製鉄所設計・建設の必須フェーズ：製品選定から試運転まで

製鉄所は極めて資本集約的なプロジェクトであり、建設と試運転に非常に長い時間を要します。さらに製鉄所は試運転後、非常に長い年月操業し、その間に操業環境の変化に対応しなければなりません。したがって、試運転までのプラントの各フェーズでの適切な意思決定が極めて重要です。実施フェーズでの誤った決定は、操業要員に多くの問題を引き起こし、彼らはプラントの寿命を通じてその問題と付き合うことになります。製鉄所設計の各フェーズと、これらのフェーズで必要な決定について説明します。

製品ミックスの選定

製鉄所は顧客が必要とする特定の主力鋼製品を生産するために建設されます。主力鋼製品の生産中に、いくつかの副製品と副生成物も生産され、これらは販売されます。製品ミックスの選定は非常に重要な意思決定プロセスであり、プラントの技術と生産プロセスの選定が製品ミックスに依存するためです。製品ミックス選定の基準には、市場調査、信頼できる機関による将来需要予測、政府の方針と予測などが含まれます。もう一つの重要な基準は、試運転後にプラントが対象とする市場のタイプです。市場は (i) 捕捉用途、(ii) 地域市場、(iii) 国内市場、(iv) 輸出市場、または (v) これらすべての可能性があります。

サイト選定と用地取得

製品ミックスが確定したら、次のステップは製鉄所のサイト選定です。適切なサイトの選定は、投資額が非常に大きく、地域経済に大きな影響を与えるため、極めて重要な活動です。これは一度決めたら変更できない戦略的決定です。選定サイトの変更は、多大な時間と費用の損失を伴ってのみ可能です。通常、最終サイト選定はいくつかのサイトを評価した後に行われます。サイト選定活動の詳細は、こちらの記事で説明しています。

選定サイトでプラント用地を取得する必要があります。プラントと施設に必要な土地に加え、取得すべき土地には以下が含まれます。(i) 現在の基準であるプラントと施設に必要な土地の33%にあたるグリーンベルト用地、(ii) プラントへの道路と鉄道アプローチ用地、(iii) 受電用高圧線路用地、(iv) プラントへの受水施設用地、(v) 一定割合の従業員への居住施設提供用地。

実施可能性調査報告書

実施可能性調査報告書（FR）の作成が次のステップです。実施可能性調査報告書は、簡易実施可能性調査報告書（技術ノートとも呼ばれる）、詳細実施可能性調査報告書（DFR）、または技術経済実施可能性調査報告書（TEFR）のいずれかです。以前は実施可能性調査報告書の後に詳細プロジェクト報告書（DPR）を作成するのが慣例でしたが、現在はDPRは作成されていません。

TEFRは将来のすべての作業の基礎となる最も重要な文書です。TEFRを細心の注意と高い精度で作成することが重要です。TEFRはプロジェクト資金調達のために金融機関に必要とされます。TEFRにはプロジェクトの以下の側面が含まれます。

• 一般的なシナリオ
• 主製品、副製品、副生成物を含むプラントの製品ミックス
• プラントの技術とプロセス選定
• プラントの物質収支とプラント全体のプロセスフローシートの作成
• 原材料要件の決定、その仕様、プラントでの受入と取り扱いの説明
• プラント一般レイアウトの確定（詳細はこちらの記事を参照）
• プラントプロセスと設備の予備詳細化、予備ショップレイアウトの作成
• プラント補助プロセスと設備の予備詳細化、予備ショップレイアウトの作成。空気分離プラントの典型的なショップレイアウトを図1に示す。
• 電力、水、燃料、ユーティリティの要件決定とそれらの受入、取り扱い、貯蔵施設
• プラントのガス、電力、水収支
• プラント内部物流の説明
• 建設段階と操業段階の両方でのプラント必要要員の決定と配置計画の推奨
• プラント建設資材要件の予測
• 十分な詳細でのプラント建設スケジュール
• プロジェクトコストと運転コストの算出
• 一定期間でのプラント収益性とIRR（内部収益率）の算出

