任宇翔（中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司， 北京 100011）

某煤制烯烴項(xiàng)目總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)分析

任宇翔（中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司， 北京 100011）

某煤制烯烴項(xiàng)目是國家“十一五”期間核準(zhǔn)的特大型煤制烯烴工業(yè)示范工程。項(xiàng)目包括石油、化工、電力、鐵路運(yùn)輸?shù)榷囝悇e工業(yè)生產(chǎn)單元；本文通過對該項(xiàng)目總平面布置的分析，歸納了決定烯烴項(xiàng)目總圖布置的主要影響因素，總結(jié)了煤制烯烴總平面布置的主要特點(diǎn)，全面描述了煤制烯烴總圖設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法，為其他煤制烯烴項(xiàng)目及相關(guān)煤化工總圖設(shè)計(jì)工作提供參考。

煤制烯烴項(xiàng)目；總體布置；總平面設(shè)計(jì)；原則；特點(diǎn)；內(nèi)容；方法

0　引言

煤制烯烴項(xiàng)目定位石油替代，主要產(chǎn)品為聚乙烯和聚丙烯，屬現(xiàn)代煤化工的一個(gè)分支，該類型工業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)流程長，占地面積大，總圖設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富，本文以某煤制烯烴項(xiàng)目的總圖設(shè)計(jì)工作為參照，對影響煤制烯烴項(xiàng)目的總圖設(shè)計(jì)條件和因素做出梳理，比較全面地對煤制烯烴項(xiàng)目總圖設(shè)計(jì)工作展開論述。

1　煤制烯烴項(xiàng)目總平面布置組成

煤制烯烴項(xiàng)目主要包括傳統(tǒng)化工裝置區(qū)如空分裝置、煤氣化裝置、甲醇裝置，同時(shí)布置有甲醇制烯烴裝置、烯烴分離裝置、聚丙烯裝置、聚乙烯裝置等石油化工裝置以及為全廠提供服務(wù)的動(dòng)力區(qū)包括卸儲(chǔ)煤、熱電站、總變電所等裝置。另外還有循環(huán)水、火炬、酸堿站、渣場等配套輔助設(shè)施和鐵路專用線及汽運(yùn)裝卸設(shè)施。

2　影響烯烴項(xiàng)目總圖布置的主要因素

（1）節(jié)約用地的原則 即使烯烴項(xiàng)目的建廠地點(diǎn)選擇在土地資源相對豐富的地區(qū)，由于烯烴項(xiàng)目本身占地面積大，工業(yè)用水量較大，同時(shí)原料煤炭由鐵路運(yùn)輸，能滿足這些建廠條件的土地資源仍屬稀缺，總圖布置應(yīng)在滿足生產(chǎn)工藝流程、消防、安全、改擴(kuò)建需要空間的基礎(chǔ)上盡可能壓縮占地面積，科學(xué)合理規(guī)劃廠區(qū)、有效利用土地。

（2）順應(yīng)生產(chǎn)工藝流程 烯烴項(xiàng)目主體裝置多，總圖布置應(yīng)在熟悉生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上開展總圖設(shè)計(jì)工作。例如，在煤氣化裝置后的物料輸送多為管線輸送，這就為上下游裝置實(shí)現(xiàn)緊湊布局提供了條件，布局緊湊不但能有效減小裝置間管廊的長度，也能有效降低物料運(yùn)輸過程的動(dòng)能損耗。

（3）廠內(nèi)外運(yùn)輸條件 烯烴項(xiàng)目原料及成品運(yùn)輸采用鐵路及汽運(yùn)，大宗貨物運(yùn)輸?shù)男盾嚒⒅修D(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)裝置宜確定在工廠邊緣地帶，這樣布置的優(yōu)點(diǎn)在于能避開儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)對其他裝置生產(chǎn)的影響，同時(shí)在總平面布置中將主要人流、物流區(qū)分開，方便管理、有利于安全生產(chǎn)。

（4）工廠給排水及供電系統(tǒng) 影響總平面布置。自水源地引供水管線到工廠，除根據(jù)水質(zhì)情況決定是否設(shè)立凈水裝置外同時(shí)還應(yīng)注意工廠主要用水裝置與供水干線走向的總圖位置關(guān)系，以避免主要供水干管繞行廠區(qū)，增加工程投資；生產(chǎn)廢水處理及排放條件同樣對總圖布置有很大影響，其中包括占地面積較大的事故水池的總圖布置、與重力流雨污水排放走向關(guān)聯(lián)度很大的豎向設(shè)計(jì)等。

