Основы проектирования металлургических предприятий

Основы проектирования металлургических предприятий
Проект металлургического предприятия содержит комплекс
проектных решений, обеспечивающих высокий уровень развития техники и
технологии, организации производства, условий труда и экономичности. К
моменту ввода в эксплуатацию по уровню перечисленных факторов
проектируемое
предприятие
должно
превосходить
действующие
отечественные и зарубежные.
Производственная структура предприятия должна отвечать комплексу
производственных функций технического, организационного, социального и
экономического характера.
Большие масштабы производства, объем капитальных вложений
определяет длительный срок строительства (10-15 лет), что приводит к
устареванию проектных решений и необходимости их систематического
пересмотра через 3-4 года. Проектирование металлургических заводов и
комбинатов осуществляют очередями строительства продолжительностью 34 года.
В то же время правильное решение задач проектирования отдельных
очередей строительства предприятия требует предварительной разработки
всего комплекса вопросов технических, организационных, социальных и
экономических для металлургического предприятия в целом. Технический
проект содержит проектные решения для всего завода (комбината) в целом, с
полным
соответствием
мощностей
производственных
цехов
и
общезаводского хозяйства по очередям строительства (расширения,
реконструкции и на предельное его развитие).
Проект предприятия представляет совокупность взаимно увязанных
между собой проектов основных производственных, вспомогательных,
обслуживающих цехов и служб.
Проект каждого цеха содержит проектные решения, обеспечивающие
высокий
уровень
производительности
оборудования,
технологии,
организации производства и труда, благоприятные условия труда, охрану
труда и окружающей среды, высокую экономическую эффективность
производства. Проектные решения в области организации производства
включают: разработку структуры производственного процесса, отражающую
состав и размещение оборудования, режим работы цехов, агрегатов и
оборудования; установление численности трудящихся и норм затрат труда,
систем оплаты труда; разработку организации и структуры управления.
Определяются организационные показатели: степень механизации и
автоматизации, энерговооруженность и производительность труда, уровень
его оплаты. Разрабатываются решения по производственной эстетике и
эргономике,
устройству
рабочих
мест,
интерьеров
помещений,
предупреждению загазованности и запыленности и т.д.
В проекте предприятия, помимо проектных решений по отдельным
цехам, разрабатываются общезаводские вопросы – балансы металла, схемы
его движения между цехами, потребности цехов в металле, энергоносителях
и т.д.
Организационные решения включают разработку структуры
производства и состав цехов и хозяйств; специализации и кооперирования с
другими предприятиями, режимов работы предприятия и цехов; вопросов
материально-технического обеспечения и сбыта продукции; подбор,
расстановку и повышение квалификации кадров; организации управления
предприятием и его службами и подразделениями.
Пространственная
производственная
структура
предприятия
отражается в генеральном плане.
Генеральным
планом
называется
графическое
изображение
территории предприятия в определенном масштабе (от 1:500 до 1:2000) в
горизонтальном и вертикальном плоскостях с расположением всех зданий и
сооружений, складов, дорог, коммуникаций, зеленых насаждений,
ограждения (рис. 1).
Это главный план взаимного расположения всех цехов, агрегатов,
сооружений и коммуникаций, а так же примыкания всех внешних входящих
и выходящих сетей транспорта, энергетики и связи.
Рациональный генеральный план должен обеспечить: расположение
всех объектов в соответствии с их производственными связями и
эффективную организацию производства; экономичное строительство в
установленные сроки и очередность при целесообразном использовании
территории, создание благоприятных санитарно-бытовых условий и охраны
окружающей среды; возможность дальнейшего развития предприятия.
Рисунок 1. Схема генерального плана металлургического завода:
1-коксохимическое производство, 2-доменный цех, 3-воздуходувка, 4ремонтный цех, 5-сталеплавильный цех, 6-отделение раздевания слитков, 7,8прокатные цехи, 9-железнодорохная станция.
От степени соблюдения указанных условий во многом зависят
эффективность работы и дальнейшее развитие металлургического
предприятия. Ошибки, допущенные при разработке генерального плана, не
могут быть, исправлены в течении последующей эксплуатации предприятия.
Для достижения высокого качества генерального плана необходимо
соблюдать ряд принципов и методов их реализации
1. поточность производства, соответствующая последовательности
технологического процесс и движения предмета труда. Основные
производственные цехи (вместе с подсобными) образуют главную линию, а
параллельно ей по обе стороны выстраиваются вспомогательные и побочные.
Соответственно располагаются транспортные пути и средства.
2. Зонирование цехов – объединение в отдельные зоны комплексов
агрегатов, зданий, сооружений и коммуникаций по производственнофункциональному признаку, связанных технологическим транспортом
(коксохимическое производство; подготовка сырья к доменной плавке; блок
ремонтных цехов; доменный цех, сталеплавильные, прокатные цехи; цехи и
сооружения
энергетического
хозяйства;
здания
и
сооружения
железнодорожного транспорта, здания административного управления
завода). При этом соблюдается внутри зоны поточность, а между зонами
соответствующие связи.
