馬鋼港務原料總廠適應性改造工程設計分析

馮長英， 黃智光， 程學祥， 陳金寶

(安徽馬鋼工程技術(shù)集團有限公司， 安徽 馬鞍山 243000)

引 言

馬鞍山鋼鐵股份有限公司(以下簡稱“馬鋼”)分南、北兩大廠區(qū)，煉鋼、軋制的生產(chǎn)能力遠大于煉鐵生產(chǎn)能力。為充分發(fā)揮現(xiàn)有煉鋼、軋制設施的效能，公司在南區(qū)第二煉鐵總廠內(nèi)新建一座3200 m3高爐，配套新建一臺360 m2燒結(jié)機。馬鋼港務原料總廠適應性改造工程建設內(nèi)容主要為上述新建高爐和燒結(jié)機提供原燃料，新增年處理原料總量為2047.73萬噸，其中年受卸量330萬噸，年堆料量330萬噸，年混勻加工量330萬噸，年供料量1057.73萬噸。本工程由安徽馬鋼工程技術(shù)集團有限公司總承包，于2015年1月17日舉行開工儀式，2016年9月6日正式完工。

1 工程特點

本工程根據(jù)不同的施工區(qū)域，分為內(nèi)部供料系統(tǒng)和外部供料系統(tǒng)。內(nèi)部供料系統(tǒng)(一次料場、混勻料場)主要為新增產(chǎn)能(堆、取料系統(tǒng))建設或改造相應的設施；外部供料系統(tǒng)主要包括改建現(xiàn)有的部分供料系統(tǒng)及新建向燒結(jié)機、高爐供料系統(tǒng)。主要特點如下：

1)戰(zhàn)線長，施工區(qū)域不集中，新建膠帶機輸送水平距離約6164 m。

2)因是改(擴)建工程，新、老系統(tǒng)交叉干涉較多，總圖位置緊張，不可預見因素多。

3)涉及到的在線生產(chǎn)線改造多，為了不影響當期生產(chǎn)，改造時間短，難度大。

2 設計總結(jié)

本文從總承包方的角度出發(fā)，根據(jù)建設過程中發(fā)現(xiàn)及反映出來的問題，對本工程的工藝及相關(guān)配套公、輔設施的設計從以下幾個方面進行總結(jié)。

2.1 工藝優(yōu)化設計

內(nèi)部供料系統(tǒng)：在不增加貯料面積的情況下，通過改造或更新現(xiàn)有設施，實現(xiàn)料場混勻礦保供能力每年增加了330萬噸。

混勻料場料條共軌布置兩臺混勻取料機。3#燒結(jié)機投產(chǎn)后，西側(cè)混勻料場年供料量需增加330萬噸，利用現(xiàn)有設施已不能滿足運輸要求，若通過提高單臺設備的取料能力，則后續(xù)30多臺運輸設備均需相應改造，不僅投資費用高昂，生產(chǎn)也不允許。本次設計采用兩臺共軌取料機及各自獨立的運輸系統(tǒng)，很好地解決了這一問題。

外部供料系統(tǒng)：通過增設Q100獨立的球團運輸系統(tǒng)，解決了困擾料場多年的向高爐供應球團、塊礦單系統(tǒng)運輸不可靠的問題。通過對現(xiàn)有運輸系統(tǒng)個別設備的改造，實現(xiàn)了新、老燒結(jié)機向新、老高爐供燒結(jié)礦的互保、互供問題，增加了供料系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

2.2 輸送設備設計

原料廠主要是為用戶單位提供合格的原燃料，膠帶機及其附屬設備作為主要輸送設備，顯得尤為重要。

(1)混勻料供料膠帶機，不宜選擇積料漏斗，要選擇直通漏斗，并選擇光面襯板。超過3 m長的漏斗，要進行分段設計，方便安裝、拆卸、更換、清料。例如：T系統(tǒng)及Q系統(tǒng)膠帶機，對物料含水的嚴重情況了解不足，原設計采用積料漏斗及陶瓷球面耐磨襯板，在雨季運輸混勻礦時出現(xiàn)頭部漏斗及溜槽嚴重堵料情況，后修改為直通漏斗、陶瓷光面襯板解決此問題。

(2)對于地面驅(qū)動形式的膠帶機，地面驅(qū)動滾筒后的改向滾筒架基礎(chǔ)要設計成“凹”型，避免影響回程膠帶的運行。例如：D303膠帶機，因原基礎(chǔ)影響回程膠帶通行，后鑿除部分基礎(chǔ)，并增加一個滾筒提升回程膠帶，以確?；爻棠z帶不與基礎(chǔ)干涉。

