張尚煒

（中冶南方工程技術(shù)有限公司總圖與建筑設(shè)計(jì)所， 湖北 武漢 430223）

高爐冶煉是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)中無(wú)法取締的主要生產(chǎn)工藝，高爐區(qū)總圖布置對(duì)于鋼鐵企業(yè)全廠總圖布置有著承上啟下的關(guān)鍵作用，是全廠總圖布置的重點(diǎn)和難點(diǎn)，高爐區(qū)總圖布置的合理性直接體現(xiàn)出了全廠總圖布置的優(yōu)越性。高爐和煉鋼之間的鐵水運(yùn)輸方案對(duì)整個(gè)公司生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定、成本、質(zhì)量都有著顯著的影響，鐵水運(yùn)輸方式目前主要有：鐵路運(yùn)輸、汽車運(yùn)輸、自行軌道車運(yùn)輸三種方式。鐵路運(yùn)輸是鐵水運(yùn)輸最常用、最普遍的方式。通過(guò)對(duì)東南亞沿海HPDQ鋼鐵廠高爐區(qū)新建6座高爐的鐵水運(yùn)輸設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，分析多座串式布置高爐群的鐵水運(yùn)輸總圖布置特點(diǎn)，為類似工程總圖布置提出指導(dǎo)建議。

1 主要生產(chǎn)設(shè)施

HPDG鋼鐵廠是新建的包含“碼頭—綜合料場(chǎng)原燃料準(zhǔn)備（煉焦、燒結(jié)、球團(tuán)）—煉鐵—煉鋼—軋鋼”的長(zhǎng)流程鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)。鋼廠整體分三期建成，一期生產(chǎn)規(guī)模為：鐵水240萬(wàn)t/a、鋼坯243萬(wàn)t/a、鋼材233萬(wàn)t/a；二期（含一期）生產(chǎn)規(guī)模為：鐵水480萬(wàn)t/a、鋼坯486萬(wàn)t/a、鋼材473萬(wàn)t/a；三期形成700萬(wàn)t/a鋼材的發(fā)展規(guī)模。先進(jìn)行一、二期項(xiàng)目建設(shè)，預(yù)留三期。

1.1 高爐設(shè)施

高爐一期工程建設(shè)2座1080 m3高爐及配套的輔助設(shè)施，二期工程再建設(shè)2座1080 m3的高爐及配套設(shè)施，預(yù)留三期2座1080 m3高爐及配套設(shè)施。

高爐設(shè)施包含以下系統(tǒng)：槽上供料系統(tǒng)、槽下及上料系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、粗煤氣系統(tǒng)、爐體系統(tǒng)、出鐵場(chǎng)系統(tǒng)、水渣系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、鑄鐵機(jī)及修罐庫(kù)系統(tǒng)、干法煤氣除塵系統(tǒng)、循環(huán)水泵站、通風(fēng)空調(diào)設(shè)施、出鐵場(chǎng)及礦焦槽除塵系統(tǒng)、BPRT鼓風(fēng)系統(tǒng)、供配電設(shè)施、過(guò)程檢測(cè)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。

一期2×1080 m3高爐產(chǎn)品及副產(chǎn)品見表1。

高爐煉鐵工藝流程見圖1。

表1 主要產(chǎn)品及副產(chǎn)品

圖1 高爐工藝流程圖

每座高爐出鐵場(chǎng)系統(tǒng)，采用平坦化無(wú)填沙層的雙矩形出鐵場(chǎng)，設(shè)2個(gè)鐵口，無(wú)渣口，采用擺動(dòng)流嘴實(shí)現(xiàn)一罐到底的鐵水運(yùn)輸，設(shè)置充分的除塵設(shè)施。采用有效容積為120 t鐵水罐車經(jīng)鐵路系統(tǒng)運(yùn)輸鐵水。每座高爐出鐵場(chǎng)下鐵水裝車位安裝軌道衡，計(jì)量每輛罐車的鐵水裝入量。

1.2 煉鋼設(shè)施

煉鋼車間分三期建設(shè)：一期煉鋼主體工藝設(shè)施包含2座120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，1座雙工位LF爐，年產(chǎn)合格鋼水約250萬(wàn)t；二期新建煉鋼主體工藝設(shè)施包含2座120 t機(jī)械攪拌法鐵水脫硫站、2座120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、2座雙工位LF爐，年產(chǎn)合格鋼水約250萬(wàn)t；三期預(yù)留煉鋼主體工藝設(shè)施包含1座120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。一期、二期、三期總體建設(shè)完成后，煉鋼車間年產(chǎn)合格鋼水約750萬(wàn)t。

