Проблемы реактивной мощности в черной металлургии на примере производства агломерата и окатышей

Анонс: Производство агломерата и окатышей в горнодобывающей и металлургической отраслях. Особенности энергопотребления и нагрузки предприятий, цехов агломерата и окатышей. Компенсация реактивной мощности и локализация гармоник на производствах агломерата и окатышей.

Предприятия, цеха по производству агломерата и окатышей могут входить в состав, как горно-обогатительных комбинатов (ГОК) горнодобывающей отрасли, так и заводы/комплексы полного цикла черной металлургии, но вне зависимости от этого определяют значительную долю от общего энергопотребления объекта из-за мощной нагрузки нелинейного характера.

Так, в черной металлургии доля энергопотребления предприятий и цехов по производству агломерата и окатышей в среднем составляет 11.5% от всего объема использованной электроэнергии холдингов, корпораций (см. диаграмму ниже), а если принимать во внимание факты того, что:

• для металлургической и горнодобывающей отраслей характерны очень большая энергоемкость, как продукции (40% и более себестоимости продукции составляют затраты на электроэнергию), так и основных фондов (до 70% - стоимость электрооборудования в металлургии, 55-60% - в горнодобывающей промышленности);
• основную долю мощной нелинейной нагрузки предприятий и цехов по производству агломерата и окатышей сегодня формируют электроприводы постоянного тока с ШИМ преобразователями, не только потребляющими значительные объемы реактивной энергии, но и генерирующими в сеть гармонические возмущения с их негативами для производственно-технологических процессов, работы электрооборудования, автоматических систем управления,

то вопросы энергосбережения и повышения качества электроэнергии производств агломерата и окатышей могут и должны стать приоритетными для менеджментов предприятий, холдингов, корпораций.

Важно: Компания «МИРКОН» напоминает менеджментам ГОКов горнорудной отрасли, заводов и комплексов полного цикла черной металлургии, что:

• Постановлением Правительства РФ N 937 от 13.08.2018 в «Правила недискриминационного доступа...» внесен пункт «в» п.14 раздела II, обязывающий потребителя обеспечивать надлежащее техническое состояние и функциональность оборудования, регулирующего реактивную мощность;
• Постановлением Правительства РФ N 1622 от 21.12.2018 в «Правила недискриминационного доступа...» внесен пункт «е» п.14 раздела II, обязывающий потребителя обеспечивать показатели качества электроэнергии и соотношения потребления активной и реактивной мощности, соответствующие обязательным требованиям ТУ на подключение;
• Минэнерго России разработан и действует с 18 января 2020 года Приказ № 465 от 14.05.2019, формализующий «Правила проведения технического освидетельствования оборудования, зданий и сооружений объектов электроэнергетики», который п. 4 раздела II определяет объекты обязательного технического освидетельствования сетей напряжения 1 кВ и выше, а в их число внесены статические компенсаторы, конденсаторные установки и конденсаторы.

Особенности энергопотребления и нагрузки предприятий, цехов агломерата и окатышей.

Технологический процесс производства агломерата и окатышей включает разгрузку и складирование сырья, подготовку шихты рудных материалов, окуксование на агломерационных или окомкование на обжиговых агрегатах, складирование и отгрузку готовой продукции. Отдельные этапы производственного процесса связаны между собой технологически, что обеспечивается системами контроля и автоматизации, а также технически транспортными механизмами, системами аспирации, водоподготовки, подачи сжатого воздуха, газа, освещения и т.д.

На крупных предприятиях для разгрузки руды, кокса, погрузки, транспортировки шихты, погрузки агломерата, окатышей используются электрические мостовые краны с групповым, индивидуальным или многодвигательным приводом на тиристорных преобразователях, а в самых современных производствах – с адаптивным электроприводом постоянного тока с обратной связью и автоматическим регулированием всех параметров системы интеллектуальным контроллером на IGBT-транзисторах.

В электроприводах средней и большой мощности оборудования со стабильным и длительным режимом работы - воздуходувок, эксгаустеров, компрессоров, вентиляторов, насосных агрегатов и пр. - могут использоваться, как асинхронные двигатели переменного тока, так и синхронные двигатели с высокими значениями коэффициента мощности, иногда с опережающим током, позволяющие частично компенсировать потребность в реактивной энергии. Электроприводы на асинхронных двигателях переменного тока потребляют реактивную мощность тем больше, чем меньше их КПД, синхронные электродвигатели могут выступать, как потребителями, так и генераторами реактивной энергии в зависимости от загрузки.

В зависимости от используемого способа окуксования рудных материалов - окатывания во вращающихся обжиговых печах (высокотемпературная грануляция) или окуксование в агломерационных агрегатах с продувкой сжатым воздухом аглоэксгаустерами – время и энергоемкость процесса может быть разной. Однако и для обжиговых печей, и для агломерационных машин типично используют тиристорный электропривод постоянного тока на ШИМ преобразователях, для которых характерно большое потребление реактивной энергии и интенсивная генерация гармоник разных порядков в зависимости от типа (см. типовой спектральный состав токов электроприводов на базе 12-ти и 6-ти ШИМ преобразователей здесь). Дополнительную мощную нагрузку на силовые сети предприятий, цехов по производству агломерата и окатышей оказывают:

• трансформаторы подстанций, преобразователей, электрооборудования;
• системы аспирации, вентиляции, кондиционирования, водоподготовки, водоотведения и пр.;
• системы освещения с мощными ДРЛ источниками из-за запыленности и большого пространства цехов, а также сегменты сетей с энергосберегающим освещением, центрами обработки данных, вспомогательными производствами и пр.

Компенсация реактивной мощности и локализация гармоник на производствах агломерата и окатышей.

С учетом специфики нагрузки и ее влияния, как на баланс мощности, так и на качество электроэнергии в сети, компания «МИРКОН» для предприятий, цехов по производству агломерата и окатышей рекомендует:

• планировать мероприятия по нивелированию перетоков реактивной мощности и повышению качества электроэнергии, в том числе путем локализации источников гармоник только после профессионального энергоаудита объекта, включающего мониторинг, регистрацию и анализ максимально полного пакета параметров качества (см. более детально здесь);
• использовать в сетях для нивелирования перетоков реактивной энергии только установки повышения коэффициента мощности с превентивной защитой конденсаторов от токов гармоник дросселями или пассивными фильтрами (УКРМФ или УКРМТФ);
• при групповой или индивидуальной компенсации реактивной мощности нагрузки с быстроизменяющимися характеристиками использовать быстродействующие установки УКРМТ или УКРМТФ с тиристорным управлением;
• локализовать источники гармонических возмущений активными фильтрами гармоник, но максимально близко к нагрузке, что позволит снизить мощность и, соответственно, цену фильтра;
• стремиться переходить на прогрессивные и более доступные финансово гибридные УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ с одной нерегулируемой ступенью для компенсации фоновой потребности в реактивной энергии, а также гибридные фильтры гармоник, в которых пассивный колебательный контур настроен на наиболее интенсивную гармонику низкого порядка, что снижает требуемую мощность активной части и цену фильтра в целом.

Возврат к списку