以某烯烴項(xiàng)目供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例：項(xiàng)目生產(chǎn)要求全廠24小時(shí)不間斷供電，總圖設(shè)計(jì)以廠外供電客觀條件和自身生產(chǎn)特點(diǎn)為依據(jù)，以供電源接近負(fù)荷中心、縮短電纜長度、減少能耗為目標(biāo)，在廠區(qū)西北邊緣地帶靠近工廠熱電站一側(cè)設(shè)一座與國家主干電網(wǎng)相接的220kV總變電站，在各主體裝置內(nèi)設(shè)若干個(gè)35kV/10kV變電所，各裝置內(nèi)再根據(jù)負(fù)荷情況布設(shè)車間變電所。所有這些裝置的布置都和全廠總圖設(shè)計(jì)密切相關(guān)。

（5）廠區(qū)豎向要求 廠區(qū)豎向標(biāo)高的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能保證全廠內(nèi)的土石方平衡，豎向設(shè)計(jì)宜根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦尾捎秒p向坡度、單向平坡或階梯布置型式。主體廠區(qū)的豎向設(shè)計(jì)不但要適應(yīng)生產(chǎn)工藝條件同時(shí)還應(yīng)為工廠場地排水、防洪創(chuàng)造條件。在本項(xiàng)目的豎向設(shè)計(jì)中，一個(gè)重要的影響因素就是原料煤及烯烴產(chǎn)品運(yùn)輸采用鐵路運(yùn)輸，站場長度接近2公里，同時(shí)鐵路站場線路坡度為零坡，這些客觀條件不但對全廠標(biāo)高設(shè)計(jì)有相當(dāng)大的限制，同時(shí)還影響著從接軌站到廠區(qū)整個(gè)線路的豎向標(biāo)高確定，對整個(gè)項(xiàng)目的土方工程投資有重大影響。

（6）近期與遠(yuǎn)期關(guān)系 在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中充分考慮了企業(yè)發(fā)展預(yù)留用地面積和位置，將遠(yuǎn)期規(guī)劃項(xiàng)目與已建成裝置在生產(chǎn)工藝上的互相聯(lián)系和依托作為全廠總圖布置的重點(diǎn)考慮條件，同時(shí)在細(xì)節(jié)布置上顧及改擴(kuò)建裝置在后期施工安裝時(shí)對原有生產(chǎn)造成的影響等。

3　烯烴項(xiàng)目總平面布置方法

（1）按主要生產(chǎn)裝置間的工藝流程布置總圖 煤制烯烴項(xiàng)目以原料煤運(yùn)進(jìn)廠區(qū)作為生產(chǎn)流程開始，通過皮帶運(yùn)輸，將煤運(yùn)入動(dòng)力裝置、氣化單元，據(jù)此應(yīng)將卸儲(chǔ)煤裝置就近布置于電站、煤氣化裝置一側(cè)，其后再順次布置凈化裝置、甲醇、聚烯烴裝置等主要生產(chǎn)裝置。根據(jù)就近設(shè)立配套裝置的原則，完善總圖布置。

（2）運(yùn)輸方式的選擇和設(shè)計(jì) 鐵路運(yùn)輸?shù)慕榆墬l件和適宜的線路路的選擇是總平面規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮內(nèi)容，設(shè)計(jì)應(yīng)征得當(dāng)?shù)卣敖榆壵舅鶎勹F路運(yùn)輸公司的支持和同意，根據(jù)貨運(yùn)量確定鐵路建設(shè)等級。線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按《工業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》，最小曲線半徑采用一般地段600m，困難地段350m。到發(fā)線有效長度采用到發(fā)線有效長度為1050m時(shí)，列車牽引質(zhì)量為5000t。

4　烯烴項(xiàng)目的總平面布置的特點(diǎn)

