Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm điện năng trong nhà máy luyện gang của tập đoàn Hòa Phát

MỤC LỤCCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM41.1: Tổng quan về sử dụng năng lượng ở Việt Nam41.1.1: Thực trạng51.1.2: Nguyên nhân51.2: Giải pháp tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam61.2.1: Quan điểm và chính sách năng lượng61.2.2: Hướng tới giải pháp hiệu quả và bền vững7Kết luận chương 19CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG CỦA TẬP ĐOÀN HÒA PHÁT92.1: Giới thiệu chung về nhà máy luyện gang khu liên hợp Hòa Phát92.2: Thống kê phụ tải trong nhà máy112.3: Dây chuyền công nghệ luyện gang của Tập đoàn Hòa Phát132.3.1 : Quy trình công nghệ luyện gang của Tập đoàn Hòa Phát132.3.2 : Phân tích đánh giá công nghệ16Kết luận chương 217CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG NHÀ MÁY LUYỆN GANG183.1: Giải pháp tổ chức, quản lý:183.1.1: Trang bị kiến thức vận hành hợp lý thiết bị cho các phân xưởng183.1.2: Xây dựng chỉ tiêu và định mức tiêu thụ điện193.1.3: San bằng đồ thị phụ tải193.1.4: Giảm dòng điện rò trên đường dây203.1.5: Giảm tổn thất ở các điểm tiếp xúc203.1.6: Chăm sóc bảo dưỡng thiết bị định kì203.1.7:Làm mát và thông thoáng203.2: Giải pháp kĩ thuật213.2.1: Tiết kiệm điện trong chiếu sáng213.2.2: Sử dụng thiết bị tiết kiệm điện năng233.2.3: Sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất333.2.4: Sử dụng động cơ hiệu suất cao373.2.5: Nâng cao chất lượng điện393.2.6: Tận dụng nhiệt thải39Kết luận chương 340CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN414.1: Phụ tải chiếu sáng414.1.1: Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng máy thiêu kết414.1.2: Tính toán chiếu sáng cho các phân xưởng khác444.2: Phụ tải nhóm thông thoáng làm mát444.3: Phụ tải động lực464.3.1: Tính toán cho phân xưởng máy thiêu kết474.3.2: Tính toán cho các phân xưởng khác484.4: Tổng hợp phụ tải504.4.1 Tổng hợp phụ tải từng phân xưởng504.4.2 Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy51Kết luận chương 4:51CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY525.1: Vị trí đặt trạm biến áp525.2: Lựa chọn phương án cấp điện535.3: Tính chọn máy biến áp555.4: Tính chọn dây dẫn57Kết luận chương 5596.1: CÁCH TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG606.2: Tính toán và lựu chọn tụ bù cho trạm biến áp616.3: Tính chọn bù công suất phản kháng cho phân xưởng646.4: Tính toán chi phí bù công suất phản kháng65Kết luận chương 667CHƯƠNG 7: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN687.1:Giải pháp tổ chức, quản lý687.2: Giải pháp kĩ thuật68KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ69TÀI LIỆU THAM KHẢO.70

Nhận được đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm điện năng trong nhà máy luyện gang của tập đoàn Hòa Phát”, với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo

TS Trần Quang Khánh, cùng với sự nghiên cứu, tìm hiểu của bản thân, em đã

hoàn thành đồ án được giao Do kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi

sự thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô để đồ ánnày được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huy Đạt.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG HIỆU QUẢ VÀ

TIẾT KIỆM 1.1: Tổng quan về sử dụng năng lượng ở Việt Nam

1.1.1: Thực trạng

Nước ta là một nước đang phát triển nhu cầu về sử dụng năng lượng là rấtlớn nhưng lại bị hạn chế về mặt năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện Theo đó,tình hình cung cầu về điện năng của Việt Nam đều có xu hướng tăng qua các năm.Theo báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) sản lượng điện sản xuất năm

2010 đạt 97,25 tỷ kWh, vượt 3,87 tỷ kWh so với kế hoạch đầu năm và vượt hơn 4

tỷ kWh so với mục tiêu đề ra trong chiến lược phát triển ngành điện Việt Nam giaiđoạn 2004-2010 định hướng đến năm 2020

