关于煤化工项目总图布置的探讨

关于煤化工项目总图布置的探讨

近年来，大型煤矿建设项目频发，煤矿基地规划、煤矿项目规划和咨询报告层出不穷。我国石油、天然气资源短缺,煤炭资源相对丰富,发展煤化工产业,有利于推动石油替代战略的实施,满足经济社会发展的需要。煤化工项目技术含量高,投资强度大;对煤炭资源、水资源、生态、环境、技术、资金和社会配套条件要求较高。国家发展改革委《关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》规定,一般不应批准规模在300万t/a以下的煤制油项目,100万t/a以下的甲醇和二甲醚项目,60万t/a以下的煤制烯烃项目。煤化工今后的发展方向是规模化、大型化、一体化、基地化。以300万t/a煤制甲醇(含烯烃)为例,用地面积接近2km对于化工项目,与总图运输相关的规范有GB50187—93《工业企业总平面设计规范》和HG/T20649—1998《化工企业总图运输设计规范》。GB50187—93原则性条文比较多,对化工项目来说针对性不强。本文以HG/T20649—1998为主要参考,对煤化工项目总图布置进行简要论述,并对相关问题进行讨论。煤化工项目投资强度大,配套条件要求高,在立项初期应结合项目需要和备选厂址的具体条件做好厂址比选,确定拟建厂区的具体位置,厂址比选在此不再赘述。1主要施工条件分析1.1厂区的主导风向和夏季主导风向确定厂址后,在进行总图布置时,首先要考虑的就是风向因素的影响。为了避免和减少有害物对周边环境的影响,必须了解厂区所在地的全年主导风向和夏季主导风向的资料。夏季气温高,生产条件相对较差,开窗通风比较普遍,故应以夏季主导风向作为考虑装置和功能分区相对位置的依据。1.2原料让出煤的方位大型煤化工项目是大进大出的项目,原料煤和燃料煤的运输量都在百万吨以上。原料煤和燃料煤进入的方位成为影响总图布置的重要因素。确定了煤的进场方位,也就基本确定了工艺流程的起点和走向。应尽量缩短煤在厂区内运输路线长度,煤运入厂区后,直接进入仓储系统,避免二次搬运。1.3厂区卫生防护距离标准周边环境因素的影响,包括居民区、工矿企业,国道、高速公路和铁路的影响。应根据相关规范和法规合理确定厂区与居民区、工矿企业,国道、高速公路和铁路的防护距离。目前,煤化工项目没有具体的卫生防护距离标准,现阶段主要以《制定地方大气污染物排放标准的技术原则和方法》为依据经计算确定。另外可以参考GB11661—89《焦化厂卫生防护距离标准》设置卫生防护距离。2全球图纸布局2.1功能模块分区考虑了风向因素,确定了卫生防护距离、主要物料进出方向和上风向的位置,然后要对场内布置进行功能分区。以煤制烯烃为例,工艺主要流程如图1所示。2.2其他工业基础设施煤化工项目功能分区除工艺生产设施外,还包括公用工程设施和辅助设施、储运设施和管理及生活服务设施。工艺生产设施主要有:甲醇装置(含由空分、磨煤、气化、灰水处理、变换、低温甲醇洗、硫回收、甲醇合成及精馏)、MTO生产装置、聚丙烯装置、聚乙烯装置及中央控制室。公用工程及辅助设施:空压站、热电站、三修、总变电所、净水厂、循环水系统、污水处理、脱盐水站、火炬等。储运设施:储煤场、成品罐区、中间罐区、仓库区、罐车装车站台。管理及生活服务设施:行政楼、门卫、汽车库、倒班宿舍、食堂、浴室、消防站等。考虑热电和煤气化都要用到煤,宜以配煤系统为中心连接煤气化的热电站,两者距离配煤中心都要近。其次,循环水系统考虑集中建设二三个区域。2.3运输装卸设计在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下,建构筑物尽量合并、生产装置集中布置,经济合理有效利用土地。辅助生产设施,在满足其特性要求条件下,尽量靠近负荷中心,以节省能耗。储运设施根据物料的性质及运输方式等条件,相对集中布置在运输装卸方便的位置,并宜与有关的设施靠近,合理组织物流。运输线路短捷,布局合理,便于相互联系;避免人流、货流交叉,确保交通安全。根据工厂性质和节约用地要求,结合区域环境和自然条件,尽可能为工厂绿化、净化创造有利条件。按照建厂条件和生产发展趋势,尽可能处理好近、远期的相互发展关系,为可持续发展留有余地。3需要注意的几个问题3.1厂区用地面积应节约煤化工项目厂区通道宽度应根据建构筑物和设备对防火、安全和卫生的间距要求,以及管线的平面和竖向设计经计算确定。HG/T20649—1998规定,厂区用地面积在101~200ha之间,主要通道宽度为50~60m,厂区用地面积大于200ha,主要通道宽度为60~80m。目前,我国土地资源比较宝贵,在满足上述计算要求的前提下,应节约用地。但是,对于大型煤化工项目,装置和设备占地面积大,设备比较高,应留有足够的厂区通道宽度。