Basado en las características del suministro y consumo de electricidad en las empresas siderúrgicas, combinado con tecnología de ahorro de energía, este documento analiza y discute cómo las empresas pueden ahorrar energía. , y mejora la potencia del sistema eléctrico desde la capa de suministro de energía y la capa de consumo de energía. Se proponen medidas de ahorro de energía en términos de procesamiento de factores y armónicos, monitoreo de energía y ahorro de gestión.
Palabras clave: empresas siderúrgicas; medidas de ahorro de energía; capa de suministro de energía; capa de consumo de energía
La energía es la base material para la supervivencia y las actividades humanas y está directamente relacionada con la economía nacional. y el sustento de la gente. Con la propagación global de la actual crisis financiera mundial, los beneficios económicos de algunas industrias han disminuido significativamente o incluso han sufrido pérdidas. Por lo tanto, promover activamente el desarrollo científico y hacer un buen trabajo en la conservación de energía y la reducción de emisiones son las formas más efectivas para que las empresas obtengan ganancias en la producción.
1 Situación del ahorro energético en la industria siderúrgica
En el proceso de integración y optimización, los niveles de montaje técnico y automatización de las empresas siderúrgicas chinas se han vuelto equivalentes. Pero en la actualidad, las empresas siderúrgicas siguen siendo grandes consumidores de energía en la cadena de producción y son empresas con líneas de producción de procesos de frío a caliente y luego de caliente a frío. Cómo utilizar los cambios en la energía térmica intermedia y reutilizar la energía es un plan a largo plazo para el desarrollo sostenible de una empresa. Tecnologías de ahorro de energía, como proyectos de generación de energía de coque de enfriamiento seco, generación de energía de calor residual de sinterización, recuperación de calor residual de gas y refrigeración con vapor de caldera. Poco a poco se está utilizando ampliamente en varias empresas siderúrgicas.
Sin embargo, la aplicación de tecnologías de ahorro de energía en proyectos a gran escala es sólo el primer nivel para lograr objetivos de ahorro de energía. Tomar medidas generales de ahorro de energía para la red de distribución existente de una empresa y sus equipos es el segundo nivel para lograr objetivos de ahorro de energía. Por lo tanto, todavía existe un gran potencial para el ahorro de energía y la mejora de la eficiencia en las empresas siderúrgicas. Resumen: Este artículo combina la situación actual, consulta información relevante y resume algunas ideas sobre la conservación de energía en las empresas siderúrgicas para su análisis y discusión, a fin de contribuir a la conservación de energía y la mejora de la eficiencia de las empresas.
2. Varias medidas para el ahorro de energía en las empresas siderúrgicas
El principio de los equipos eléctricos es cumplir con el proceso de producción, y el ahorro de energía de nuevos equipos y procesos es un requisito previo. Como dispositivo eléctrico, funciona en forma de voltaje y corriente, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica y energía luminosa necesaria para la producción. Para reducir el consumo de energía innecesario, uno es mejorar la eficiencia de los equipos eléctricos y ahorrar electricidad, el otro es mejorar el factor de potencia del sistema eléctrico mediante el procesamiento de armónicos y ahorrar electricidad, el tercero es ahorrar electricidad mediante gestión y monitoreo, y el cuarto es utilizar energía verde.
2.1 Mejora de la eficiencia de los equipos eléctricos
Mejorar la eficiencia de los equipos eléctricos consiste principalmente en reducir las pérdidas sin carga, las pérdidas con carga y las pérdidas de calor. Se puede considerar por separado de la capa de suministro de energía y la capa de consumo de energía.
