1、管线综合与总平面布置【摘要】 工业企业总平面布置在满足国家政策、工艺合理、物流顺畅的基础上，还要考虑各种能源介质的全厂性主干管网布置是否合理、顺畅、短捷。在设计过程中综合考虑、统筹安排，使各种能源介质管道与建、构筑物及其他能源介质管道在平面与空间避免相互冲突。 管线综合是合理解决各主体、辅助生产设施之间的物质、能源联系的途径，使之成为一个协作整体，同时协调建设的近期与远期、局部与整体的矛盾，以达到工 程合理、造价经济、景观优美的效果。 【关键词】总平面布置管线综合顺畅短捷经济布局合理 中图分类号：TU990.3 文献标识码： A 文章编号： 近十多年来，随着我国经济的迅猛发展，钢铁冶金企业不论
2、在规模上还是数量上都快速增长，钢铁冶金项目的占地规模也越来越大，内部工艺越来越复杂，设施间的联系越来越紧密，厂区内的管线布置也变得繁冗复杂，这也就要求专业人员应具有较高的水平来对整个厂区内的管线综合及总平面布置关系的准确把握。笔者根据近十年来积累的工程实践经验，阐述钢铁冶金企业管线综合及总平面布置的关系。 管线综合的意义和目的是什么？在钢铁冶金企业生产过程中，各车间或工段所需要的水、气（汽） 、燃油以及由水力或风力运输的物料，一般均采用管道运输。同时，在生产过程中产生的污水、废液以及由水力或风力运输的废渣，再加上雨水也常用管道排出。各种机电设备、电器照明、通讯信号所需要的电能，都用输电线路输送
3、。所谓管线就是各种管道和输电线路的统称。 钢铁冶金企业内的管线很多，有给排水管道、气（汽）体管道、燃油管道、输电线路以及运输物料或废渣的管渠等，且同一种管线中又有很多条。各种管线的性质、用途、技术要求各不相同，又往往交织在一起，互相联系，互相影响。它们当中的任何一个发生故障，都可能造成停水、停电、断气（汽） 、断料，直接或间接影响生产的正常运行。因此，在管线布置上要符合各种管线本身的技术条件，满足管线与管线之间及管线与建、构筑物之间的各种防护间距要求并节约用地。 管线综合就是在总平面布置的基础上，根据要求确定各管线的平面、竖向位置，是总平面布置的重要组成部分。在某种意义上也是总图设计专业对管线
4、专业之间的协调和组织工作。管线综合要从全局出发，统筹兼顾，适当安排，合理的进行综合布置，确保各种管线的安全运行。 钢铁厂生产需要大量的水、电、蒸汽、燃气等能源介质，它通过各种管道输送到全厂各个用户。有些介质具有高温，高压，易燃或易爆等特性，管线已成为全厂生产的重要组成部分。合理的管线布置可以缩短管线长度，减少能源消耗和节约工厂用地，它不仅节约基本建设投资，而且可以长年累月的节约能源介质的输送费用。 一般意义上说，管线综合是总图专业在施工图阶段的工作内容，是在总平面布置的基础上对各种管线进行平面布置，是总平面布置工作的后续，只有到了施工图阶段，才开展管线综合工作。但从实践的过程中不难发现，总平面
5、布置虽然是基础，是管线综合布置的前提，但管线综合布置顺畅、短捷与否也直接体现总平面布置是否合理。如果只是到了施工图阶段才开始考虑管线综合布置，那么就不会有布局合理、经济的总平面布置，甚至导致生产系统中各设施、设备不能正常运行、运转，不能全部发挥其在生产系统中的作用，从而造成投资增加和能源介质浪费。因此，管线综合布置工作绝不是在施工图阶段才开始的，而是要在总平面布置时就加以考虑的，管线综合直接影响总平面布置，可以说管线综合是确定总平面布置方案的一个重要因素。 结合本人实践，以某钢铁联合企业为例。该工程生产规模为最终年产 1600 万吨成品钢材，分三期建设。一期工程生产规模为 200 万吨，主要生
6、产设施包括：1 座机械化综合原料场（一期、二期工程共用） ，1 座240m2 烧结机，1 座 10m2 竖炉，2 座 6 米55 孔焦炉，1 座 2500m3 高炉，1 座 180t 转炉，1 条 1250mm 热连轧机组。二期工程生产规模为 400 万吨，主要生产设施包括：1 座机械化综合原料场（一期、二期工程共用） 、2座 240m2 烧结机，1 套年产 200 万吨球团的连篦机回转窑系统，2 座 6 米55 孔焦炉，2 座 2500m3 高炉，2 座 180t 转炉（与一期 180t 转炉布置在同一个炼钢车间内） ，1 条 1780mm 热连轧机组。三期工程生产规模为1000 万吨（规划
