高炉工程总图规划设计要点研究

【摘要】本文结合作者的工作体会，分别从总图设计应该与时俱进、因地制宜；高炉建设位置的选择；选择合理的铁水运输方式；多方案比选；高炉工程中各个系统设施的总图布置要点等方面阐释了高炉工程总图规划设计要点。

【关键词】高炉工程；总图规划；设计要点

钢铁企业总图设计内容庞杂，以下我以自身几年以来参加的工厂设计经验依为据例，阐述一下钢铁企业工厂总图设计当中高炉工程的设计要点。

1. 总图设计应该与时俱进、因地制宜

中国当今的钢铁产能约占世界钢铁产能的一半，产能已严重过剩。目前新建的钢铁企业很少，主要是以现有企业内部结构调整，升级改造为主。鉴于在改造的同时须兼顾现有生产，老厂改造比新厂建设要复杂。笔者所参加的升级改造工程中，没有一个到最后是拆除现有主要生产设施进行升级改造的。即便当时业主迫于场地条件限制而提出拆除主要设施，在经过仔细的研究之后都不得不先建后拆。总图设计人员要时刻谨记老厂改造不是推倒重来——而是企业的有机更新。

2. 高炉建设位置的选择

（1）高炉在在全厂的位置以及与外部的相对位置要适当；一般老厂改造条件都比较有限，用地面积紧张。即便如此，高炉工程建设的位置往往也不止一处，因此需要在做总图方案布置时对项目备选用地条件进行比选。

（2）建设场地的选择首先考虑不影响主要现有生产，其次要保证铁水运输作业流程合理、运输距离最短，再次须同时考虑工厂外部环境对总体布局的影响。湖北某钢铁厂，一座炉容为中型高炉在2011年建成投产，运行良好，各项指标先进。本项目从2007年开始到2011年建成投产，前后跨度5年。过程中，方案的论证充分，总图方案优化，却忽视了高炉环境影响因素，导致产生不少环境问题。高炉投产后，生产的噪音影响了南围墙外居民的正常生活。企业不得不通过一些技术改造，降低噪音的影响，但收效甚微。按《钢铁企业总图运输设计规范》（GB50603-2010）4.2.1条的要求，炼铁厂与居住区的卫生防护距离须在1000m以上，但此项目居民区与钢铁厂仅有一路之隔，高炉中心距离居民区边缘只有不到200m。因此笔者建议，高炉工程设计固然要在厂区内部做方案优化，同时也不能忽视外环境的影响。环保的理念被日益重视，党的十八大提出把生态文明建设放在突出地位、建设美丽中国的目标，钢铁企业在建设、生产时更应该重视提升环境效益。

3. 选择合理的铁水运输方式

（1）铁水运输方式决定了高炉的总体布置。到目前为止，高炉铁水运输的途径主要有铁路、道路、过跨车等三种方式，各个企业根据使用的情况以及建设场地的条件不同而选择有所不同。一般情况下铁水运输采用铁路运输；在铁路布置有困难而且炼铁车间与炼钢车间距离较近、有条件设置铁水运输专用道路的情况下，可采用道路运输铁水；当炼铁车间、炼钢车间较近而且两个车间高差较大不利于采用铁路或者道路运输时，可考虑采用过跨车运输。铁路运输是目前冶金企业普遍采用的一种运输方式，安全可靠，但铁路运输设备转弯半径大，爬坡能力小，占地面积较大，布置方式不够灵活。汽车运输铁水包最大的特点是机动灵活，车辆设备的转弯半径小，占地面积小，但其可靠性还有待进一步验证。

（2）过跨车运输铁水即采用电动平车加吊车运输铁水，电动平车将铁水包推送至炼钢车间加料跨的延长跨，再通过吊车将铁水输送至炼钢车间。过跨车运输铁水可使炼铁车间、炼钢车间最大程度地靠近，最大程度减少占地，更能适应复杂地形和高差，但是一次性投资高、对设备的可靠性提出更高要求，目前国内钢铁企业很少使用这种模式。

4. 多方案比选

和其它总图布置一样，在确定高炉的炉容、位置、运输方式之后，需要对高炉工程内部系统的布置经过多方案比选，选出最佳方案。有些方案注重考虑本期工程建设投资最少，有些方案考虑预留发展条件最优，详述利弊，提供给委托方选择。有些对方案意见乍一听不太合理，但是不能因此就完全否定。正确的方式应该是想办法去把这些听似不合理的方案摆出来。耳听为虚眼见为实，当方案摆出来以后，合理或者不合理那都是一目了然，提意见的人也就不会有疑义了。而且往往在做这个你先前不屑一顾的方案时你会发现这种思路还有很多可取之处。身为总图设计人员，一定要有兼容并包的精神，因为总图方案没有最优只有更优。仔细去做你会发现总还有可以优化的地方。总图方案优化的原则是工艺流程合理、物流顺畅短捷、布置紧凑合理、远近结合，满足安全、卫生、防火以及施工要求，为后期发展留有余地。特别是在方案阶段，把总图方案优化了不但为下一步设计创造良好的条件，同时还能节省投资、缩短工期。