2.1.1 Medidas de ahorro energético a nivel de equipos de suministro eléctrico
Tecnología de reconstrucción de la red de distribución para ajustar la estructura de la red de distribución. La tecnología de cambiar la topología de la red de distribución para mejorar la confiabilidad, reducir las pérdidas en la línea, equilibrar las cargas y mejorar la calidad del voltaje de suministro se denomina tecnología de reconstrucción de la red de distribución. La tecnología de reconstrucción de la red de distribución es una forma importante de reducir las pérdidas en las líneas de la red de distribución y un medio importante para optimizar la tecnología del sistema de distribución y mejorar la seguridad y la economía del sistema de distribución. Tiene baja inversión y alta eficiencia. La reconstrucción de la red de distribución incluye la reconstrucción de la red durante el funcionamiento normal y la reconstrucción de la red en condiciones de falla, como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1 Reconstrucción de la red de distribución
Restricciones del estado operativo del objetivo de reconstrucción durante el proceso de reconstrucción Cálculo de reconstrucción para reducir las pérdidas de la línea, equilibrar las cargas y mejorar la calidad del suministro de energía en circunstancias normales Algoritmo de optimización matemática , algoritmo de modelo de flujo de potencia óptimo, método de conmutación de rama y algoritmo de inteligencia artificial para aislar fuentes de falla, restaurar ecuaciones de flujo de potencia de área de fuente sin falla, corrientes de rama y voltajes de ahorro de energía, topología de red (radial), número de operaciones de conmutación y relé confiable protección El algoritmo de diagnóstico de fallas lineales toma la pérdida mínima de línea como función objetivo para equilibrar la carga y mejorar la calidad del suministro eléctrico durante el proceso de reconstrucción de la red de distribución. Mediante la reducción de dimensionalidad, el problema de optimización híbrida no lineal de múltiples objetivos se simplifica a un problema de optimización híbrida no lineal de objetivo único. Se pueden tomar las siguientes medidas: (1) Ajustar razonablemente el método de contacto de la línea de distribución. Las líneas de distribución deben operarse de la mejor manera posible para minimizar sus pérdidas, como líneas de respaldo, líneas de traspaso, líneas de red en anillo, líneas paralelas, líneas de doble circuito, etc.
(2) Suministro de energía de red en anillo, seleccione el punto de desconexión de la red según la distribución de energía económica. Para la red de suministro de energía en anillo, es normal que la Edición 4 de Tecnología Electromecánica (2010) desconecte la línea 67. De acuerdo con el principio de que la caída de voltaje en ambos lados es básicamente igual, se debe encontrar un punto de desconexión de energía económico para minimizar la pérdida de energía de la línea.
(3) Promover el trabajo en vivo y reducir el tiempo de interrupción de la línea. Para redes de suministro de energía de doble circuito, la conexión en paralelo de líneas de doble circuito es la más económica. Si una de las líneas sufre un corte de energía debido a trabajos de mantenimiento, la pérdida de la línea aumentará considerablemente porque toda la corriente de carga pasa por la otra línea operativa. Por lo tanto, se debe utilizar el trabajo en vivo tanto como sea posible para reducir la cantidad y el tiempo de los cortes de energía en líneas de doble circuito.
(4) Ajustar la tensión de funcionamiento de la red eléctrica. Según las diferentes características de carga de cada línea de proceso, se ajusta el voltaje de funcionamiento de la red de suministro de energía. Cuando los parámetros característicos estáticos y U/U0 de los principales equipos eléctricos de la industria del acero se reducen de 1,05 a 1,0, los cambios en P/P0 y Q/Q0 se muestran en la Tabla 2 a continuación.
Tabla 2 Parámetros característicos estáticos de los principales equipos eléctricos de los equipos de la industria siderúrgica Motores industriales, bombas, ventiladores y otros motores Hornos de arco eléctrico Acondicionadores de aire centrales para salas de aire acondicionado Sopladores de fundición Televisores industriales Lámparas fluorescentes PV 0,05 0,08 2,3 0,2 0,08 2,0 1.0 qv 0.6 1.64 . 62. 5 1.65 . 23.0 u/U0 = 1.05 65448 Para la carga promedio en la industria del acero, cuando el voltaje de la fuente de alimentación es mayor que el voltaje nominal, el voltaje se reduce en 5 y la potencia reactiva se reduce. en aproximadamente 8. La potencia activa del equipo se reduce muy poco, lo que no afectará la producción, pero la potencia reactiva. Se reducirá la pérdida de línea causada por la corriente y también se reducirá la inversión en equipos de compensación de potencia reactiva.
