云铝润鑫铝业150 kt／a电解铝技改工程总图设计

易 雄（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南　昆明　650051）



云铝润鑫铝业150 kt／a电解铝技改工程总图设计

易 雄
（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：通过对云铝润鑫铝业有限公司150 kt／a电解铝技改工程的实例，对改扩建项目总图设计中总平面布置、运输方式、竖向设计等应当重点考虑的问题进行了分析，并提出了总平面布置的合理与否直接影响到项目投产以后的经济效益和社会效益，需从全局出发，综合考虑，多种方案反复比选，得出最优方案。

关键词：改扩建；总图设计；电解铝；技改工程；云铝润鑫铝业

Runxin Aluminum Industry

0　引 言

云铝润鑫铝业有限公司位于云南省红河州个旧市大屯镇红河工业园区，占地784.30 hm2，距个旧市和州政府所在地蒙自县城均为20 km左右，距昆明市260 km。昆明至河口高速公路从厂区东侧和昆河铁路（米轨）从厂区南面分别通过，交通十分便利。该企业为云南冶金集团股份有限公司下属企业，现为国有控股、民企参股的股份有限公司，具有独立法人资格。项目采用国内先进的200 kA及240 kA大型预焙电解生产技术，1期始建于2002年7月，生产能力为50 kt／a；2009年完成2期改扩建，生产能力达到150 kt／a。根据云南冶金集团总公司“十二五”规划的发展目标，结合润鑫公司的发展规划，在原有铝冶炼能力150 kt／a的基础上，进一步扩大产能规模，实现铝冶炼生产能力300 kt／a，铝合金棒100 kt／a，热轧加工150 kt／a的综合生产能力。3期改扩建项目于2011年开始建设，2014年按期顺利投产。新建厂址位于现有厂区西侧，占地455.69 hm2。

工程项目建设过程中，往往受投资和市场等各种因素的影响，常常采用分期建设的方法。一般前期新建企业基本上是从无到有，正如在一张白纸上作画，不受任何约束地作出最新最美的图画；而后期改扩建则不同，需在企业原有基础上进行整体或局部技术改造，这样势必受老企业现有场地条件、生产设备和生产活动等诸多条件的制约，设计难度不言而喻。当总图进行改扩建项目设计时，不仅要考虑新建厂的总平面布置原则及有关要求，而且还必须考虑改、扩建厂的现状及总平面布置的特殊要求。

工业企业改、扩建工程是一个既要兼顾总体、又需分步实施的过程，总平面布置方案也需逐步形成。按其与原有企业所处的空间位置大体可划分为3大类：①在现有企业内部进行改扩建，或在其现有厂房内部进行设备新增、替换，或扩大现有厂房、新增部分厂房；②在现有企业场地外扩建，统一规划、分期实施，前期设计全盘考虑，分段分期建设，土地一次或分次征用；③在现有企业场内和场外都进行改扩建，实质是上述改扩建形式的不同组合。润鑫公司150 kt／a电解铝技改工程就属于第3类，笔者针对该项目总图布置设计过程进行阐述，为今后改扩建项目总图设计提供一些有益的启示。

1　总平面布置方案的选择

总图平面布置是企业建设和生产过程中一个极其重要的组成部分，一个企业的总图运输系统是否合理直接关系到企业建设投资效益和生产成本等问题。润鑫3期建设总平面设计原则是：做好全厂总体规划，调整全厂总平面布置系统，使之符合生产工艺流程和物料流向，改善主要生产车间和辅助设施的布局；考虑综合利用和环境保护，改善工厂生产和生活条件；尽量保留并合理利用现有建、构筑物、运输线路及管网等设施；尽量少影响或不影响现有主要生产车间和设施的生产；充分考虑与现有生产车间在生产工艺和运输上良好的衔接与联系。总之，必须认真全面统一考虑，克服片面性。

电解铝厂的主要厂房为综合原料库和电解车间，其余供辅厂房则围绕电解车间周边布置，因此综合原料库和电解车间位置的确定为整个3期厂区布置的重中之重。电解车间布置方向主要考虑与2期电解车间平行，2车间尽量靠近，其位置已基本确定。根据综合原料库与电解车间的相对位置，3期厂区总平面布置方案主要有2个：①综合原料库和电解车间呈L型布置；②综合原料库和电解车间平行布置，具体平面布置见图1、图2。