3. Компактность расположения – сокращение связывающих цехи
коммуникаций путем блокировки зданий родственных (или тесно связанных)
производств, приближение источников образования материалов и
энергоносителей к потребителям, рациональное построение транспортных
потоков и коммуникаций. Степень компактности характеризуется
коэффициентом застройки, представляющим отношение площади, занятой
всеми зданиями, сооружениями, коммуникациями, к общей площади. Этот
коэффициент для металлургических предприятий находится в пределах 0,20
– 0,30. Дальнейшее увеличение коэффициента застройки может привести к
усложнению строительства, ремонта и реконструкции в соответствующих
зонах.
4. Использование инжинерно-геологических особенностей площадки..
Несущая способность грунтов, уровень и степень агрессивности грунтовых
вод и др. природные факторы определяют требования к расположению
тяжелых сооружений, необходимость гидроизоляции, свайных оснований,
дренажных устройств и др. Все это имеет большое значение при
проектировании комплекса подземных сооружений (фундаментов, подвалов,
туннелей, ям и т.д.) составляющих по объему половину всех строительных
конструкций.
5. Использование прогрессивных транспортных схем и видов
транспорта. Необходимость перемещения больших количеств сыпучих
материалов, жидких металла и шлака, горячих слитков и заготовок
различных габаритов требует специализации транспортных потоков и путей
по характеру перевозимых материалов, исключения пересечений (особенно
потоков жидкого металла и шлака), соблюдения ограничений по радиусам
закруглений и подъемов, применение непрерывных видов транспорта
(конвейерного, трубопроводного, гидравлического, подвесного и т.д.) .
6. Удобные внешние связи. Глубокий ввод энергокоммуникаций с
максимальным
приближением
основным
потребителем
или
соответствующим распределителем сетям обеспечивает минимальные
затраты при строительстве, удобства и надежность в эксплуатации. Наличие
двух пунктов примыкания железнодорожного транспорта (один для подачи
сырья, топлива и материалов и второй для вывоза готовой продукции)
обеспечивает поточность перевозок на территории завода.
Пассажирский транспорт должен иметь ряд примыкания по числу
проходных, а электричка – глубокий ввод на территорию завода вдоль цехов
с несколькими станциями, максимально приближенными к рабочим местам.
Административный центр завода располагается в начале (или в конце)
главной планировочной оси завода.
7. Создание благоприятных микроклиматических условий достигается
расположением цехов с наибольшим числом работающих и требующих
чистой атмосферы (цехи прокатные, особенно холодной прокатки жести,
прецизионной ленты и др.) с подветренной стороны по отношению к цехам с
вредными выделениями (коксохимические, аглодоменные, сталеплавильные,
ТЭЦ и др.). Обеспечение благоприятных микроклиматических условий
достигается также созданием санитарно-защитных зон в виде массивов
деревонасаждений соответствующим образом подобранных пород.
Размещение средств культурно-бытового обслуживания трудящихся
(транспортные, санитарно-бытовые, общественного питания, торговые,
учебные и т.д.) должно обеспечить минимум времени, затрачиваемого на
получение услуг с удобными путями сообщения.
Очередность строительства – последовательное строительство блоков
(и агрегатов внутри блоков) от центра завода к периферии. Возможность
расширения реконструкции достигается резервированием площадей на
территории завода для расширения существующих цехов и за пределами
ограды для строительства новых цехов и сооружений.
Методы проектирования генеральных планов
Металлургических предприятий.
Проектирование генерального плана с соблюдением изложенных
принципов представляет сложную задачу, оптимальное решение которой
достигается на основе применения методов научного исследования.
Метод прогнозирования предусматривает разработку принципиально
новых схем генерального плана (или его частей) в соответствии с прогнозом
технического развития металлургического производства. Так, генеральный
план электрометаллургического комбината, работающего без доменных
печей, с непрерывной разливкой стали и совмещением МНЛЗ с прокатным
станом, не предусматривает железнодорожных перевозок жидкого чугуна и
стальных слитков, что значительно упрощает компоновку основной
технологической линии.
Экспериментальный метод предусматривает опытную проработку
оптимальных схем компоновки взаимосвязанных цехов. В конкретных
условиях выбранной площадки эти схемы используются при проектировании
генерального плана.
Метод оптимизации предусматривает разработку нескольких
вариантов генерального плана и отдельных блоков, а затем на основе
всестороннего сравнения полученных вариантов в конкретных условиях с
учетом преимуществ и недостатков действующих предприятий определяют
оптимальный вариант по заданному приоритету критериев.
Метод моделирования предусматривает натурное представление
вариантов генплана и отдельных блоков, компоновочных решений с
использованием макетов, изготовленных в определенном масштабе. В
совокупности с методом оптимизации и экспериментирования это позволяет
найти наилучшее проектное решение.
Критерием эффективности при заданных условиях работы, сортаменте
и объеме производства являются минимальные затраты на сооружение и
эксплуатацию транспортных и энергетических систем.