5. 高炉工程中各个系统设施的总图布置要点

高炉的平面布置按铁水运输铁路的布置状态一般可分为一列式、半岛式、岛式等几种方式，一般中小型高炉可采用一列式布置，中大型高炉宜采用半岛式、岛式布置。具体的介绍可参照《钢铁厂总图运输设计手册》。下面只介绍各个单体设施在总图布置当中相关的要点，供诸君参考。

5.1高炉矿槽的布置。

高炉矿槽为高炉提供含铁原料以及焦炭等，一般可通过上料小车或者带式输送机（主皮带）输送到高炉炉顶。一般情况下，高炉的炉料输送在中小型高炉中采用上料小车上料，在大中型高炉中采用主皮带上料。目前有不少中小型高炉都采用主皮带上料运输。和上料小车相比，主皮带运输的连续性、可靠性更好。同时采用主皮带运输时，由于高炉矿槽距离高炉本体较远，总图布置更加灵活。此外还有以下一些小要点需要予以考虑：（1）主皮带爬升角度考虑到球团的运输，一般不大于12°，要考虑矿槽的位置是否满足这个要求，否则要调整矿槽的位置。（2）高炉主皮带与高炉中心线的夹角不能过大（一般不超过15°），否则容易与炉顶框架或煤气上升管道相碰。（3）高炉主皮带一般不能与炉顶吊车布置在同一侧，否则主皮带会影响高炉炉顶吊车的吊装作业。（4）主皮带中央转运站以及机械室的布置要合理，机械室一般不宜离中央转运站太远以致使机械室被抬得过高造成运行不稳定。（5）主皮带支腿支架要合理布置（跨度以45m～50m为宜），一般不宜超过75m，跨度过大则造成浪费。（6）矿槽除尘宜靠近布置。

5.2出铁场的布置。

不同的铁水容器（一般有铁水罐、鱼雷罐）以及不同的出铁方式（采用固定罐位或摆动流嘴），影响着出铁场的布置。在工程设计过程中，总图专业须根据不同的出铁方式选择最合适出铁场布置方式。一般中大型高炉要求设置上出铁场高架道路，主要用于出铁场上使用的泥沙、炮泥、耐材等的运输，同时还被用做主要参观通道。高架道路的等级可按支路或车间引道考虑，坡度一般按不大于9%来考虑，有条件应该按不大于8%来考虑。按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）的规定，高架道路宜公路-Ⅱ级标准汽车荷载进行设计，宽度一般按5 m设计。

5.3热风炉的布置。

在总图布置方面，热风主管宜以与出铁场平台天车的运行方向平行进入出铁场，并应避开天车的作业区域。热风炉宜靠近高炉煤气布袋除尘器及TRT余压发电等设施布置，以便于煤气管道的连接。

5.4鼓风机站。

鼓风机站宜靠近热风炉布置，以缩短冷风管道的长度。鼓风机站宜与热风炉布置在高炉的同一侧。一般可采用电动鼓风、汽动鼓风、高炉煤气余压鼓风（BPRT）。一般来说BPRT系统及电动鼓风机系统占地较小，汽动鼓风机站占地较大（有配套锅炉系统及水系统）。鼓风机的型式应根据工厂的能源平衡状况来确定。

5.5重力除尘器、布袋除尘器、TRT余压发电的布置。

重力除尘器布置的位置需要满足煤气下降角度的要求，一般以高炉为中心其中心与高炉中心的距离不宜超过65m（按炼铁要求，此数仅供参考）。如果水渣处理采用环保底滤法时，重力除尘器宜与冲渣点保持一定的安全距离。重力除尘器与布袋除尘器之间连接管道为粗煤气管道，管道的磨损比较严重，有条件时应尽量缩短布置。TRT余压发电在多个高炉的情况下宜考虑合并布置。

5.6高炉水渣系统的布置。

高炉水渣处理有冷INBA法、环保底滤法、嘉恒法等——宜根据厂方的要求以及场地条件进行布置。高炉水渣量大（渣铁比一般在330～350Kg/t.HM左右），例如一座3200m3的高炉来说，平均每天产生水渣量约2700t，折合45车皮。水渣的运输是总图专业需要重点考虑的问题。水渣运输方式（铁路、道路、胶带机）的选择，运输路径的选择均应做好规划。

