淺談總圖優(yōu)化思想在新環(huán)境下的鋼鐵廠總圖布置中的應(yīng)用

2018-03-28 15:53楊威

山西冶金 2018年1期

楊威

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北武漢 430223）

總圖布置對于一個鋼鐵廠的建設(shè)和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。總圖優(yōu)化思想不是一成不變的，隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，總圖優(yōu)化思想也在發(fā)展變化。

隨著國家發(fā)展政策的調(diào)整，許多落后的小型鋼鐵企業(yè)被取締，越來越多的鋼鐵企業(yè)合并，鋼鐵企業(yè)走向規(guī)?；l(fā)展的道路，但是國家對于企業(yè)用地的控制力度加大，總圖布置將面對更多新老廠區(qū)之間協(xié)調(diào)、新廠區(qū)與預(yù)留用地之間協(xié)調(diào)及節(jié)約用地的問題。同時由于國家對環(huán)保關(guān)注度的提高，鋼鐵廠的環(huán)保要求也相應(yīng)提升，總圖布置時應(yīng)考慮更多的環(huán)保因素。隨著海外市場開放，越來越多的鋼鐵企業(yè)走出國門，在海外建立鋼鐵廠，特別是東南亞地區(qū)，是中國鋼鐵企業(yè)走出國門的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。東南亞島嶼眾多，很多海外鋼鐵廠選址在島嶼，該區(qū)域一般地形起伏較大，雨水量較大，總圖布置將面臨許多新的問題。在新環(huán)境下，鋼鐵廠的總圖布置將會遇到新問題，總圖優(yōu)化的思想必須與時俱進(jìn)。隨著科技的發(fā)展和科學(xué)理念的傳播，更多的新技術(shù)和理念可以用于優(yōu)化總圖布置，這也為總圖優(yōu)化思想的發(fā)展起到積極的推動作用。現(xiàn)在通過以下幾個方面談?wù)効倛D優(yōu)化思想在新環(huán)境下的鋼鐵企業(yè)總圖布置中的應(yīng)用。

1 總圖優(yōu)化思想在豎向設(shè)計中的應(yīng)用

在新環(huán)境下，無論國內(nèi)還是海外的鋼鐵企業(yè)的選址都更多地面對山區(qū)這種復(fù)雜的地理環(huán)境，同時用地范圍也受到更多的限制。山區(qū)場地地形復(fù)雜，標(biāo)高變化較大，如果強(qiáng)行平整廠區(qū)將會增加投資，廠區(qū)的土方運(yùn)輸處理將會是一個大問題。在豎向設(shè)計中進(jìn)行總圖優(yōu)化，對于節(jié)省投資以及保證工藝流程順暢會起到重要作用。

豎向設(shè)計概括來說就是場地標(biāo)高設(shè)計，一般場地標(biāo)高變化較大較多的地區(qū)的總圖布置采用臺階式的布局形式。以某海外鋼鐵廠項(xiàng)目總圖布置方案為例，該鋼鐵廠選址在印尼東南蘇拉威西省摩羅瓦里的中國印尼經(jīng)貿(mào)合作區(qū)某園區(qū)，島上為自然丘陵地貌，部分區(qū)域地形起伏較大。

首先，對鋼鐵廠的規(guī)模進(jìn)行研究，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行總圖優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)約土地。該鋼鐵廠區(qū)主要包括原料場、燒結(jié)、高爐、煉鋼、連鑄、熱軋等部分，通過生產(chǎn)工藝的總圖優(yōu)化設(shè)計可以估算出每個工藝流程需要的最小占地面積。工藝連接較緊密的煉鋼、連鑄、熱軋緊湊布置，節(jié)約用地。原料場的原料需要通過皮帶通廊爬高至高爐爐頂，二者布置時可以充分利用場地高差較大的情況，優(yōu)化布置位置和標(biāo)高，節(jié)省土地和投資。