图1 总平面L型布置方案Fig.1 L-type arrangement

图2 总平面平行布置方案Fig.2 Parallel arrangement

综合原料库与电解车间平行布置方案，主要考虑到厂区西侧有1条当地村民的机耕道，为当地村民进出村庄、下田劳作的主要通道，很难征用。进厂铁路与原料库为垂直关系，为接入综合原料库，受铁路转弯半径影响，将在厂区西北侧产生半径约200 m的扇形区域，这部分厂区用地将很难布置，会造成土地的不合理使用；更大的弊端是制约了企业的发展，厂区现状是北侧为昆河公路（326国道），南侧为部队营房，以东为现有厂房，将来厂区扩建只能向西发展。因此，综合原料库布置在厂区西侧，新建厂区将被铁路线和原料库隔断，影响企业下一步的发展。因此最终选择综合原料库与电解车间呈L型的布置方案，这样布置新建原料库与现有原料库在1条直线上，便于物料的装卸。至于机耕道的制约则通过工业园管委会出面协商，对该路段进行改线，由公司出资在厂区外重新修建，还路于民，这样就突破了外界环境的约束，为企业下一步发展奠定了基础。

最终3期总平面布置方案为：电解车间毗邻于2期主干道西侧，与原阳极组装车间相邻，电解车间南端为厂区整流所和220 kV变电站，以方便直流母线的串联连接。电解车间西侧由北向南依次布置综合维修车间、槽大修车间、槽上部修理车间、备品备件库和重熔铝锭铸造车间。厂区西侧为铝加工区，由北向南依次布置棒材车间、铸轧车间、板带材车间和加工车间。厂区南端布置综合仓库，与原有综合仓库毗邻，以便于原料通过铁路运输。综合仓库北侧，整流所以西为2栋临时倒班房，棒材车间北侧，厂区边缘布置桶装油品库。新建厂区北侧为新建厂区大门，接工业园区5＃规划路，大门下方布置120 t地磅房，厂区西北侧布置新水加压泵站和污水处理站。

2　运输线路布置

总平面布置的基础是物流，也就是工艺流程，按照工艺流程的顺序布置各个生产设施便能得到最短捷的物料流程。改扩建项目按照工艺流程结合场地特征完成总平面布置，再根据现有的内外部运输方式与场地特征进行科学比较，最终完善总平面布置和选取最佳的运输线路。

运输方式选择首先考虑的是原材料进厂的问题，应根据物料的来源及外部运输条件进行。润鑫公司的主要原料为氧化铝，来源于广西平果铝业，同时，昆河铁路（米轨）雨过铺枢纽站位于润鑫公司东侧，平距约8 km，雨过铺至白沙冲的米轨铁路从现由厂区南部围墙外通过，其支线进入厂内原料车间。润鑫公司厂区所在区域位于个（旧）开（远）蒙（自）地区的核心部位，昆河公路（326国道）在现有的润鑫铝业公司从厂区东侧大门通过。因此润鑫公司的运输方式原料采用铁路运输，留有公路运输的可能；成品既有铁路运输的条件，也有公路运输的场地，视运送场地而定；而辅料、备件采用公路运输。依靠多种运输方式来组织生产，既增加了生产灵活性，又提高了生产效率。

3期原料库布置在2期原料库西侧，3期原料库西侧还布置了1个露天堆场，1～3期原料库及露天堆场呈“一”字排列，铁路线贯穿3个库房及堆场，便于各种物料的堆存及装卸。铁路目前只考虑1条铁路线，待昆河铁路“米改准”时再在库房南侧新铺设1条线路，2期与3期库房间增设交叉度线，更好地提高铁路使用效率。

2期原料库室内地坪标高与铁路轨顶标高一致，均为1 300.30 m，3期原料库室内地坪标高为1 301.30 m，2个库房之间的间距为80 m，如果想在这么短的距离内把铁路轨顶标高抬高1 m，铁路线路纵坡应为1.25%，这样的纵坡用于厂内库房是不安全不合理的，因此在3期原料库铁路线的竖向设计时采用了高站台的方法，将3期原料库铁路线的轨顶标高与2期一致，同为1 300.30 m，利用车厢与轨顶的高差，使3期原料库装卸线内火车车厢高度与室内地坪一样高，装卸采用叉车和吊车联合作业，既保证了线路安全，又节约了投资。

3　厂区的竖向设计

竖向设计也是总图设计的1个重要组成部分，与总平面布置相互联系不可分割，综合协调和处理设计过程中出现的种种矛盾，是对总平面布置是否合理进行校验和校核的1种方式，是总图设计合理、经济的有效保证。

改扩建项目的竖向设计要着眼于现状调查、摸清情况、寻找和解决主要矛盾，最终得出和总平面布置相适应的竖向设计方案。通常，最佳的竖向设计和最佳的总平面设计是一致的，但偶然情况下，也可能不是最优的，润鑫3期项目的竖向设计就是这样。

