某煤制烯烴項目總圖運輸設計分析

任宇翔（中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司， 北京 100011）

某煤制烯烴項目總圖運輸設計分析

任宇翔（中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司， 北京 100011）

某煤制烯烴項目是國家“十一五”期間核準的特大型煤制烯烴工業示范工程。項目包括石油、化工、電力、鐵路運輸等多類別工業生產單元；本文通過對該項目總平面布置的分析，歸納了決定烯烴項目總圖布置的主要影響因素，總結了煤制烯烴總平面布置的主要特點，全面描述了煤制烯烴總圖設計的內容及方法，為其他煤制烯烴項目及相關煤化工總圖設計工作提供參考。

煤制烯烴項目；總體布置；總平面設計；原則；特點；內容；方法

0　引言

煤制烯烴項目定位石油替代，主要產品為聚乙烯和聚丙烯，屬現代煤化工的一個分支，該類型工業項目生產流程長，占地面積大，總圖設計內容豐富，本文以某煤制烯烴項目的總圖設計工作為參照，對影響煤制烯烴項目的總圖設計條件和因素做出梳理，比較全面地對煤制烯烴項目總圖設計工作展開論述。

1　煤制烯烴項目總平面布置組成

煤制烯烴項目主要包括傳統化工裝置區如空分裝置、煤氣化裝置、甲醇裝置，同時布置有甲醇制烯烴裝置、烯烴分離裝置、聚丙烯裝置、聚乙烯裝置等石油化工裝置以及為全廠提供服務的動力區包括卸儲煤、熱電站、總變電所等裝置。另外還有循環水、火炬、酸堿站、渣場等配套輔助設施和鐵路專用線及汽運裝卸設施。

2　影響烯烴項目總圖布置的主要因素

（1）節約用地的原則 即使烯烴項目的建廠地點選擇在土地資源相對豐富的地區，由于烯烴項目本身占地面積大，工業用水量較大，同時原料煤炭由鐵路運輸，能滿足這些建廠條件的土地資源仍屬稀缺，總圖布置應在滿足生產工藝流程、消防、安全、改擴建需要空間的基礎上盡可能壓縮占地面積，科學合理規劃廠區、有效利用土地。

（2）順應生產工藝流程 烯烴項目主體裝置多，總圖布置應在熟悉生產流程的基礎上開展總圖設計工作。例如，在煤氣化裝置后的物料輸送多為管線輸送，這就為上下游裝置實現緊湊布局提供了條件，布局緊湊不但能有效減小裝置間管廊的長度，也能有效降低物料運輸過程的動能損耗。

（3）廠內外運輸條件 烯烴項目原料及成品運輸采用鐵路及汽運，大宗貨物運輸的卸車、中轉儲運裝置宜確定在工廠邊緣地帶，這樣布置的優點在于能避開儲運生產對其他裝置生產的影響，同時在總平面布置中將主要人流、物流區分開，方便管理、有利于安全生產。

（4）工廠給排水及供電系統 影響總平面布置。自水源地引供水管線到工廠，除根據水質情況決定是否設立凈水裝置外同時還應注意工廠主要用水裝置與供水干線走向的總圖位置關系，以避免主要供水干管繞行廠區，增加工程投資；生產廢水處理及排放條件同樣對總圖布置有很大影響，其中包括占地面積較大的事故水池的總圖布置、與重力流雨污水排放走向關聯度很大的豎向設計等。

以某烯烴項目供電系統設計為例：項目生產要求全廠24小時不間斷供電，總圖設計以廠外供電客觀條件和自身生產特點為依據，以供電源接近負荷中心、縮短電纜長度、減少能耗為目標，在廠區西北邊緣地帶靠近工廠熱電站一側設一座與國家主干電網相接的220kV總變電站，在各主體裝置內設若干個35kV/10kV變電所，各裝置內再根據負荷情況布設車間變電所。所有這些裝置的布置都和全廠總圖設計密切相關。