La transformación del transformador, mediante una distribución razonable de las cargas del transformador, mejora la eficiencia operativa del transformador y aporta beneficios de ahorro de energía. Puede mejorar fundamentalmente el funcionamiento económico de la red de distribución empresarial actual, reducir la capacidad del acuerdo de energía y mejorar el nivel de compatibilidad electromagnética y la calidad del suministro de energía de la red de distribución.
(1) Selección razonable de capacidad y número de transformadores. Al seleccionar la capacidad y la cantidad de transformadores, la carga debe distribuirse razonablemente de acuerdo con la situación de carga, se deben considerar la inversión y los costos operativos anuales, y se deben seleccionar transformadores con capacidad adecuada para la carga de energía para trabajar en el área de alta eficiencia. . Cuando la tasa de carga es inferior a 30, se debe ajustar o reemplazar. Cuando el factor de carga excede 80 y el cálculo no conduce a una operación económica, se puede ampliar la capacidad de primer nivel y seleccionar el transformador. Para cargas que no se pueden cortar después de que el taller detiene la producción, se deben instalar transformadores especiales. Las grandes fábricas y los talleres que no trabajen en tres turnos deben estar equipados con transformadores de iluminación específicos.
(2) Elija transformadores que ahorren energía y reemplace o transforme los transformadores que consuman mucha energía. Los proyectos nuevos o de expansión deben elegir transformadores que ahorren energía como SL7, SLZ7 y S9. En comparación con los productos antiguos, las pérdidas sin carga y las pérdidas por cortocircuito de los transformadores reguladores de voltaje sin excitación SL7 y SLZ7 y de las series de 10 kV se redujeron en 41,5 y 13,93 respectivamente. Las series de 35 kV disminuyeron en 38,33 y 16,22. En comparación con la serie SL7, las pérdidas sin carga y las pérdidas por cortocircuito de la serie S9 se reducen en 5,9 y 23,33 respectivamente. La serie SL7 ahorra un promedio de 9 kW·h por kilovoltio al año. Para ahorrar inversión, las empresas también pueden llevar a cabo la transformación técnica de los transformadores de alta energía SJ1 y SL1 originales, pero la transformación debe cumplir con los requisitos de los estándares nacionales de consumo de energía de los transformadores de distribución, es decir, se reduce la pérdida sin carga. entre un 45 y un 65%, y la corriente sin carga se reduce en un 70%. La pérdida por cortocircuito alcanza el estándar SL7 y el voltaje de impedancia es de 4 ~ 4,9.
(3) Fortalecer la gestión de operación para lograr una operación económica de los transformadores. Cuando cambia la carga de la empresa, si el número y la capacidad de los transformadores puestos en funcionamiento permanecen sin cambios, su factor de carga y eficiencia operativa cambiarán, lo que excederá el alcance de la operación económica. Por lo tanto, algunos transformadores deben ponerse en funcionamiento o cortarse a tiempo para evitar que funcionen con carga ligera y sin carga. Para transformadores de carga ligera a largo plazo (relación de carga inferior a 30), se pueden seleccionar transformadores de pequeña capacidad de acuerdo con la carga real si es necesario.
2.1.2 Medidas de ahorro de energía de la capa de equipos eléctricos
El objetivo principal de las medidas de ahorro de energía de la capa de equipos eléctricos es mejorar la eficiencia de conversión de energía. La eficiencia de convertir energía eléctrica en energía mecánica involucra cuatro eslabones: (1) eficiencia del motor (2) eficiencia del equipo de producción (3) eficiencia de transmisión (4) apertura de válvulas o deflectores; Los siguientes cuatro aspectos proponen algunas medidas específicas de ahorro energético.
2.1.2.1 Medidas de ahorro de energía para motores
La operación económica de los motores incluye los siguientes aspectos: (1) Intentar hacer funcionar el motor en la zona de operación económica.
Generalmente, el área de operación económica de un motor es cuando el factor de carga β está en el rango de 70 ≤ β ≤ 100. El motor "Tecnología Mecánica y Eléctrica" Número 4 Investigación, Diseño y Fabricación Mecánica y Eléctrica 68 tiene el más alto Eficiencia operativa integral y es el que ahorra más energía. Cuando β <40, la eficiencia se reducirá considerablemente (η <60) y el factor de potencia será inferior a 0,5.
