高晓军

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

功能分析在大型有色工业基地总体规划中的应用

高晓军

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

某大型有色工业基地的总体规划涉及多个项目，功能关系比较复杂。在总体规划设计过程中，设计者从生产功能的分析入手，逐步理清各功能分区之间的联系和影响，进而统筹安排相互位置，使整个厂区成为一个有机的整体。

有色工业基地； 总体规划； 功能分区； 功能分析

0 前言

工业企业总体规划，是对构成企业的各个部分或设施进行总的布置和规划，是工程设计和建设的一个重要阶段。对于一个新建企业，总体规划是指在厂址选定以后，在拟建场地上结合当地条件，对企业的各个组成部分，按照国家建设方针政策、规划布置的原则要求，进行全面规划，合理安排，使整个厂区成为一个有机的整体。

影响企业总体规划的因素很多，其中生产使用功能是主要方面，包括企业总体生产要求、交通运输要求、环保要求、安全卫生要求、生产发展要求、生产管理和生活要求等；其次生产设施的相关性也会影响总体规划，有的设施之间存在生产上的联系，比如生产工艺流程联系、物流联系、动力供应联系等，有的设施之间存在着生产上的干扰，比如环境污染干扰、噪声干扰、振动干扰等；再者当地建设条件也会影响总体规划，主要涉及当地规划、交通运输条件、企业协作、地形、气象、工程地质等因素。

企业总体规划是一项综合性、系统性、复杂性很强的工作，诸多影响因素经常混杂在一起，产生各种矛盾，在实际工作中，不可能面面俱到，但也不能顾此失彼，需要对各种因素详细分析和论证，只有把握主要矛盾，才能合理解决次要矛盾。

本文结合某大型有色工业基地总体规划，从功能分析的角度，对如何解决总体规划所面对的一些问题进行了探讨。

1 项目概况

某大型有色工业基地拟建成10万t/a镍、60万t/a铜的生产基地。项目按照统筹规划、分期建设的原则实施，一期工程的主体生产项目为：40万t/a矿铜，20万t/a镍铁；二期工程为再生铜、二期镍铁、普镍；后期工程为产品深加工及产业链上的相关工业项目。

该工业基地地处我国西南沿海地区的某工业开发区，占地面积6 km2，东西长3 km，南北宽2 km。厂区北部约3 km2是陆地，南部3 km2是海面或海滩，一、二期工程主要利用北部的陆地区域，不考虑大规模的填海造地。本文所述的总体规划，主要针对陆地区域的一、二期工程。

2 基本自然条件

项目地处我国西南沿海的某工业开发区，厂址东北向约3 km有一座小城镇，该小镇向西北约30 km是一座地级城市，再向北约150 km是一座省会城市，目前地级城市和省会城市之间有高速公路、铁路相连。项目地周围也有公路通达，附近尚有地方铁路在建，交通便利。

项目地属南亚热带海洋性气候，高温多雨，干湿分明。年平均气温22.2 ℃，多年平均降水量2 362.6 mm，全年主导风向NNE，频率30.5%，台风或热带风暴年平均2～3个。

地形总体上北高南低，由北向南依次为低山丘陵、剥蚀残丘、海滩。区域地表植被发育，坡间谷地及海积阶地多为水田、盐田及湖塘。地形标高一般在1.0～34.5 m之间。

3 建设条件简述

公路，项目地四周均有规划道路，西侧是A道，东侧是B道，北侧是C路，南侧是D路。厂区东侧的B道已通至厂区东端以北约1 km处，该道路连接附近小城镇，直通地级城市中心，并与高速公路衔接。该道路是开发区对外联系的主要通道，沥青混凝土路面，双向4车道；厂区西侧的C路(双向4车道)已基本建成，可通至厂区。

铁路，项目地附近已有某地方铁路在建设，该铁路向西北与国家干线铁路网接轨，其技术标准为：1435准轨，工业企业Ⅰ级。目前铁路已铺轨至厂区以北约5 km处，拟建的M车站位于厂区东北约2.5 km。

