Essentiële fasen bij het ontwerpen en bouwen van een staalfabriek

Een staalfabriek is een project dat zeer kapitaalintensief is en een heel lange tijd nodig heeft voor de bouw en inbedrijfstelling. Verder moet een staalfabriek na inbedrijfstelling een heel groot aantal jaren opereren en tijdens deze periode moet de fabriek omgaan met veranderingen in de operationele omgeving. Daarom is correct besluitvormen van het allerbelang tijdens de verschillende fasen van de fabriek tot inbedrijfstelling. Elk foutief besluit tijdens de implementatiefase kan veel problemen creëren voor het opererend personeel en zij moeten het probleem gedurende de levensduur van de fabriek aanhouden. De verschillende fasen van het ontwerp van een staalfabriek en de benodigde beslissingen tijdens deze fasen worden hier beschreven.

Selectie van productmix

Een staalfabriek wordt opgericht om bepaalde primaire staalproducten te produceren die door klanten vereist worden. Tijdens de productie van primaire staalproducten worden ook enkele secundaire producten en bijproducten geproduceerd die verkocht moeten worden. Selectie van de productmix is een heel belangrijk besluitvormingsproces aangezien de technologie- en productieprocesselectie in de fabriek afhangt van de productmix. Criteria voor selectie van de productmix omvatten marktonderzoek, toekomstige vraagprojecties door betrouwbare instanties, en overheidsbeleid en projecties etc. Een ander belangrijk criterium voor de selectie van de productmix is het type markt dat de fabriek na inbedrijfstelling moet bedienen. De markt kan zijn: (i) eigen gebruik, (ii) lokale markt, (iii) nationale markt, (iv) exportmarkt, of (v) allemaal.

Locatieselectie en grondverwerving

Nadat de productmix vaststaat is de volgende stap de selectie van de locatie voor de staalfabriek. De selectie van een geschikte locatie is een zeer kritische activiteit aangezien de investering erg groot is en het de economie van het gebied zeer beïnvloedt. Het is een strategisch besluit dat niet gewijzigd kan worden eenmaal genomen. Veranderingen in de geselecteerde locatie kunnen alleen gedaan worden met een aanzienlijk verlies van tijd en geld. Normaal wordt de definitieve locatieselectie gedaan na evaluatie van verschillende locaties. De details van de activiteiten voor locatieselectie zijn beschreven in het artikel https://www.ispatguru.com/site-selection-activity-for-a-greenfield-steel-plant/.

Het grond voor de fabriek moet verworven worden op de geselecteerde locatie. Naast het grond nodig voor de fabriek en de faciliteiten, moet de te verwerven grond omvatten: (i) grond nodig voor groene gordel conform norm wat momenteel 33% is van het grond nodig voor de fabriek en faciliteiten, (ii) grond nodig voor de weg- en spoorbenaderingen voor de fabriek, (iii) grond nodig voor de binnenkomende hoogspanningslijn, (iv) grond nodig voor de faciliteiten voor de ontvangst van water in de fabriek, en (v) grond nodig voor het voorzien van woonfaciliteiten aan een bepaald percentage van werknemers.

Haarbaarheidsrapport

De voorbereiding van het haarbaarheidsrapport (FR) is de volgende stap. Het haarbaarheidsrapport kan een kort haarbaarheidsrapport zijn, soms technische nota genoemd, gedetailleerd haarbaarheidsrapport (DFR), of een techno-economisch haarbaarheidsrapport (TEFR). Vroeger was het na het haarbaarheidsrapport gebruik om een gedetailleerd projectrapport (DPR) te maken. Echter DPR wordt tegenwoordig niet meer gemaakt.

TEFR is het belangrijkste document aangezien het de basis is voor al het toekomstige werk. Het is belangrijk dat de TEFR met veel aandacht en met grote nauwkeurigheid wordt opgesteld. TEFR wordt nodig door de financiële instellingen voor het financieren van het project. De TEFR bevat de volgende aspecten van het project:

• Algemeen scenario
• Productmix voor de fabriek met zowel de primaire, secundaire en de bijproducten
• Technologie- en processelectie voor de fabriek
• Materiële balans voor de fabriek en ontwikkeling van processtromediagram voor de gehele fabriek
• Bepaling van grondstofvereisten, hun specificatie samen met beschrijving van hun ontvangst en handling in de fabriek
• Finalisatie van algemene fabrieklay-out. Dit is in meer detail beschreven in het artikel https://www.ispatguru.com/considerations-in-general-layout-of-a-steel-plant/
• Voorlopige detaillering van fabriekprocessen en apparatuur en ontwikkeling van voorlopige winkel lay-outs
• Voorlopige detaillering van fabriekauxiliaire processen en apparatuur en ontwikkeling van voorlopige winkel lay-outs. Een typische winkel lay-out voor een luchtscheidinginstallatie is getoond in Figuur 1.
• Bepaling van stroom, water, brandstof en utiliteitsvereisten en faciliteiten van hun ontvangst, handling en opslag
• Gas, stroom en waterbalans voor de fabriek
• Beschrijving van fabriekinterne logistiek
• Bepaling van fabriekpersoneelsbehoefte zowel voor bouwfase als operationele fase en aanbevelingen voor hun plaatsingsplannen
• Projectie van vereiste bouwmaterialen voor de fabriek
• Fabriekbouwschema in voldoende detail
• Uitrekenen van projectkosten en exploitatiekosten
• Uitrekenen van fabriekwinstgevendheid en IRR (interne rendementvoet) over een periode.

Activiteiten na het haarbaarheidsrapport

Na voorbereiding van TEFR zijn diverse activiteiten vereist om te voltooien voordat de gedetailleerde ingenieurs- en bouwactiviteiten van de fabriek starten. Deze zijn als volgt:

• De TEFR, eenmaal geaccepteerd door de fabriekeigenaren, wordt ingediend bij de financiële instellingen voor het vastleggen van de benodigde financiering voor de bouw en inbedrijfstelling van de staalfabriek.
• De taak van de milieuvergunning (EC) voor de fabriek wordt aan een geautoriseerde instantie gegeven. De milieuvergunning is tijdrovend en het werk eraan moet zo vroeg mogelijk beginnen. Werk aan EC kan starten halverwege de voorbereiding van TEFR. De belangrijke stappen voor EC omvatten scoping, publieke hoorzitting, NOC (geen bezwaar verklaring) van lokale milieubeheerautoriteiten, voorbereiding van milieu-effectrapport (MER) en milieu-beheerplan (MBP) rapport conform de normen en indiening bij de autoriteiten, en de verdediging van het rapport voor de autoriteiten. Voorbereiding van MER en MBP rapport kost tijd aangezien het rapport gebaseerd moet zijn op de daadwerkelijke veldgegevens verzameld op de fabrieklocatie door de instantie die het rapport opstelt. Bouwactiviteiten op de locatie kunnen pas starten na ontvangst van EC van de autoriteiten.
• Toewijzing van stroom en water van de staatsinstanties zowel voor bouw als voor exploitatie moet vastgelegd worden.
• De overheid moet benaderd worden voor de toewijzing van mijnen en totdat dit gedaan is, moet een MOU worden gesloten met de toonaangevende grondstuffleveranciers om de zekerheid van grondstofleveringen te garanderen.
• Goedkeuringen van diverse andere regelgevende autoriteiten zoals fabriekinspectie, spoorwegen voor het verplaatsen van grondstoffen en eindproducten, arbeidsinspectie, en elektriciteitsinspectie etc. moeten verkregen worden.
• Opmeten van het grond op de locatie en terreinnivellering
• Werving van bouwpersoneel
• Bouw van omheining en beveiligingsposten op de grondlocatie
• Uitvoeren van de voorbereidende werken wat omvat: bouw van benaderingsweg en benaderingsspoorlijn, faciliteiten voor bouwstroom en bouwwater, faciliteiten voor communicatie tijdens bouw, bouwopslagen, bouwkantoren en kantine, bouw van eerste hulp post, voorziening van brandbestrijdingsfaciliteiten, tijdelijke koloniës voor bouwmedewerkers, bouw van betonproductieinstallatie, en aankoop van mobiele en transportapparatuur nodig voor bouw etc.
• De organisatie moet een tekenarchiefafdeling ontwikkelen zodat alle tekeningen en documenten die in de fabriek ontvangen worden systematisch bewaard en uitgegeven worden aan consultants en aannemers op het moment van behoefte. Voor archiefdoeleinden moet één 'niet uit te geven' kopie en één kopie voor referentiedoeleinden altijd in het archief bewaard blijven.

