化工厂技术改造中的总图运输设计探析

化工厂技术改造中的总图运输设计探析

李凤雷

安徽省化工设计院安徽省合肥市230009

摘要：随着科学技术的不断发展和创新，作为工业项目设计的关键环节，总图运输设计对保证化工厂企业正常经营具有重要作用。根据多年来的工作经验对化工厂技术改造中的总图运输设计研究展开详细阐述，并提出有效的建议。

关键词：技术改造；总图运输；设计研究

引言

在化工厂当中开展总图运输设计是基于整体性规划安排，此种设计形式的关键是在确定建设规划用地的前提下开展全面性的设计规划安排，其中具体包含了针对办公及生活区域、工业区域、电力系统、排水系统等多个方面的规划安排，依据企业生产工艺标准与安全规范针对建设规划用地实施高效化开发应用。鉴于其所具有的特殊设计特点也就需要相关的设计人员能够在开展设计工作时从整体角度来考虑，切实做好系统性分析，以实现对多种不同应用方案的整合优化，并最终实现整体性规划安排。

1总图运输设计发展历程

美国的理查德于20世纪提出了系统化布置设计方法，奠定了良好的基础性设施规划理论基础，他随后又提出了简化的系统化布置设计方法和系统化搬运分析方法。这一阶段，设施规划对于搬运和仓储的理论研究不断深入，数字化工厂等设施布置的理念提出后得到了广泛传播。西方发达国家坚持在工业工程学科下进行定量化的总图运输设计研究，设计人员往往通过一种模型或者一种算法即可计算出总图运输设计方案。在早期，总图运输设计方案优选是根据经验法定性分析或者简单分析一些经济指标确定的。

我国的总图运输设计自20世纪50年代开始，是参照前苏联当时的化工厂总平面设计等有关理论建立的。我国于1952年创建了冶金部鞍钢设计处，标志着总图运输专业的确立。为了适应从前苏联引进项目的需要，国内很多设计单位和高校增设了有关设计专业，比如在1956年，西安冶金建筑学院就设置了工业运输学科，即为总图运输学科的前身。总图运输设计通过不断发展，成为我国工程建设中的一个独具特色的专业。化工部于1960年成立了总图运输技术中心站，总图运输专业得到阶梯式的提升。

目前，总图运输设计既有对总图理论的系统完善，也有对现有理论的应用研究。各国学者及设计人员将优化决策、模糊数学等数学理论和GIS等技术不断引入总图运输设计，取得了丰硕的成果，总图运输设计方案优选也在量化工作方面取得飞跃进步和发展，比如在20世纪80年代出现的系统科学新理论——灰色系统理论目前已广泛应用于农业、工业等各种总图方案优选方面。

2化工厂技术改造中总图运输设计的主要内容及基本设计特点

总图运输设计是根据建厂（场）地区地理、自然和环境等条件，按照工艺要求、物料流程以及有关工程建设标准，正确选定厂（场）址，合理确定工业（园）区及工业企业内各种建构筑物、交通运输设施、综合管线的平面关系、竖向关系、空间关系及与生产活动的有机联系，系统地处理物流、人流、能源流和信息流，并且能对施工的前中后期进行立体化管理的综合性学科。总图运输设计具有较强的整体性和系统性，所以相关设计人员在进行总图运输设计的时候要以全局为出发点，对当地的环境外部条件进行科学分析，实施总体规划。

总图运输设计一般具备以下三种基本设计特点：

2.1动态性

在进行总图运输设计的时候，要以化工厂的总体规划方向为准绳，在此基础上对企业各方面的发展进行预测和规划。化工厂的发展过程中，要不断地搜集信息应对实际发展情况，以便保证企业发展方向的动态调整，满足科学稳定发展。

2.2弹性设计性

弹性设计要综合考虑各类的可能性，其中有效的灵活性能够保证设计方案在外界环境发生变化的情况下有一个弹性的承受范围，特别是在建设超过工期或者是超过预算的时候。在开展总图运输设计的时候，弹性设计可以保护企业在发生经营失误的时候，能够有后退的余地。

2.3参与性

针对总图运输设计的参与性，在设计的过程中，参与性对于科学设计有所干预。参与性指的就是在设计总图运输的时候，这个过程中包括的设计人员和用户等因素，可以产生共同的感受。总图运输设计涉及到政治、经济、社会等因素，因此对于学科交叉具备干预性。在设计总图运输的时候，涉及到的学科是不可缺少，既是相互独立的，也发挥着相互作用。

3化工厂技术改造中总图运输设计的基本原则

1）总图布置的各部分之间，包括各功能区之间，设备、建筑物和构筑物之间、厂房之间等，无论是自身特点、功能要求，还是相互联系或布局和建筑风格等，都必须通盘考虑，协调一致。功能分区明确，布置整齐，在适用、经济的前提下注意美观。

