大容量超高功率電弧爐煉鋼廠房設(shè)計

大容量超高功率電弧爐煉鋼廠房設(shè)計

近年來，隨著大型高性能電圓弧爐的廣泛應(yīng)用，大型弧形爐的制造和車間也進入了大范圍、大范圍、長度和寬度的方向。同時對廠房的采光、通風(fēng)、防火及安全設(shè)計提出了更高的要求。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝和功能要求,結(jié)合建設(shè)地點的自然條件、地質(zhì)條件、環(huán)境特點等進行廠房總體布置,選擇先進合理的結(jié)構(gòu)形式和建筑材料,設(shè)計出滿足生產(chǎn)工藝要求、經(jīng)濟合理的設(shè)計產(chǎn)品。本文以撫順某鋼廠電爐煉鋼車間廠房的建筑設(shè)計為例,對電爐煉鋼車間廠房建筑設(shè)計進行探討。1主要生產(chǎn)設(shè)備及地震工況工程地點位于遼寧省撫順經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),煉鋼車間生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)62萬t優(yōu)特鋼,其中合金鋼方圓坯52萬t,鋼錠10萬t。生產(chǎn)鋼種為:軸承鋼、齒輪鋼、管坯鋼、鉆具鋼、高壓鍋爐鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等。主要生產(chǎn)設(shè)備包括:1座70t超高功率電弧爐,2座70tLF爐,1座70tVD爐,1臺3流方圓坯連鑄機、兩條模鑄生產(chǎn)線。撫順地區(qū)抗震設(shè)防裂度為7度,設(shè)計基本地震加速度值為0.10g,設(shè)計地震分組為第一組。基本風(fēng)壓0.50kN/m2,基本雪壓0.50kN/m2,土壤凍結(jié)深度為-1.2m。2優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境建筑施工圖設(shè)計應(yīng)依據(jù)《高階段設(shè)計文件》和本工程工藝及相關(guān)專業(yè)提供的設(shè)計委托資料進行。按照工藝特點和建設(shè)地區(qū)條件,滿足生產(chǎn)工藝流程的需求,創(chuàng)造良好的安全生產(chǎn)環(huán)境空間,做到技術(shù)先進,經(jīng)濟合理,方便施工。按照生產(chǎn)特征及廠房空間尺度,合理布置廠房的平面、柱網(wǎng)、剖面、標(biāo)高。選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和建筑材料,力求廠房結(jié)構(gòu)簡潔安全。煉鋼車間溫度高,煙塵大,按照生產(chǎn)要求并結(jié)合氣候條件選擇門窗及天窗形式,使廠房具有良好的采光通風(fēng)條件。合理利用廠房內(nèi)外空間布置生產(chǎn)輔助用房,安排各種管線、操作平臺、安全走道、鋼梯和各種安全設(shè)施。對生產(chǎn)環(huán)境有特殊要求,生產(chǎn)過程中對環(huán)境有污染,影響設(shè)備和建筑安全時應(yīng)采取有效處理措施。在有火焰和高溫烘烤處均對主體結(jié)構(gòu)采用防護隔熱材料保護或涂刷防火涂料。廠房體型及立面色彩等應(yīng)根據(jù)使用功能、結(jié)構(gòu)形式、建筑材料等做必要的建筑藝術(shù)處理,并與全廠的景觀相協(xié)調(diào),形成良好的工廠建筑環(huán)境。3車間的結(jié)構(gòu)和空間配置3.1主開發(fā)層主控室跨行車設(shè)備廠房平面布置應(yīng)遵照GB/T50006—2010《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定及工藝的特殊要求和生產(chǎn)安全與衛(wèi)生方面的要求進行設(shè)計。煉鋼車間廠房由電爐跨、原料跨、精煉跨、連鑄跨及出坯跨組成。廠房跨度有15.5,27,28m,長度為180m,采用18m柱距,廠房建筑面積約23514m2,廠房最大高度達42m。電爐跨跨度為27m,吊車軌頂標(biāo)高為25.5m,設(shè)有Q=140/40t鑄造橋式吊車1臺,Q=70/20t橋式吊車1臺,電爐跨設(shè)有1座70t超高功率電弧爐及操作平臺,在電弧爐兩端設(shè)有廢鋼料籃車、鐵水倒灌站及爐殼修砌平臺;原料跨跨度為15.5m,吊車軌頂標(biāo)高為37.0m,設(shè)有Q=10t橋式吊車1臺。