(3)膠帶機設備基礎(chǔ)，能預埋螺栓的地方盡量預埋螺栓，如果預埋鋼板的基礎(chǔ)，一定要核實設備底座的大小，考慮到現(xiàn)場安裝的實施，預埋的鋼板基礎(chǔ)要比設備底座基礎(chǔ)稍大。

(4)膠帶機的配重及行程，設計時應重點關(guān)注，在滿足拉緊行程的前提下，合理選擇拉緊形式；膠帶機配重計算合理，配重過重或過輕，均會引起膠帶機跑偏、散料等問題，配重區(qū)域需考慮巡檢通道。

(5)膠帶機中部直爬過梯問題：設計時在考慮空間的同時，爬梯角度設計合理，避免使用直爬梯。

(6)四通分料器問題：該設備在返礦及燃料轉(zhuǎn)運輸送過程中情況良好，但用于塊狀物料，有可能會產(chǎn)生卡阻等情況；在塊狀物料輸送過程中，應避免使用四通分料器。

(7)檢修平臺問題：有電氣執(zhí)行器的設施均需考慮檢修及維護的方便性，但在本次設計中，分料器、電動葫蘆等安裝位置較高的設備部分忽略了檢修平臺，后期增補。

(8)設計時，要統(tǒng)籌考慮膠帶機及其附近其它設備的檢修，預留檢修操作空間，如檢修單軌吊、三通分料器、操作箱等設備，并積極與業(yè)主溝通，了解現(xiàn)場實際使用情況及操作習慣。

2.3 除塵風管設計

本項目除塵管道復雜，新、老系統(tǒng)交叉較多，總結(jié)經(jīng)驗如下：

(1)在項目預算范圍內(nèi)，適當預留風量，保證除塵效果。

(2)合理設置手動蝶閥和電動蝶閥，保證系統(tǒng)風量平衡。在支管末端設置手動調(diào)節(jié)閥可以避免近端支管出現(xiàn)磨損的情況，另一方面可以改善遠端支管的除塵效果，在工藝允許范圍內(nèi)，盡量減少電動蝶閥的數(shù)量，降低設備投資和維護費用。

(3)管道設計時應考慮實際施工難度(尤其是改造工程)，局部管路設計思路較好，但實際施工困難，管道吊裝難度大；后現(xiàn)場修改管路，盡管氣流上較圖紙略有不順，但施工強度小，安全性高。例如：Z10轉(zhuǎn)運站除塵管道(改造)設計在轉(zhuǎn)運站屋面，施工難度大，后管道移位。

(4)核實設備資料，確保設備外形尺寸，避免設備影響檢修及巡檢通道。例如：2T除塵站風機基礎(chǔ)未嚴謹核實最終設備資料，原設計未留出檢修通道，后期增加鋼結(jié)構(gòu)懸挑平臺。

(5)除塵管道上容易積灰的地方要設置清灰孔，除塵風管往往位置較高，積灰不容易清理，可在管道下方設置積灰斗并加手動插板閥，定期清理積灰，保證除塵效果。

(6)合理布置風機，盡量減少風機基礎(chǔ)的頂標高，不僅可以減少風機基礎(chǔ)，同時還可以減少后續(xù)消音器基礎(chǔ)、風機出口管道支架的標高。

2.4 電氣設計

在當前工業(yè)建筑設計的過程中電氣設計是不可或缺的重要組成部分，以下就本工程建設過程存在的問題及優(yōu)化的設計總結(jié)如下：

(1)訂貨圖分類設計，便于總包管理。例如：檢修箱訂貨分散在各自圖中，不便統(tǒng)計管理，如果匯總統(tǒng)一到一套圖中，技術(shù)、采買管理都將很方便。

(2)充分利用網(wǎng)絡通訊及現(xiàn)場總線技術(shù)，減少電纜工程量。除塵閥的聯(lián)鎖信號原先采用電纜取干接點，電纜用量大，施工強度大，影響總包效益。經(jīng)現(xiàn)場專家分析指導，改為采用通訊技術(shù)將遙遠接點信號再現(xiàn)到鄰近PLC上，大大節(jié)省了電纜用量及工程量，以后工程中更多依靠網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通。