Hiện nay, tình trạng thiếu điện đã và đang xảy ra, gây thiệt hại cho sản xuất và khókhăn trong đời sống của người dân Hệ thống điện tuy đã phủ khắp toàn quốc,nhưng do nhu cầu tăng nhanh, trong khi tiến độ thực hiện quy hoạch chậm, nên hệthống điện vẫn tiềm ẩn khả năng không đảm bảo an toàn cung cấp điện Trong khi

đó, việc xây dựng một nhà máy điện phải mất từ 4-6 năm Vì thế, mục tiêu 10 nămtới phải phát triển thêm gần 50.000 MW điện không phải là việc dễ thực hiện

Theo dự báo của các tổ chức quốc tế và nhiều chuyên gia, đến năm 2050, nhu cầu

về năng lượng ở nước ta sẽ tăng lên 15 lần và chất thải cacbon phát ra do tiêu dùngnăng lượng sẽ tăng 26 lần so với năm 2000 Bởi vậy, nếu không kịp thời có nhữngchính sách phát triển năng lượng bền vững, thì Việt Nam sẽ đứng trước nguy cơthiếu hụt năng lượng và chuyển thành nước nhập khẩu năng lượng trong tương lai

1.1.2: Nguyên nhân

Bên cạnh việc thiếu hụt năng lượng lớn, Việt Nam cũng đang đối mặt vớimột thực trạng còn đáng lo ngại hơn, đó là sử dụng năng lượng lãng phí và thiếuhiệu quả

Tuy Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có hiệu lực thi hành từngày 1/1/2011 là văn bản luật có tính pháp lý cao, nhưng nhìn chung, hệ thống cácvăn bản chính sách về tiết kiệm năng lượng còn chưa đồng bộ Các văn bản phápluật cũng còn thiếu một số quy định, quy chuẩn, tiêu chuẩn hướng dẫn kỹ thuật vềtiết kiệm năng lượng nói chung và các công trình xây dựng nói riêng.

Ý thức về tiết kiệm năng lượng của người sử dụng còn hạn chế, nhưng chưa

có chế tài xử lý các hành vi vi phạm về sử dụng lãng phí năng lượng

Việc định giá năng lượng còn nhiều bất cập (còn bù lỗ, bù chéo lớn giữa cácnhóm khách hàng…), gây bất lợi cho phát triển sản xuất, kinh doanh và không phùhợp với xu hướng chính sách giá năng lượng của các nước trong khu vực và trên thếgiới

Thiết bị máy móc, dây chuyền công nghệ sản xuất của các doanh nghiệp cònlạc hậu, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, hiệu suất còn thấp và gây ô nhiễm môi trường.Sâu xa của vấn đề này là do ý thức về việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệuquả của doanh nghiệp còn chưa tốt, vì thế, đầu tư cho phát triển năng lượng cònthấp Hơn nữa, trong quá trình tiếp cận với các giải pháp tiết kiệm năng lượng,doanh nghiệp gặp phải nhiều khó khăn, trong đó rào cản lớn nhất là vấn đề tàichính Không ít doanh nghiệp còn e ngại, khi ứng dụng giải pháp tiết kiệm nănglượng sẽ phải "khai báo" với đơn vị kiểm toán năng lượng về quy trình sản xuất,thông tin kỹ thuật công nghệ, lượng và chất nhiên liệu Số doanh nghiệp có cán bộchuyên trách về quản lý năng lượng hoặc có kinh nghiệm về quản lý năng lượngcòn ít

1.2: Giải pháp tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam

1.2.1: Quan điểm và chính sách năng lượng

Quan điểm và chính sách năng lượng của Việt Nam dựa trên sự hài hòa giữahiệu quả kinh tế, an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường Cụ thể là:

Khai thác đa dạng, hợp lý và có hiệu quả nguồn tài nguyên trong nước, kếthợp với xuất nhập khẩu hợp lý trên cơ sở giảm dần, tiến đến không xuất khẩu nhiên

liệu sơ cấp, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho phát triển kinh tế xã hội, bảo tồn nhiênliệu và đảm bảo an ninh năng lượng cho tương lai.