原料跨設(shè)有鐵合金高位料倉及石灰石上料系統(tǒng);精煉跨跨度為27m,吊車軌頂標(biāo)高為25m,設(shè)有Q=125/32t橋式吊車2臺。精煉跨設(shè)有兩座70tLF爐和1座70tVD爐;連鑄跨跨度為28m,吊車軌頂標(biāo)高為25m,設(shè)有Q=50/10t橋式吊車1臺。Q=32/5t橋式吊車1臺。連鑄跨設(shè)有1臺3流方圓坯連鑄機及操作平臺和中間罐修砌平臺;出坯跨跨度為27m,吊車軌頂標(biāo)高為13m,設(shè)有Q=(5+5)t旋轉(zhuǎn)電磁吊車2臺,Q=16/3t橋式吊車1臺。出坯跨設(shè)有連鑄坯堆存區(qū)和連鑄水處理旋流井。主廠房內(nèi)吊車均為重級工作制。電爐主控室設(shè)于主廠房F列外側(cè),煉鋼變電所設(shè)于主廠房E列外側(cè),其他輔助生產(chǎn)用房均根據(jù)生產(chǎn)工藝要求設(shè)于主廠房內(nèi)外。煉鋼車間平面布置見圖1。3.2跨叉車梁下緣檢修廠房建筑高度及凈空尺寸除滿足工藝生產(chǎn)的要求外還要滿足下述要求:為了保證吊車正常行駛和檢修操作人員安全,吊車最高點與屋架下弦距離應(yīng)不小于400mm,上柱設(shè)人孔時,人孔寬×高采用400mm×1900mm,其上柱邊緣至橋式起重機端部外緣的凈空尺寸不小于100mm,上柱無人孔的安全走道,上柱邊緣至橋式起重機端部外緣的凈空尺寸不小于550mm。攀登橋式起重機操作室平臺距吊車梁底應(yīng)不小于1900mm,每臺橋式起重機應(yīng)設(shè)一部鋼梯。橋式起重機操作室下緣距安全通道平臺,材料堆垛及設(shè)備應(yīng)不小于2m,距操作平臺應(yīng)不小于3m。設(shè)備與設(shè)備之間及設(shè)備與建筑物間距離須滿足檢修要求并不小于1m。煉鋼車間剖面見圖2。由于煉鋼車間吊車均為重級工作制,按照《冶金企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)定》的要求,各跨吊車梁頂部均設(shè)置雙面通長安全檢修走臺,走臺寬度不小于800mm,以確保檢修工人行走安全。吊車安全走臺與山墻處的檢修平臺相連接,組成環(huán)線通道,同時在山墻檢修平臺和吊車梁安全走道設(shè)上下吊車鋼梯,鋼梯寬度不小于700mm,角度為45°,安全走臺欄桿高為1200mm。為便于檢修吊車,在各跨屋面系統(tǒng)設(shè)置了檢修單軌吊及操作平臺。為便于參觀人員通行,在電爐跨、原料跨及精煉跨設(shè)置了參觀平臺,使電爐操作室、電爐平臺、電氣室、連鑄平臺和連鑄操作室之間貫通,參觀平臺與廠房山墻檢修平臺及鋼梯相連,形成便利的通道。4鋼車間建筑結(jié)構(gòu)及選材煉鋼車間廠房上部承重結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu),廠房柱基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨立柱基礎(chǔ)。4.1中間保溫層、屋面板防水設(shè)計為避免冬季廠房屋面結(jié)露,廠房屋面采用保溫夾芯板。保溫屋面板均在現(xiàn)場復(fù)合而成,屋面外板采用0.8mm厚角馳ⅢYX51-3802-760型彩色壓型鋼板,中間保溫層采用玻璃棉氈100mm厚(耐高溫不小于400℃,屋面板內(nèi)板采用0.6mm厚YX28-205-820彩色壓型鋼板。為了避免雨水滲漏及避免內(nèi)排水隱藏的隱患,屋面均設(shè)計成單坡屋面,屋面外板均采用長尺彩板,彩板在長度方向不拼接,最大長度為55m。屋面外板與屋面檁條采用專業(yè)咬邊連接,從而使屋面板的防水性能更好。由于廠房長度較長且屋面高差較大,為了降低雨水對屋面板的沖擊所造成的影響,故采用天溝進行有組織排水,雨水管采用鋼管。4.2彩鋼u-天氣形勢廠房墻體材料:標(biāo)高±0.000~0.600m間的墻體采用砌體墻,墻身防潮層在室內(nèi)標(biāo)高下60mm處做20mm厚1∶2水泥砂漿加5%防水劑的防潮層。標(biāo)高0.600m以上墻體采用0.6mm厚YX28-205-820彩色壓型鋼板。廠房采用彩鋼推拉門及平開門。