(3)部分現(xiàn)場操作箱的安裝位置不太合理，應盡可能避開揚塵、雨水。

(4)經(jīng)濟可靠的低壓配電系統(tǒng)設計。本項目戰(zhàn)線長，配電室配置深入負荷中心，在各轉(zhuǎn)運站、除塵平臺下設置了多個低壓配電室及MCC室。各電氣室靠近負荷中心，縮小了供電半徑，而且進出線方便，在一定程度上減少了電纜的用量。

(5)在外部供料系統(tǒng)4#高爐礦槽電纜橋架通道設計時，僅僅考慮橋架路徑的布置，未考慮橋架施工的不便。后期根據(jù)現(xiàn)場情況，重新合理布置路徑，從而使設計內(nèi)容更為合理、人性化。

2.5 做好設計審查及設備技術(shù)交流工作

(1)大型設備及關(guān)鍵設備必須做好設計審查，不能隨便改動技術(shù)協(xié)議要求。例如：斗輪取料機供貨廠家擅自將斗輪取料機板梁結(jié)構(gòu)改為桁架結(jié)構(gòu)，導致駕駛員視線遮擋，操作不便，極大地影響了當期生產(chǎn)；后期通過增加監(jiān)控及抬高駕駛室解決了該問題。

(2)需要對設備訂貨技術(shù)協(xié)議、設備訂貨圖紙等進行認真核對，避免設備與設計不符。例如：D304小車在初步設計中的機架角度為15°，但在設備訂貨技術(shù)協(xié)議中為12°，資料交付制造時未發(fā)現(xiàn)這個問題；D304小車到貨安裝后，由于角度問題，導致小車在最后一個料倉的極限卸料位置不能達到料倉中間，嚴重影響了最后一個料倉的倉容。后續(xù)通過現(xiàn)場修改小車機架角度解決了該問題。

(3)各設計人員不僅要做好前期的技術(shù)交流、協(xié)議內(nèi)容完善的工作，更應及時地交接、審核廠家返回的資料、圖紙，做到有問題及時溝通解決，避免影響現(xiàn)場的施工進度。例如：4#高爐礦槽小車定位系統(tǒng)為廠家成套設計，小車定位系統(tǒng)與現(xiàn)場設備運行存在電氣信號接口的內(nèi)容，沒有及時地督促成套廠家交接后期設計資料；臨近現(xiàn)場施工階段發(fā)現(xiàn)廠家資料與我方要求的協(xié)議內(nèi)容有出入，出現(xiàn)接口信號內(nèi)容不符、提供的成套材料不全等問題。后期經(jīng)及時的協(xié)調(diào)溝通，解決了該問題。

2.6 工程相關(guān)專業(yè)的統(tǒng)一標準化設計及其它

標準化在各項管理工作中發(fā)揮著重要作用；在項目中做好標準化設計，起著舉足輕重的作用，不僅利于施工，更利于日后的生產(chǎn)管理。本項目就以下幾點進行總結(jié)：

(1)設備選型及統(tǒng)一類型設備部件選型，規(guī)范化設計。如：膠帶機配重及其它部件盡量規(guī)范統(tǒng)一選型，便于統(tǒng)一采購、安裝、維護。

(2)建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)范化設計：門窗標注，涂裝顏色，樓梯標注等統(tǒng)一規(guī)范選擇，便于制作、安裝、維護。

(3)所有單軌吊、行車、三/四通閥、電動閥門等，需在設計時統(tǒng)一考慮檢修平臺。

(4)涉及現(xiàn)有建構(gòu)筑物及設備的改造工程，必須注重施工前的數(shù)據(jù)復測(標高、坐標、定位等)，與設計方案確認無誤后方可施工，以免造成返工。例如：混勻配礦槽槽上膠帶機加長，施工時未準確核實原膠帶機定位，導致新建基礎(chǔ)與原基礎(chǔ)錯位，給施工帶來極大難度，后續(xù)通過調(diào)整新基礎(chǔ)解決該問題。

(5)各專業(yè)要密切配合，嚴謹會簽，應統(tǒng)一考慮核實各類管道、電纜布置方式，以免造成互相干涉的情況出現(xiàn)，如：電纜橋架影響設備吊裝，電纜橋架影響管道安裝等。

3 結(jié)束語

馬鋼港務原料總廠適應性改造工程建成投產(chǎn)以來，快速地實現(xiàn)了達產(chǎn)，生產(chǎn)穩(wěn)定，得到了業(yè)主單位的一致好評，為以后的類似項目提供了很好的借鑒范例。