串式高爐群鐵水運輸總圖布置

張尚煒

（中冶南方工程技術有限公司總圖與建筑設計所， 湖北 武漢 430223）

高爐冶煉是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)中無法取締的主要生產(chǎn)工藝，高爐區(qū)總圖布置對于鋼鐵企業(yè)全廠總圖布置有著承上啟下的關鍵作用，是全廠總圖布置的重點和難點，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輸方案對整個公司生產(chǎn)運行的穩(wěn)定、成本、質(zhì)量都有著顯著的影響，鐵水運輸方式目前主要有：鐵路運輸、汽車運輸、自行軌道車運輸三種方式。鐵路運輸是鐵水運輸最常用、最普遍的方式。通過對東南亞沿海HPDQ鋼鐵廠高爐區(qū)新建6座高爐的鐵水運輸設計進行研究，分析多座串式布置高爐群的鐵水運輸總圖布置特點，為類似工程總圖布置提出指導建議。

1 主要生產(chǎn)設施

HPDG鋼鐵廠是新建的包含“碼頭—綜合料場原燃料準備（煉焦、燒結、球團）—煉鐵—煉鋼—軋鋼”的長流程鋼鐵聯(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t/a、鋼坯243萬t/a、鋼材233萬t/a；二期（含一期）生產(chǎn)規(guī)模為：鐵水480萬t/a、鋼坯486萬t/a、鋼材473萬t/a；三期形成700萬t/a鋼材的發(fā)展規(guī)模。先進行一、二期項目建設，預留三期。

1.1 高爐設施

高爐一期工程建設2座1080 m3高爐及配套的輔助設施，二期工程再建設2座1080 m3的高爐及配套設施，預留三期2座1080 m3高爐及配套設施。

高爐設施包含以下系統(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)、出鐵場系統(tǒng)、水渣系統(tǒng)、熱風爐系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、鑄鐵機及修罐庫系統(tǒng)、干法煤氣除塵系統(tǒng)、循環(huán)水泵站、通風空調(diào)設施、出鐵場及礦焦槽除塵系統(tǒng)、BPRT鼓風系統(tǒng)、供配電設施、過程檢測及自動化控制系統(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

每座高爐出鐵場系統(tǒng)，采用平坦化無填沙層的雙矩形出鐵場，設2個鐵口，無渣口，采用擺動流嘴實現(xiàn)一罐到底的鐵水運輸，設置充分的除塵設施。采用有效容積為120 t鐵水罐車經(jīng)鐵路系統(tǒng)運輸鐵水。每座高爐出鐵場下鐵水裝車位安裝軌道衡，計量每輛罐車的鐵水裝入量。

1.2 煉鋼設施

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

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

1.3 運輸設施

鐵水區(qū)運輸，一、二期共4座高爐，年產(chǎn)鐵水量480 t，每天鐵水平均運量13334 t。鐵水區(qū)鐵路運輸系統(tǒng)包括：鐵路線路、鐵路信號（含獨立信號樓）、平交道口、計量設施、機車車輛修理庫等內(nèi)容。

本項目鐵水運輸設備為機車和鐵水罐車，機車主要參數(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)鐵水運輸總平面布置

表2 ZTYS640型（320馬力×2的雙動力機車）機車主要參數(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鋼鐵項目實施階段先確定全廠各主體生產(chǎn)設施的總平面布置，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)鐵水運輸線路方案和運輸組織設計。這種項目組織方式為高爐區(qū)的鐵水運輸總圖布置優(yōu)化設計帶來不少難點和無法克服的缺點。

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號高爐、2號高爐、3號高爐、4號高爐以及預留的三期5號高爐和6號高爐，高爐區(qū)向南運輸鐵水至煉鋼車間。具體高爐區(qū)布置見下頁圖3。

6座高爐呈一字型串式布置，高爐出鐵場下2條鐵水裝車線，高爐出鐵場外東側緊鄰布置2條鐵水調(diào)車線。相鄰兩座高爐本體中心距離165 m，每座高爐設兩個鐵口，采用擺動溜嘴的一罐制運輸方式。擺動溜嘴對稱布置，距離高爐中心線18.1 m。礦焦槽布置在高爐東側，高爐渣處理、熱風爐、干法布袋除塵、主泵房等設施布置在高爐出鐵場西側。鑄鐵車間以及機車、車輛修理庫布置在高爐與煉鋼車間之間的機車走行區(qū)域。

2.2 串式高爐群鐵水運輸總圖布置

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輸鐵水，每座高爐下2個出鐵口的2條裝車線上共設4套軌道衡，用來計量鐵水裝入量。HPDQ鋼廠每座高爐日產(chǎn)鐵水量最大為3700 t，日出鐵12次，采用鐵水罐最大實際裝載量120 t，即每次出鐵配3個罐，裝載2個滿罐，1個半罐，下次出鐵時再將半罐裝滿。高爐作業(yè)天數(shù)為350天。

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

圖4 高爐鐵水運輸總圖布置（一）

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

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

3 結語

串式高爐群鐵水運輸布置因其高爐較多，且呈一字型布置，使得每座高爐設施自成系統(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鋼廠高爐鐵水運輸布置的分析，可以說明以下幾點：

圖5 高爐鐵水運輸總圖布置（二）

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

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

3）多座高爐串式布置，鐵水運輸總圖布置需要重點考慮運輸調(diào)度作業(yè)的互相干擾，以及研究干擾程度對高爐、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區(qū)域的生產(chǎn)工藝布置需求。

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