実施可能性調査報告書完了後の活動

TEFR作成後、プラント詳細設計と建設活動が始まる前に、いくつかの活動を完了する必要があります。これらは以下の通りです。

• プラントオーナーによって受け入れられたTEFRを、製鉄所の建設と試運転に必要な資金調達のために金融機関に提出する。
• プラントの環境クリアランス（EC）業務を認定機関に委託する。環境クリアランスは時間がかかるため、できるだけ早期に着手すべき。EC作業はTEFR作成の途中から開始可能。ECの重要なステップには、スコーピング、公聴会、地元公害防止機関からのNOC（異議なし証明書）、基準に基づく環境影響評価（EIA）と環境管理計画（EMP）報告書の作成と当局への提出、当局での報告書防衛が含まれる。EIAとEMP報告書の作成には時間がかかる。報告書は、報告書作成機関によってプラントサイトで収集された実際の現場データに基づく必要があるため。建設活動は当局からECを受領してから開始できる。
• 州機関から建設用と操業用の両方の電力と水の割り当てを確保する。
• 鉱山割り当てについて政府に働きかけ、完了まで主要原材料サプライヤーとMOUを締結して原材料供給の安全性を確保する。
• 工場検査局、原材料と製品の輸送に関する鉄道、労働検査局、電気検査局など、様々な他の規制当局からの承認を取得する。
• サイトでの土地測量とサイト造成
• 建設要員の採用
• 土地サイトでの境界壁と警備所の建設
• アプローチ道路とアプローチ鉄道線、建設用電力と建設用水の施設、建設中の通信施設、建設資材置き場、建設事務所と食堂、救護所建設、消火設備、建設従業員用仮設宿舎、コンクリート製造プラント建設、建設に必要な移動式と輸送機器の調達などのイネーブリング工事の実施
• 組織は図面アーカイブ部門を発展させ、プラントで受領するすべての図面と文書を体系的に保管し、必要時にコンサルタントと請負業者に発行できるようにする。記録用に「発行不可」コピー1部と参照用コピー1部を常にアーカイブに保管する。

プラントと設備の発注

プラントと設備の発注活動は、環境クリアランス活動の開始直後に開始できます。しかし、実際の発注はECに関して十分な進捗があるときに行うべきです。発注のために、プラント全体をいくつかのパッケージに分割する必要があります。パッケージ数は多すぎないようにすべきで、多数のパッケージはプラントでより大きな体制を必要とし、そのユーティリティはプラント試運転後にはなくなるためです。プラントと設備は、完全ターンキーベースまたは、土木工事、建物構造物、設備据付活動を除いた部分ターンキーベースで発注できます。組織の幹部が各パッケージの全体責任者となります。この幹部は、組織内およびサプライヤーとのパッケージに関するすべての活動を調整します。プラントと設備の発注プロセスには以下の活動が含まれます。

• プラント全体で共通の一般標準仕様書（GSS）の作成。これはすべての入札照会の一部となる。
• パッケージ別入札仕様書の作成。各入札仕様書は、(i) 技術仕様、(ii) 商業仕様、(iii) 適用規格のリスト、(iv) GSS の4部構成とする。
• 選定されたショートリスト企業に4つの仕様書とともに入札を招請する。有用なオファーのみを得るため、通常制限付き入札照会プロセスを採用する。
• オファーの受領
• オファーの評価。オファーは、入札仕様書に含まれるすべての分野をカバーする幹部チームによって評価されるべき。
• 選定業者との交渉
• 交渉の承認と発注

