鐵水運輸方式的適應性分析

1鐵水運輸工業場地規劃的總圖布置總體規劃布局形狀是指以不同相對位置為構成的總體布局形式，即不同的總平面布局形式。它是由螺釘、精煉和研磨造成的。隨著上世紀60年代連鑄機的誕生,煉鋼與軋鋼車間取消鐵路和模鑄車間,煉鋼、連鑄、軋鋼車間均已聯合布置;加之地下輥道輸送技術,解決了板坯至不同軋鋼車間的運輸問題,使得煉鋼和軋鋼車間的總圖布置方式趨于固定化和程式化,此時凸顯出煉鐵與煉鋼之間的鐵水運輸方式是影響總圖布置乃至全廠的總圖布置模式的關鍵,因此有必要在鐵水運輸方式上進行梳理和研究,利用新工藝,科學合理的布置煉鐵與煉鋼車間,有效縮短煉鐵與煉鋼之間的距離,必將對鋼鐵廠總圖布置和節約用地是一重大革新。我國工業建設的經驗和生產實踐表明,企業的規劃和平面布置對企業的建設和生產管理有著非常重大的影響。在工業場地規劃中,總平面布置模式的確定和選擇對企業的建設、生產、產品成本以及企業的發展都有很大影響。特別是在節約用地、保證生產、運輸合理等方面,選擇和確定合理的總平面布置形式,即選擇和確定合理的鐵水運輸方式,更有重要作用。2目前，國內外鋼鐵公司的鐵水運輸至今國內外鋼廠的鐵水運輸方式有三大類:鐵路方式、起重機+過跨車方式、專用道路(汽車)方式。2.1鐵水運輸企業在我國我國建立一個廣泛、穩定、應用、適合較長的、適合較長鐵路方式運輸鐵水是目前國內外絕大多數鋼鐵廠所采用的方式,隨著鋼鐵廠誕生就存在,具有歷史長、技術成熟、安全可靠、普遍應用、適合較長距離運輸鐵水(老廠改造和多個煉鐵煉鋼廠鐵水互調的企業)等特點。2.1.1鐵路運輸方式1)平行式:即煉鐵至煉鋼的鐵路中心線平行于廠房柱列線。布置詳見圖1和圖2。2)垂直式:即煉鐵至煉鋼的鐵路中心線垂直于廠房柱列線。布置詳見圖3。3)轉角式:即煉鐵至煉鋼的鐵路中心線在布置時成一定角度。布置詳見圖4~圖6。歷史上的“人”字形布置亦是其中的一種。4)牽引式:即煉鐵至煉鋼的鐵水罐(混鐵車)是通過牽引的方式進入煉鋼車間。布置詳見附圖7和附圖8。幾種模式(形式)適用條件、特點詳見表1。總之,鐵路運輸方式是國內外鋼鐵企業廣泛采用的運輸方式。具有牽引力大,一次能牽引(或推送)高爐出鐵量所配置的多臺專用鐵路車輛;運輸作業安全、可靠、及時、正點;能適應各級爐容的高爐生產的熱鐵水運輸,并能緊密配合鋼鐵生產工藝要求的物流環節;鐵路軌道結構,專用鐵路車輛與機車等運輸設施、設備配套齊全,成熟可靠;已建立一整套有效、嚴密、完整的鐵路設計和運輸調度、通訊及其運輸管理規范和規章制度,鐵路維護和運輸操作已規范化、制度化;已培養和造就了一大批掌握并積累了極其豐富的設計技術和運輸操作管理經驗技術隊伍。鐵路運輸方式,雖具有較多優點,但由于其運輸操作作業的固有特點,存在著鐵路線路使用功能及其運輸操作作業過程固定;需鋪設鐵路線路多;鐵路車輛作業靈活性較差;用地多;運輸操作過程中累計運行里程長等缺點。2.1.2采取分兩跨進入方案煉鋼倒罐站的布置形式有兩種:“串列式”和“并列式”。1)串列式:即鐵路線路與煉鋼車間柱列線平行。串列式,進入倒罐站的鐵路線路較長,倒罐站內一條鐵路線上具有2輛~3輛鐵水罐(混鐵車)倒鐵工位,作業方式靈活,生產順暢、便捷。此種倒罐站布置形式如圖3、圖6、圖7、圖8。但是當煉鋼廠規模在1000×104t/a左右時,由于鐵水量大,轉爐數量大于3座,若從煉鋼車間一跨進入,考慮到鐵路生產調度組織和吊車作業難度,需采用分兩跨進入的布置方式進行緩解。此種倒罐站布置形式如圖1。此種方案存在的不足在于:轉爐分跨布置帶來主廠房面積大,總圖占地大;轉爐系統設備相互補充和備用性差,轉爐設備數可能要增加;鐵水和廢鋼物流分別集中在車間一端進入,煉鋼車間內生產調度組織難度相對較大。