煉鋼5座120 t轉(zhuǎn)爐為錯(cuò)跨布置，1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)轉(zhuǎn)爐匹配“加料二跨”，3號(hào)、4號(hào)轉(zhuǎn)爐匹配“加料一跨”。每個(gè)加料跨鐵水運(yùn)輸線為雙線布置。

1.3 運(yùn)輸設(shè)施

鐵水區(qū)運(yùn)輸，一、二期共4座高爐，年產(chǎn)鐵水量480 t，每天鐵水平均運(yùn)量13334 t。鐵水區(qū)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)包括：鐵路線路、鐵路信號(hào)（含獨(dú)立信號(hào)樓）、平交道口、計(jì)量設(shè)施、機(jī)車車輛修理庫(kù)等內(nèi)容。

本項(xiàng)目鐵水運(yùn)輸設(shè)備為機(jī)車和鐵水罐車，機(jī)車主要參數(shù)見表2，鐵水罐車示意圖和參數(shù)分別見圖2和表3。

2 高爐區(qū)鐵水運(yùn)輸總平面布置

表2 ZTYS640型（320馬力×2的雙動(dòng)力機(jī)車）機(jī)車主要參數(shù)

圖2 125 t鐵水罐車示意圖（mm）

表3 125 t鐵水罐車主要參數(shù)

HPDQ鋼鐵項(xiàng)目實(shí)施階段先確定全廠各主體生產(chǎn)設(shè)施的總平面布置，并開始組織施工，這其中包括高爐區(qū)的總平面布置。高爐區(qū)鐵水運(yùn)輸總圖布置未能與高爐區(qū)總圖布置同步確定，后期再完善高爐區(qū)鐵水運(yùn)輸線路方案和運(yùn)輸組織設(shè)計(jì)。這種項(xiàng)目組織方式為高爐區(qū)的鐵水運(yùn)輸總圖布置優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)不少難點(diǎn)和無(wú)法克服的缺點(diǎn)。

2.1 高爐區(qū)總平面布置

HPDQ鋼鐵廠高爐區(qū)6座高爐從南向北依次為1號(hào)高爐、2號(hào)高爐、3號(hào)高爐、4號(hào)高爐以及預(yù)留的三期5號(hào)高爐和6號(hào)高爐，高爐區(qū)向南運(yùn)輸鐵水至煉鋼車間。具體高爐區(qū)布置見下頁(yè)圖3。

6座高爐呈一字型串式布置，高爐出鐵場(chǎng)下2條鐵水裝車線，高爐出鐵場(chǎng)外東側(cè)緊鄰布置2條鐵水調(diào)車線。相鄰兩座高爐本體中心距離165 m，每座高爐設(shè)兩個(gè)鐵口，采用擺動(dòng)溜嘴的一罐制運(yùn)輸方式。擺動(dòng)溜嘴對(duì)稱布置，距離高爐中心線18.1 m。礦焦槽布置在高爐東側(cè)，高爐渣處理、熱風(fēng)爐、干法布袋除塵、主泵房等設(shè)施布置在高爐出鐵場(chǎng)西側(cè)。鑄鐵車間以及機(jī)車、車輛修理庫(kù)布置在高爐與煉鋼車間之間的機(jī)車走行區(qū)域。

2.2 串式高爐群鐵水運(yùn)輸總圖布置

圖3 串式高爐群總平面布置

高爐鐵水采用一罐到底的方式運(yùn)輸鐵水，每座高爐下2個(gè)出鐵口的2條裝車線上共設(shè)4套軌道衡，用來(lái)計(jì)量鐵水裝入量。HPDQ鋼廠每座高爐日產(chǎn)鐵水量最大為3700 t，日出鐵12次，采用鐵水罐最大實(shí)際裝載量120 t，即每次出鐵配3個(gè)罐，裝載2個(gè)滿罐，1個(gè)半罐，下次出鐵時(shí)再將半罐裝滿。高爐作業(yè)天數(shù)為350天。

每座高爐出鐵場(chǎng)長(zhǎng)度為68.5 m，兩座高爐間出鐵場(chǎng)距離僅為96.5 m（=165 m－68.5 m），鐵路間需要設(shè)立出鐵場(chǎng)平臺(tái)柱，故線間距取值6.5 m比較合適，即出鐵場(chǎng)下最西側(cè)鐵路線需要在96.5 m長(zhǎng)度完成13 m的跨線距離，若采用7號(hào)鐵路道岔，則需要的距離為：13×7＋10.897×2＝112.794 m＞96.5 m，故高爐出鐵場(chǎng)下鐵路轉(zhuǎn)線該方案無(wú)法采用7號(hào)道岔，而必須采用6號(hào)道岔。高路鐵水運(yùn)輸總圖布置見圖4。

