以某煉鋼改造為例解析鋼鐵企業改造總圖專業設計

謝 偉

（中冶南方工程技術有限公司， 湖北 武漢 430223）

1 概述

我國的鋼鐵企業經過六七十年的發展,產量和規模都已達到峰值，目前在國內對現有鋼鐵企業進行升級改造的項目越來越多,主要原因如下：

1）我國大中型鋼鐵企業大多建于20世紀五六十年代，他們共同的特點是設備陳舊、技術落后、產品質量低劣，這些企業只有不斷地進行更新改造、用先進技術裝備自己、提高生產效率和降低生產成本才能在當今激烈的市場競爭中生存下來。

2）我國是一個能源短缺的國家，然而目前我國鋼鐵產業的能源利用率與國際先進水平仍然有一定的差距，噸鋼綜合能耗高于國際水平約15%。

3）近年來我國環境問題不斷加劇，特別是大氣污染，北方地區霧霾問題嚴重，而鋼鐵企業污染物排放水平仍然有待提高，重點企業的固體煙塵、SO2排放量和國外企業相比相差甚遠，大部分企業都難以通過國家污染物排放標準的相關規定。為了滿足國家對鋼鐵企業節能減排提出的新要求，鋼鐵企業節能減排升級改造迫在眉睫。

3）在市場經濟體制下，市場對鋼鐵產品規格的需求不斷變化，對產品品質要求不斷提高，鋼鐵企業需要及時調整產品規格和提高產品品質以適應市場需求。

2 鋼鐵企業改造項目總圖專業的特點

鋼鐵企業改造項目是指在現有鋼鐵企業內進行產品規格調整、陳舊設備更新、環保設施增設等內容，該類項目中總圖專業設計的主要特點如下：

1）改造項目的工程用地一般都緊張，用地范圍內已有現有生產廠房、倉庫、道路、鐵路等，通常沒有大塊完整的用地可用。因此在總圖設計中要盡量優化新建及擴建廠房設施的占地面積，可考慮將占地較大的廠房按需求分解成多個小的廠房以利用零碎的用地。

2）進行改造項目的鋼鐵企業一般建廠時間較長，地形資料缺乏或不全面，特別是民營企業，通常沒有現狀地形資料，總圖設計需要進行通過現場勘探進行設計，定位方式也只能相對現有設施的距離進行。而且地下管線敷設情況不明，很可能在施工的過程當中挖出現有地下管線，如果是影響現有生產的重要管線而不能遷移，則需調整總圖布置或修改設施的基礎結構設計等。

3）改造項目的施工和現有生產往往同時進行，需要盡可能利用現有的建構筑物、工程管線，減少拆遷或不拆遷，對到現有生產影響較大的建構筑物及管線不能對其拆除或改道。因此改造項目的設計和施工難度較大，通常會在施工中發現問題再修改設計。

3 案例解析

某鋼鐵企業煉鋼車間現有2座轉爐、3座連鑄機，根據公司發展需要，擬新建3號轉爐、4號連鑄機及配套公輔設施。該項目位于現有煉鋼廠區內，主要內容包括擴建煉鋼主廠房，新建一次干法除塵、10 kV開關站、水處理設施、蓄熱器、調壓站、凝結水回收站及架空管架等。

該項目總圖專業的設計難點及解決辦法如下：

3.1 主廠房擴建

生產工藝要求煉鋼主廠房向南側擴建19.0 m，擴建煉鋼廠房的外墻皮已至現有廠區圍墻處，且占用了現有廠區南環路。南環路為廠區內的次干道，是現有廠區的物流運輸通道。為滿足消防要求，擴建廠房東西兩側大門開敞并保留南環路7 m寬的通行空間作為消防通道，物流運輸車輛改走廠區其他道路。另因用地緊張，擴建廠房南側墻坯兼作廠區圍墻。

3.2 新建水處理設施

因廠區用地受限，沒有足夠的場地將新建水處理設施集中布置，新建水處理設施的循環水泵房和電氣室只能分開建設，循環水泵房布置在現有雙高線車間電氣室的南側，電氣室緊鄰雙高線車間鋼坯跨南側布置。根據業主提供的地勘資料，電氣室所在位置土質堅硬，打樁施工困難，且易影響現有雙高線車間廠房基礎。而條形基礎所需空間較大，水處理電氣室的現有用地采用條形基礎做不下，因此將電氣室的低壓配電室和高壓配電室分層設置，低壓配電室采用條形基礎緊鄰雙高線車間布置，高壓配電室底層架空設置在現有南環路上方，高壓配電室底層凈空7.0 m滿足南環路消防車輛通行要求。

3.3 10 kV開關站

新建10 kV開關站布置在現有10 kV開關站旁的現有綠化用地上，接入現有開關站的電纜溝穿過該處綠地，且電纜溝高出地面1.0 m多。在施工時發現該處地下有1根排水管和3根給水管，地下管線斜穿場地，且這4根水管為現有生產用水管不能截斷或改道，廠區也沒有其他合適的用地新建10 kV開關站。設計方案：新建10 kV開關站位于現有電纜溝處房間的室內地坪標高高出地面2.0 m，做在現有電纜溝上方；調整開關站的尺寸和位置，開關站基礎承臺為避開地下管道設計成不規則形狀，并根據現場情況調整與排水管碰撞的樁基位置。

3.4 架空管架

3.4.1 煉鋼車間至一次除塵的除塵管架

煉鋼主廠房軸線與其西側寶鼎路不平行，且道路與廠房之間空間不足，二次除塵管道直徑為3.82 m，該管架跨寶鼎路段煉鋼主廠房側支架與寶鼎路之間的安全間距不足。解決辦法：拆除現有煉鋼主廠房J軸線1/13柱和13柱之間的墻坯，將該處除塵管道支架后退設置在煉鋼主廠房1/13柱和13柱之間。

3.4.2 一次除塵至煤氣柜的煤氣管架

一次除塵至煤氣柜的煤氣管道直徑為2.62 m，管道敷設路徑長約700 m，沿途現有建、構筑物密集通道狹窄，且需跨過現有廠區主次干道和鐵水運輸鐵路線。該段管架設計中的難點和設計方案如下：一次除塵區域段除塵電氣室和水處理泵房之間間距僅約5.0 m，煤氣管道從中穿過，管道支架基礎與電氣室、水處理泵房基礎錯開間隔設置；制氧站至現有鐵水線段沒有足夠的空間單獨設置煤氣管道支架，將煤氣管道架在了現有的富氧管架上方；跨鐵水線段既要與現有富氧管道支架間隔布置又要與鐵水線保留足夠的安全間距，將鐵水線西側的煤氣管道支架與現有富氧管道支架合并設計；根據規范要求煤氣管道不得穿過與其無關的建、構筑物、生產裝置及儲罐區等，本工程將現有制氧站南側圍墻后退，把與制氧生產工藝聯系不緊密的調壓站、富氧管道和綠化用地劃出制氧站外，新建煤氣管道敷設在改移后制氧站圍墻外約5.0 m，滿足規范要求。

4 結語

鋼鐵企業改造項目總圖專業設計較新建項目難度大，現狀地形資料缺乏或與現場情況不一致，設計中需反復優化設計，并根據現場實際情況多次修改，最終使設計方案既能維持現有生產又能保證改造的順利完成。