2）化工厂总图运输设计的主要目标就是为了结合生产环境和人工作业环境，使生产可以正常地发展下去。总图运输设计需要对生产工艺流程当中的各种需求给予满足。需要对生产工艺的各种信息做到熟悉，以此为基础，以工艺流程为基础，进行合理的安排设计，使各个生产设施的运作得到配合。对于各种工艺原料和产品特性以及运输流程等各个方面需要充分的认识，充分了解这些相关的信息，选择出最合适的运输途径，使生产管理更加合理科学。

3）切实注重安全和环保要求。应根据国家及行业现行的标准、规范要求，合理确定各建、构筑物之间的距离，保证生产运营和消防安全。生产车间和建筑物，应考虑有良好的自然通风和采光条件，避免因朝向问题使操作条件恶化，如有可能发生爆炸危险的生产厂房、仓库、储罐等，应布置在边缘地带，并符合安全规定；散发粉尘、水雾、酸雾、有害气体的厂房、仓库、储罐或堆场，在常年主导风向的下风向；可能产生噪声、振动干扰的厂房，都必须在总图布置时予以高度重视，采取积极的措施确保安全和环保的要求。

4）布置总平面的时候，要节约用地，这是我国的基本国策，也是总图运输设计的主要发展方向。在安全性和生产条件得到保证的前提下，需要尽量减少应用土地，合理应用土地，实现节约用地的目标。以厂内运输和防火间距等各方面的需要为依据，对厂区道路的宽度进行合理的规划，使设施之间的间距得到科学的设计。在工艺流程运作和生产技术等方面的需求得到满足，实现联合设施的同时，还要考虑建筑物的总体形态。

5）在符合安全的条件下，要求各种管线的走向和运输路线的距离最短，生产系统、辅助生产系统和运输系统的布置科学合理。最短距离，不仅要考虑物的移动，也要考虑人的移动。物流和人流合理、线路短捷，方便作业，同时尽量避兔物流与人流相互交叉往复、迂回。动力设施要靠近用户或负荷中心，尽量采用多管、多线共架、共沟，堆场仓库尽量做到堆储合一。遵循距离最短原则，不仅可以少占土地，也可减少运输时间，而且可以提高整个化工厂的运转速度。

6）因地制宜。根据厂（场）址的风向、地形、地势特点及地质条件，合理确定布置，减少工程土石方的填、挖工程量和运输量。

7）技术改造和扩建项目的总图布置方案应与原有企业的总体布置统一协调。合理利用原有的建筑物和工程设施，减少改扩建时对原有生产的影响，力求改善原有不合理的布局和不良的生产条件。

8）有时候运输方式的选择应该按照工厂性质，对全年生产的运输量，大物件的运输需要，和外部的运输环境，做综合的考虑，在满足工厂相关运输要求的条件之下，尽量能够采用一些无轨运输，或者是连续性较好的方式，这样也能够最大程度地减少用地。

4化工厂技术改造中总图运输设计的形式及其主要影响因素

4.1总图运输设计的形式

一般总图运输设计形式主要是满足的化工企业内的各主体功能单元生产工艺和物品运输等的条件下形成的一个总平面布置形式。根据企业外部运输条件和物质流程各主体功能单元的形成的总图配置格式：“L”的形式，“U”的形式，“I”，直线形等设计的形式，这是现在讨论最多的总图运输设计配置格式。“资材的流通”主要是指：原材料入厂和产品出货的过程中，大量的原辅材料、半成品，在生产厂区各生产单元内的流动、包装和运输。

4.2总图运输设计形式的主要影响因素

4.2.1总体规划阶段考虑的主要因素

符合当地城市规划，适应外部物料运输条件，考虑建设企业与周边现有设施的安全防火距离和卫生防护距离，根据企业规模，生产工艺、材料的流程，工厂外运输，工厂地区的地形、地质，风向和发展等的要求，合理布置各主体工艺车间之间的相互关系，重视全厂物料流向与局部生产流程走向相吻合，避免折返及交叉运输，留有远期发展条件，合理确定有关配套项目用地（如：循环经济用地等），避免拆迁或影响现有生产，适当考虑施工设施配套用地等。经多方案技术经济比较，择优推荐。