（5）廠區豎向要求 廠區豎向標高的設計應盡可能保證全廠內的土石方平衡，豎向設計宜根據當地地形采用雙向坡度、單向平坡或階梯布置型式。主體廠區的豎向設計不但要適應生產工藝條件同時還應為工廠場地排水、防洪創造條件。在本項目的豎向設計中，一個重要的影響因素就是原料煤及烯烴產品運輸采用鐵路運輸，站場長度接近2公里，同時鐵路站場線路坡度為零坡，這些客觀條件不但對全廠標高設計有相當大的限制，同時還影響著從接軌站到廠區整個線路的豎向標高確定，對整個項目的土方工程投資有重大影響。

（6）近期與遠期關系 在本項目設計中充分考慮了企業發展預留用地面積和位置，將遠期規劃項目與已建成裝置在生產工藝上的互相聯系和依托作為全廠總圖布置的重點考慮條件，同時在細節布置上顧及改擴建裝置在后期施工安裝時對原有生產造成的影響等。

3　烯烴項目總平面布置方法

（1）按主要生產裝置間的工藝流程布置總圖 煤制烯烴項目以原料煤運進廠區作為生產流程開始，通過皮帶運輸，將煤運入動力裝置、氣化單元，據此應將卸儲煤裝置就近布置于電站、煤氣化裝置一側，其后再順次布置凈化裝置、甲醇、聚烯烴裝置等主要生產裝置。根據就近設立配套裝置的原則，完善總圖布置。

（2）運輸方式的選擇和設計 鐵路運輸的接軌條件和適宜的線路路的選擇是總平面規劃設計的重點考慮內容，設計應征得當地政府及接軌站所屬鐵路運輸公司的支持和同意，根據貨運量確定鐵路建設等級。線路設計標準應按《工業企業標準軌距鐵路設計規范》，最小曲線半徑采用一般地段600m，困難地段350m。到發線有效長度采用到發線有效長度為1050m時，列車牽引質量為5000t。

4　烯烴項目的總平面布置的特點

（1）煤制烯烴項目總平面布置特點表現為多裝置聯合配置、上下游生產工藝聯系緊密。輸配煤裝置是整個工廠生產工序的起點，依據原煤產地距生產廠距離遠近、保障原料供給能力大小配置儲量不等的原煤倉，煤炭運輸采用鐵路運輸，考慮鐵路運輸轉彎半徑大，豎向坡度變化小的的特點，卸儲煤裝置宜集中布置于廠區一側。在設計中如果考慮工廠配備熱電站，應考慮原料煤和動力煤的分別走向問題，合理的煤炭物流走向能有效減少皮帶通廊的長度及造價，本項目設計中將熱電站、氣化裝置布置于卸儲煤同一側，原料煤和燃料煤在進入各裝置受煤倉前共用同一皮帶通廊。

各主體生產裝置應盡量靠近其上、下游裝置，以節能降耗，降低工程造價，減少占地面積，就本文介紹的煤制烯烴項目為例，其大型空分裝置的空壓機透平采用鍋爐產高壓蒸汽驅動，為保證生產工藝條件及降低工程造價，總體設計原則要求空分裝置與自備電站保持最短間距，該總圖設計的空壓機房與熱電站汽機房直線距離不大于200米；同時空分裝置的原料為空氣，要求空分處于全廠最小風向頻率的下風向、在甲醇合成、煤氣化、凈化裝置的主導風向的側風向，保證吸風口能吸入潔凈空氣，空分裝置既要考慮在本廠總圖定位同時還要考慮廠區周圍有無其他生產裝置污染煙氣排放對其影響。