(2) El motor utiliza Y-Delta para cambiar automáticamente entre cargas ligeras y pesadas. Para mejorar el factor de potencia y reducir las pérdidas, cuando el motor funciona bajo una carga ligera intermitente (por ejemplo, la carga es inferior al 40 % de la potencia nominal), el cableado del devanado del estator se puede cambiar del tipo △ al tipo Y. . En este momento, el voltaje en el devanado cae a 1/3 del voltaje nominal. De esta manera, aunque la potencia del motor es sólo 1/3 de la potencia nominal, el motor puede funcionar con una carga ligera. En este momento, el factor de carga del motor aumenta, la pérdida de hierro se reduce en 2/3, su factor de potencia y la corriente del estator aumentan significativamente y el efecto de ahorro de energía es significativo.
(3) Mejorar la eficiencia de conexión entre el motor y la maquinaria accionada. Utilizar la maquinaria de arrastre (transmisión) correcta para reducir la fricción y la resistencia de la transmisión también es una medida para ahorrar electricidad.
(4) Mejorar las condiciones ambientales, fortalecer la ventilación y reducir la temperatura de funcionamiento del motor. La resistencia de los devanados del motor aumenta con la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura de funcionamiento del motor, mayor será la pérdida de potencia activa.
2.1.2.2 Medidas de ahorro energético en bombas y ventiladores
Ajuste efectivo de bombas y ventiladores La elección de equipos de alta eficiencia no significa ahorro energético. También depende de si el mismo. Las condiciones de trabajo están dentro de la curva de rendimiento del equipo. Cerca del punto de máxima eficiencia, esto depende principalmente de los siguientes factores: (1) El patrón cambiante del flujo de trabajo. Cuando los cambios del flujo de trabajo exceden el 90% del flujo nominal, generalmente no se utiliza el ajuste de velocidad variable; cuando los cambios del flujo de trabajo exceden el 85% del flujo nominal, se requiere un ajuste eficiente de la velocidad variable, como la conversión de frecuencia o la regulación de velocidad en cascada. cuando el flujo de trabajo mínimo es el flujo nominal Cuando la frecuencia es 50 ~ 70, se puede utilizar un dispositivo regulador de velocidad en cascada de alta frecuencia más económico y confiable. Considerando la inversión inicial, se puede adoptar el enfoque de "arrastre largo", como se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Esquema eléctrico "uno a muchos"
Cuando el motor arranca y se detiene, los convertidores de frecuencia se pondrán en funcionamiento uno por uno. Una vez finalizado, los convertidores de frecuencia. se cortará y funcionará a la frecuencia de alimentación. Durante el proceso de ajuste de velocidad, la entrada y salida del motor se pueden seleccionar según las condiciones de trabajo.
(2) La relación entre el aumento estático (presión estática) y el aumento total (presión total) de la curva de rendimiento de la tubería. Cuando la proporción de carga estática es grande, incluso si el flujo de trabajo del sistema de bomba cambia mucho, el efecto de ahorro de energía no es grande porque el rango de velocidad del dispositivo de transmisión no es grande.
(3) Capacidad de la bomba o ventilador (potencia del eje). Las bombas y ventiladores de alta potencia ahorran mucha electricidad cada año, por lo que son adecuados para dispositivos de control de velocidad de alta eficiencia con una alta inversión inicial.
2.2 Mejorar el factor de potencia y procesamiento de armónicos del sistema eléctrico (1). En términos de motores y su control, promovemos activamente nuevos productos de ahorro de energía, como convertidores de frecuencia e interruptores de arranque suave. Promover vigorosamente la aplicación de varios inversores de alto voltaje de gran capacidad de onda sinusoidal completa representados por tres niveles. El motor de alto voltaje adopta tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable, que no solo resuelve los problemas del arranque suave del motor y la regulación de velocidad continua, sino que también satisface las necesidades del proceso de producción y puede ahorrar energía en gran medida y reducir los costos de producción.