（1）煤制烯烴項(xiàng)目總平面布置特點(diǎn)表現(xiàn)為多裝置聯(lián)合配置、上下游生產(chǎn)工藝聯(lián)系緊密。輸配煤裝置是整個(gè)工廠生產(chǎn)工序的起點(diǎn)，依據(jù)原煤產(chǎn)地距生產(chǎn)廠距離遠(yuǎn)近、保障原料供給能力大小配置儲(chǔ)量不等的原煤倉，煤炭運(yùn)輸采用鐵路運(yùn)輸，考慮鐵路運(yùn)輸轉(zhuǎn)彎半徑大，豎向坡度變化小的的特點(diǎn)，卸儲(chǔ)煤裝置宜集中布置于廠區(qū)一側(cè)。在設(shè)計(jì)中如果考慮工廠配備熱電站，應(yīng)考慮原料煤和動(dòng)力煤的分別走向問題，合理的煤炭物流走向能有效減少皮帶通廊的長度及造價(jià)，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中將熱電站、氣化裝置布置于卸儲(chǔ)煤同一側(cè)，原料煤和燃料煤在進(jìn)入各裝置受煤倉前共用同一皮帶通廊。

各主體生產(chǎn)裝置應(yīng)盡量靠近其上、下游裝置，以節(jié)能降耗，降低工程造價(jià)，減少占地面積，就本文介紹的煤制烯烴項(xiàng)目為例，其大型空分裝置的空壓機(jī)透平采用鍋爐產(chǎn)高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)，為保證生產(chǎn)工藝條件及降低工程造價(jià)，總體設(shè)計(jì)原則要求空分裝置與自備電站保持最短間距，該總圖設(shè)計(jì)的空壓機(jī)房與熱電站汽機(jī)房直線距離不大于200米；同時(shí)空分裝置的原料為空氣，要求空分處于全廠最小風(fēng)向頻率的下風(fēng)向、在甲醇合成、煤氣化、凈化裝置的主導(dǎo)風(fēng)向的側(cè)風(fēng)向，保證吸風(fēng)口能吸入潔凈空氣，空分裝置既要考慮在本廠總圖定位同時(shí)還要考慮廠區(qū)周圍有無其他生產(chǎn)裝置污染煙氣排放對其影響。

煤制烯烴項(xiàng)目為大型聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)，每一生產(chǎn)單元都自成系統(tǒng)，各自的生產(chǎn)單元的總圖布置同樣重要，設(shè)計(jì)中均應(yīng)按照相關(guān)裝置的總圖布置規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如熱電站單元的總圖布置就是自煤從熱電主廠房固定端接入煤倉間開始，依次排布鍋爐、汽機(jī)等生產(chǎn)單元，并在主廠房的一側(cè)布置有灰?guī)?、啟?dòng)鍋爐房、燃油庫等建筑物；生產(chǎn)灰渣、石膏及汽運(yùn)原料均靠近裝置出入口，這樣既方便快捷，又避免了運(yùn)輸中的交叉干擾，為安全生產(chǎn)創(chuàng)造條件。本項(xiàng)目中熱電站選擇空冷方式，其運(yùn)行受當(dāng)?shù)貧庀髼l件影響較大，空冷系統(tǒng)平面布置的原則是把夏季的主導(dǎo)風(fēng)向的迎風(fēng)面作為空冷平臺(tái)下的主要進(jìn)風(fēng)側(cè)。

（2）煤制烯烴連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)要求具備可靠的供電、供水系統(tǒng)。本項(xiàng)目在廠區(qū)新建的220kV總變電站，其位置即要考慮廠外供電線路走向，同時(shí)還要結(jié)合廠區(qū)總圖布置情況，將廠外高壓進(jìn)線從廠區(qū)一側(cè)接入220kV總變電站，架空線上下兩側(cè)應(yīng)留有足夠安全間距，避免高壓架空線穿越整個(gè)廠區(qū)，否則宜選擇高壓電纜隧道方式敷設(shè)供電線路，而其相應(yīng)的工程費(fèi)用則相當(dāng)巨大。

（3）本烯烴項(xiàng)目充分發(fā)揮綜合管廊的優(yōu)勢----分層布設(shè)管線，利用廠區(qū)上層空間，節(jié)約廠區(qū)占地和工程投資。管廊設(shè)計(jì)執(zhí)行相關(guān)國家及行業(yè)規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，考慮廠區(qū)裝置多、布置緊湊的特點(diǎn)，在管廊的平面位置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)要求設(shè)計(jì)不能對任何一個(gè)裝置造成全封閉，否則直接影響到建設(shè)及生產(chǎn)檢修時(shí)裝置內(nèi)設(shè)備的運(yùn)輸、吊裝作業(yè)。

（4）裝置間的安全距離是煤制烯烴企業(yè)總平面設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮內(nèi)容，在本項(xiàng)目的烯烴生產(chǎn)裝置區(qū)的總圖布置時(shí)應(yīng)特別注意對爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)性區(qū)域的劃分原則和規(guī)定。