5.7制粉喷吹车间的布置。

按照《钢铁冶金企业设计防火规范》（GB50414-2007），封闭式喷煤制粉站和喷吹站——属乙类建筑，敞开式或半敞开式喷煤制粉站和喷吹站——属于丙类建筑。制粉喷吹车间的布置可因地制宜，喷吹管道是压力管道，布置比较灵活，有条件可靠近高炉布置。干煤棚的布置要有利于运输作业。可根据场地条件确定使用普通皮带机或者大倾角皮带机或垂直皮带机进行原煤运输。在总图布置中，应创造条件采用普通皮带机（爬升角度不大于12°）运输。普通皮带机比大倾角皮带机及垂直皮带机维护简单，故障率低。一般情况下喷门电气室应与喷煤车间脱开布置，也可以一面与喷煤车间贴邻布置——要求贴邻墙面无门窗洞。

5.8高炉中心循环水泵房的布置。

高炉中心循环水泵房宜靠近高炉布置。当循环水采用开路循环时，其宜与高炉出铁场保持一定距离，避免水蒸汽弥漫到出铁场造成腐蚀。高炉循环水管道较多，可采用架空通廊方式敷设的或管沟方式布置。循环水管一般不在出铁场下方横跨铁路，以避免水管漏水进入铁水罐中去造成事故。

5.9铸铁机、鱼雷罐修理车间的布置。

在转炉车间不能接收铁水的情况下，铁水被运到铸铁机车间进行铸铁。一般的铸铁机车间还兼具修罐作业的功能。铸铁机车间一般应布置在铁水牵出方便的地段。对于采用鱼雷罐运输铁水的炼铁车间，需要设置鱼雷罐修理库以及走行检修车间，应将其应布置在炼铁车间与炼钢车间之间运输便利的地段。鱼雷罐修理车间一般由倒渣间、内衬拆除间、砌筑间、烘烤间组成。在内衬拆除工段需要布置好拆除鱼雷罐内衬的作业设备的走行通道以及废耐火材料的外运通道。

5.10道路的布置需要注意的问题。

一般炼铁车间的运输都是以皮带运输、铁路运输为主，道路运输为辅（采用道路运铁水的除外）。道路一般用作消防、参观或是一些零散货物的运输通道。主干道路是划分功能区域的标线。主干道一般不小于7 m，转弯半径宜大于9m。消防道路最小宽度不应小于4m。道路的宽度一般根据车流量或道路等级来确定。在高炉本体周围的道路需要兼具消防通道及景观通道的功能，应按主干道来考虑，宽度不小于7m。高炉周围的道路与铁路的平交道口往往较多，道路的通行性较差，但由于高炉区域道路的还需作为参观通道，不能因此就把道路降低等级或缩小路面宽度。

5.11铁路布置中需要注意的问题。

铁水运输坡度一般不超过5‰，包括出铁场下方的铁路以及外侧一定长度范围的停车路段的应为平坡，应留出合适停车的线路长度。受场地大小以及接轨点的影响，一般老厂改造建设中大型高炉出铁场的铁路线都按半岛式来布置。按《铁路运输安全规程》的要求，对于半岛式布置的高炉出铁场下的铁路原则上不允许穿两个及以上摆动流嘴。在高炉铁水运输作业中，要求机车顶空罐，拉重罐，机车不穿铁口。在给炼钢车间配送铁水时，机车应能推送重罐，避免机车先进入炼钢车间。铁路线路设计时应重点考虑上述原则，使铁水运输作业流程合理。

6. 总结

总平面布置是所有单元集成的平面体现，一经建成，就形成了“固化”的静态网络框架，一般很难改变。因此总图设计人员一定要树立起高度的责任感以及使命感，认真总结、努力提高，对自己所做的项目负责。以上一些设计心得体会仅供诸位同行参考，不当之处请批评指正。

参考文献

[1]傅永新，彭学诗.钢铁厂总图运输设计手册.冶金工业出版社.1996.10.

[2]中国冶金建设协会.钢铁冶金企业设计防火规范.中国计划出版社.2007.

[3]中国冶金建设协会.钢铁企业总图运输设计规范.中国计划出版社.2010.

[4]滕鹤，张颖，聂世一.新一代钢厂铁水运输设计研究.冶金丛刊.2010.2.

[5]中交公路规划设计院.公路桥涵设计通用规范.人民交通出版社.2004.

[文章编号]1619-2737（2013）12-23-706

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