高曉軍

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

功能分析在大型有色工業(yè)基地總體規(guī)劃中的應用

高曉軍

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

某大型有色工業(yè)基地的總體規(guī)劃涉及多個項目，功能關系比較復雜。在總體規(guī)劃設計過程中，設計者從生產功能的分析入手，逐步理清各功能分區(qū)之間的聯(lián)系和影響，進而統(tǒng)籌安排相互位置，使整個廠區(qū)成為一個有機的整體。

有色工業(yè)基地； 總體規(guī)劃； 功能分區(qū)； 功能分析

0 前言

工業(yè)企業(yè)總體規(guī)劃，是對構成企業(yè)的各個部分或設施進行總的布置和規(guī)劃，是工程設計和建設的一個重要階段。對于一個新建企業(yè)，總體規(guī)劃是指在廠址選定以后，在擬建場地上結合當?shù)貤l件，對企業(yè)的各個組成部分，按照國家建設方針政策、規(guī)劃布置的原則要求，進行全面規(guī)劃，合理安排，使整個廠區(qū)成為一個有機的整體。

影響企業(yè)總體規(guī)劃的因素很多，其中生產使用功能是主要方面，包括企業(yè)總體生產要求、交通運輸要求、環(huán)保要求、安全衛(wèi)生要求、生產發(fā)展要求、生產管理和生活要求等；其次生產設施的相關性也會影響總體規(guī)劃，有的設施之間存在生產上的聯(lián)系，比如生產工藝流程聯(lián)系、物流聯(lián)系、動力供應聯(lián)系等，有的設施之間存在著生產上的干擾，比如環(huán)境污染干擾、噪聲干擾、振動干擾等；再者當?shù)亟ㄔO條件也會影響總體規(guī)劃，主要涉及當?shù)匾?guī)劃、交通運輸條件、企業(yè)協(xié)作、地形、氣象、工程地質等因素。

企業(yè)總體規(guī)劃是一項綜合性、系統(tǒng)性、復雜性很強的工作，諸多影響因素經?；祀s在一起，產生各種矛盾，在實際工作中，不可能面面俱到，但也不能顧此失彼，需要對各種因素詳細分析和論證，只有把握主要矛盾，才能合理解決次要矛盾。

本文結合某大型有色工業(yè)基地總體規(guī)劃，從功能分析的角度，對如何解決總體規(guī)劃所面對的一些問題進行了探討。

1 項目概況

某大型有色工業(yè)基地擬建成10萬t/a鎳、60萬t/a銅的生產基地。項目按照統(tǒng)籌規(guī)劃、分期建設的原則實施，一期工程的主體生產項目為：40萬t/a礦銅，20萬t/a鎳鐵；二期工程為再生銅、二期鎳鐵、普鎳；后期工程為產品深加工及產業(yè)鏈上的相關工業(yè)項目。

該工業(yè)基地地處我國西南沿海地區(qū)的某工業(yè)開發(fā)區(qū)，占地面積6 km2，東西長3 km，南北寬2 km。廠區(qū)北部約3 km2是陸地，南部3 km2是海面或海灘，一、二期工程主要利用北部的陸地區(qū)域，不考慮大規(guī)模的填海造地。本文所述的總體規(guī)劃，主要針對陸地區(qū)域的一、二期工程。

2 基本自然條件

項目地處我國西南沿海的某工業(yè)開發(fā)區(qū)，廠址東北向約3 km有一座小城鎮(zhèn)，該小鎮(zhèn)向西北約30 km是一座地級城市，再向北約150 km是一座省會城市，目前地級城市和省會城市之間有高速公路、鐵路相連。項目地周圍也有公路通達，附近尚有地方鐵路在建，交通便利。

項目地屬南亞熱帶海洋性氣候，高溫多雨，干濕分明。年平均氣溫22.2 ℃，多年平均降水量2 362.6 mm，全年主導風向NNE，頻率30.5%，臺風或熱帶風暴年平均2～3個。

地形總體上北高南低，由北向南依次為低山丘陵、剝蝕殘丘、海灘。區(qū)域地表植被發(fā)育，坡間谷地及海積階地多為水田、鹽田及湖塘。地形標高一般在1.0～34.5 m之間。