7、预留） ，主要生产设施包括：1 座机械化综合原料场，4座 450m2 烧结机，5 座 2500m3 高炉，3 座 180t 转炉（布置在一个炼钢车间内） ，3 座 120t 转炉（布置在一个炼钢车间内） ，1 条 1450mm 热连轧机组，1 条 1880mm 热连轧机组，1 条双高线车间，2 条棒材车间。场地东西方向长约 6000 米，南北方向宽 800 米1600 米，工程总占地 12000 余亩，约合 8 平方公里。现已投产的一、二期工程位于场地西部，东西方向长约 3000 米，南北方向宽 800 米1600 米。 在做全厂的总平面布置时，首先以工艺流程的要求为出发点，保障各主体生产设施
8、之间的工序有效连接；其次考虑全厂大宗原、燃料物流运输的顺畅，避免交叉、折返；同时结合地形特点，综合考虑全厂性水、电、气（汽）等能源介质主干管网的顺畅、短捷，最终达到布局合理、运行经济的总平面布置。 供电设施 220kV 总降布置在场地北部中央的位置上，这样布置主要考虑了厂区内部各主体生产设施用电点的分布情况，同时结合了外部供电进线的便利。从 220kV 总降出线，到各主体生产设施用电点的连线呈扇面形状，布局均匀合理，同时路径短捷。如：总降至制氧变电所供电接点线路长度约 600 米；总降至 1780mm 热连轧车间变电所供电接点线路长度约 980 米；总降至炼钢连铸车间变电所供电接点线路长度约
9、380 米；总降至 1250mm 热连轧车间变电所供电接点线路长度约 1300 米；总降至炼铁车间变电所供电接点线路长度约 1200 米；总降至炼铁车间电动鼓风机站变电所供电接点线路长度约 780 米；总降至焦化车间变电所供电接点线路长度约 1660 米；总降至铁前区域（包括烧结车间、球团车间、原料场）变电所供电接点线路长度约 700 米。累计全厂主供电线路总长仅约 7600 米，相比同等规模的其他钢铁联合企业，线路总长大幅缩短（仅为一半左右） ，直接降低了工程建设投资，并且减少了输送损失。 供水设施全厂新水站布置在场地北部最西侧的位置上，这样布置主要考虑了外部供水管道进厂的便利。在总平面布置
10、过程中，经与当地供水部门协商，考虑水源来自厂址西侧靠北的位置，为方便新水进厂，缩短外部供水主干管道敷设长度，将全厂新水站布置在场地北部最西侧的位置上。在厂区内部，为满足冶炼生产安全的需要，供水主干管道布置呈环形网络状，因此，无论全厂新水站布置在厂区哪个位置上，厂区内部供水主干管道的长度基本上没有变化，而全厂新水站布置在场地北部最西侧的位置上却能使厂区外部供水主干管道敷设长度最短捷，运行最经济，社会效益最明显。 供气设施氧气站布置在场地北部靠西侧的位置上，西侧紧邻全厂新水站，东侧靠近炼钢连铸主车间及炼钢连铸水处理设施，南侧与 1780mm热连轧车间一路之隔。这样布置主要考虑了氧气站周围空气洁净、
11、无污染的生产要求，同时结合厂区内部各主体生产设施用气点的分布情况。在钢铁冶金企业中，整个冶炼过程主要需用的辅助气体介质包括氧气、氮气、氩气等，这些气体介质主要由氧气站提供。其中氧气是炼钢车间最主要的生产气体介质，可以说是“无氧无钢，氧就是钢” ；在炼铁车间，随着“富氧喷吹”技术的广泛应用，氧气也成为炼铁车间重要的气体介质；在烧结车间，为了提升烧结机的生产系数（即烧结室内单位面积、单位时间的烧结矿产量） ，吹氧也成为最主要的手段。同时，由于氧气输送需要的压力较高，且过程中压力损失较大（每公里损失 0.5 公斤左右） ，因此要求从氧气站到炼钢、炼铁、烧结等主体生产设施的供气管线路径短捷、顺畅。就该