Bestellen van fabriekapparatuur

De activiteit van bestellen van de fabriekapparatuur kan onmiddellijk starten na het starten van de activiteit voor milieuvergunning. Echter daadwerkelijke orders moeten geplaatst worden wanneer er voldoende vooruitgang is met betrekking tot de EC. Voor bestellen moet de complete fabriek verdeeld worden in een aantal pakketten. Het aantal pakketten mag niet te veel zijn aangezien een groot aantal pakketten een grotere opzet bij de fabriek vereist wiens nut er niet meer zal zijn zodra de fabriek in bedrijf gaat. De fabriekapparatuur kan besteld worden op complete turnkey basis of deels turnkey basis waar burgerlijke werken, gebouwconstructies en apparatuurmonteringsactiviteiten uitgesloten zijn. Een executive van de organisatie is overal verantwoordelijk voor elk pakket. Deze executive moet alle activiteiten met betrekking tot het pakket binnen de organisatie en met de leverancier coördineren. De volgende activiteiten zijn betrokken in het proces van bestellen van fabriekapparatuur:

• Voorbereiding van algemene standaardspecificaties (GSS) die gemeenschappelijk zijn voor de gehele fabriek en deel uitmaken van alle tenderaanvragen.
• Voorbereiding van pakketwijze tenderspecificatie. Elke tenderspecificatie moet vier delen hebben: (i) technische specificatie, (ii) commerciële specificatie, (iii) opsomming van toepasselijke normen, en (iv) GSS.
• Uitnodiging tot de tender samen met de vier specificaties moet gestuurd worden naar de geselecteerde korte lijst partijen. Om alleen nuttige offertes te krijgen, wordt normaal een beperkte tenderprocedure gevolgd.
• Ontvangst van de offertes
• Evaluatie van de offertes. De offertes moeten geëvalueerd worden door een team van executives die alle disciplines in de tenderspecificatie dekken.
• Onderhandeling met de geselecteerde partij
• Goedkeuring van de onderhandeling en plaatsing van order

Na-order ingenieursactiviteiten

De volgende zijn de na-order ingenieursactiviteiten:

• Na ontvangst van de order, werkt de leverancier de winkel lay-out, het relevante deel van de algemene lay-out, leverings- en bouwschema bij en bevriest ze in de kick-off vergadering met de organisatie en zijn consultant. Tijdens deze vergadering worden overnamepuntcondities voor stroom, water, utiliteiten en brandstoffen bevroren.
• Leverancier levert de terugkoppelingsgegevens voor de burgerlijke en structurele bouwtekeningen die door een consultant gemaakt moeten worden of levert de burgerlijke en structurele bouwtekeningen conform de contractvoorwaarden.
• De hoeveelheden voor burgerlijke en structurele werken worden geschat en aannemer voor burgerlijke en structurele werk wordt vastgelegd voor het uitvoeren van de klus.
• Aangezien het burgerlijke bouwwerk groot is, moeten één of twee betonproductieinstallaties op de fabrieklocatie gebouwd en in bedrijf genomen worden.
• Aankoopactie voor cement, wapeningsstaal, staalprofielen, platen voor daken en zijwanden, zand, en breksteen moet starten en een veilige voorraad van deze materialen moet in de magazijnen worden gehandhaafd om continuïteit van bouwwerk te garanderen.
• Werk aan burgerlijk werk te starten. Onderbreking van burgerlijk werk tijdens monsoen moet in gedachten gehouden worden tijdens de planning voor het burgerlijk werk.
• Fabricatie van gebouwconstructies moet starten zodat de gebouwconstructies klaar zijn op het moment dat hun funderingen klaar zijn.
• Lijsten voor apparatuur, inbedrijfstellingsreserveonderdelen, verbruiksartikelen, en exploitatieonderdelen, algemene rangschikking (GA) tekeningen, specificaties van grote apparatuur, roer- en instrumentatie (P&I) diagrammen, stromediagrammen voor water, utiliteiten, en stoom, besturingsfilosofie en schema, en enkellijndiagrammen voor stroom moeten door de leverancier worden ingediend ter goedkeuring door de organisatie of door de consultant van de organisatie.
• Monteringshandleiding voor de apparatuur moet tijdig vóór de start van de montage geleverd worden.
• Fabricatietekeningen samen met gedetailleerde specificaties voor aankoop voor de snel bewegende reserveonderdelen en exploitatieonderdelen alsmede de lijsten van twee jaar reserveonderdelen en verzekeringsreserveonderdelen moeten door de leverancier worden ingediend zodat de organisatie actie kan ondernemen voor de aankoopactie van deze artikelen tijdig.
• Kranen en hanteringsapparatuur moeten tijdig gemonteerd worden zodat de winkelapparatuur gemonteerd kan worden door permanente faciliteiten zover mogelijk.
• De leveringen van de apparatuur moeten geregeld worden op een zodanige manier dat ze onmiddellijk op fundering geplaatst kunnen worden zodra ze in de fabriek ontvangen worden. Verder hanteringsinstructies moeten de fabriek van tevoren bereiken voor de apparatuur die gevoelig zijn voor schade tijdens hantering.
• Apparatuurmontage moet uitgevoerd worden door de montageaannemer onder toezicht van de leveranciersvertegenwoordigers.
• Om ongevallen tijdens bouw- en montageactiviteiten te voorkomen, moeten bouwveiligheidsnormen en brandveiligheidsnormen strikt worden gevolgd.
• De activiteiten van de leverancier en diverse aannemers moeten op een regelmatige basis gemonitord worden. Er moeten regelmatige evaluatievergaderingen zijn met alle betrokken partijen om alle activiteiten van alle werkende instanties nauw te coördineren en correctieve acties te ondernemen waar nodig om een uniforme voorgang van het werk volgens schema op alle fronten te garanderen.
• Naar mate de ingenieursactiviteiten vorderen, vinden herziene algemene lay-out en winkel lay-outs plaats op continue basis, waarvoor het noodzakelijk is dat een master lay-out wordt bijgehouden om verwarring over de geldige revisie voor de lay-out te vermijden.