4.2总图运输设计方案需要考虑的主要问题

整体规划的基础上，相关规范满足要求的前提下，全面，更合适的安排各主体工艺工厂内的所有功能设施及运输渠道等，合理确定厂区竖向标高。

5化工厂技术改造中总图运输设计方法

5.1总平面布置

在化工厂进行技术改造的过程中，要加强总平面布局和内部每个环节的沟通协调性。总平面布置是指在依据行业标准及规范并且结合厂区周围环境和实际条件的前提下，确定最优的优化方案。总平面设计中应该注意三个方面的问题，首先，技术改造要保证与化工厂的现有正常生产的工艺流程相适应，工艺流程决定着物流强度和空间定位，所以在具体的布置中可以按照新建化工工厂的方式进行布置，确保生产资料能够持续不断的供给。在进行改造的过程中，要加强场地的分区和主干管的布设，接近生产装置，方便生产。仓储设施也要接近生产设备，靠近负荷中心，便于生产储存。工厂的目的是生产和销售，这就需要考虑到原材料的供应问题、经销的问题、产品储存问题、生产效率问题等，这些都需要在总平面布置中实现协调运行。其次，应该保证总平面和物流运输相适应，一个工厂的长久发展首先需要考虑盈利，如何最大限度协调原材料场地与加工场地的问题以保证用最经济的方式实现原料的正常供给，如何协调加工场地与分销场地之间的关系以保证销售工作的正常运行，这些都需要在总平面布置中实现最优布设，以降低生产成本。最后，技术改造要加强化工厂信息网络的建设，保证生产流程信息化，信息化和自动化是现代化工厂的标配。随着网络技术的不断发展，互联网+模式的迅速普及，化工厂技术改造中运用计算机技术已经成为了行业的发展趋势，这样不仅能够提高生产效率，又能保证安全生产，在一定意义上能够促进化工厂的长久发展，保证了化工厂在日益激烈的市场竞争中处于安全的市场地位。有效的运用信息设备，才能促进不同部门的有效衔接，使整个化工厂能为一个紧密相连的整体。

5.2落实交通运输设计

目前化工厂的原材料和产品的运输方式主要有铁路运输、水路运输、管道运输、特殊车辆公路运输。在这些运输方式中，对于化工产品这种大宗的商品来说，当工厂靠近铁路或水路，且其能满足工厂货运要求时，铁路或水路运输无疑是最合适的运输方式，铁路和水路运输相对公路运输和管道运输来说，运输成本相对低廉，一次运输量极大，而且对于化工产品来说水路运输相对比较安全，所以化工厂有条件时，大多数选择铁路或水运方式进行产品和原料的运输。交通运输设计需要对所生产的产品化学特性进行适当评估之后确定的，所运输的产品是固态还是液态，是否是可燃物质，是否有毒，是否有腐蚀性，是否会对周围的环境产生影响及每种运输方式的运输成本等都需要评估，由此才可以确定该企业是否选择高安全性的运输方式进行运输。同时在进行化工厂的技术改造的时候还要对厂区的装卸站按照配送要求和生产环境进行重新评估，由于化工厂的产品和原料具有危险性，所以在进行装卸站设计的时候，要远离居民和流通车辆，同时在具体设计的时候要考虑生产工作的人员安全对于人流线路和货运线路的影响，保证生产的安全性和科学性。

5.3加强总图运输竖向布置

竖向布置是对场地的自然地形及建构筑物等进行垂直方向的高程标高布置和安排,使其既满足使用要求,又要满足经济、安全和景观等方面的要求,通常也叫做场地竖向布置。一般来说,根据建设具体工程项目的使用功能要求,还要结合场地的自然地形特点、总平面功能布局与施工技术条件,在研究建、构筑物及其他设施之间的高程关系的基础上,充分利用地形、减少工程填挖土方量,因地制宜地确定建筑、道路的竖向位置,合理地组织场地地面排水、有利于地下管线的敷设,并解决好场地内外按规划控制要求的高程衔接。场地的自然地形往往是起伏不平,很难直接满足总平面布置的建构筑物、交通运输线路、场地排雨水等要求。因此,就必须根据总平面布置方案的技术经济要求,将场地的自然地形进行改造整平,使其能够满足建构筑物布置、工艺和交通运输线路、场地排雨水等要求。

在总图布置时,竖向布置和总平面布置是同时进行的。因此,总平面布置和竖向布置也是总图运输设计统一的两个方面,它们是密切联系不可分割的关系。合理的总图运输设计方案不仅取决于总平面布置,而且和竖向布置的合理性也有很大的关系。在总平面布置时必须考虑到竖向布置基本合理，另一方面竖向布置反过来对总平面布置进行检验,如果二者不协调,还要调整总平面布置。所以,在考虑规划场地的地形利用和改造时,必须兼顾总平面和竖向的使用功能要求,统一考虑和处理规划设计与实施过程中的各种矛盾与问题,才能保证场地建设与使用的合理性、经济性。

结束语

综上所述，在化工厂实际应用的过程中，需要优化总图运输设计方案，需要考虑的因素比较多，流程要保持顺畅，管理还要更加方便，还要保证其安全性，检修也要方便，对于当前的用地进行充分又合理的应用，以生产流程和生产特点以及火灾危险性进行充分的考虑，结合周边的各种情况，要尽量降低不必要的能耗。还要对环境进行保护，对于环境污染进行严格的控制，使设计项目可以顺利的开展下去，使总平面布置的效益得到保证。

参考文献

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