生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢渣、廢水的處理地點(diǎn)或排放點(diǎn)應(yīng)與生產(chǎn)廠同時(shí)進(jìn)行規(guī)劃選址，針對生產(chǎn)過程中排放二氧化碳、尾氣、廢氣等環(huán)境污染元素，廠址位置特別重視與已建成或規(guī)劃的居住區(qū)的距離，避開人口稠密區(qū)。對于廠前區(qū)或工人生活區(qū)還要重點(diǎn)考慮職業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離要求。

（5）其他輔助設(shè)施的總圖布置的特點(diǎn)

①本烯烴項(xiàng)目設(shè)置了全廠性火炬系統(tǒng)，負(fù)責(zé)處理各裝置開停車工況、正常工況及事故工況下排放的可燃性氣體，火炬裝置的總平面布置要在確保人和裝置的安全生產(chǎn)前提下，做到外部管線短捷、節(jié)能降耗并方便管理。各裝置排放氣火炬集中布置在廠區(qū)東南角，采用捆綁式火炬技術(shù)，體現(xiàn)了裝置大型化、集約化的生產(chǎn)特點(diǎn)。

②消防站的位置要符合《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，其服務(wù)范圍應(yīng)按行車路程計(jì)，行車路程不宜大于2.5km，在接火警后消防車到達(dá)火場的時(shí)間不宜超過5min。本設(shè)計(jì)將消防站布置在廠區(qū)東北角，以避開廠區(qū)的主要人流道路，同時(shí)消防站與全廠區(qū)環(huán)形道路銜接形成全廠道路交通網(wǎng)，以便于消防車迅速通往工藝裝置區(qū)和罐區(qū)。

③儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施根據(jù)物料的性質(zhì)及運(yùn)輸方式等條件，宜集中布置同時(shí)靠近與其相關(guān)的生產(chǎn)裝置，形成產(chǎn)品生產(chǎn)傳輸一體化，降低液體成品輸送管線造價(jià)，并且方便管理。倉庫設(shè)施在滿足生產(chǎn)、防火、安全及衛(wèi)生要求的前提下，按儲(chǔ)存貨物的性質(zhì)及要求，設(shè)計(jì)為大體量倉庫，機(jī)械化裝卸作業(yè)程度高，有效的利用倉庫空間。

（6）鐵路線路的特點(diǎn)是最大坡度不宜超過5‰，為使線路縱斷面線形直順，盡量使用較長的坡段。本項(xiàng)目鐵路線路性質(zhì)為工廠專用線，貨運(yùn)量較小，行車速度慢，為減少土方及橋涵工程，在縱斷面設(shè)計(jì)中，最小坡段長度一般使用500m，困難使用400m，相鄰坡度代數(shù)差大于3‰時(shí)，采用半徑為10000m的圓型豎曲線連接，且豎曲線不與緩和曲線地段、道岔范圍重疊設(shè)置。相鄰坡段坡度最大代數(shù)差不大于8‰。

本烯烴項(xiàng)目中的鐵路站場布置于廠區(qū)一側(cè)，站場鐵路的軌頂標(biāo)高設(shè)計(jì)要求零坡，所有這些特點(diǎn)都影響著廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)。

（7）廠內(nèi)道路路面設(shè)計(jì)特點(diǎn) 出于消防的考慮，在面層的選擇上，可燃液體、液化烴的裝卸車場要采用現(xiàn)澆水泥混凝土面層，液氧罐周圍5米范圍內(nèi)，不應(yīng)設(shè)置瀝青路面。廠區(qū)道路的設(shè)計(jì)應(yīng)適合廠礦企業(yè)生產(chǎn)（包括檢修、安裝）和消防及其它交通運(yùn)輸?shù)男枰?，?jīng)濟(jì)合理、安全適用，并應(yīng)符合消防相關(guān)要求。

廠內(nèi)裝置布置緊密，主次干道的設(shè)計(jì)行車速度為15km/ h，廠區(qū)內(nèi)的視距可統(tǒng)一按停車視距15米考慮，廠內(nèi)道路的縱坡大小關(guān)系到廠內(nèi)運(yùn)輸安全，廠區(qū)道路設(shè)計(jì)縱坡不應(yīng)大于《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求的相關(guān)規(guī)定，主、次干道的縱坡一般不得大于8%，經(jīng)常運(yùn)送易燃、易爆危險(xiǎn)品的專用道路的最大縱坡不得大于6%。