煤制烯烴項目為大型聯合生產企業，每一生產單元都自成系統，各自的生產單元的總圖布置同樣重要，設計中均應按照相關裝置的總圖布置規范進行設計，例如熱電站單元的總圖布置就是自煤從熱電主廠房固定端接入煤倉間開始，依次排布鍋爐、汽機等生產單元，并在主廠房的一側布置有灰庫、啟動鍋爐房、燃油庫等建筑物；生產灰渣、石膏及汽運原料均靠近裝置出入口，這樣既方便快捷，又避免了運輸中的交叉干擾，為安全生產創造條件。本項目中熱電站選擇空冷方式，其運行受當地氣象條件影響較大，空冷系統平面布置的原則是把夏季的主導風向的迎風面作為空冷平臺下的主要進風側。

（2）煤制烯烴連續生產的特點要求具備可靠的供電、供水系統。本項目在廠區新建的220kV總變電站，其位置即要考慮廠外供電線路走向，同時還要結合廠區總圖布置情況，將廠外高壓進線從廠區一側接入220kV總變電站，架空線上下兩側應留有足夠安全間距，避免高壓架空線穿越整個廠區，否則宜選擇高壓電纜隧道方式敷設供電線路，而其相應的工程費用則相當巨大。

（3）本烯烴項目充分發揮綜合管廊的優勢----分層布設管線，利用廠區上層空間，節約廠區占地和工程投資。管廊設計執行相關國家及行業規范設計標準，考慮廠區裝置多、布置緊湊的特點，在管廊的平面位置設計時應要求設計不能對任何一個裝置造成全封閉，否則直接影響到建設及生產檢修時裝置內設備的運輸、吊裝作業。

（4）裝置間的安全距離是煤制烯烴企業總平面設計重點考慮內容，在本項目的烯烴生產裝置區的總圖布置時應特別注意對爆炸性氣體環境危險性區域的劃分原則和規定。

生產過程產生的廢渣、廢水的處理地點或排放點應與生產廠同時進行規劃選址，針對生產過程中排放二氧化碳、尾氣、廢氣等環境污染元素，廠址位置特別重視與已建成或規劃的居住區的距離，避開人口稠密區。對于廠前區或工人生活區還要重點考慮職業衛生防護距離要求。

（5）其他輔助設施的總圖布置的特點

①本烯烴項目設置了全廠性火炬系統，負責處理各裝置開停車工況、正常工況及事故工況下排放的可燃性氣體，火炬裝置的總平面布置要在確保人和裝置的安全生產前提下，做到外部管線短捷、節能降耗并方便管理。各裝置排放氣火炬集中布置在廠區東南角，采用捆綁式火炬技術，體現了裝置大型化、集約化的生產特點。

②消防站的位置要符合《石油化工企業設計防火規范》規定，其服務范圍應按行車路程計，行車路程不宜大于2.5km，在接火警后消防車到達火場的時間不宜超過5min。本設計將消防站布置在廠區東北角，以避開廠區的主要人流道路，同時消防站與全廠區環形道路銜接形成全廠道路交通網，以便于消防車迅速通往工藝裝置區和罐區。

③儲運設施根據物料的性質及運輸方式等條件，宜集中布置同時靠近與其相關的生產裝置，形成產品生產傳輸一體化，降低液體成品輸送管線造價，并且方便管理。倉庫設施在滿足生產、防火、安全及衛生要求的前提下，按儲存貨物的性質及要求，設計為大體量倉庫，機械化裝卸作業程度高，有效的利用倉庫空間。

（6）鐵路線路的特點是最大坡度不宜超過5‰，為使線路縱斷面線形直順，盡量使用較長的坡段。本項目鐵路線路性質為工廠專用線，貨運量較小，行車速度慢，為減少土方及橋涵工程，在縱斷面設計中，最小坡段長度一般使用500m，困難使用400m，相鄰坡度代數差大于3‰時，采用半徑為10000m的圓型豎曲線連接，且豎曲線不與緩和曲線地段、道岔范圍重疊設置。相鄰坡段坡度最大代數差不大于8‰。