其次，對廠區(qū)的地形進(jìn)行分析，優(yōu)化確定臺階的個數(shù)和臺階的標(biāo)高。臺階式場地布局不是臺階越多越好，雖然在山區(qū)地形中，臺階的數(shù)目越多場地平整的土方越少，但是臺階之間的道路連接以及擋土墻或者護(hù)坡的設(shè)置都需要合理考慮，否則過多的臺階只會造成道路運(yùn)輸不暢、增加投資等問題?？倛D方案優(yōu)化主要包括聯(lián)合布置相關(guān)工藝、公輔設(shè)施合理布局、合理利用不同生產(chǎn)工藝之間高差要求、合理利用道路坡度、優(yōu)化土方量。其中場地的土方量是總圖優(yōu)化的一個重要因素，特別該鋼鐵廠在島嶼上，外運(yùn)土的價格很高，盡量滿足場地挖方大于場地填方，可以有效的節(jié)省投資，部分多余的挖方好土還可以作為回填土回填至標(biāo)高較低的預(yù)留用地處，從而為今后的土地利用創(chuàng)造有利條件。通過方案優(yōu)化和比較，該鋼鐵廠最終確定布置五個臺階，臺階的標(biāo)高分別為40 m、45 m、62 m、78 m、90 m時方案最優(yōu)化。

最后，對臺階之間的過渡段進(jìn)行優(yōu)化，可以有效節(jié)省投資和保證場地安全。場地邊坡自然放坡時最節(jié)約投資，但是放坡需要的土地面積最大；擋土墻的占地面積較小，但是隨著高度的增加，投資會大幅度增加。結(jié)合二者合理優(yōu)化，達(dá)到投資和土地利用的最優(yōu)化。該鋼鐵廠總圖布置時，臺階之間高差未超過8 m且用地較緊張區(qū)域，選用擋土墻；臺階高度較大區(qū)域且用地不緊張區(qū)域，選用分級放坡，通過優(yōu)化合理選用臺階過渡形式，實(shí)現(xiàn)降低投資。

2 總圖優(yōu)化思想在廠區(qū)道路設(shè)計中的應(yīng)用

一個廠區(qū)的道路對于整個廠區(qū)物流運(yùn)輸?shù)耐〞承云鸬經(jīng)Q定性的作用，對廠區(qū)道路進(jìn)行總圖優(yōu)化可以極大提升運(yùn)輸效率和節(jié)省投資。新環(huán)境下，鋼鐵廠占地面積較大，場地的通達(dá)性要求較高，如何利用最小的道路投資滿足廠區(qū)的運(yùn)輸要求，需要總圖優(yōu)化思想的指導(dǎo)。

首先，合理優(yōu)化確定道路長度。廠區(qū)的廠房在滿足建筑防火規(guī)范、安全間距的前提下，盡量布置緊湊，部分相關(guān)工藝廠房或者公輔設(shè)施合建，可以有效地節(jié)省道路的長度需求。

其次，合理優(yōu)化確定道路的最小寬度。道路的寬度與鋼鐵廠的規(guī)模、廠區(qū)車流量、載貨汽車的類型、車輛的行駛速度以及人流量的大小有關(guān)系。前期調(diào)研工作做的足，才能更加合理的估算出道路寬度，從而避免道路寬度太寬造成浪費(fèi)或者寬度太小不能滿足運(yùn)輸需求。

最后，合理優(yōu)化確定道路的結(jié)構(gòu)形式。通過對運(yùn)輸?shù)燃壍姆治?，可以?yōu)化調(diào)整道路結(jié)構(gòu)形式，以節(jié)省投資。運(yùn)輸?shù)燃壿^高的區(qū)域選用較厚實(shí)的道路結(jié)構(gòu)層，運(yùn)輸?shù)燃壿^低的區(qū)域選用較薄的道路結(jié)構(gòu)層。道路結(jié)構(gòu)層的材料選用也應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐脑瞎?yīng)種類，盡量采用當(dāng)?shù)剌^易得的材料建設(shè)道路，以避免異地采購道路結(jié)構(gòu)材料，造成投資增加。