圖4 高爐鐵水運(yùn)輸總圖布置（一）

從圖4可以看出，相鄰高爐緊鄰的擺動(dòng)溜嘴同時(shí)出鐵時(shí)，機(jī)車調(diào)度有干擾，且北面高爐鐵水罐車向南牽出時(shí)無(wú)調(diào)車距離。此方案只適用每座高爐2個(gè)出鐵口均需同方向調(diào)車，即每座高爐南側(cè)鐵口牽引機(jī)車均需要穿行北側(cè)鐵口向北行進(jìn)。機(jī)車穿行鐵口存在一定的生產(chǎn)安全隱患，且每座高爐的2個(gè)鐵口不能獨(dú)立配罐，需要優(yōu)先滿足南側(cè)鐵口的配罐需求，高爐生產(chǎn)節(jié)奏不靈活，鐵路調(diào)度硬性要求很高。

從下頁(yè)圖5可以看出，每座高爐北側(cè)出鐵口鐵路均為盡頭式布置，機(jī)車牽出鐵水罐車后，再推送至調(diào)車線，南側(cè)鐵口機(jī)車向南牽出后轉(zhuǎn)線至調(diào)車線，機(jī)車摘掛后，進(jìn)行調(diào)車作業(yè)再送至煉鋼車間，即每座高爐2個(gè)出鐵口鐵水運(yùn)輸向不同方向行進(jìn)，采用兩端作業(yè)方式，機(jī)車不用下穿鐵口。相鄰高爐臨近擺動(dòng)溜嘴的鐵水運(yùn)輸調(diào)車作業(yè)互不干擾，可同時(shí)作業(yè)，生產(chǎn)組織及運(yùn)輸調(diào)度壓力小，但因每座高爐鐵水運(yùn)輸向兩側(cè)出鐵，使得高爐南側(cè)鐵口鐵水運(yùn)輸時(shí)，需要增加一次調(diào)車作業(yè)，延長(zhǎng)運(yùn)輸時(shí)間，對(duì)鐵水溫降不利。北側(cè)鐵口鐵路運(yùn)輸盡頭線伸入北面高爐出鐵場(chǎng)下，占用相鄰高爐出鐵場(chǎng)，且造成臨近高爐生產(chǎn)的干擾，需要采取安全防護(hù)措施。

3 結(jié)語(yǔ)

串式高爐群鐵水運(yùn)輸布置因其高爐較多，且呈一字型布置，使得每座高爐設(shè)施自成系統(tǒng)，各系統(tǒng)布局相同或相近，是多座高爐群布置的一種常用布置形式，但其鐵水運(yùn)輸?shù)暮侠硇灾苯記Q定高爐區(qū)總體布局的優(yōu)劣性。根據(jù)HPDQ鋼廠高爐鐵水運(yùn)輸布置的分析，可以說(shuō)明以下幾點(diǎn)：

圖5 高爐鐵水運(yùn)輸總圖布置（二）

1）高爐鐵水采用鐵路運(yùn)輸時(shí)，高爐區(qū)的總圖布置應(yīng)首先取決于鐵水運(yùn)輸?shù)目倛D布置，先進(jìn)行高爐區(qū)的總圖布置，再進(jìn)行鐵水運(yùn)輸總圖布置，存在難以彌補(bǔ)的不足。從某種程度上講，串式高爐群的布置就是鐵水運(yùn)輸?shù)目倛D布置。

2）高爐區(qū)鐵水運(yùn)輸總圖布置宜做到調(diào)車作業(yè)順暢，使機(jī)車在不增加調(diào)車作業(yè)的情況下進(jìn)入煉鋼，可以縮短運(yùn)輸時(shí)間，減少鐵水溫降。

3）多座高爐串式布置，鐵水運(yùn)輸總圖布置需要重點(diǎn)考慮運(yùn)輸調(diào)度作業(yè)的互相干擾，以及研究干擾程度對(duì)高爐、煉鋼生產(chǎn)的影響。

4）根據(jù)高爐的座數(shù)以及產(chǎn)量，合理確定運(yùn)輸車輛調(diào)度作業(yè)繁忙程度，確定調(diào)車線數(shù)量，確保其占地滿足出鐵場(chǎng)區(qū)域的生產(chǎn)工藝布置需求。

5）根據(jù)鐵水運(yùn)輸總圖布置，并結(jié)合高爐出鐵場(chǎng)工藝布置方案，合理確定串式高爐群之間的高爐間距，使其布置緊湊，并滿足鐵水運(yùn)輸總圖布置要求。