12、工程，氧气站主干管道出线接点至炼钢车间（最大用户）氧气接点位置仅约 270 米；氧气站主干管道出线接点至炼铁车间（较小用户）氧气接点位置约 1580 米；氧气站主干管道出线接点至烧结车间（次大用户）氧气接点位置仅约 830 米。在这里我们不难看出，总平面布置直接决定氧气站至各用气主体生产设施的供气管线路径是否短捷、顺畅，而管线综合的结果也直接考量其总平面布置是否经济、合理。煤气储备设施高炉煤气柜、转炉煤气柜集中布置在炼钢车间东侧、炼铁车间北侧靠西的位置上。结合炼钢车间、炼铁车间的位置及各自预留发展端方向，在集中柜区北侧布置 2 座转炉煤气柜，一期 1 座 5 万 m3转炉煤气柜，二期 1 座
13、8 万 m3 转炉煤气柜；在集中柜区南侧布置 1 座 15万 m3 高炉煤气柜（考虑一、二期总量） 。这样布置主要考虑了高炉煤气、转炉煤气的输送管道管径较大（高炉煤气管道管径单根约 2.8 米，总管约 3.6 米；转炉煤气管道管径单根约 2.0 米，总管约 3.2 米） ，敷设长度的增加不仅占用宝贵的土地，而且直接造成工程建设投资的增加。例如直径 3.6 米的高炉煤气主干管每延米的敷设费用（包括钢板材料、钢结构支架、支架混凝土基础以及钢板加工、钢结构加工、土建施工和管件吊装、焊接等）约 1.2 万元，因此在总体布置时，要充分考虑这一因素，从全局出发，整体权衡，做出经济、合理的总图布置。 从全厂
14、的总平面布置来看，煤气柜区是在全厂的最中心位置上。如果说各主体生产设施是围绕煤气柜区进行布置的，这样的说法可能会让大家难以理解，或者说是本末倒置，但我认为煤气柜区布置在全厂的中心位置上又绝不是偶然。它是总图设计专业通观全局、总体把握、协调各专业、权衡各方利益的结果，是在总平面布置之初就考虑到各种能源介质管线路径是否短捷、顺畅、经济、合理的结果，是管线综合影响总平面布置的必然结果。 全厂污水处理站布置在煤气柜区北侧、220kV 总降南侧的位置上，这样布置不仅满足了煤气柜与变、配电室之间的防火间距要求，同时还考虑了厂区内部各污水排放点到全厂污水处理站的距离均匀以及全厂污水处理站对外排放的便利。从全
15、厂的总平面布置来看，污水处理站是在厂区北部中央的位置上，距离厂区西南区域污水排放点约 1300 米；距离厂区东南区域污水排放点约 1700 米；距离厂区东北区域污水排放点约 1800米。此外，污水处理站距离厂区北侧护厂河污水排水接点不足 100 米。这样，全厂污水收集主干管网分布均匀，各干支汇集点管底标高基本接近，从而方便后期管线施工图设计，且减小施工难度。 此外，在施工图设计过程中，对全厂管线进行了合理、细致的综合排布也是尤为重要的。本着节约用地、减少工程建设投资的原则，对全厂的各种能源介质管道采用管线集中、多层混合布置形式，一个支架断面共架十多根燃气、热力、给水等管线，同时在支架两支腿之间
16、布置电缆隧道。这样既有效的利用了工厂土地，又节约了基建投资，所产生的社会效益、经济效益不言而喻。 总平面布置是一项政策性、系统性、综合性很强的设计工作，它涉及的知识范围很广，工作中遇到的矛盾也是错综复杂的，因此需要总图设计人员具有较强的分析问题、协调处理问题的能力。总平面布置的基本要求，决定了总图设计专业人员必须要有强烈的全局观念，绝不能“头疼医头，脚疼医脚” ，而是要全面、系统的通盘考虑，统筹安排。因此，绝不能在施工图阶段才开始考虑管线综合，而是要在总平面布置之初就充分考虑管线综合的可实施性。总平面布置直接决定了全厂性主干管网管线路径是否短捷、顺畅，而管线综合的成果优劣，也直接考量其总平面布
17、置是否经济、合理。总平面布置是开展管线综合工作的基础；管线综合成果是总平面布置的体现。 参考文献： 1 钢铁企业总图运输设计规范（GB 50603-2010） 2 工业企业总平面设计规范（GB 50187-93） 3 建筑设计防火规范（GB 50016-2006） 4 钢铁冶金企业设计防火规范（GB 50414-2007） 5 钢铁厂总平面设计丁泽洲 北京 冶金工业出版社 6 总图设计井生瑞冶金工业出版社 7 工业企业总平面设计雷明陕西科学技术出版社 作者简介：胡金龙，男，北京市人，工程师，本科，2003 年毕业于西安建筑科技大学总图设计专业，毕业后在中冶京诚工程技术有限公司工业规划与交通工程技术所从事总图设计工作。