(2) Entre varios sistemas de control de velocidad de motores de CA de bajo voltaje, el sistema de control de velocidad de frecuencia variable tiene un mejor rendimiento y una mayor eficiencia, lo que es difícil de lograr con algunos métodos mecánicos de control de velocidad actuales. Un convertidor de frecuencia puede hacer funcionar varios motores simultáneamente. La corriente reactiva inductiva del motor no se transmitirá a la red eléctrica debido al efecto de aislamiento de la rectificación y filtrado de la etapa frontal del convertidor de frecuencia de uso general "AC-DC-AC". Indirectamente desempeñará el papel de. Compensación de potencia reactiva y mejora el factor de potencia, pero en sí mismo no se pueden ignorar los armónicos generados por rectificadores e inversores.
(3) Dado que las cargas inductivas generan potencia reactiva, se utilizan dispositivos de compensación de potencia reactiva y filtrado de armónicos. Para equipos de motor antiguos, promover compensadores in situ para terminales de potencia reactiva del motor. Después de la compensación, la corriente se puede reducir entre un 10 y un 20 %, la potencia reactiva se puede reducir entre un 40 y un 80 %, el factor de potencia se puede aumentar a 92 y 97 y el ahorro de energía promedio es de aproximadamente un 20 %. Este método requiere menos inversión, produce resultados rápidamente y tiene buenos beneficios generales.
2.3 Monitoreo y gestión del suministro eléctrico para ahorro de energía
2.3.1 Establecer un centro de despacho de la red de distribución, que se puede configurar en línea en una plataforma de soporte unificada.
De acuerdo con las necesidades reales de los usuarios, se pueden implementar de manera flexible varias funciones de aplicaciones, como automatización de despacho, automatización de alimentadores, facturación de energía, software de análisis de redes eléctricas, funciones de gestión de despacho, sistemas de información geográfica y funciones de gestión de redes de distribución. Tiene una buena escalabilidad de hardware y software de aplicación del sistema y puede satisfacer bien las necesidades de despacho de sistemas eléctricos y grandes empresas industriales y mineras.
2.3.2 Gestión de la evaluación del ahorro de energía
(1) Tome los indicadores de consumo de energía más bajos de empresas nacionales y extranjeras en la misma industria, escala y tipo como sistema de referencia.
(2) Sobre la base del desglose detallado de los indicadores de evaluación del consumo de energía, formular las medidas de salvaguardia correspondientes para cada indicador detallado y realizar un seguimiento y evaluación dinámica del progreso de cada medida.
(3) Realizar toda la investigación de pérdidas de la línea de proceso para identificar problemas y posibles lagunas, a fin de comprender toda la situación de pérdidas de la línea de proceso con mayor precisión y detalle.
(4) En respuesta a los problemas pendientes, se propusieron una serie de medidas de rectificación, implementadas en forma de contratación de proyectos para cada unidad, se aclararon las responsabilidades y plazos de rectificación, y estos proyectos se incluyeron en el alcance del seguimiento del desempeño, y mayores esfuerzos para hacer cumplir la ley.
2.4 Uso de energía verde
La aplicación de la tecnología fotovoltaica puede dar prioridad a la iluminación del paisaje y otros lugares en el área de la fábrica, y además ser ampliamente utilizada en el desarrollo.
3 Conclusión
China es un país en desarrollo. En comparación con los países desarrollados, la tecnología y la gestión profesional todavía están relativamente atrasadas. En términos de utilización de energía, todavía existe un gran potencial para la conservación de energía. Para la supervivencia y el desarrollo de las empresas, las empresas siderúrgicas deben dar prioridad a la conservación de la energía y contribuir al establecimiento de una sociedad que ahorre recursos y sea respetuosa con el medio ambiente.
Referencia:
Geng Yi. Suministro de energía para empresas industriales [M]. Beijing: Prensa de la industria metalúrgica, 1999.
Gu Shenggu. Fundamentos de la Transmisión Eléctrica[M]. Beijing: Prensa mecánica, 2004.
Su Zhen. Análisis de formas de ahorrar electricidad en empresas siderúrgicas [J]. Henan Metallurgy, 2009, 17 (2): 22-24.
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