基地生产原料中全部的红土矿和大部分铜精矿从国外海运而来。为了满足基地的生产要求，开发区在基地西南面约4 km处，已经规划了20万t级的海运码头。

供水，生产用水取自东北方向约10 km的水库，企业自建泵站输水管线至基地，生活水来自市政供水。

供电，来自项目地北面的上级变电所，引两回220 kV架空线路至厂区总降压变电站。

4 建设条件与基地总体布局

整个基地从大的生产属性可划分为镍冶炼区、铜冶炼区、铁路工厂站、厂前区和辅助区(设施)。

基地地块东西长3 km，南北方向受海岸线的影响，宽度不均，东部较窄，最窄处约640 m，中西部较宽，平均约1 100 m。从用地面积分析，场地中西部适合布置用地面积较大的镍、铜冶炼区，而占地面积较小的辅助区则适合布置在厂区东部。

根据拟建M车站位于基地东北约2.5 km的情况，铁路工厂站布置在基地北部，铁路线路从基地的东北角引入基地，设计为一站两场形式，站场总长度近3 000 m，和基地的东西向长度相适应。

规划的海运码头位于基地的西南面，镍铁生产所需的红土矿由海外船舶运来，经海运码头转载至海运皮带上，再运送至基地西南部的原料堆场，据此将镍冶炼区布置在厂区西部。

在镍铁东面、基地中部布置用地面积最大的铜冶炼区。

在基地的东北方向约3 km有一座小型城镇，基地的居住区依托该小城镇，选址在城镇西部。与此相对应，基地的厂前区布置在厂区东部，方便职工上下班和对外联系。

在厂前区和铜冶炼区之间布置辅助区(设施)。

关于基地出入口，虽然基地四周均有规划道路，但是南面是海域，南面的规划路近期不会建设，而基地北部又布置了铁路站场，此方向也不适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东面的B道和西面的A道。

由于厂前区位于基地东部，因此主要人流出入口布置在厂前区北侧、面向B道开设，与其对应的12号路成为主要人流通道；为避免人流、货流交叉干扰，同时保持厂前区的环境清洁，将主要物流出入口布置在厂区西面、面向A道开设，与其相对应的20号路成为基地主要物流通道。

综合以上分析，基地区块成横列式布局，由西向东分别是镍冶炼区、铜冶炼区、辅助区、厂前区。基地总体布局详见图1。

图1 基地总体布局图

这种东西向的横列式布局不仅适应了地块的形状，合理利用了建设条件，同时也是基于环境影响的考虑。根据当地的气象资料，冬季多偏北风，夏季多偏南风，全年主导风向NNE，由此可见，在风力作用下的污染物扩散对东西向横列式布置的相邻区块影响不大；再者从生产环境来看，基地由西向东环境由差变好。镍铁、铜熔炼的生产会产生烟尘、噪声等污染，布置在厂区中西部，厂前区布置在厂区最东部，远离污染源，环境清洁、安静，而在两者之间布置了环境较清洁的辅助区，可以起到环境隔离和过渡的作用。

5 功能分析与总体规划

大型项目的总体规划经常采用区域划分的方法，将厂内的各种设施按其生产功能或使用性质分成不同的区域，即功能分区。对于整个基地生产来讲，每一功能分区都承担特定的生产任务，它们可能由生产联系紧密的、生产性质相近的、环境状况相似的各种设施组成。

每一个功能分区内部都可以很好地组织和管理生产，而且由于各功能分区之间有一定的间隔，相互之间的干扰影响也少。但是功能分区决不能随机分散布置，它们的布置必须服从基地的总体生产流程、环境保护等要求，合理的总体规划会使他们成为一个有序、有机的整体。

要做到合理布局，一般应从功能分析入手，弄清楚各功能分区之间的联系和影响，进而才能合理安排它们的相互位置。

项目一二期工程总体规划详见图2。

图2 一二期工程总体规划图

5.1 镍冶炼区

镍冶炼区划分为4个功能分区，分别是原料堆场、镍铁一期、镍铁二期、普镍冶炼区。普镍属于二期项目，仅做了场地规划，本节重点介绍镍铁冶炼区，镍铁一、二期规模各产镍铁20万t/a。

镍铁一、二期的生产是相对独立的。它们共用一座原料堆场，主要储存镍铁生产的原料红土矿，约700万t/a，占地面积大，运输作业多，故单独成区。

红土矿由基地西南面的海运码头中转海运皮带运入基地，将红土矿堆场布置在基地的西南部，方便运矿皮带的接入。

镍铁一、二期均在红土矿堆场的北侧，并列布置，镍铁一期靠近东侧铜冶炼布置，因为镍铁一期和铜冶炼同属一期工程，二者靠近可共用基础设施。镍铁冶炼主要由原矿干燥、还原焙烧、熔炼等工序组成，各工序按生产流程由南向北布置。