Phát triển các công trình mới đồng thời với việc cải tạo nâng cấp các côngtrinh cũ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các khâu từ sản xuất,truyền tải, chế biến và sử dụng năng lượng

Phát triển năng lượng đi đôi với bảo tồn tài nguyên, bảo vệ môi trường sinhthái Đảm bảo phát triển bền vững ngành năng lượng

Từng bước hình thành thị trường cạnh tranh, đa dạng hóa phương thức đầu

tư và kinh doanh ngành năng lượng Nhà nước chỉ độc quyền những khâu then chốt

để đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

Đẩy mạnh chương trình năng lượng nông thôn Nghiên cứu phát triển cácdạng năng lượng mới và tái tạo để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng năng lượng, đặcbiệt đối với các hải đảo, vùng sâu, vùng xa

1.2.2: Hướng tới giải pháp hiệu quả và bền vững

Từ thực trạng ngành năng lượng của Việt Nam như trên, cần phải có một kếhoạch phát triển dài hạn nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm

an toàn năng lượng quốc gia Để làm được việc này đòi hỏi phải có sự phối hợp củatoàn thể xã hội, từ phía nhà nước, đến các nhà doanh nghiệp, và cuối cùng là ngườitiêu dùng

Thứ hai, cần coi trọng vai trò của quy hoạch phát triển ngành công nghiệp vàquy hoạch xây dựng đô thị trong sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Theo

đó, cần xây dựng một quy hoạch chung nhằm đảm bảo an ninh năng lượng quốcgia.

Thứ ba, đẩy mạnh phát triển nguồn năng lượng tái tạo, như: mặt trời, gió,thủy điện, sinh học, đại dương…

Thứ tư, vướng mắc lớn nhất của các doanh nghiệp hiện nay đó là việc huyđộng vốn để đầu tư đổi mới công nghệ, thiết bị theo hướng tiết kiệm năng lượng Vìvậy, Bộ Công Thương cần phối hợp với các sở, ban, ngành, các trung tâm tiết kiệmnăng lượng tạo cơ chế nhằm hỗ trợ cho các doanh nghiệp tháo gỡ khó khăn khi thựchiện các hoạt động tiết kiệm năng lượng Đồng thời, hỗ trợ các doanh nghiệp giảmthiểu tối đa chi phí năng lượng trong bối cảnh sản xuất khó khăn và chi phí nănglượng đang tăng cao

Thứ năm, ngoài việc tuyên truyền rộng rãi, tăng cường tư vấn để người dân

và doanh nghiệp có ý thức và nắm vững các giải pháp tiết kiệm năng lượng, Chínhphủ phải có chế tài xử lý nghiêm minh, kiểm tra, giám sát tiêu thụ điện ở các doanhnghiệp Có chính sách giá bán điện hợp lý theo giờ cao điểm, thấp điểm; giá điệntheo mùa và theo nhóm đối tượng sử dụng

Thứ sáu, từng bước loại bỏ rào cản về thể chế, cơ chế tài chính cho đầu tưnăng lượng mới và tái tạo, khai thác hiệu quả nguồn thu từ cơ chế phát triển sạch.Đẩy mạnh tăng cường hợp tác quốc tế, xây dựng chính sách, giải pháp thích hợpcho chương trình sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả

Thứ bảy, áp dụng các biện pháp khuyến khích và bắt buộc đổi mới côngnghệ, thiết bị của các ngành sử dụng nhiều điện như thép, xi măng, hóa chất ; cấmnhập khẩu các thiết bị, máy móc, dây chuyền, công nghệ lạc hậu, tiêu tốn nhiều điệnnăng…

 Về phía doanh nghiệp:

Cần thay đổi nhận thức về vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.Coi tiết kiệm năng lượng là một hoạt động đem lại lợi nhuận không nhỏ trong bàitoán thu-chi và tiết kiệm năng lượng là tiết kiệm tiền cho chính doanh nghiệp Cầnxây dựng kế hoạch sản xuất, kinh doanh phù hợp với trình độ công nghệ và cần cóchiến lược dài hạn về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả phù hợp với từngđơn vị Chú trọng đầu tư các thiết bị mới, hiện đại; đảm bảo tối ưu hóa quy trình

công nghệ sản xuất, áp dụng hệ thống quản lý tiên tiến mà các nước trên thế giới đã

áp dụng thành công Mỗi doanh nghiệp cần có cán bộ chuyên môn phụ trách vềquản lý năng lượng Đồng thời, tiếp tục đào tạo, nâng cao năng lực cho đội ngũ cán

bộ này

 Về phía người dân:

Việc sử dụng tiết kiệm năng lượng là cách vừa tiết kiệm vì lợi ích cho cánhân, cho gia đình, cho con cháu mai sau, vừa làm giảm những nguy gây hại chomôi trường Vì vậy, mỗi cá nhân ngoài việc tiết kiệm những nguồn năng lượng màmình đang sử dụng, thì cần chung tay góp sức cùng cộng đồng, doanh nghiệp ủng

hộ, tham gia các hoạt động tiết kiệm năng lượng, như: hưởng ứng Giờ Trái đất, thiđua “Gia đình tiết kiệm điện”…

Kết luận chương 1

Năng lượng là nguồn tài nguyên phong phú, đa dạng nhưng không phải là vôtận, tiêu thụ điện năng nước ta luôn tăng trong những năm qua Tuy vậy việc sửdụng năng lượng vẫn thiếu hiệu quả và lãng phí Chính vì vậy nước ta đang ở trongtình trạng thiếu năng lượng ảnh hưởng rất nhiều tới quá trình phát triển đất nước vàsinh hoạt của nhân dân Vì vậy việc tiết kiệm năng lượng cần thực hiện ngay ở mỗi

tổ chức, doanh ngiệp, mỗi gia đình và trở thành ý thức tự giác của mỗi thành viên,mỗi thế hệ trong gia đình

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG CỦA TẬP ĐOÀN

HÒA PHÁT 2.1: Giới thiệu chung về nhà máy luyện gang khu liên hợp Hòa Phát

Khu liên hợp sản xuất gang thép Hòa Phát ( thuộc Công ty Cổ phần TậpĐoàn Hòa Phát) được đầu tư xây dựng có trên diện tích 132 ha, Khu liên hợp gangthép Hòa Phát tại Kinh Môn, Hải Dương bao gồm một tổ hợp khép kín từ Nhà máychế biến nguyên liệu, Nhà máy sản xuất than coke và nhiệt điện, Nhà máy luyệngang, Nhà máy luyện thép đến Nhà máy cán thép và nhiều khu phụ trợ khác Hệthống nhà máy trong khu liên hợp là một dây chuyền đồng bộ khép kín, sản phẩmcủa nhà máy này là nguyên liệu đầu vào của nhà máy kia Dự án được xây dựngmột cách đồng bộ nhằm tối ưu hóa chuỗi giá trị gia tăng trong các công đoạn củachu trình luyện kim, được đánh giá là đầu tư một cách bài bản, có tính đồng bộ,hiện đại và quy mô lớn nhất tại Việt Nam hiện nay

Dự án có công suất 850.000 tấn/năm được chia thành 02 giai đoạn với tổngmức đầu tư khoảng 8000 tỷ đồng Trong đó giai đoạn I có công suất 350.000tấn/năm đã chính thức cho ra lò sản phẩm thép xây dựng đầu tiên vào cuối năm

2009 Giai đoạn II có công suất khoảng 500.000 tấn/năm cho ra sản phẩm đầu tiênvào tháng 10/2013 Sản phẩm của KLH là phôi thép, thép xây dựng thành phẩm cácloại (gồm cả thép thanh và thép cuộn) với mác thép cao lên đến D55

Giai đoạn 1 của khu liên hợpđược triển khai năm 2007 bao gồm : Nhà máychế biến quặng sắt, nhà má luyện gang, nhà máy phôi thép, nhà máy cán thép Năm

2011 giai đoạn 1 của khu liên hợp đã tiêu thụ 328000 tấn thép mang lại doanh thuhơn 5300 tỷ đồng và lợi nhuận 360 tỷ đồng tăng lần lượt là 56% và 140% so vớinăm 2010 Với sự thành công trong giai đoạn 1, cộng với sự nhận định đúng đắncửa lãnh đạo tập đoàn về thị trường thép xây dựng là cơ sở để Công ty Cổ phần

Hòa Phát triển khai mạnh mẽ giai đoạn 2 của khu liên hợp ngay từ quý 1/2012.

Giai đoạn 2 của khu liên hợp có công suất 50000 tấn / năm gồm các hạng mục như

nhà máy thiêu kết, lò cao, lò trộn nước gang, máy đúc phôi vuông liên tục, lò tinhluyện , lò thổi oxy, dây chuyền cán thép số 3, sẽ hoàn thành vào năm 2013 góp phầnnâng tổng công suất sản xuất của thép Hòa Phát lên gần 1,2 triệu tấn giữ vững thịphần thứ 2 toàn quốc về thép xây dựng.

