氧化铝厂的物流分析与总图布置的改进

admin13年前城市规划论文821

西方经济学家通过对生产成本的分析,发现降低物流费用是企业获得第三利润的源泉。所谓物流成本,包括物料的运输、装卸、存贮,设备自身的固定费用和动力、工资等可变费用以及运输装 卸、存贮过程中物料损耗的价值。据统计,氧化铝厂的物流成本占除去原材料费用后全部生产成本的70%左右。因此认真进行物流分析,降低物流费用,对于降低基建投资和生产成本具有十分重 要的意义。物流费用的大小,除了设备的固定费用外,最直接的因素是物流量的多少和物流功的大小,这就取决于物流输送的起终点距离的远近、高程大小及总图布置的合理与否。因此在总图布置时,认真进行物流分析,研究各项物流的数量、行程、时间及其特点,掌握其规律,主动地有意识地改进工艺和总图布置,尽可能减少物流环节,缩短物流行程是十分必要的。氧化铝厂所需原材燃 料和排出的废渣数量很大,包括成品在内,其外部运输量约为*收稿日期:1997—08—06 产品数量的7~10倍。由于生产流程复杂,工序多,物料往复输送,其内部物流总量大约是外部运入固体原材燃料量的40~50倍。一个年产100万t的氧化铝厂,物流总量可达4亿t之多 。如果将整个氧化铝厂的物流系统进行分析,通常氧化铝的生产可大致划分为干法和湿法两个工序,再加上热电站和煤气站,可视作几个子系统,其中湿法生产子系统的物流量占全厂物流总量的90%左右。氧化铝厂的湿法生产工序是全厂生产的核心,从原料磨送来的原矿浆经溶出、稀释、沉降分离、叶滤、分解到产品过滤,完成全部过程,须经过十几道工序,几十个设备的物流环节,形成一个以管道输送为主的物流系统。 湿法生产工序的物流系统有以下特点: (1)湿法生产工序的 物流除少量辅助材料、备品备件、结疤和残渣需用汽车运输外,其余的物料均利用管道输送; (2 )湿法生产工序的管道输送,一部分用泵输送,也有一部分可以藉位差自流; (3)用管道输送料 浆,各个环节不仅数量有多有少,而且浓度不一,输送条件不同; (4)湿法生产工序中不仅有流 向与生产流程方向一致的物流,而且还有与流程方向相反的返回物流; (5)湿法生产工序的物流 基本上是连续的、稳定的。了解上述特点将有助于总图布置的改进。1以管架为枢纽集中布置湿法生产作业区根据氧化铝厂的特点及物流分析。 如何进行工厂总图布置?我们过去是怎么做的,所设计的工厂存在什么问题,怎样去改进,这是本文着重讨论的内容。我们过去在设计氧化铝厂的总平面图时,和别的工厂类型一样,都是以道路网分隔成一个个街区,各个生产车间、辅助设施分布在不同的街区内,各个街区之间的通道宽度以30~60m不等。一直要到施工图阶段才开始布置管网。也就是说从一开始就忽略了氧化铝生产最主要的物流途径和物流行程,这种工作方法一直沿用至今。前面已分析了氧化铝厂的特点,它与别的冶金工厂不同,它的主要生产过程是在湿法生产工序中完成的,物料主要用管道输送而不是用汽车或铁路运输,道路网仅仅是作为工厂检修以及运输 少量的备件、结疤残渣和消防的通道。现有氧化铝厂的布置格式,是与氧化铝厂生产特点不相适应的。 图1郑州氧化铝厂主要生产车间布置图图1为郑州氧化铝厂主要生产车间区的布置,可以看出管架线路多次跨越通道而使管道行程明显增长。若将管架和道路都布置在车间的一侧,不 但浪费另一侧宝贵的空间,而且增加管线的长度和物流行程。早在1966年,在郑州铝厂氧化铝第一期工程投产后进行总结时,我们就上述分析意见写了《五○三厂总图布置的总结》并在总结中 提出“以管道带为中枢,集中布置生产车间”的设想,认为采用这种布置格式,有效地节约投资和节省用地。平果铝业公司氧化铝厂设计时,我们认真总结了过去30年来氧化铝厂总图布置的经验 ,同时也汲取国内外铝企业和化工企业建设的经验,探索新的布置格式,以期能较大幅度地减少用地、节省投资、降低生产成本。国外一些化工企业往往集中设置综合的多层管道支架,沿管道支架布置生产装置。在管道支架下部可以安装泵,也可以作为检修通道。借鉴这种做法,我们在平果氧化铝厂的设计中,采用了以管架为中枢集中布置湿法生产作业区新的总图布置格式。整个湿法生产工序包括高压溶出、赤泥沉降洗涤、分解和氢氧化铝过滤、蒸发等全部集中布置在一个街区内,管架贯穿在街区内而不是布置在靠干道的街区外侧。这样布置的结果,物流行程缩短,能耗降低,管线总长度比旧的格式要减少近50%。