一方面是从安全和卫生角度出发;另一方面,从建筑空间尺度考虑,防止出现城市建设中“高楼林立,街道狭长”,给人们造成的压迫感。3.2高架火炬的安全性全长性高架火炬应布置在厂区全年或夏季最多频率风向的下风向或最少频率风向的上风向。GB50160—92《石油化工企业设计防火规范》对高架火炬的防火间距有50~90m的要求,同时规定高架火炬的防火距离应经辐射热计算确定,该规范没有对卫生防护距离进行规定。HG/T20649—1998规定高架火炬卫生防护距离,厂前区至火炬的距离为500~600m,居住区至火炬的距离为1500~2000m。高架火炬占地面积比较大,不便维修,也不经济。上海化工区赛科乙烯项目采用地面火炬,虽然设备占地面积比高架火炬大,但四周由于设有围墙,火焰头高度不会超过围墙,在确定安全距离时,可以参考明火设备,与其它装置的间距可以减少,总占地面积比高架火炬小,火焰喷管的高度在1.5~2m之间,维修也比较方便。上海化工区地面火炬应用在国内属首例,目前国内没有相关规范,在布置地面火炬时,应事先与消防部门协商。目前,建设项目须经所在地的规划局、消防局、环保局和安监局的审查,国内的规范是主管部门的审查依据,国内规范没有规定,可参照国外规范执行。3.3配合城镇居住区相结合居住区布置是煤化工项目总体布局及当地城市总体规划的一部分,居住区布置要当地城市总体规划。根据实践经验,当居住区人口达到5万时,其生活福利及公共服务设施方可达到一定水平,否则既不经济也达不到要求。为提高职工生活质量,化工项目的居住区应与附近城镇居民区相结合。大型煤化工项目为节约煤的运输成本,往往在矿区附近进行建设。职工从居住区最远居住点至工厂主要人流出入口的步行时间不宜超过30min,否则应当配备交通工具,或采取其他措施。3.4根据项目建设用地项目,建议提供以下论证材料国土资源部2004年11月1日发布国土资发[2004]232号文《工业项目建设用地控制指标(试行)》规定:石油加工、炼焦及核燃料加工业容积率要大于0.4,化学原料及化学制品制造业容积率要大于0.6;工业项目的建筑系数应不得低于30%。对因工艺流程、生产安全、环境保护等有特殊要求确需突破控制指标的,在申请办理建设项目用地预审和用地报批时,应提供有关论证材料。确属合理的,方可通过预审或批准用地。HG/T20649—1998表4.1.15列出部分类型厂区建筑系数范围,大中型氮肥厂为24%~32%;石油化工厂为26%~34%;硫酸厂、磷肥厂为22%~30%;氯碱厂为24%~32%。以上四个类型厂区的建筑系数平均值为24%~32%。在4.1.15条文解释中,上述类型化工厂的建筑系数统计平均值在24.2%~29.0%之间,各类化工厂的利用系数在52.54%~59.93%之间。根据HG/T20649—1998条文解释统计资料显示,化工项目,尤其是大型化工项目的建筑系数达到30%,容积率要大于0.6,有一定困难。在申请办理建设项目用地预审和用地报批时,建筑系数突破控制指标,报批时容易出现问题,应根据相关规范和实际情况提出论证材料,以利于项目审批。同时,建议有关部门切实考虑化工项目建设的特点,在满足投资强度的前提下适当放宽对建筑系数的限制。3.5铁路线路及调车长度煤的运输,目前国内有公路、铁路和皮带输送等主要方式。这三种方式的优缺点对比见表1。汽车运输成本较高,且繁忙的汽车运输煤炭对周边的环境也将造成的污染,大宗的运输量靠汽车运输是不合理的。皮带输送方案比铁路输送方案无论是投资和运输费用,都有大幅度的降低。但在国内还没有建设如此长的皮带输送走廊的先例,在技术上仍有一定的风险性。铁路运输方案投资是运输方案中最高的,但铁路运输成熟、可靠。此外,建设的铁路线路可进一步发挥效益。因此,在运输距离超过10km情况下,按照成熟可靠的原则,煤炭输送方案建议采用铁路运输方式。HG/T20649—19988.2.7条文对企业车站到发线数量和有效长度有明确要求。建设项目年运输总量在400万t/a以上,企业车站到发线数量为5股,同时按照车站每昼夜有调作业车数在100辆以上时,可设置2股调车线。到发线的有效长度应根据进站的计算列车长度及地形条件确定,同时调车线应有1股与到发线有效长度一致。按照线路间距采用5m(特殊情况下可采用4.6m),铁路站场宽度为35m,铁路线长度按列车长度800m(1辆机车和50节货车长度,载重3000t)计算,厂区内要留有至少28ha的铁路站场面积。4煤化工程总图布置需要规范合理预留发展用地,远期扩建用地尽可能预留在厂外或界区外,当有生产需要有充分依据和远期项目建设确定时方可在场地内预留扩建用地。正确确定通道宽度和管线之间的间距,在保证安全生产的前提下节约用地。建设综合管沟或综合管架,既节约用地,也便于检修和管理。合理组合厂房等建构筑物,发展联合厂房。开拓竖向空间,建多层厂房和仓库,避免不规则的建筑外形。辅助生产设施、公用和公共设施进行协作和社会化,能够