一跨和兩跨進入煉鋼車間的適用條件詳見表2。2)并列式:即鐵路線路與煉鋼車間柱列線垂直。并列式便于實現鐵水從煉鋼車間中間進入向兩邊分散,避免了大規模的鐵水集中從一側進入車間所帶來的不利,適用于生產規模較大、轉爐座數較多的情況;當煉鋼車間生產規模適中(<800×104t/a),轉爐座數較少(≯3座)時,此種方式,倒罐站亦可以布置在煉鋼車間端部。但并列式由于倒坑與進入倒罐站的鐵路平行,每條股道上只有一個有效的倒鐵工位,所需線路股道數需增多(3股~6股);倒罐作業的靈活性相對于“串列式”而言較差。此種倒罐站布置形式如圖2。綜上所述,鐵路線路平行進煉鋼車間(串列式)或是鐵路線路垂直進煉鋼車間(并列式)無絕對的優劣之分。需綜合考慮用地特點(形狀、面積)、生產規模、全廠總平面布置形式、生產產品特點(轉爐冶煉要求)等因素進行綜合考慮,因地制宜采用合適的倒罐站的布置形式。2.1.3鐵水罐的運輸方式“一罐制”鐵水供應方式就是近年來涌現出的一種新的鐵鋼界面技術,是總圖運輸、冶金工藝流程優化的新技術,該技術取消了傳統的混鐵車(高爐鐵水罐)進行倒罐兌鐵的中間過程,直接采用煉鋼鐵水罐運輸鐵水,將高爐鐵水的承接、運輸、緩沖貯存、鐵水預處理、轉爐兌鐵、容器快速周轉及鐵水保溫等功能集為一體的新工藝技術。“一罐制”工藝具有縮短工藝流程、簡化生產作業環節、總圖布置緊湊、物流短捷、減少鐵水溫降、煙塵排放量少等優點,能有效地減少車間占地、降低生產運行成本、減少環境污染,符合現在提倡的低碳經濟,對企業來講具有一定的吸引力,國內外一些新建的大中小型鋼鐵廠也正在積極地試圖嘗試各種型式的“一罐制”新工藝。早在上世紀70年代,日本京濱鋼廠就率先采用200t大容量鐵水罐采用鐵路運輸,近年又改為300t鐵水罐用鐵路運輸的方式實現了鐵水運輸“一罐制”。近年來,國內鋼鐵企業在“一罐制”工藝方面發展比較快,目前,多座正在設計和已投產的大中型鋼鐵廠采用了“一罐制”工藝,如張家港某鋼廠3×2500m3高爐配180t轉爐煉鋼、京唐某鋼廠2×5500m3高爐配300t轉爐、朝陽某鋼廠2600m3高爐配120t轉爐等均采用了鐵路運輸方式的“一罐制”。目前鐵路方式實現“一罐制”在總圖布置上有兩種方式:串列式(鐵路線路,即耳軸方向與煉鋼車間柱列線平行)和并列式(鐵路線路,即耳軸方向與煉鋼車間柱列線垂直,在煉鋼車間內鐵路端部增加轉向裝置)1)串列式:即鐵路線路(同耳軸方向)與煉鋼車間柱列線平行,鐵水罐進入煉鋼車間后,吊車直接就可以調運。此種方式一般應用于煉鋼車間生產規模適中(<800×104t/a),轉爐座數較少(≤3座)時,布置詳見圖1、圖5、圖6,其中圖1和圖6鐵水進入煉鋼車間的跨間是按照非一罐制方式布置的,若要實現一罐制,鐵水進入煉鋼車間的跨間由脫硫跨調至加料跨或專用的鐵水接受跨。若煉鋼車間生產規模大(~1000×104t/a),轉爐座數多(4座~5座)時,為了實現鐵水從中間進入煉鋼,可將鐵水預處理單獨成跨布置在煉鋼廠中間與主車間成90°,在鐵水接受跨間的3條過跨線平板車上增加鐵水罐轉向裝置,在運輸過程中實現轉向。總圖布置詳見圖3,其中圖3鐵水進入煉鋼車間的跨間是按照非一罐制方式布置的,若要實現一罐制,鐵水進入煉鋼車間的跨間由脫硫跨調至鐵水接受跨。調整后的局部布置詳見圖9。2)并列式:即鐵路線路(同耳軸方向)與煉鋼車間柱列線垂直,在煉鋼車間內鐵路端部增加轉向裝置。此種方式增加轉向裝置有兩種設置方式:單獨鐵水罐轉向和平板車及鐵水罐整體轉向的轉盤裝置。前者省地,但每輛運輸鐵水罐的平板車都需要安裝轉向裝置,投資較高,同時國內外此項轉向設備技術與制造還不成熟,造價較高;后者只在煉鋼車間內鐵路端部增加轉盤,套數少(一般3套~6套),同時技術也成熟,國內在攀枝花某鋼廠有長期的應用實例,但其占地大(一般為12m~20m的圓,根據運輸鐵水罐的平板車大小定)。