒运两次才能进入南北向原料场。同时方案2比方案1球团进料皮带加长200 m。

1.4.2 出料衔接

方案1与方案2出料基本无差别。

2 烧结原料竖向布置

生产工艺的要求对竖向布置影响重大，因而竖向布置中必须予以考虑。在满足生产工艺要求的条件下，垂直等高线方向的建、构筑物场地宜尽量短。有些车间地坪可利用地形形成台阶或斜坡，以减少挖方高度和减少土石方与边坡的处理量。

综合考虑红线内部道路、周边公辅道路、现有道路的顺畅与合理衔接，最终确定方案1。原料区域标高83.50 m、烧结区域标高90.50 m，方案2原料区域标高92.00 m、烧结区域标高84.00 m。

2.1 土石方量比较

根据统计计算占地及土石方量，结果如表3。

表3 土石方量比较 m3

虽然方案1土石方量较多，但考虑到现场土石方量基本都为岩石（只有表层土），再结合当地建筑材料较缺乏情况，大量岩石可以用于工程建设，因此也能带来一定的经济效益。所以对于此项目土石方量大，不再是缺点而是优点，在平整场地过程中反而会给企业带来可观的经济回报。

2.2 物料总体提升高度比较

方案1：火车卸料区域（76.80 m）→原料（83.50 m）→烧结（90.50 m）→高炉（108.50 m）。

方案2：火车卸料区域（76.80 m）→原料（92.00 m）→烧结（84.00 m）→高炉（108.50 m）。

由此可以看出原料从回车卸料区至高炉，方案1提升高度31.70 m；方案2提升高度39.70 m。

2.3 挡土墙比较

2.3.1 红线内挡土墙比较

红线内方案1挡土墙高度7.0 m、长度440 m，方案2挡土墙高度8.0 m、长度540 m。

2.3.2 红线周边挡土墙比较

由于红线区域西侧标高由北向南依次递减，方案1北侧标高108.50 m，南侧标高83.30 m，方案2北侧标高108.50 m，南侧91.80 m，所以导致方案2原料场南挡土墙高度为15 m高，且方案2原料场西侧标高无法递减（平段标高92.0 m），不利于北侧及红线西侧（标高92.0 m）区域排雨水，雨水最终向东南方向排出。

经过测算红线内及周边挡土墙的总体费用，可知方案1是比方案2较少的。

3 结语

1）通过分析研究，烧结原料工程总图布置选用方案1。

2）烧结原料总平面布置形式影响工程占地、投资及运行费用，在工程设计时应深入比选、持续优化，紧凑型总图布置有利于工程建设。

3）烧结原料竖向布置必须服从生产工艺需要。

4）钢铁厂总平面布置相对其他工业是较为复杂的，需要综合考虑的因素诸多，还需要了解相关的专业内容。同时随着科学的发展、技术的进步、工艺设备的升级换代，总平面布置还必须具有创新思维，要做出各种不同布置方式的总平面布置方案，以求最优。