3 總圖優(yōu)化思想在場地排水中的應(yīng)用

隨著海外鋼鐵項(xiàng)目逐年增多，部分鋼鐵廠選址于雨水較豐富的東南亞島嶼國家，合理優(yōu)化廠區(qū)的場地排水，對于保證鋼鐵廠日常安全生產(chǎn)的重要性不言自明。在該區(qū)域內(nèi)，匯水面積一定時，如何將雨水及時排出，需要對場地坡度進(jìn)行總圖優(yōu)化。場地排水坡度宜為0.5%～2%，困難情況下不宜小于0.3%，局部地段的最大坡度不宜超過6%[1]。場地中合理設(shè)計谷線和脊線，能夠快速地排出場地雨水，將雨水匯集于排水溝或者雨水管中。近幾年，國家積極倡導(dǎo)海綿城市這一理念，在許多城市規(guī)劃和項(xiàng)目建設(shè)中進(jìn)行運(yùn)用，取得了很好的效果。鋼鐵廠的總圖優(yōu)化中也可以借鑒這一先進(jìn)理念，利用場地中不適合布置建構(gòu)筑物且標(biāo)高較低的區(qū)域，使該區(qū)域盡量保持原貌或者低影響開發(fā)，種植綠色植物，充分利用地勢把重要生產(chǎn)設(shè)施所在區(qū)域的場地雨水合理引流到該區(qū)域中，一方面保證重要生產(chǎn)設(shè)施所在區(qū)域的安全生產(chǎn)，另一方面對鋼鐵廠的景觀美化起到積極的作用，體現(xiàn)綠色環(huán)保鋼鐵廠的理念。在條件允許的情況下，廠區(qū)道路采用新型蓄水材料鋪設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄道路雨水，在一定程度上也會緩解廠區(qū)中的雨水壓力。

4 總圖優(yōu)化思想在管線綜合設(shè)計中的應(yīng)用

管線綜合是鋼鐵廠總圖布置中重要的組成部分。隨著大型鋼鐵廠的建立以及鋼鐵廠的擴(kuò)建，新廠區(qū)全廠性或者新老廠區(qū)間的管線綜合情況會更復(fù)雜，因此對總圖優(yōu)化的要求會更高。

管線優(yōu)化設(shè)計主要包括：合理布局管線走向，節(jié)省管線長度；類別相同管線應(yīng)合理集中布置，在條件允許的情況下，可采用綜合管廊或者管線共架的形式；應(yīng)盡量減小價值較高的管線敷設(shè)長度，例如電纜，應(yīng)盡量減小相關(guān)廠房的間距；管線敷設(shè)過程中應(yīng)盡量利用建、構(gòu)筑物的墻皮和柱子；合理布局原料場和成品堆場，實(shí)現(xiàn)土地資源的充分利用。

以某海外鋼鐵項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目用地較緊張，管線數(shù)目較多，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后將燃?xì)夤芫€、廢氣管、冷風(fēng)管以及部分循環(huán)水管等管道采取共架布置，從而節(jié)約用地。主控樓、開關(guān)站、電氣室等建筑物盡量布置在服務(wù)區(qū)域的中心位置，使電纜到達(dá)各個服務(wù)位置的總長度最優(yōu)化。部分管道利用新建的棧橋或者柱子進(jìn)行敷設(shè)，充分利用立體空間，實(shí)現(xiàn)節(jié)省土地。

5 結(jié)語

在新環(huán)境下，更多的鋼鐵企業(yè)選擇走出國門，同時鋼鐵企業(yè)的環(huán)保要求也會越來越高，各種新的問題會相應(yīng)產(chǎn)生，總圖優(yōu)化思想如何在今后的鋼鐵廠的規(guī)劃設(shè)計中起到積極的指導(dǎo)作用，必須與時俱進(jìn)。隨著科技的發(fā)展和先進(jìn)科學(xué)理念的引入，總圖優(yōu)化思想的外延可以更廣闊，總圖優(yōu)化的手段可以更豐富，從而更好服務(wù)于新環(huán)境下的鋼鐵廠的規(guī)劃建設(shè)。