此種方式實現一罐制目前由于其存在的不足,在國內外暫時還沒有應用的實例。2.2鐵廠新型運輸鐵水起重機+過跨車方式是近幾年在國內鋼鐵廠采用的新型運輸鐵水方式,其取消了常規的鐵路線路和鐵路運輸設備,具有節約用地、布局緊湊、一罐到底等特點。2.2.1起重機+過跨車方式起重機+過跨車方式運輸鐵水基本模式(形式)有兩種:兩座高爐、一次轉運方式和多座高爐、兩次轉運方式。1)兩座高爐、一次轉運方式:高爐直接采用轉爐鐵水罐受鐵,高爐出鐵場共設置寬軌鐵水線(同煉鋼車間過跨線),高爐鐵水由高爐出鐵場下的鐵水罐車從加料跨兩側鐵水線直接運至煉鋼廠加料跨,高爐鐵水進入煉鋼加料跨后直接由起重機吊運至脫硫工位進行脫硫處理,鐵水空罐沿上述流程返回至高爐。國內在新余某鋼廠所采用,目前已經投產,據鋼廠反映生產基本順暢。布置形式詳見圖10和圖11。2)多座高爐、兩次轉運方式:高爐直接采用轉爐鐵水罐受鐵,高爐出鐵場共設置寬軌鐵水線(同煉鋼車間過跨線),高爐鐵水通過設置在出鐵場下的鐵水線將鐵水重罐送入鐵水轉運跨。之后用鐵水轉運跨的車間起重機將鐵水罐吊至鐵水脫硫裝置進行脫硫處理,脫硫處理完后的鐵水再通過車間起重機吊至鐵水過跨線,通過過跨線將鐵水送入煉鋼車間。鐵水空罐沿上述流程返回至高爐。國內在重慶某鋼廠和西昌某鋼廠所采用,目前重慶某鋼廠一期已經投產,西昌某鋼廠一期正在建設。布置形式詳見圖12。兩種模式(形式)適用條件、特點詳見表3。總之,起重機+過跨車方式具有如下特點:將車間之間的外部特種貨物運輸改變為車間內部運輸;機械運輸設備動力能源由汽柴油改變為廉價的電力,自動化操作程度高;有條件把煉鐵、煉鋼冶煉工藝有機組合,形成相互制約,又互為條件的工藝(物流)生產關系;高爐與煉鋼車間適宜2座高爐對應1座煉鋼廠并形成“品”字形布置的典型模式。起重機+過跨車方式,具有布置緊湊、用地省、鐵水運距十分短捷、運營成本低的優點。但存在著運輸過程中轉環節多,各環節間有機配合的相互制約多,是影響有規律、有節奏生產的關鍵。煉鐵、煉鋼冶煉中偶爾出現生產的不均衡性,有可能發生不能及時取重(空)配空(重)的運輸作業,影響生產。由于受綜合機械運輸設施連接布置的制約,限制了總平面布置模式的多樣性;雖“品”字型總平面布置是最佳模式,可以實施分期建設,形成最終規模的總體布局;但生產規模進一步發展時,該方式存在適應性較差,布置難度較大的缺點。2.3鐵水罐車輛運輸方式專用道路(汽車)方式是在國內外配有小、中型高爐的鋼鐵廠較普遍采用的運輸鐵水方式,其取消了常規的鐵路線路、鐵路運輸設備、維修設施和起重機+過跨車方式中車間內起重機、過跨車,具有節約用地、布局緊湊、布置靈活、一罐到底等特點。專用道路(汽車)方式運輸鐵水具有如下特點和不足:1)一輛牽引車一次只牽引一輛熱鐵水罐掛車;2)專用汽車熱鐵水罐運輸最適于多座小容積高爐和二處以上的電爐煉鋼廠,便于滿足煉鋼、煉鐵過程中的取重(空)送空(重)運輸作業,減少運輸過程中的等待時間和車輛調度上的不均衡性;3)專用道路(汽車)方式,具有運輸調度和運行操作靈活;不受軌道和場地寬窄的制約;運行過程中折返和迂回運輸作業少,運距相對短捷。只要設置專用道路,并裝備完善的道路交通信號和嚴格的交通管理,熱鐵水罐車運輸是安全可靠的;4)由于受牽引車和掛車成一對一的限制,存在著運輸作業次數多;專用牽引汽車設備多、價格高,一次性投資大;設備維修量大;駕乘人員多等缺點。只要解決牽引車與鐵水罐掛車連接自動掛、脫設備的專利技術,上述缺點就能改善和克服。專用道路運輸方式才能更有市場競爭力