關(guān)于首鋼京唐鋼鐵廠鐵路物流系統(tǒng)的思考

范明皓，張海云

（1.北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司 總圖設(shè)計(jì)室，北京 100043；2.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司運(yùn)輸部，河北 唐山 063200）

1 概述

首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 (以下簡稱首鋼京唐鋼鐵廠) 是因首鋼鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及空間布局結(jié)構(gòu)調(diào)整建設(shè)的鋼鐵廠，廠址位于河北省東北部，唐山市灤南縣境內(nèi)，渤海灣西北部曹妃甸島上。根據(jù)曹妃甸工業(yè)區(qū)城市總體規(guī)劃，首鋼京唐鋼鐵廠設(shè)置在曹妃甸工業(yè)區(qū)的南部，東靠疏港公路和鐵路，隔路為規(guī)劃的石化工業(yè)區(qū)；西瀕內(nèi)港池；南臨曹妃甸南站、港區(qū)礦石堆場和礦石碼頭；北鄰曹妃甸電廠。按照鋼鐵廠總體規(guī)劃的理念，除重視規(guī)模、技術(shù)、質(zhì)量、管理、銷售等方面的改進(jìn)和完善以外，還將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)前后的延伸領(lǐng)域，如采購、運(yùn)輸、裝卸、儲存、包裝、加工配送等物流環(huán)節(jié)。

為實(shí)現(xiàn)“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高要求”的建廠方針和“產(chǎn)品一流、技術(shù)一流、環(huán)境一流、效益一流”目標(biāo)要求，首鋼京唐鋼鐵廠在規(guī)劃之初，充分考慮了如下因素：①在總圖布置上，充分考慮降低運(yùn)行成本的各種因素。首鋼京唐鋼鐵廠總平面布置按照料場—焦化—燒結(jié)—球團(tuán)—煉鐵—煉鋼—熱軋—冷軋的冶金工藝流程依次順序布置的“獨(dú)特的短界面緊湊型、串垂聯(lián)合”總平面布置形式，使物質(zhì)流、能源流、信息流協(xié)調(diào)一致。其中，煉鐵與煉鋼采用串聯(lián)布置，鐵水運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)“一包到底”直線進(jìn)廠，煉鋼與軋鋼采用垂直聯(lián)合布置，工序銜接短捷、順暢、合理。②在鐵路總體規(guī)劃中，體現(xiàn)以物質(zhì)流為核心的理念。根據(jù)首鋼京唐鋼鐵廠各工藝的特點(diǎn)和物流量，鐵路線路分別進(jìn)入原料卸車系統(tǒng)、焦化系統(tǒng)、煉鐵系統(tǒng)，以及成品車間裝車線等，在規(guī)劃中優(yōu)化流程路徑，降低運(yùn)輸功耗，做到流程路由短、做功小、耗能少，并以鐵路自動化控制系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)微機(jī)聯(lián)鎖作為運(yùn)行的技術(shù)保障，中間穿插鐵路計(jì)量、取樣等鐵路在線工藝，最終形成首鋼京唐鋼鐵廠鐵路物流系統(tǒng)。

2 首鋼京唐鋼鐵廠鐵路物流系統(tǒng)組成

根據(jù)曹妃甸工業(yè)區(qū)鐵路系統(tǒng)總體規(guī)劃，為適應(yīng)首鋼京唐鋼鐵廠廠外鐵路運(yùn)輸物質(zhì)流向，將曹妃甸南站和曹妃甸站設(shè)置為鋼鐵廠的 2 個(gè)鐵路接軌站。鋼鐵廠原料站與曹妃甸南站連接，成品站與曹妃甸站連接。按照首鋼京唐鋼鐵廠的總體規(guī)劃，結(jié)合鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，鋼鐵廠設(shè)置了原料站 (到達(dá)兼交接場、編組場、翻車機(jī)場、成品發(fā)車場)、焦化站、煉鐵站、成品站，各個(gè)車站之間分別設(shè)置聯(lián)絡(luò)線連接，首鋼京唐鋼鐵廠鐵路系統(tǒng)示意圖見圖1。