集中布置的湿法生产作业区,将能打破原来的车间区分,为今后集中设置计算机控制整个生产线创造有利条件,我国50年代开始兴建的郑铝和贵铝氧化铝工程,起点规模较小而远景规划的规模很大,在总图布置中如何考虑分期建设预留扩建用地,当时认为氧化铝厂流程复杂,后期扩建应充分利用初期 设备富余能力并互为备用,从管理上要按横向同一工序设置车间,工段进行专业管理,基于这种认识,总图布置采取了车间旁预留扩建用地的方式。 图3贵铝氧化铝一期工程局部总平面图 但从20余年来的建设实践看,这种方式存在不少问题,主要是: (1)初期工程车间布置过于分散,管线拉长,对生产不利。初期生产工程的道路、铁路、管线和场地开拓工程量增大而使投资增加,过早地负担后期工程的建设费用,积压了资金。 (2)后期续建工程安装干扰生产,扩建工程 的设计和施工都有不少料想不到的困难。不论前期后期,施工周期都拉长了。 (3)生产技术总在不断发展,客观事物的发展变化往往与最初的设想不尽符合。郑铝和贵铝当初设计都按初期规模预留了2~4倍的扩建用地,20多年来,有些预留地被多次“填平补齐”占用了。有些预留地则因为生产技术的发展而很难利用,例如高压溶出工序现在采用热效高的循环回路管道溶出器代替高压釜,要求增大用地。采用沸腾焙烧代替回转窑使用地面积减少,但用地由带状变成方形。以上各种情况使得原来预留用地无法满足设想规模的需要。从两个工厂的现状看来都无法扩建到当初设想的100~110万t/a的规模。 总之,无论从物流的角度或是对土地利用的角度来看,这种车间旁预留用地的方式都是不合理的。为了避免上述缺点,设想在湿法车间集中布置的基础上,采取系列化布置的新格式,所谓系列化布置,是将湿法生产各个工序的主要设备以最经济的组合、配套组成一个系列,成为一条独立的生产线,按规划的远景规模组成若干系列进行分期建设,也就是说不按照同一工序集中布置,而是按照同一工期集中布置;不是按照同一工序组成车间,而是按照不同工期组成车间。当然干法生产部分、辅助及公用设施仍按全厂统一的规模布置。按系列分期建设, 对于电解铝厂已习以为常,就是氧化铝厂,国外也有先例,据悉,澳大利亚的戈弗氧化铝厂,近期规模100万t,由两条独立的各为50万t的生产线组成;印度的奥尔萨氧化铝厂按两条各为40万t的生产线形成年产80万t的规模,在总图布置中仍然是按同工序集中布置而没有按生产线 (系列)集中布置而已,但足以说明氧化铝厂按系列分阶段建设是可行的,适宜的。澳大利亚的A.R.Kjar指出,由于建设期和投产试运转工期过长,氧化铝厂以单元分阶段建设是较为合适的。我们认为由于我国资金紧缺,建设周期比西方国家长,因而按系列布置分期建设的这种方式更为适宜。图4采用系列化布置的平果氧化铝厂1—原料准备用地2—热电站用地3—湿法生产区4 —焙烧用地在平果铝厂设计中,我们采用了系列化布置的新格式。按每一系列为60万t/a的规模为一个系列(起步规模为30万t/a),厂区内布置了两个系列,规模可达120万t/a, 需要时远期可向厂外再扩建一个系列。这样做的好处是近期建设车间布置较紧凑,物流行程短。第二系列建设时,对生产干扰小,预留完整的空地伸缩余地较大,远景发展可不必过早占用地,见图 4。3优先处理好分解及相邻工序的配置法国人认为,氧化铝厂的总图布置首先要考虑的是分解槽以及与其相衔接工序的配置。这种见解是很有道理的。根据物流分析,湿法生产工序物流量的一半 左右是在搅拌分解过程及与其相衔接的输送过程中发生的,分解设备由一组串联的分解槽组成,铝酸钠溶液和作为种子的氢氧化铝浆液自第一个分解槽利用位差逐次流向下一个槽,并在末尾的槽将 氢氧化铝浆液分别输送至种子过滤和产品过滤,这就要求在总图布置中充分利用自然地形,使一组分解槽纵向有一个3%~5%的位差,否则就不得不加大基础和底座的土建工程量,或是将槽子设 计成不同高度而造成搅拌设备的复杂化。自末尾的一个分解槽输送氢氧化铝浆液去种子过滤和产品过滤,由于料浆浓度大,输送较困难,就应尽可能靠近布置。贵铝氧化铝厂自末尾分解槽到过滤车 间相距超过200m,泵送距离较远,而且在地形上是由低向高输送,这样的布置是很不合理的。我们在平果氧化铝厂设计中将种子过滤紧靠末尾分解槽布置,料浆自槽顶自流入过滤机,与郑铝和 贵铝的设计相比就有了很大的改进。平果氧化铝厂的总图布置设计,由于采用了以管道为枢纽集中布置湿法生产工序以及系列化布置的新格式,物流行程缩短,管线长度减少,用地紧凑,节省了基建投资,并为降低生产成本起到一定作用。现在该厂已建成投产,获得各方面好评,希望今后的建设中,认真总结经验,做好物流分析工作,进一步改进总图布置,使之更加合理。
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