（8）總圖豎向的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 場地豎向標(biāo)高確立的重要性不言而喻，對于一個(gè)一百公頃占地的工廠其地坪標(biāo)高每增減1厘米，就帶來一萬立米的土方量，總圖規(guī)范對廠區(qū)豎向布置要求是千分之五以下，但通常實(shí)際廠區(qū)原始地勢都沒這么平緩，如果在豎向設(shè)計(jì)上能放大場地設(shè)計(jì)坡度或盡可能適應(yīng)原始坡度則可以減少土方工程投資。

煤制烯烴廠區(qū)范圍內(nèi)絕大部分的工藝物料都是經(jīng)過管廊進(jìn)入各個(gè)裝置的，管廊是物料運(yùn)送的載體，對場地坡度的適應(yīng)性是很寬泛的，所以本烯烴項(xiàng)目主體場地的豎向坡度定位5‰，以盡可能接近自然地形坡度，節(jié)約整個(gè)項(xiàng)目的土方工程費(fèi)用。

針對局部自然地坪標(biāo)高過高的地區(qū)，布置了與主體裝置連續(xù)生產(chǎn)性質(zhì)不相關(guān)的廠前區(qū)，廠前區(qū)地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高與該區(qū)域自然地坪標(biāo)高整體吻合，與生產(chǎn)裝置區(qū)之間連接的道路豎向設(shè)計(jì)采用大坡度，整個(gè)平土區(qū)域不設(shè)置臺(tái)階。

在重視大面積地帶豎向設(shè)計(jì)的同時(shí)針對單體建筑的總圖布置也不能忽視，長條形建構(gòu)筑物的布置方向同樣影響局部豎向設(shè)計(jì)，例如本項(xiàng)目中配套設(shè)計(jì)的大型組焊廠房，長度140米，車間內(nèi)地坪標(biāo)高單一，在該車間總圖布置時(shí)未考慮地勢坡度走向因素，將廠房長軸與地勢等高線垂直布置，造成廠房與周邊區(qū)域豎向設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)，個(gè)別地段高差達(dá)2米，而不得不采用邊坡防護(hù)，增加了單位項(xiàng)目的土方工程量。

5　煤制烯烴企業(yè)總圖技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）占地面積：包括煤化工輪廓尺寸及廠區(qū)的概略外形；建筑系數(shù)；土地利用系數(shù)；廠區(qū)綠化率。

（2）施工基地面積；職工居住區(qū)面積。對于這項(xiàng)工作宜根據(jù)廠址選擇的階段不同，及時(shí)細(xì)化調(diào)整、補(bǔ)充，根據(jù)已有資料提出遠(yuǎn)期占地面積。

（3）生產(chǎn)時(shí)主要貨運(yùn)量。

（4）煤化工企業(yè)的安全、衛(wèi)生防護(hù)距離。在參照《石化企業(yè)衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》基礎(chǔ)上提出要求。

6　煤制烯烴項(xiàng)目的總平面設(shè)計(jì)工作成果

完成廠區(qū)總平面布置圖、廠區(qū)綜合管網(wǎng)布置圖、廠區(qū)豎向布置圖及廠區(qū)平土圖、廠區(qū)綠化圖?？倛D布置通常在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)以1∶1000比例，施工圖階段設(shè)計(jì)為1∶500。采用計(jì)算機(jī)輔助繪圖及相關(guān)專用軟件完成設(shè)計(jì)。

A Coal to olefi n project is the extra large coal to olefi n industrial demonstration project approved by the government during national’s“Eleventh Five Year Plan” period. The project includes multiple types of industrial production unit like oil, chemical industry, power and rail transportation etc. Based on the analysis of general plot plan of this project, the text summarizes major factors impacting the general plot plan, major characteristics of general plot plan of coal to olefi n project and the related coal to chemical industry general plot plan, describes in general the content and the methodology of coal to olefi n general plot plan design and provides a reference to general plot plan design of the other coal to olefi n project and the related coal to chemical industry.

Coal to Olefi n Project, General Plot Plan, Site Planning, Principle, Characteristics, Content, Methodology

任宇翔（1968- ），男，漢族，河南內(nèi)黃人，工程師，學(xué)士學(xué)位，從事總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)方面的科研工作。