3 首鋼京唐鋼鐵廠鐵路物流系統(tǒng)的研究

3.1 原料站

按照國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)，首鋼京唐鋼鐵廠一期工程建設(shè)規(guī)模為 1 000 萬 t/a。經(jīng)測算，其廠外運(yùn)輸量為 5 046.03萬 t/a，其中水路運(yùn)輸量為2 251.5 萬 t/a；鐵路運(yùn)輸量為 2 056.6 萬 t/a；公路運(yùn)輸量為 737.928 萬 t/a。鐵路運(yùn)輸量均來自遷曹線遷安方向，其中到達(dá)總量為 1 674.16 萬 t/a，發(fā)送總量為 382.4 萬 t/a。按照 63 車/列計(jì)算，考慮 1.2 的不均衡系數(shù)，到達(dá)量折合為 15.3 列/d，發(fā)送量折合為3.3 列/d。按照卸重車，利用返空車裝成品的作業(yè)模式考慮，富?？哲囃馀帕繛?12.0 列/d。

3.1.1 到達(dá)兼交接場

進(jìn)入首鋼京唐鋼鐵廠廠區(qū)的全部貨位均需要在到達(dá)兼交接場進(jìn)行作業(yè)，根據(jù)既有遷曹鐵路路由和曹妃甸南站的地理位置，到達(dá)兼交接場設(shè)置在鋼鐵廠南部東端，接軌點(diǎn)設(shè)于曹妃甸南站遷安北方向端咽喉區(qū)外為最經(jīng)濟(jì)合理，按照鐵路運(yùn)輸規(guī)定的作業(yè)辦法，以及鐵路到發(fā)線股道數(shù)量計(jì)算公式，計(jì)算出到達(dá)兼交接場股道配置規(guī)模。

式中：m到發(fā)為到發(fā)線股道數(shù)量；N無改為到達(dá)無需改編列車數(shù)；t無改為到達(dá)無需改編列車的作業(yè)時(shí)間；N解體為到達(dá)解編列車數(shù)；t解體為到達(dá)改編列車等待及作業(yè)時(shí)間；N編發(fā)為編組及發(fā)送列車數(shù)；t編發(fā)為編組及發(fā)送列車等待及作業(yè)時(shí)間； t接為到達(dá)列車接車過程的作業(yè)時(shí)間；t停為列車在場內(nèi)停車等待過程的作業(yè)時(shí)間；t調(diào)為列車在場內(nèi)進(jìn)行調(diào)車過程的作業(yè)時(shí)間；t發(fā)為列車發(fā)車過程的作業(yè)時(shí)間；α=0.75，為利用系數(shù)；b＝1，一般包括機(jī)車走行線。

由上述公式計(jì)算出，需要設(shè)置到達(dá)兼交接場 5股道，有效長滿足 1 050 m，由于遷曹線已經(jīng)開行了萬噸列車，為了滿足長大列車接車的需要，設(shè)置有效長滿足 1 700 m 的3條鐵路交接線作為萬噸列車的接車股道，一期工程到達(dá)兼交接場共設(shè)置 8 股道。

3.1.2 編組場

按照物流方向，為了縮短物流運(yùn)距，將交接完的貨物不折返運(yùn)輸，而且順直短捷，在交接場的西側(cè)設(shè)置編組場，呈縱列式布置。按照冶金工藝技術(shù)需要和企業(yè)管理的要求，全部進(jìn)出廠貨物必須進(jìn)行計(jì)量、取樣、制樣、檢驗(yàn)、化驗(yàn)作業(yè)等，為將這些作業(yè)與鋼鐵廠物質(zhì)流結(jié)合統(tǒng)一，將用于計(jì)量的軌道衡設(shè)置交接場的西咽喉。為了便于取樣，以及零擔(dān)車的編組作業(yè)，將取樣作業(yè)設(shè)置編組場內(nèi)?？紤]全斷面取樣機(jī)的作業(yè)效率及自身合理的作業(yè)范圍，首鋼京唐鋼鐵廠采用“跨三取五”(門式天車跨3條鐵路線，有效取樣范圍為5條鐵路線) 全斷面取樣形式，取樣機(jī)有效走行距離為 950 m，結(jié)合零擔(dān)貨物的編組作業(yè)，經(jīng)過計(jì)算，首鋼京唐鋼鐵廠一期工程編組場需要設(shè)置 14 股道。