镍熔炼厂房除了考虑和前段工序生产上的衔接外，还要考虑镍铁成品铁路外运。实际设计中，将镍熔炼厂房布置在镍铁冶炼区的北部、靠近铁路工厂站，直接将铁路线引入厂房内，成品镍铁直接在厂房内装火车。

5.2 铜冶炼区

铜冶炼区由两个项目组成，矿铜冶炼和再生铜冶炼，再生铜冶炼为二期项目，自成一个功能分区。矿铜冶炼生产流程较长，相对较复杂，涉及的生产设施也较多，本节重点介绍矿铜冶炼区，生产规模为40万t/a电铜。

根据各工序生产功能和性质的不同，将矿铜冶炼区再细分为6个功能分区，分别是铜精矿仓、矿铜熔炼、铜电解、制酸、渣选矿、贵金属。

矿铜冶炼是将铜精矿经过熔炼、电解等工序，生产出阴极铜的过程。在铜熔炼厂房内铜精矿经过熔炼、吹炼、精炼浇铸等工序产出铜阳极板，铜阳极板送电解厂房生产阴极铜；铜熔炼产出的含二氧化硫烟气送硫酸系统制硫酸；铜熔炼产出的熔炼渣送渣选矿进一步处理回收铜精矿。电解产出的阴极铜送铜成品库，通过铁路和公路外运；电解副产的阳极泥送贵金属车间处理。制酸产出的硫酸送成品库，通过铁路和公路外运。

综合生产流程和物流分析可以看出，矿铜熔炼是整个生产流程的核心环节，处于整个生产过程的中心位置。

在设计中，将矿铜冶炼分区布置的场地中部，并根据生产和物料流程的方向确定铜电解、渣选矿、制酸分区的相互位置，尽可能达到生产顺畅、物流短捷的目的。同时也要考虑外部精矿运输、成品运输及相互间环境影响的因素。

铜精矿仓(约200万t/a)布置在矿铜熔炼分区的南侧，主要物流通道(20号路)的南侧，独立成区，方便海路和公路铜精矿的运输，也避免公路运输对其他功能分区的影响；铜精矿仓通过皮带运输向配料厂房、铜熔炼厂房供给精矿。

铜阳极板(约40万t/a)在铜熔炼厂房的东部运出，在设计中将阳极板堆场和铜电解对应布置在其东侧，由于两者相距很近，阳极板采用叉车运输。电解产出的阴极铜由道路平板车送至北面、靠近铁路工厂站的铜成品库，以方便铁路和公路外运。

二氧化硫烟气从铜熔炼厂房的南侧产出，经收尘后转折向东，由管道输送至东南侧的制酸分区。烟气在制酸分区，经净化、干吸、转化等工序处理，产出成品硫酸约160万t/a，成品硫酸管道泵送至铁路工厂站附近的酸库储存、外运。

铜熔炼渣从熔炼厂房的北部产出，约120万t/a，将渣选矿(渣缓冷场)布置在铜熔炼厂房的北侧。熔炼渣采用公路渣包车运往渣选矿分区。熔炼渣在运输过程中仍是高温熔融状态，属于危险货物运输，而且运输量很大，为保证运输安全，设置了渣包车专用道路，专用道路与横向道路的相交处设置了一座立交桥。

渣选矿的功能是从冶炼渣中进一步选别、提取铜精矿，回收的铜精矿重新进入冶炼系统，产出的渣尾矿(约120万t/a)将通过铁路或公路外销。在设计中将铁路装车线直接接入过滤厂房，渣尾矿在厂房直接装火车。

贵金属分区的功能是接收电解产出的阳极泥，进一步提炼出贵金属，本分区对安全的要求较高。将贵金属分区布置在电解的南侧，阳极泥的公路运输短捷，同时分区周围设置围墙和监视系统。

5.3 辅助(区)设施

主流程生产的正常进行，离不开配套辅助设施的支持，在本工业基地中，为镍铁、铜冶炼等主流程生产配套的辅助设施包括氧气站、给排水、供电、仓储、机修、办公生活设施等。

由于基地面积很大，辅助设施的布置必须要考虑其服务半径的因素，避免服务距离过远，给生产组织和管理造成不便。本项目设置了综合(服务)区，布置在镍铁和铜冶炼之间，方便为二者提供服务。另外，还采取了一些分级设置的措施，比如办公设施，分为基地和分厂两级，基地级办公设施布置在厂前区，分厂级的办公设施分散在各功能分区。