3 建設條件簡述

公路，項目地四周均有規(guī)劃道路，西側是A道，東側是B道，北側是C路，南側是D路。廠區(qū)東側的B道已通至廠區(qū)東端以北約1 km處，該道路連接附近小城鎮(zhèn)，直通地級城市中心，并與高速公路銜接。該道路是開發(fā)區(qū)對外聯(lián)系的主要通道，瀝青混凝土路面，雙向4車道；廠區(qū)西側的C路(雙向4車道)已基本建成，可通至廠區(qū)。

鐵路，項目地附近已有某地方鐵路在建設，該鐵路向西北與國家干線鐵路網(wǎng)接軌，其技術標準為：1435準軌，工業(yè)企業(yè)Ⅰ級。目前鐵路已鋪軌至廠區(qū)以北約5 km處，擬建的M車站位于廠區(qū)東北約2.5 km。

基地生產原料中全部的紅土礦和大部分銅精礦從國外海運而來。為了滿足基地的生產要求，開發(fā)區(qū)在基地西南面約4 km處，已經規(guī)劃了20萬t級的海運碼頭。

供水，生產用水取自東北方向約10 km的水庫，企業(yè)自建泵站輸水管線至基地，生活水來自市政供水。

供電，來自項目地北面的上級變電所，引兩回220 kV架空線路至廠區(qū)總降壓變電站。

4 建設條件與基地總體布局

整個基地從大的生產屬性可劃分為鎳冶煉區(qū)、銅冶煉區(qū)、鐵路工廠站、廠前區(qū)和輔助區(qū)(設施)。

基地地塊東西長3 km，南北方向受海岸線的影響，寬度不均，東部較窄，最窄處約640 m，中西部較寬，平均約1 100 m。從用地面積分析，場地中西部適合布置用地面積較大的鎳、銅冶煉區(qū)，而占地面積較小的輔助區(qū)則適合布置在廠區(qū)東部。

根據(jù)擬建M車站位于基地東北約2.5 km的情況，鐵路工廠站布置在基地北部，鐵路線路從基地的東北角引入基地，設計為一站兩場形式，站場總長度近3 000 m，和基地的東西向長度相適應。

規(guī)劃的海運碼頭位于基地的西南面，鎳鐵生產所需的紅土礦由海外船舶運來，經海運碼頭轉載至海運皮帶上，再運送至基地西南部的原料堆場，據(jù)此將鎳冶煉區(qū)布置在廠區(qū)西部。

在鎳鐵東面、基地中部布置用地面積最大的銅冶煉區(qū)。

在基地的東北方向約3 km有一座小型城鎮(zhèn)，基地的居住區(qū)依托該小城鎮(zhèn)，選址在城鎮(zhèn)西部。與此相對應，基地的廠前區(qū)布置在廠區(qū)東部，方便職工上下班和對外聯(lián)系。

在廠前區(qū)和銅冶煉區(qū)之間布置輔助區(qū)(設施)。

關于基地出入口，雖然基地四周均有規(guī)劃道路，但是南面是海域，南面的規(guī)劃路近期不會建設，而基地北部又布置了鐵路站場，此方向也不適合布置主要道路出入口，故此基地能利用的外部道路主要是東面的B道和西面的A道。

由于廠前區(qū)位于基地東部，因此主要人流出入口布置在廠前區(qū)北側、面向B道開設，與其對應的12號路成為主要人流通道；為避免人流、貨流交叉干擾，同時保持廠前區(qū)的環(huán)境清潔，將主要物流出入口布置在廠區(qū)西面、面向A道開設，與其相對應的20號路成為基地主要物流通道。

綜合以上分析，基地區(qū)塊成橫列式布局，由西向東分別是鎳冶煉區(qū)、銅冶煉區(qū)、輔助區(qū)、廠前區(qū)?；乜傮w布局詳見圖1。

圖1 基地總體布局圖

這種東西向的橫列式布局不僅適應了地塊的形狀，合理利用了建設條件，同時也是基于環(huán)境影響的考慮。根據(jù)當?shù)氐臍庀筚Y料，冬季多偏北風，夏季多偏南風，全年主導風向NNE，由此可見，在風力作用下的污染物擴散對東西向橫列式布置的相鄰區(qū)塊影響不大；再者從生產環(huán)境來看，基地由西向東環(huán)境由差變好。鎳鐵、銅熔煉的生產會產生煙塵、噪聲等污染，布置在廠區(qū)中西部，廠前區(qū)布置在廠區(qū)最東部，遠離污染源，環(huán)境清潔、安靜，而在兩者之間布置了環(huán)境較清潔的輔助區(qū)，可以起到環(huán)境隔離和過渡的作用。

