拜耳法氧化鋁廠總圖設(shè)計(jì)優(yōu)化

楊榮而

【摘要】我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)工藝多采用拜耳法，本文通過(guò)對(duì)拜耳法氧化鋁廠總平面設(shè)計(jì)的分析，歸納總結(jié)拜耳法氧化鋁廠的總圖設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，及如何進(jìn)行總圖優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】拜耳法；氧化鋁廠：總圖設(shè)計(jì)：優(yōu)化

【中圖分類號(hào)】TP391 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0071-01

1.引言

總圖是綜合利用各種條件，合理確定工業(yè)（園）區(qū)、工業(yè)企業(yè)各種建筑物、構(gòu)筑物及交通運(yùn)輸設(shè)施的平面關(guān)系、豎向關(guān)系、空間關(guān)系及與生產(chǎn)活動(dòng)有機(jī)聯(lián)系的綜合性學(xué)科?？倛D設(shè)計(jì)在整個(gè)氧化鋁廠設(shè)計(jì)中占著舉足輕重的地位，合理的總圖設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)的發(fā)展會(huì)起到良性作用，并使企業(yè)的投資成本，運(yùn)行成本得到很好的控制。土地及鋁土礦作為不可再生資源，國(guó)家對(duì)其使用有著嚴(yán)格的要求，本文主要側(cè)重從節(jié)能及占地等方面對(duì)拜耳法氧化鋁廠的總圖進(jìn)行分析，歸納總結(jié)拜耳法氧化鋁廠的總圖設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及總圖優(yōu)化。

2.拜耳法氧化鋁廠的總圖設(shè)計(jì)

2.1基本原則

總平面布置必須在企業(yè)總體布置的基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝流程，結(jié)合地形地貌，地質(zhì)情況，風(fēng)向等自然因素，滿足工藝、衛(wèi)生、安全、防火、施工等要求，進(jìn)行合理的平面與豎向布置，盡量避免運(yùn)輸繁忙線路之間或運(yùn)輸繁忙線路與主要人流之間的交叉干擾，力求做到物料輸送最便捷，土石方工程量最小，保證各個(gè)環(huán)節(jié)有良好的生產(chǎn)聯(lián)系和工作環(huán)境。分期建設(shè)的工業(yè)場(chǎng)地總平面設(shè)計(jì)，必須全面考慮初期和以后各期的建設(shè)和生產(chǎn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理性，盡量將初期各工程項(xiàng)目緊湊布置，以減少初期用地。同時(shí)，在布置上應(yīng)為后期工程創(chuàng)造良好的施工條件和盡量避免施工對(duì)生產(chǎn)的影響。

2.2主要生產(chǎn)車間的布置需注意的問(wèn)題

拜耳法氧化鋁廠一般由主要生產(chǎn)區(qū)（包括六大生產(chǎn)車間分別為原料準(zhǔn)備，溶出，赤泥沉降，分解分級(jí)，蒸發(fā)及焙燒），輔助生產(chǎn)區(qū)（包括循環(huán)水系統(tǒng)、污水處理站、煤氣站、自備電站、空壓站、變電所等），生活區(qū)（包括辦公樓、食堂及浴室、值班室、倒班樓、單身宿舍等）組成。各車間之間物料運(yùn)輸多采用皮帶或管道。根據(jù)工藝流程主要生產(chǎn)車間的布置順序應(yīng)為原料準(zhǔn)備，溶出，赤泥沉降，分解分級(jí)，焙燒，蒸發(fā)車間最好居于溶出與原料之間布置，輔助生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)靠近主要用戶就近布置。除此外，還需特別注意的問(wèn)題總結(jié)如下：