Inbedrijfstellingsactiviteiten

De volgende zijn de belangrijke aspecten tijdens de inbedrijfstellingsactiviteiten:

• Inbedrijfstellingsactiviteiten moeten starten na voltooiing van de montage en een protocol is getekend tot dit effect door alle betrokken partijen.
• Inbedrijfstellings- en bedieningshandleidingen moeten tijdig vóór de start van de inbedrijfstellingsactiviteiten ontvangen worden.
• Alle opererend personeel moet op hun posities beschikbaar zijn na een passende training voor de functie.
• Alle inbedrijfstellingsreserveonderdelen, exploitatieonderdelen en verbruiksartikelen zijn beschikbaar op de locatie.
• Het is wenselijk dat permanente leveringen van water en stroom beschikbaar zijn.
• Grondstoffen nodig voor het draaien van de faciliteiten zijn aangeschaft en beschikbaar in het grondstoffenopslaggebied.
• Inbedrijfstellingsactiviteiten moeten in volgorde uitgevoerd worden. Auxiliaire faciliteiten nodig voor het draaien van de hoofdeenheden moeten eerst inbedrijfgesteld en gestabiliseerd worden voordat de hoofdeenheden inbedrijfgesteld worden.
• Opladen van de lijnen moet gedaan worden vóór de start van de inbedrijfstellingsactiviteiten.
• Inbedrijfstellingsactiviteiten moeten uitgevoerd worden onder toezicht van de inbedrijfstellingsvertegenwoordigers van de leverancier.
• Inbedrijfstellingsactiviteiten starten met de belastingvrije test voor de aanbevolen tijdsduur voor individuele eenheden. Na verwijdering van de fouten opgemerkt tijdens de belastingvrije test van de individuele eenheden, geïntegreerde belastingvrije test moet gedaan worden voor de aanbevolen tijdsduur. De fouten opgemerkt tijdens de geïntegreerde belastingvrije test, moeten gecorrigeerd worden.
• Na voltooiing van de inbedrijfstellingsactiviteiten moet een protocol getekend worden.
• Ontvangst van de materialen in de opslagbins moet uitgevoerd worden.
• Tijdens de inbedrijfstellingsactiviteiten moeten alle veiligheidsnormen gevolgd worden om enig onvoorziene incident te voorkomen.

Na-inbedrijfstellingsactiviteiten

De volgende zijn de na-inbedrijfstellingsactiviteiten:

Fabriekapparatuur wordt op belasting genomen en de productieactiviteiten starten met voorzorgsmaatregelen om de kinderziektes te vermijden.

• Naarmate de fabriekproductie gestabiliseerd is en een respectabel niveau bereikt, moet de leverancier gevraagd worden om de prestatiegarantie van de fabriek te demonstreren conform de contractvoorwaarden.
• Na de succesvolle prestatiegarantietest kan de regelmatige productie van de fabriek doorgaan.