一些辅助设施比如空压机站、循环水、变配电等，其本身规模不大，又和主体生产设施联系紧密，为了更好地服务生产，将它们靠近负荷中心，分散布置在各功能分区中；有一些辅助设施，自身具有独立的生产功能，各种设施较多，而且规模、用地面积较大，为了更好地组织和管理生产，将它们分区布置，分别构成综合(服务)区、氧气站、仓储中心、维修中心等。

综合(服务)区，由220 kV变电所、中心化验室、铜镍冶炼办公楼、铜镍食堂、浴室组成，处于镍铁和矿铜冶炼的中间位置，从供电来看，外部进线方便，而且220 kV变电所处于负荷中心；从化验作业来看，可以兼顾镍铁和矿铜的使用要求；从办公生活条件来看，无论镍铁还是矿铜分区的管理生活都很方便。

氧气站是从空气中分离制取氧气的设施，它主要为火法冶炼提供氧气，从供给氧气便捷的角度来分析，它的位置适合布置在铜冶炼和镍铁冶炼之间，但是氧气站对环境空气的洁净度要求很高，而无论镍铁还是矿铜冶炼，它们附近的空气在一定程度上均有污染，因此将氧气站放在两者之间不太适宜。如果将氧气站靠近厂前区布置，空气洁净度达到了要求，但是氧气站的噪声又会对厂前区造成干扰。经比较论证，将氧气站布置在距厂前区约300 m、环境较清洁的场地上。

仓储中心是整个基地，储存建材、设备和备品备件的中转性场所，这些货物大多通过铁路运入基地，因此仓储中心靠近铁路站场布置，将铁路装卸线直接引入货场内，方便装卸作业。同时该位置在厂区东部、厂前区的北面，环境比较洁净。

维修中心在整个基地仅设一座，而且仅配置必要的小型机修设施，基地的中大修任务可委托社会力量完成，一些重要设备的维修直接委托设备厂家。相对而言，维修中心的环境较干净，将维修中心布置在厂前区和铜冶炼分区的中间地带，一方面方便维修为生产区提供服务，另一方面也对冶炼区和厂前区的环境起分隔作用。

5.4 厂前区

厂前区由基地级的综合办公、食堂和浴室、广场及绿化美化设施等组成，是整个基地行政管理和信息管理的中心，也是主要生活福利设施的中心，更是基地内外联系的枢纽。厂前区布置在基地的东部，主要人流通道(12号路)的南侧，靠近主要人流出入口，与居住区和城镇距离短捷，方便职工上下班和企业对外联系。同时厂前区远离生产区，配合适当的绿化美化设施，环境清洁、优美。

5.5 铁路工厂站

铁路工厂站布置在基地北部，设计为一站两场形式，总长度近3 000 m，和基地东西向的长度相当。这种布置和基地横列式的总体布局形式相适应，铁路站场南侧多布置着装卸货位，货物的铁路装卸作业直接高效，尽可能减少中间转运环节；同时铁路线路也不会深入功能分区内部，避免了与厂内道路的交叉干扰。

5.6 分区道路

道路为满足生产对道路交通的要求而设置，对总体规划而言基地主干道路也具有划分功能分区的作用。本项目场地平缓，主干道路成规整、顺直的环形布置，使得物料运输顺畅、管线敷设方便、功能分区明确。同时镍铁和铜冶炼之间的5号路，铜冶炼和辅助区之间的15号路以及主要人流通道12号路，主要物流通道20号路共同构成“两纵两横”的基地总体规划的骨架。

6 结语

大型企业的总体规划，由于涉及的项目、影响因素较多，往往会产生各种复杂的矛盾，在分析和解决这些矛盾的过程中，功能分析是一种最重要、最基本的手段。功能分析往往从当地建设条件和企业各组成部分的生产功能入手，以总体生产流程为核心，对如何利用外部建设条件、各功能分区间的相互联系和影响进行充分论证，在此基础上才可能合理安排各功能分区的相互位置，使整个企业的各组成部分成为一个有序合理有机的整体。

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[4] 余永龄.工厂总布置图设计实用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，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

高晓军(1968—)，男，河北井陉人，工学学士，高级工程师，从事总图设计与运输专业的设计工作。

2017-05-27