5 功能分析與總體規(guī)劃

大型項目的總體規(guī)劃經常采用區(qū)域劃分的方法，將廠內的各種設施按其生產功能或使用性質分成不同的區(qū)域，即功能分區(qū)。對于整個基地生產來講，每一功能分區(qū)都承擔特定的生產任務，它們可能由生產聯(lián)系緊密的、生產性質相近的、環(huán)境狀況相似的各種設施組成。

每一個功能分區(qū)內部都可以很好地組織和管理生產，而且由于各功能分區(qū)之間有一定的間隔，相互之間的干擾影響也少。但是功能分區(qū)決不能隨機分散布置，它們的布置必須服從基地的總體生產流程、環(huán)境保護等要求，合理的總體規(guī)劃會使他們成為一個有序、有機的整體。

要做到合理布局，一般應從功能分析入手，弄清楚各功能分區(qū)之間的聯(lián)系和影響，進而才能合理安排它們的相互位置。

項目一二期工程總體規(guī)劃詳見圖2。

圖2 一二期工程總體規(guī)劃圖

5.1 鎳冶煉區(qū)

鎳冶煉區(qū)劃分為4個功能分區(qū)，分別是原料堆場、鎳鐵一期、鎳鐵二期、普鎳冶煉區(qū)。普鎳屬于二期項目，僅做了場地規(guī)劃，本節(jié)重點介紹鎳鐵冶煉區(qū)，鎳鐵一、二期規(guī)模各產鎳鐵20萬t/a。

鎳鐵一、二期的生產是相對獨立的。它們共用一座原料堆場，主要儲存鎳鐵生產的原料紅土礦，約700萬t/a，占地面積大，運輸作業(yè)多，故單獨成區(qū)。

紅土礦由基地西南面的海運碼頭中轉海運皮帶運入基地，將紅土礦堆場布置在基地的西南部，方便運礦皮帶的接入。

鎳鐵一、二期均在紅土礦堆場的北側，并列布置，鎳鐵一期靠近東側銅冶煉布置，因為鎳鐵一期和銅冶煉同屬一期工程，二者靠近可共用基礎設施。鎳鐵冶煉主要由原礦干燥、還原焙燒、熔煉等工序組成，各工序按生產流程由南向北布置。

鎳熔煉廠房除了考慮和前段工序生產上的銜接外，還要考慮鎳鐵成品鐵路外運。實際設計中，將鎳熔煉廠房布置在鎳鐵冶煉區(qū)的北部、靠近鐵路工廠站，直接將鐵路線引入廠房內，成品鎳鐵直接在廠房內裝火車。

5.2 銅冶煉區(qū)

銅冶煉區(qū)由兩個項目組成，礦銅冶煉和再生銅冶煉，再生銅冶煉為二期項目，自成一個功能分區(qū)。礦銅冶煉生產流程較長，相對較復雜，涉及的生產設施也較多，本節(jié)重點介紹礦銅冶煉區(qū)，生產規(guī)模為40萬t/a電銅。

根據(jù)各工序生產功能和性質的不同，將礦銅冶煉區(qū)再細分為6個功能分區(qū)，分別是銅精礦倉、礦銅熔煉、銅電解、制酸、渣選礦、貴金屬。

礦銅冶煉是將銅精礦經過熔煉、電解等工序，生產出陰極銅的過程。在銅熔煉廠房內銅精礦經過熔煉、吹煉、精煉澆鑄等工序產出銅陽極板，銅陽極板送電解廠房生產陰極銅；銅熔煉產出的含二氧化硫煙氣送硫酸系統(tǒng)制硫酸；銅熔煉產出的熔煉渣送渣選礦進一步處理回收銅精礦。電解產出的陰極銅送銅成品庫，通過鐵路和公路外運；電解副產的陽極泥送貴金屬車間處理。制酸產出的硫酸送成品庫，通過鐵路和公路外運。

綜合生產流程和物流分析可以看出，礦銅熔煉是整個生產流程的核心環(huán)節(jié)，處于整個生產過程的中心位置。

在設計中，將礦銅冶煉分區(qū)布置的場地中部，并根據(jù)生產和物料流程的方向確定銅電解、渣選礦、制酸分區(qū)的相互位置，盡可能達到生產順暢、物流短捷的目的。同時也要考慮外部精礦運輸、成品運輸及相互間環(huán)境影響的因素。