3.1.3 翻車機(jī)場的研究

翻車機(jī)場的設(shè)置，同樣也按照物流方向，為了縮短物流運(yùn)距，將計(jì)量、取樣后的貨物不折返運(yùn)輸，且順直短捷，在編組場的西側(cè)設(shè)置翻車機(jī)場，同樣形成縱列式布置。根據(jù)其他鋼鐵廠統(tǒng)計(jì)的運(yùn)輸成本比較，對于大宗散料，皮帶運(yùn)輸成本最高，道路運(yùn)輸次之，鐵路運(yùn)輸成本最低。因此，在充分考慮原料卸車點(diǎn) (翻車機(jī)、受料槽等) 皮帶爬坡高度允許的前提下，在滿足各種通廊穿越鐵路、道路等凈空的條件后，翻車機(jī)應(yīng)盡可能靠近原料場。按照鋼鐵廠的總體規(guī)劃，將翻車機(jī)布置原料場的西南端，便于與碼頭到達(dá)的皮帶統(tǒng)一管理，同時(shí)滿足鋼鐵廠原料站到達(dá)兼交接場、編組場和翻車機(jī)場呈縱列式布置。

理論上，翻車的作業(yè)效率為 2.5～3.0 min 具備翻 1 車次的能力，生產(chǎn)過程統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)為 4.5～5.0 min才可以翻 1 車，根據(jù)目前成熟的翻車機(jī)裝備技術(shù)，雙車翻車機(jī)的優(yōu)勢比單車翻車機(jī)更加明顯。因此，首鋼京唐鋼鐵廠采用了雙車翻車機(jī)，在空重車線具備 63 車位有效長的條件下，每臺日翻車約 400 車。因此，一期工程設(shè)置3臺雙車翻車機(jī)，遠(yuǎn)期預(yù)留2臺翻車機(jī)的位置。

為了充分發(fā)揮翻車機(jī)的作業(yè)效率，每臺雙車翻車機(jī)全部設(shè)置2條重車線、2 條空車線，以便在翻車機(jī)作業(yè)的過程中，進(jìn)行機(jī)車牽引重車的對位作業(yè)、重車的列檢作業(yè)和空車的列檢作業(yè)、調(diào)車作業(yè)等。因此，3 臺翻車場共設(shè)置 12 股道。

3.2 焦化站

根據(jù)焦?fàn)t系統(tǒng)推焦機(jī)經(jīng)濟(jì)合理的作業(yè)范圍，考慮到 2 座5 500 m3高爐需求的焦炭量，最終首鋼京唐鋼鐵廠確定配置4座 70 孔 7.63 m 復(fù)熱式焦?fàn)t最為經(jīng)濟(jì)合理，由此造成焦炭富裕 120 萬 t/a，全部采用鐵路運(yùn)輸，同時(shí)，還有 40 萬 t/a 化工產(chǎn)品需要采用鐵路運(yùn)輸，按照危險(xiǎn)貨物裝卸、運(yùn)輸管理規(guī)定，焦化站共設(shè)置5股道，另外設(shè)置3條化工產(chǎn)品裝車線和1條焦炭裝車線。