本烯烴項目中的鐵路站場布置于廠區一側，站場鐵路的軌頂標高設計要求零坡，所有這些特點都影響著廠區豎向設計。

（7）廠內道路路面設計特點 出于消防的考慮，在面層的選擇上，可燃液體、液化烴的裝卸車場要采用現澆水泥混凝土面層，液氧罐周圍5米范圍內，不應設置瀝青路面。廠區道路的設計應適合廠礦企業生產（包括檢修、安裝）和消防及其它交通運輸的需要，經濟合理、安全適用，并應符合消防相關要求。

廠內裝置布置緊密，主次干道的設計行車速度為15km/ h，廠區內的視距可統一按停車視距15米考慮，廠內道路的縱坡大小關系到廠內運輸安全，廠區道路設計縱坡不應大于《廠礦道路設計規范》中要求的相關規定，主、次干道的縱坡一般不得大于8%，經常運送易燃、易爆危險品的專用道路的最大縱坡不得大于6%。

（8）總圖豎向的設計特點 場地豎向標高確立的重要性不言而喻，對于一個一百公頃占地的工廠其地坪標高每增減1厘米，就帶來一萬立米的土方量，總圖規范對廠區豎向布置要求是千分之五以下，但通常實際廠區原始地勢都沒這么平緩，如果在豎向設計上能放大場地設計坡度或盡可能適應原始坡度則可以減少土方工程投資。

煤制烯烴廠區范圍內絕大部分的工藝物料都是經過管廊進入各個裝置的，管廊是物料運送的載體，對場地坡度的適應性是很寬泛的，所以本烯烴項目主體場地的豎向坡度定位5‰，以盡可能接近自然地形坡度，節約整個項目的土方工程費用。

針對局部自然地坪標高過高的地區，布置了與主體裝置連續生產性質不相關的廠前區，廠前區地坪設計標高與該區域自然地坪標高整體吻合，與生產裝置區之間連接的道路豎向設計采用大坡度，整個平土區域不設置臺階。

在重視大面積地帶豎向設計的同時針對單體建筑的總圖布置也不能忽視，長條形建構筑物的布置方向同樣影響局部豎向設計，例如本項目中配套設計的大型組焊廠房，長度140米，車間內地坪標高單一，在該車間總圖布置時未考慮地勢坡度走向因素，將廠房長軸與地勢等高線垂直布置，造成廠房與周邊區域豎向設計不協調，個別地段高差達2米，而不得不采用邊坡防護，增加了單位項目的土方工程量。

5　煤制烯烴企業總圖技術經濟指標

（1）占地面積：包括煤化工輪廓尺寸及廠區的概略外形；建筑系數；土地利用系數；廠區綠化率。

（2）施工基地面積；職工居住區面積。對于這項工作宜根據廠址選擇的階段不同，及時細化調整、補充，根據已有資料提出遠期占地面積。

（3）生產時主要貨運量。

（4）煤化工企業的安全、衛生防護距離。在參照《石化企業衛生防護標準》、《石油化工企業設計防火規范》基礎上提出要求。

6　煤制烯烴項目的總平面設計工作成果

完成廠區總平面布置圖、廠區綜合管網布置圖、廠區豎向布置圖及廠區平土圖、廠區綠化圖?？倛D布置通常在基礎設計時以1∶1000比例，施工圖階段設計為1∶500。采用計算機輔助繪圖及相關專用軟件完成設計。

A Coal to olefi n project is the extra large coal to olefi n industrial demonstration project approved by the government during national’s“Eleventh Five Year Plan” period. The project includes multiple types of industrial production unit like oil, chemical industry, power and rail transportation etc. Based on the analysis of general plot plan of this project, the text summarizes major factors impacting the general plot plan, major characteristics of general plot plan of coal to olefi n project and the related coal to chemical industry general plot plan, describes in general the content and the methodology of coal to olefi n general plot plan design and provides a reference to general plot plan design of the other coal to olefi n project and the related coal to chemical industry.

Coal to Olefi n Project, General Plot Plan, Site Planning, Principle, Characteristics, Content, Methodology

任宇翔（1968- ），男，漢族，河南內黃人，工程師，學士學位，從事總圖運輸設計方面的科研工作。