銅精礦倉(約200萬t/a)布置在礦銅熔煉分區(qū)的南側，主要物流通道(20號路)的南側，獨立成區(qū)，方便海路和公路銅精礦的運輸，也避免公路運輸對其他功能分區(qū)的影響；銅精礦倉通過皮帶運輸向配料廠房、銅熔煉廠房供給精礦。

銅陽極板(約40萬t/a)在銅熔煉廠房的東部運出，在設計中將陽極板堆場和銅電解對應布置在其東側，由于兩者相距很近，陽極板采用叉車運輸。電解產出的陰極銅由道路平板車送至北面、靠近鐵路工廠站的銅成品庫，以方便鐵路和公路外運。

二氧化硫煙氣從銅熔煉廠房的南側產出，經收塵后轉折向東，由管道輸送至東南側的制酸分區(qū)。煙氣在制酸分區(qū)，經凈化、干吸、轉化等工序處理，產出成品硫酸約160萬t/a，成品硫酸管道泵送至鐵路工廠站附近的酸庫儲存、外運。

銅熔煉渣從熔煉廠房的北部產出，約120萬t/a，將渣選礦(渣緩冷場)布置在銅熔煉廠房的北側。熔煉渣采用公路渣包車運往渣選礦分區(qū)。熔煉渣在運輸過程中仍是高溫熔融狀態(tài)，屬于危險貨物運輸，而且運輸量很大，為保證運輸安全，設置了渣包車專用道路，專用道路與橫向道路的相交處設置了一座立交橋。

渣選礦的功能是從冶煉渣中進一步選別、提取銅精礦，回收的銅精礦重新進入冶煉系統(tǒng)，產出的渣尾礦(約120萬t/a)將通過鐵路或公路外銷。在設計中將鐵路裝車線直接接入過濾廠房，渣尾礦在廠房直接裝火車。

貴金屬分區(qū)的功能是接收電解產出的陽極泥，進一步提煉出貴金屬，本分區(qū)對安全的要求較高。將貴金屬分區(qū)布置在電解的南側，陽極泥的公路運輸短捷，同時分區(qū)周圍設置圍墻和監(jiān)視系統(tǒng)。

5.3 輔助(區(qū))設施

主流程生產的正常進行，離不開配套輔助設施的支持，在本工業(yè)基地中，為鎳鐵、銅冶煉等主流程生產配套的輔助設施包括氧氣站、給排水、供電、倉儲、機修、辦公生活設施等。

由于基地面積很大，輔助設施的布置必須要考慮其服務半徑的因素，避免服務距離過遠，給生產組織和管理造成不便。本項目設置了綜合(服務)區(qū)，布置在鎳鐵和銅冶煉之間，方便為二者提供服務。另外，還采取了一些分級設置的措施，比如辦公設施，分為基地和分廠兩級，基地級辦公設施布置在廠前區(qū)，分廠級的辦公設施分散在各功能分區(qū)。

一些輔助設施比如空壓機站、循環(huán)水、變配電等，其本身規(guī)模不大，又和主體生產設施聯(lián)系緊密，為了更好地服務生產，將它們靠近負荷中心，分散布置在各功能分區(qū)中；有一些輔助設施，自身具有獨立的生產功能，各種設施較多，而且規(guī)模、用地面積較大，為了更好地組織和管理生產，將它們分區(qū)布置，分別構成綜合(服務)區(qū)、氧氣站、倉儲中心、維修中心等。

綜合(服務)區(qū)，由220 kV變電所、中心化驗室、銅鎳冶煉辦公樓、銅鎳食堂、浴室組成，處于鎳鐵和礦銅冶煉的中間位置，從供電來看，外部進線方便，而且220 kV變電所處于負荷中心；從化驗作業(yè)來看，可以兼顧鎳鐵和礦銅的使用要求；從辦公生活條件來看，無論鎳鐵還是礦銅分區(qū)的管理生活都很方便。

氧氣站是從空氣中分離制取氧氣的設施，它主要為火法冶煉提供氧氣，從供給氧氣便捷的角度來分析，它的位置適合布置在銅冶煉和鎳鐵冶煉之間，但是氧氣站對環(huán)境空氣的潔凈度要求很高，而無論鎳鐵還是礦銅冶煉，它們附近的空氣在一定程度上均有污染，因此將氧氣站放在兩者之間不太適宜。如果將氧氣站靠近廠前區(qū)布置，空氣潔凈度達到了要求，但是氧氣站的噪聲又會對廠前區(qū)造成干擾。經比較論證，將氧氣站布置在距廠前區(qū)約300 m、環(huán)境較清潔的場地上。