Bảng 2.1: Tên phân xưởng và chức năng

3 Phòng bơm nước tuần hoàn Cấp nước sạch cho toàn khu vực

5 Bặng tải và gian sàng nguội Làm mát quặng thiêu kết và sàng

phân loại quặng

6 Lọc bụi đầu máy Lọc bụi thiêu kết

7 Lọc bụi đuôi máy Lọc bụi đầu ra khu thiêu kết

Lò cao 8 Nghiền và phun than Nghiền than và phun than vào lò

cao

9 Quạt gió lò cao Cấp gió cho lò cao

10 Trạm bơm nước lò cao Cấp nước làm mát lò

11 Lò gió nóng và lò cao Sấy gió nóng cấp cho lò cao

12 Nạp liệu và lọc bụi trung

chuyển Cấp liệu vào lò cao, lọc bụi khi phốiliệu, nạp liệu

2.2: Thống kê phụ tải trong nhà máy

Nhà máy có một diện tích khá lớn bao gồm các phân xưởng và phụ tải được thống

kê như sau:

Bảng 2.2: Bảng thống kê phụ tải

Hình 2.2: Sơ đồ mặt bằng nhà máy luyện gang 2.3: Dây chuyền công nghệ luyện gang của Tập đoàn Hòa Phát

2.3.1 : Quy trình công nghệ luyện gang của Tập đoàn Hòa Phát

Cho đến nay, Hòa Phát là doanh nghiệp thép xây dựng duy nhất ở Việt Namthành công với công nghệ lò cao liên động khép kín từ quặng sắt đến thép thànhphẩm, hay còn gọi là sản xuất thép từ thượng nguồn Bộ phận lò cao có cấu trúc đặcthù của một lò luyện kim bao gồm đỉnh lò thân lò và đáy lò Chiều cao rung bìnhcủa lò khoảng 45m dung tích chứa 350 m3, trợ đốt bằng 3 lò gió nóng tạo áp lực gió

để hỗn hợp nguyên nhiên liệu quặng + than cốc + trợ dung lơ lửng trong không gian

lò và cháy đến khi quạng và xỉ lò cháy liên kết với nhau thành giọt lỏng gang + xỉ

sẽ rơi xuống đáy lò

Có thể hiểu đơn giản quy trình sản xuất thép từ thượng nguồn qua 4 bước:Đầu tiên quặng sắt thô các loại sẽ được đưa vào nhà máy chế biến nguyên liệu đểloại tạp chất, tăng hàm lượng sắt và viên thành dạng cục tròn; quặng sắt vê viên,than cốc (coke), vôi và phụ gia khác được đưa vào lò cao để nấu lỏng thành nướcgang; Gang lỏng từ lò cao sẽ được chuyển sang các lò tinh luyện của Nhà máyluyện thép để cho ra phôi đảm bảo tiêu chuẩn; và cuối cùng, phôi vừa ra lò được

chuyển ngay sang Nhà máy cán để cho ra thép xây dựng thành phẩm, hoàn thànhchu trình sản xuất khép kín.

 Chế biến nguyên liệu:

Đầu tiên, quặng sắt được chế biến và tuyển lựa đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật.Quặng tổng hợp các loại có độ hạt chưa phù hợp sẽ được đưa vào lò thiêu kết và vêviên để tạo cục phù hợp trước khi đưa vào lò cao Trong công đoạn tạo cục này, cácphụ gia như vôi, dolomite sẽ được thêm vào để tạo tính trợ dung cho phù hợp

 Luyện gang:

Sau khi quặng sắt được tạo cục, cùng với than coke được nạp qua đỉnh lò để đưavào lò cao Gió lạnh được gia áp thổi qua lò gió nóng và được dẫn qua các mắt gióphun vào lò cao Một phần nhiên liệu được phun dẫn kết hợp thông qua các mắt gióphun vào lò Gió nóng kết hợp với than cốc và nhiên liệu phun tạo ra các phản ứngluyện kim tạo thanh gang lỏng

 Luyện thép:

Gang lỏng là sản phẩm đầu vào cho quá trình luyện thép, được dẫn chuyển sangxưởng luyện thép thông qua các thùng chứa Thông qua lò trộn và các thùng chứalàm chức năng điều ổn quá trình sản xuất giữa hai gian xưởng luyện gang và luyệnthép Tại gian xưởng luyện thép, một quá trình luyện kim tiếp theo để tạo ra cácthanh phôi chất lượng được diễn ra

Gang lỏng cùng thép phế và các chất trợ dung được nạp vào lò thổi oxy, kết hợpcùng dòng oxy tinh chế áp lực cao làm oxy hóa các tạp chất dư thừa trong gang lỏngnhư Cacbon, Silic, photpho, lưu huỳnh một cách nhanh chóng, tạo thành thép lỏngnền đạt yêu cầu nhiệt độ và thành phần Thép lỏng ra khỏi lò thổi được hợp kim hóatheo các mác thép đã định trước Sau khi thép lỏng đã được hợp kim hóa có thanhphần đạt yêu cầu sẽ được làm đông đặc tạo hình thanh các thanh phôi tại máy đúcliên tục

 Cán thép thành phẩm:

Các thanh phôi nóng hoặc nguội được phân loại đưa vào lò gia nhiệt để nânglên tới nhiệt độ cán yêu cầu Thông qua các giá cán và tạo thành các thanh thép vàcuộn thép chất lượng, sẵn sàng cung ứng sản phẩm ra thị trường

Quá trình sấy 3 lò gió nóng sẽ thực hiện trong vòng 16 ngày và sấy từng lò gốiđầu nhau bao gồm: sấy lò gió nóng bằng củi trong vòng 24h, sau đó sử dụng khíthan lò sinh khí để sấy đến khi kết thúc

Nhiệt độ sấy lò gió nóng là 1200 độ C, tương đương nhiệt độ làm việc của lògió nóng Sau khi kết thúc sấy lò gió nóng, không khí từ trạm quạt gió lò cao thổi

qua lò gió nóng để tạo gió nóng sấy lò cao Trong quá trình sấy lò các cán bộ kỹthuật cũng sẽ thử nghiệm kiểm tra và căn chỉnh thiết bị đồng thời hoàn thiện cácthiết bị đang lắp đặt, mặt bằng và các thiết bị phụ trợ khác.

Hình 2.3: Dây chuyền sản xuất gang khép kín của Công ty Hòa Phát

Hình 2.4: Quy trình công nghệ khu liên hợp gang thép Hòa Phát 2.3.2 : Phân tích đánh giá công nghệ

Xét về công nghệ, ưu điểm của công nghệ lò thổi ôxy (BOF) Hòa Phát đang

sử dụng là khả năng tiêu thụ điện năng thấp hơn so với công nghệ đang được đa sốdoanh nghiệp ngành thép Việt Nam sử dụng, lò điện (EAF) Ước tính, điện năngtiêu thụ trên mỗi tấn thép sản xuất từ công nghệ BOF thấp hơn từ 10-15% so vớicông nghệ EAF Ngoài ra, Hòa Phát có khả năng tự chủ được khoảng 40% nhu cầuđiện năng cho Khu liên hợp gang thép nên cũng ít bị ảnh hưởng bởi việc tăng giáđiện so với các công ty khác trong ngành Do đó, mặc dù chi phí điện chỉ chiếmchưa đến 5% giá thành sản xuất thép nhưng cũng góp phần cũng cố hơn nữa lợi thế

về giá thành của Hòa Phát so với các công ty khác trong ngành

Hoặc với đặc thù luyện gang công nghệ lò cao và công nghệ lò thổi ô-xy sẽsinh ra một lượng lớn khí CO, toàn bộ khí CO này sẽ được thu hồi một cách triệt đểtích trữ trong hai bồn chứa có dung tích 80.000m3 nhằm quay lại sử dụng làm nhiênliệu đốt thay vì sử dụng nhiên liệu LPG hay dầu FO cho các công đoạn sản xuấtkhác, chẳng hạn nung vôi làm phụ gia tạo xỉ, sản xuất quặng vê viên (pellet)… Một

cải tiến khác là hầu hết các lò gia nhiệt phôi thường được đốt bằng dầu FO thì HòaPhát lại sử dụng hệ thống 10 lò khí hóa than để sản xuất khí CO từ than anthracitelàm nhiên liệu cung cấp cho các lò gia nhiệt của các nhà máy cán, tiết kiệm đến50% chi phí nhiên liệu cho công đoạn cán thép.