2.2.1原料準(zhǔn)備區(qū)域應(yīng)充分利用地形，尤其當(dāng)?shù)匦斡懈卟顣r(shí)，可將原礦堆場(chǎng)及破碎布置在地勢(shì)較高處，如此布置可降低由皮帶提升的高程量，做到皮帶最短，又能節(jié)約土（石）方工程量。例如山西武圣氧化鋁廠原礦堆場(chǎng)與原料磨之間高差為22m，即利用了地形，又降低了能耗。另外，原料區(qū)域粉塵較大，車流量較高，因此應(yīng)布置在交通便利，靠近主要出入口的廠區(qū)下風(fēng)向的邊緣位置。

2.2.2溶出車間為用汽大戶，因此該車間的布置應(yīng)盡量靠近自備電站，以減少蒸汽管道的輸送長(zhǎng)度，降低損耗。通常情況溶出的套管容易結(jié)疤，需要定期抽出管道進(jìn)行清洗，因此在布置該車間時(shí)應(yīng)考慮該管道縱向一側(cè)有足夠空地進(jìn)行管道檢修及清洗。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，該空地至少保證30m距離。

3.拜耳法氧化鋁廠的總圖優(yōu)化

鋁行業(yè)準(zhǔn)入條件2007年版提出新建拜耳法氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)噸鋁占地面積小于1m² /t，新水消耗低于8噸/噸氧化鋁，而2012年（征求意見(jiàn)稿）規(guī)定噸鋁占地面積小于0.5 m² /t，新水消耗低于3噸/噸氧化鋁，由此不難看出，國(guó)家對(duì)土地及資源的使用越來(lái)越嚴(yán)格，因此總圖的優(yōu)化也迫在眉睫?？倛D是一門綜合性學(xué)科，總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)與其它專業(yè)之間具有非常緊密的聯(lián)系，它對(duì)其它專業(yè)具有制約作用，能夠?qū)Ω鱾€(gè)專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行有效地組織協(xié)調(diào)。同時(shí)，總圖的優(yōu)化也需要各專業(yè)的密切配合，只有共同改進(jìn)才能達(dá)到最大限度的優(yōu)化。通過(guò)分析多個(gè)氧化鋁廠的總圖設(shè)計(jì)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)優(yōu)化方向：

3.1關(guān)于平面布置的優(yōu)化

3.1.1合理確定通道寬度：以往設(shè)計(jì)十分保守，通常廠區(qū)面積大于60公頃的主要寬度為55～60m，30～60公頃的主要通道寬度為50一55m，小于30公頃的為35～40m。例如河南噸規(guī)模氧化鋁，將通道寬度減小到約30m，目前160萬(wàn)噸氧化鋁投入正常生產(chǎn)；洛陽(yáng)香江萬(wàn)基氧化鋁廠也如此。近年來(lái)設(shè)計(jì)的濱州北海氧化鋁廠設(shè)計(jì)規(guī)模為200萬(wàn)噸/年氧化鋁，廠區(qū)占地55.5公頃，廠區(qū)布局緊湊，主要通道寬度僅為25～30m。通道寬度減少后，建筑系數(shù)大大提高，廠區(qū)占地面積減少，各子項(xiàng)之間的距離縮短后，子項(xiàng)間相連接的管道也將縮短，相應(yīng)道路面積也減小，因此，大大降低了能耗與投資。

3.1.2檢修通道與廠區(qū)道路相結(jié)合：例如山西孝義氧化鋁廠赤泥分離及洗滌子項(xiàng)的檢修通道就借用廠區(qū)道路，該子項(xiàng)內(nèi)部靠近道路一側(cè)未設(shè)檢修通道，如此能減小占地。

3.2關(guān)于豎向布置的優(yōu)化

氧化鋁廠占地面積較大，這樣大場(chǎng)地一般地形是復(fù)雜多變的，往往存在一定的高差。若能合理利用場(chǎng)地高差，采用階梯式布置，定會(huì)達(dá)到節(jié)約用地、節(jié)省投資的效果。山西武圣氧化鋁廠其地面標(biāo)高介于343.2m一386.9 m，高差達(dá)43.7 m，斜坡自然坡度為5%左右。在總圖布置設(shè)計(jì)時(shí)，為節(jié)約用地，有效地利了地形高差，采用了多階梯高臺(tái)階方式，共劃分成5個(gè)臺(tái)階，即：其中原礦堆場(chǎng)與原料磨場(chǎng)地標(biāo)高相差22 m。這種布置充分利用地形條件，可縮短上料膠帶通廊長(zhǎng)度，減小原料與礦漿槽的距離，從而可以節(jié)約用地。