倉儲中心是整個基地，儲存建材、設備和備品備件的中轉性場所，這些貨物大多通過鐵路運入基地，因此倉儲中心靠近鐵路站場布置，將鐵路裝卸線直接引入貨場內，方便裝卸作業(yè)。同時該位置在廠區(qū)東部、廠前區(qū)的北面，環(huán)境比較潔凈。

維修中心在整個基地僅設一座，而且僅配置必要的小型機修設施，基地的中大修任務可委托社會力量完成，一些重要設備的維修直接委托設備廠家。相對而言，維修中心的環(huán)境較干凈，將維修中心布置在廠前區(qū)和銅冶煉分區(qū)的中間地帶，一方面方便維修為生產區(qū)提供服務，另一方面也對冶煉區(qū)和廠前區(qū)的環(huán)境起分隔作用。

5.4 廠前區(qū)

廠前區(qū)由基地級的綜合辦公、食堂和浴室、廣場及綠化美化設施等組成，是整個基地行政管理和信息管理的中心，也是主要生活福利設施的中心，更是基地內外聯(lián)系的樞紐。廠前區(qū)布置在基地的東部，主要人流通道(12號路)的南側，靠近主要人流出入口，與居住區(qū)和城鎮(zhèn)距離短捷，方便職工上下班和企業(yè)對外聯(lián)系。同時廠前區(qū)遠離生產區(qū)，配合適當?shù)木G化美化設施，環(huán)境清潔、優(yōu)美。

5.5 鐵路工廠站

鐵路工廠站布置在基地北部，設計為一站兩場形式，總長度近3 000 m，和基地東西向的長度相當。這種布置和基地橫列式的總體布局形式相適應，鐵路站場南側多布置著裝卸貨位，貨物的鐵路裝卸作業(yè)直接高效，盡可能減少中間轉運環(huán)節(jié)；同時鐵路線路也不會深入功能分區(qū)內部，避免了與廠內道路的交叉干擾。

5.6 分區(qū)道路

道路為滿足生產對道路交通的要求而設置，對總體規(guī)劃而言基地主干道路也具有劃分功能分區(qū)的作用。本項目場地平緩，主干道路成規(guī)整、順直的環(huán)形布置，使得物料運輸順暢、管線敷設方便、功能分區(qū)明確。同時鎳鐵和銅冶煉之間的5號路，銅冶煉和輔助區(qū)之間的15號路以及主要人流通道12號路，主要物流通道20號路共同構成“兩縱兩橫”的基地總體規(guī)劃的骨架。

6 結語

大型企業(yè)的總體規(guī)劃，由于涉及的項目、影響因素較多，往往會產生各種復雜的矛盾，在分析和解決這些矛盾的過程中，功能分析是一種最重要、最基本的手段。功能分析往往從當?shù)亟ㄔO條件和企業(yè)各組成部分的生產功能入手，以總體生產流程為核心，對如何利用外部建設條件、各功能分區(qū)間的相互聯(lián)系和影響進行充分論證，在此基礎上才可能合理安排各功能分區(qū)的相互位置，使整個企業(yè)的各組成部分成為一個有序合理有機的整體。

[1] 廖祖裔,等.工業(yè)建筑總平面設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982.

[2] 井生瑞.總圖設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

[3] 董金波.工業(yè)企業(yè)廠址選擇與總體規(guī)劃[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

[4] 余永齡.工廠總布置圖設計實用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989.

Applicationoffunctionalanalysisingeneralplanningoflargenonferrousmetalsindustrialbase

GAO Xiao-jun

The general planning of some large non-ferrous metals industrial base is related with several projects with very complicated functional relationships. In the course of general planning design, the designer starts with the analysis of production functions, gradually clarifies the links and influences between functional zones and then comprehensively arranges their mutual locations so as to make the plant a organic whole.

nonferrous metal industrial base; general planning; functional zoning; functional analysis

TF08

B

1672-6103(2017)05-0056-06

高曉軍(1968—)，男，河北井陘人，工學學士，高級工程師，從事總圖設計與運輸專業(yè)的設計工作。

2017-05-27