场地设计标高的确定，应保证场地不被洪水、潮水和内涝水淹没，同时与周边场地、道路的标高相适应，满足运输及排水设施的技术条件。润鑫铝厂为改扩建项目，周边无河流、湖海、洪水、潮水的威胁，场地标高主要根据现有厂区的地坪标高确定，GB 50544－2009《有色金属企业总图运输设计规范》8.4.9条中明确规定，“行驶装载铝、镁等金属液体车辆的道路，其纵坡不宜＞4%；困难条件下，不得＞6%。”现有厂区西侧主干道道路最高处标高为1 300.85 m，最低为1 300.35 m，3期电解车间采用常规的地坑式布置，操作面与道路的连接采用栈桥，车间外轴线与现有厂区主干道距离24.5 m，根据总图设计规范要求，结合润鑫公司厂内运输车辆的实际情况，确定进入电解车间栈桥的最大坡度为3.0%，最终得出电解车间操作面室内地坪标高为1 301.20 m。由此分别确定了新建厂区内部道路标高和其它各主要车间的地坪标高，开始厂区的平土设计工作，3期的竖向设计的主要问题也由此产生了。

一般情况，为了减少土石方工程量，宜使填、挖方平衡，做到土方不外运和外借，运距短，场地标高的确定都是围绕填挖方平衡来进行的。3期项目在场地标高确定后进行平土计算，挖方工程量为40.27万m3，填方工程量为8.73万m3，计算结果大大超出预料。导致这样结果的原因是，新建厂区东西方向长度约570 m，南北方向长度约900 m，自然地形北高南低，东低西高，南北高差约3 m，东西高差约4 m，地势平缓，是电解铝项目理想的建设场地。由于润鑫公司是逐步发展建设的，最初设计时未进行全盘规划，1期建设为保证方案最优化，场地标高定的偏低，导致2期、3期建设时竖向设计受前期场地标高的制约，厂区标高不能与现有地形相适应，因此3期厂区内大部分都为挖方，局部最大挖方高度4.1 m，导致填挖方严重失衡，按计算结果最终约有30万m3的弃方需运出厂外，项目投资将增加300～500万元。从经济方面考虑，3期的竖向设计不是最优的，但作为改扩建项目，从全局考虑这个总平面布置方案却是唯一可行的。最后，经反复调整多方比较，前后做了8个总平面及竖向方案，采用供辅车间地坪抬高、铝冶炼联系不大铝加工厂区场地标高抬高3 m，无铝液运输车间之间联络通道坡度调整到6%的方法，将厂区弃方量最终减少到20万m3，不仅为该期项目减少了部分投资，还为4期建设做了考虑。

改扩建工程总平面设计是与多方面联系并相互制约的，方案不可能满足各方面的要求，因条件限制，在某些方面满足得较好，在另一某些方面则不能完全满足，只要总体上优于其它方案即可。

4　结 语

从润鑫3期工程设计实践中可看出，总平面布置的合理与否直接影响到项目投产以后的经济效益和社会效益。1个总图方案从提出，到最终施工图的形成，需结合实际通过多次调整，多做方案比较，使之更加合理，才能得出1个最终的优化总平面布置方案。

参考文献：

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部与中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50544－2009有色金属企业总图运输设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2010.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50187－2012工业企业总平面设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2012.

［3］《有色冶金企业总图运输设计参考资料》编写组.有色冶金企业总图运输设计参考资料［M］.北京：冶金工业出版社，1981.

［4］井生瑞.总图设计［M］.北京：北京工业出版社，1989.

［5］雷明.工业企业总平面设计［M］.西安：陕西科学技术出版社，1998：203.

中图分类号：TQ081

文献标识码：B

文章编号：1004－2660（2015）03－0055－04

收稿日期：2015－07－16.

作者简介：易雄（1972－），男，云南人，高级工程师.主要研究方向：总图工程设计.

General Layout Design on Technical Modification of Runxin Aluminum Industry 150 kt／a Electrolytic Aluminium

YI Xiong
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：According to the example of the technical modification of Runxin Aluminum Industry 150 kt／a Electrolytic Aluminium，such important considerations in general layout design as general layout，transportation way and vertical design were analyzed.The reasonable general layout exerts direct influence on the economic and social benefit of the project.Consequently，it is necessary to compare various proposals from an overall and comprehensive perspective to recommend the optimal proposal.

Key words：reorganization and expansion；general layout design；electrolytic aluminium；technical modification；