3.3關(guān)于車間的優(yōu)化

3.3.1設(shè)備大型化：氧化鋁新工藝的推廣給總圖用地帶來(lái)了革命性的進(jìn)步?？倛D設(shè)計(jì)應(yīng)積極關(guān)注新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在總圖布置中達(dá)到功能分區(qū)明確、緊湊布置。例如開(kāi)曼氧化鋁廠、東方希望氧化鋁廠等采用22米、24米直徑的高效沉降槽，只需一期上一組共5個(gè)沉降槽，以后2期直接增加泵，即可達(dá)到80萬(wàn)噸/年的設(shè)計(jì)能力，與以前設(shè)計(jì)的40米直徑的沉降槽相比，大大減少了占地，達(dá)到了設(shè)備大型化的要求。

3.3.2車間外形盡量規(guī)則，樓梯等應(yīng)盡量布置在子項(xiàng)內(nèi)部。例如各赤泥分離及洗滌，蒸發(fā)槽罐區(qū)，熱水站，分解分級(jí)等子項(xiàng)的外部樓梯盡量布置在圍堰之中。

3.3.3充分利用外協(xié)，減少建構(gòu)筑物：應(yīng)多使用社會(huì)協(xié)作，現(xiàn)代氧化鋁企業(yè)的模式正向生產(chǎn)主體密集型發(fā)展，逐步將生活設(shè)施、機(jī)修、倉(cāng)庫(kù)、運(yùn)輸以及部分深加工車間推向社會(huì)。這種企業(yè)模式適應(yīng)了土地稀缺性的要求，據(jù)統(tǒng)計(jì)可節(jié)約用地約20%。

3.4關(guān)于綜合管網(wǎng)的優(yōu)化

3.4.1綜合管架與子項(xiàng)管架綜合利用：氧化鋁廠濕法部分的物料輸送均采用管道輸送，因此氧化鋁廠管網(wǎng)繁多，綜合管架也成為氧化鋁廠一道獨(dú)特的風(fēng)景線。通常濕法車間內(nèi)部也設(shè)有管架，例如赤泥分離及洗滌，蒸發(fā)槽罐區(qū)等，而且這些子項(xiàng)內(nèi)部的管架多為4～6m的大管架，當(dāng)廠區(qū)綜合管架需要經(jīng)過(guò)該些子項(xiàng)時(shí)，綜合管架可與子項(xiàng)管架綜合考慮。例如貴州清鎮(zhèn)氧化鋁廠經(jīng)過(guò)赤泥分離及洗滌子項(xiàng)的綜合管架就是借用該子項(xiàng)內(nèi)部管架，省去了綜合管架的占地和管架的建設(shè)。

3.4.2地下管網(wǎng)上管架：氧化鋁廠除了工藝管網(wǎng)外，還有很多循環(huán)水管道，若想減少管道地面敷設(shè)的占地，降低通道寬度，則可將有壓水管均上管架。電纜橋架可掛在綜合管架邊敷設(shè)。

4.結(jié)束語(yǔ)

拜耳法氧化鋁廠作為我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)的主要生產(chǎn)工藝，有很多值得總結(jié)及歸納的經(jīng)驗(yàn)，總圖設(shè)計(jì)應(yīng)發(fā)揮其作用，有效協(xié)調(diào)好各專業(yè)間的設(shè)計(jì)配合工作，合理確定廠內(nèi)各單元間的布置形式，充分研究新工藝、新理論，將氧化鋁廠占地面積減至最小，從總圖角度將能耗降低至最小。

參考文獻(xiàn)：

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