3.3 成品站

考慮到成品熱軋卷、冷軋卷倒運(yùn)1次，至少需要增加2次吊裝過程，而每次吊裝均對熱軋卷、冷軋卷造成一定程度的破損，同時(shí)還消耗一定的資源，增加一定數(shù)量的操作、管理人員。為了盡可能減少成品熱軋卷、冷軋卷的倒運(yùn)，將采用鐵路運(yùn)輸?shù)某善窡彳埦?、冷軋卷，裝車地點(diǎn)延伸到各個(gè)車間內(nèi)，考慮到每個(gè)車間的裝車量相對較小，以及裝車貨位的限制，在車間的后部設(shè)置成品編組站，按照測算的成品鐵路外發(fā)量，共需設(shè)置6股道編組站和4股道交接線。3.4 煉鐵站

隨著首鋼京唐鋼鐵廠生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，尤其是高爐、轉(zhuǎn)爐的容積變大，以及由此引起的占地面積變大，從而使煉鐵、煉鋼車間中心距變大，造成高爐生產(chǎn)的鐵水需要較長的距離和時(shí)間才能運(yùn)輸至煉鋼車間，給鐵水造成了較大的溫降，不利于節(jié)能。為了減少鐵水在運(yùn)輸過程中的溫降，同時(shí)確保運(yùn)輸調(diào)車的安全，對首鋼京唐鋼鐵廠煉鐵站的設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較、優(yōu)化，最終確定高爐采用半島式布置，鐵水運(yùn)輸經(jīng)過一個(gè)45° 轉(zhuǎn)角后，直線進(jìn)入煉鋼。最大走行距離 1 300 m，最大限度地保證了運(yùn)輸?shù)陌踩蜏p少了鐵水溫降。按照集結(jié)、編組計(jì)量的運(yùn)輸作業(yè)過程，煉鐵站共設(shè)置7股道。

4 首鋼京唐鋼鐵廠鐵路物流系統(tǒng)的應(yīng)用

首鋼京唐鋼鐵廠 2008 年 12 月開始接卸鐵路到達(dá)的各類煤，截至 2009 年 10 月已經(jīng)累計(jì)到達(dá)各類煤約 200 萬 t，由于目前只是1號高爐投產(chǎn)，僅僅達(dá)到一期建設(shè)工程規(guī)模的一半，因此，整個(gè)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)能力都比較富裕，但短截順暢的鐵路布置形式所發(fā)揮的優(yōu)勢已經(jīng)非常明顯，整列重車從進(jìn)廠至卸空后出廠，廠內(nèi)路停時(shí)間最少只有 6 h，平均為 7.5 h，最大限度地提高了鐵路車輛的周轉(zhuǎn)率。

鐵水運(yùn)輸優(yōu)勢更加明顯，根據(jù)1號高爐投產(chǎn)以來的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，高爐下的 1—8 號鐵水運(yùn)輸線(簡稱鐵1線—鐵8線)，至煉鋼車間的 1—3 號鋼水運(yùn)輸線 (簡稱鋼1線—鋼3線) 運(yùn)行時(shí)間如表1所示。

表1 高爐至鐵水脫硫預(yù)處理站重車走行時(shí)間 min

以上數(shù)據(jù)顯示，煉鐵站已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

5 結(jié)束語

首鋼京唐鋼鐵廠鐵路總體規(guī)劃，物流運(yùn)距短捷、順暢，運(yùn)營成本低，運(yùn)輸效率高，使物質(zhì)流、能源流、信息流統(tǒng)一協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)了鋼鐵制造流程“連續(xù)運(yùn)行、在線運(yùn)輸、在線生產(chǎn)”可獲得長期的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果的總體理念。

隨著我國鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大、冶金生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步、產(chǎn)品質(zhì)量的不斷升級、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，不可避免地要新建或后期改擴(kuò)建鋼鐵廠。因此在鋼鐵廠設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮鐵路物流，還應(yīng)與道路物流、皮帶物流、輥道物流、管道物流統(tǒng)一考慮，在鋼鐵廠生產(chǎn)中發(fā)揮各自的優(yōu)勢。