廠房標(biāo)高0.600m以上設(shè)置彩鋼立轉(zhuǎn)窗,窗頂部設(shè)置彩鋼雨篷,雨篷挑出1000mm。在墻身及吊車安全走道處,外墻設(shè)置3.0m高的采光帶,采光帶采用不小于1.5mm厚聚酯(FRP)機制(玻璃鋼)采光板,要求二級阻燃,透光率大于75%,樹脂含量大于60%,固化度大于82%,其外表面覆蓋防老化薄膜。廠房室內(nèi)外高差為300mm,以避免雨水倒灌,廠房大門處做坡道,車間地坪均采用鋼筋混凝土地坪,并根據(jù)不同荷載做相應(yīng)的配筋。廠房四周設(shè)散水及雨水排水溝和集水井,由于工程位于寒冷地區(qū),故所有地面、散水、臺階及坡道以下均設(shè)300mm厚粗砂防凍層。4.3校園或校園特殊部位的防火隔熱措施:連鑄跨大包回轉(zhuǎn)臺上方的吊車梁及電爐平臺在鋼水罐車和渣罐車走行范圍內(nèi)平臺下部,采用主體結(jié)構(gòu)下部吊掛鋼板隔熱骨架,隔熱骨架與主體結(jié)構(gòu)之間填充200mm厚巖棉的隔熱措施。鋼水罐車和渣罐車走行線兩側(cè)柱子砌耐火磚保護。廠房色彩的選用力求簡潔明快,體現(xiàn)時代精神和工廠特色,屋面檢修鋼梯、雨水斗、雨水管與外墻面色彩一致,參觀平臺及平臺欄桿刷紅白相間的顏色。其余平臺欄桿刷黃黑相間的顏色。5通風(fēng)光照利用系統(tǒng)煉鋼廠房散熱量較大,車間橫向五跨相連寬124.5m。因此,必須采取有效的通風(fēng)降溫措施。廠房采用有組織自然通風(fēng)方式,在廠房墻體下部設(shè)立轉(zhuǎn)鋼窗,其通風(fēng)率可達到100%,既能滿足通風(fēng)的需求,又能防止冷風(fēng)或雨水灌進車間影響生產(chǎn),在廠房屋面設(shè)置通風(fēng)采光天窗,利用廠房內(nèi)外空氣的溫度差所形成的熱壓作用和室外空氣流動時產(chǎn)生的風(fēng)壓作用,使廠房內(nèi)外空氣不斷交換,形成自然通風(fēng)。電爐跨在電爐周圍的煙氣和散熱量都比較集中,因此在電爐上方屋面設(shè)置了集中排煙的大煙罩,通過通風(fēng)管道將煙氣收集到除塵系統(tǒng),煙氣經(jīng)處理后排放。在LF爐、VD爐和連鑄機范圍內(nèi),煙氣和散熱量較大,在其上方屋面范圍內(nèi)設(shè)置喉口為6m寬的橫向通風(fēng)采光天窗,將煙氣和熱量及時排出車間外。天然采光和人工照明:煉鋼廠房屬于Ⅲ級生產(chǎn)車間,廠房內(nèi)天然采光照度不得低于100LX,采光系數(shù)最低值為2%。車間采光以外墻采光帶為主,采光帶基本高度3m,由于主廠房多跨并聯(lián),僅靠側(cè)墻采光帶及立轉(zhuǎn)鋼窗采光難以滿足車間采光及散熱要求,因此在屋面相應(yīng)位置設(shè)置了多條采光通風(fēng)天窗,并輔以人工照明。6消防疏散系統(tǒng)煉鋼車間廠房按生產(chǎn)火災(zāi)危險性分類屬丁類,廠房的耐火等級為二級。消防設(shè)施應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行GB50016—2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》,GB50414—2007《鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定。在廠區(qū)建筑物四周設(shè)有環(huán)形消防通道,并有2處以上與廠區(qū)主次干道相連,以保證消防車輛暢通無阻。在消防通道和撲救場地一側(cè)設(shè)有消防水管網(wǎng)和消防栓。廠房外留有空地作為消防登高作業(yè)場地。各建(構(gòu))筑物之間的防火間距應(yīng)滿足規(guī)范要求。為了滿足消防疏散的要求,在車間相對應(yīng)外墻斜對角設(shè)了2組1.5m寬的平開門。安全出口門均向疏散方向開啟,不設(shè)門檻,在廠房地下室或半地下室門洞頂部設(shè)置燈光疏散指示標(biāo)志。主廠房承重及圍護結(jié)構(gòu)材料均滿足防火規(guī)范要求。液壓站、電氣室、地下室等丙類以上建筑物設(shè)甲級防火門,其他設(shè)防火門的房間為乙級防火門,防火門應(yīng)能自動關(guān)閉,并有信號反饋功能。電纜夾層、電纜室、電纜隧道的出入口,設(shè)帶閉門器的防火門,該處防火門具有按順序關(guān)閉功能。防火門一般不設(shè)門鎖,如因安全