発注後のエンジニアリング活動

以下は発注後のエンジニアリング活動です。

• 発注受領後、サプライヤーはショップレイアウト、一般レイアウトの関連部分、納入・建設スケジュールを更新し、組織とそのコンサルタントとのキックオフミーティングでそれらを確定する。この会議で、電力、水、ユーティリティ、燃料の引き渡しポイント条件を確定する。
• サプライヤーがコンサルタントによって作成される土木・構造建設図面のためのフィードバックデータを提供するか、契約条件に基づいて土木・構造建設図面を提供する。
• 土木・構造工事の数量を積算し、工事請負業者を決定して作業を実施する。
• 土木建設工事は大規模なため、プラントサイトで1〜2基のコンクリート製造プラントを建設・稼働させる。
• セメント、鉄筋、鋼材、屋根・側壁用鋼板、砂、砂利の調達アクションを開始し、これらの材料の安全在庫を倉庫に維持して建設作業の継続性を確保する。
• 土木工事を開始。梅雨時の土木工事中断を考慮して土木工事を計画する。
• 建物構造物の製作を開始し、基礎が完成する頃には建物構造物が準備完了しているようにする。
• 設備リスト、試運転スペア、消耗品、運転部品、一般配置図（GA）、主要設備仕様、配管計装図（P&I）、水・ユーティリティ・蒸気のフロー図、制御思想とスキーム、電力単線図をサプライヤーから提出させ、組織または組織のコンサルタントの承認を得る。
• 設備据付マニュアルを据付開始よく前に供給する。
• 早動スペアと運転部品の調達のための製造図面と詳細仕様、および2年分スペアと保険スペアのリストをサプライヤーから提出させ、組織がこれらの品目の調達アクションを適時に実施できるようにする。
• クレーンとハンドリング機器を適時に据え付け、ショップ設備をできるだけ恒久設備で据え付けられるようにする。
• 設備納入を、プラント到着後すぐに基礎に据え付けられるように調整する。さらに、取り扱い中に破損しやすい設備については取り扱い指示を事前にプラントに届ける。
• 設備据付をサプライヤー担当者の監督下で据付請負業者が実施する。
• 建設・据付活動中の事故防止のため、建設安全基準と消防安全基準を厳守する。
• サプライヤーと各請負業者の活動を定期的に監視する。すべての関係者との定期的なレビュー会議を開催し、すべての作業機関の活動を緊密に調整し、必要に応じて是正措置を講じて、スケジュール通りにすべてのフロントで均一な進捗を確保する。
• エンジニアリング活動の進捗に応じて、一般レイアウトとショップレイアウトが継続的に改訂される。有効なレイアウト改訂について混乱を避けるため、マスターレイアウトを維持する必要がある。

試運転活動

試運転活動中の重要な側面は以下の通りです。

• 据付完了後、すべての関係者によって署名されたプロトコルに基づき試運転活動を開始する。
• 試運転と操作マニュアルを試運転活動開始よく前に受領する。
• すべての操作要員が、業務のための適切な訓練を受けた後、各自のポジションに配置されていること。
• すべての試運転スペア、運転部品、消耗品が現場で入手可能であること。
• 恒久的な水と電力の供給が利用可能であることが望ましい。
• 施設運転に必要な原材料が調達され、原材料保管エリアで入手可能であること。
• 試運転活動を順序立てて実施する。メインユニットの運転に必要な補助設備を、メインユニットの試運転前に試運転し、安定化させる。
• 試運転活動開始前にラインへの充電を行う。
• サプライヤーの試運転担当者の監督下で試運転活動を実施する。
• 試運転活動は、個別ユニットの無負荷試験を推奨期間実施することから始める。個別ユニットの無負荷試験で見つかった故障を除去後、統合無負荷試験を推奨期間実施する。統合無負荷試験で見つかった故障を修正する。
• 試運転活動完了後、プロトコルに署名する。
• 貯蔵ビンへの材料受入を実施する。
• 試運転活動中、すべての安全基準を遵守して予期せぬ事態を防止する。

試運転後の活動

以下は試運転後の活動です。

プラント設備が負荷運転され、初期トラブルを避けるための注意を払いながら生産活動が開始されます。

• プラント生産が安定し、一定レベルに達した後、契約条件に基づきサプライヤーにプラントの性能保証実証を求める。
• 性能保証試験が成功したら、プラントの定常生産を継続できる。