Раздел 4. 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 3-4 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. 4.3).
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 4.3. Схема генерального плана металлургического завода:
1-коксохимическое производство, 2-доменный цех, 3-воздуходувка, 4-ремонтный цех, 5-сталеплавильный цех, 6-отделение раздевания слитков, 7,8-прокатные 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
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.
Зонирование цехов– объединение в отдельные зоны комплексов агрегатов, зданий, сооружений и коммуникаций по производственно-функциональному 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.
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.
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.
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.) .
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.
Создание благоприятных микроклиматических условийдостигается 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 прогнозированияпредусматривает 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 методпредусматривает опытную проработку оптимальных схем компоновки взаимосвязанных цехов. В конкретных условиях выбранной площадки эти схемы используются при проектировании генерального плана.
Метод оптимизациипредусматривает 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 моделированияпредусматривает 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.