Hòa Phát cũng chủ động được nguồn nguyên liệu chiếm đến 30% giá thànhthép, đó là than coke - sản phẩm của Nhà máy năng lượng Hòa Phát cũng năm trongkhuôn viên KLH Hơn nữa, gần đây giá than mỡ trên thế giới (một nguyên liệuchính để sản xuất than coke) giảm mạnh lại tạo thành cạnh tranh lớn cho thép HòaPhát Những nhân tố này cấu thành giúp thép Hòa Phát có giá thành thấp hơn so vớingành thép khu vực và Đông Nam Á (ASEAN)

Kết luận chương 2

Hòa Phát là là một trong những doanh nghiệp công nghiệp hàng đầu Việt Namtrong lĩnh vực sản xuất gang thép Hàng năm doanh nghiệp cung ứng cho thị trườnghàng triệu tấn thép, phục vụ lớn cho nhu cầu xây dựng và phát triển đất nước Vớidây chuyền công nghệ đồng bộ và tiên tiến, hiện đại sản lượng thép hàng năm luôntăng trưởng Môi trường làm việc an toàn , bộ máy lãnh đạo sản xuất luôn có quyếtsách đúng đắn đưa công ty phát triển ngày càng đa dạng về sản phẩm , chất lượng,giá thành rẻ, tăng tính cạnh tranh trên thị trường

Quy mô của doanh nghiệp ngày càng được mở rộng với những dự án quy mô, đưacông ty vươn tới tầm khu vực, quốc tế

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG NHÀ MÁY

LUYỆN GANG

Mục tiêu: Đưa ra các giải pháp sửa dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

trong dây chuyền sản xuất nhà máy luyện gang nhằm nâng cao hiệu suất sử dụngnăng lượng, cải thiện môi trường qua đó đảm bảo an ninh năng lượng của đất nước

Ý nghĩa: Nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm điện năng đối với phụ tải điện,

qua đó giảm chi phí sản xuất của nhà máy, góp phần cải thiện môi trường, từ đó cóthể nhân rộng việc áp dụng giải pháp cho các cơ sở sản suất khác

3.1: Giải pháp tổ chức, quản lý:

Các giải pháp tổ chức, quản lý thường không đòi hỏi chi phí hoặc chi phíkhông đáng kể về thiết bị và vốn đầu tư, vì vậy có hiệu quả rất cao Khi phải đứngtrước sự lựa chọn thì các giải pháp này được ưu tiên hàng đầu

3.1.1: Trang bị kiến thức vận hành hợp lý thiết bị cho các phân xưởng

Cũng như bất kì một thiết bị nào khác, các thiết bi máy móc dùng điện cầnphải được vận hành theo một quy trình kĩ thuật phù hợp, điều đó đòi hỏi người sủdụng cần phải được trang bị nhựng kiến thúc cơ bản về các phương pháp sử dụngđiện hợp lý, an toàn và tiết kiệm Để có thể thực hiện tốt giải pháp này trước hết cầnphải :

- có những tài liệu hướng dẫn, giáo trình dễ hiểu, đơn giản, hấp dẫn và đápứng được đầy đủ những yêu cầu kỹ thuật cần thiết

- Xây dựng quy trình, quy phạm sử dụng điện phù hợp với quy trình côngnghệ sản suất và hướng dẫn cho người sử dụng thực hiện

- Thường xuyên tổ chức tập huấn tyên truyền thực hiện tiết kiệm điện, nângcao nhận thức cho người lao động Quy định thời gian đóng ngắt cho cácthiết bị như quạt điện, đèn chiếu sáng khi hết ca, giờ ăn trưa.

- Thực hiện giao khoán định mức sử dụng điện cho từng phân xưởng, côngviệc này được làm sau khi nhà máy đi vào hoạt đọng ổn định và có bảng theodõi lượng công suất tiêu thụ ứng với một phân xưởng trong thời gian cốđịnh Trong biện pháp này đối với từng phân xưởng có ca làm việc khácnhau, cần phải thường xuyên kiểm tra, giám sát, tuyên truyền cho từng thànhviên trong ca làm việc Giao nhiệm vụ cho tổ trưởng, ca trưởng làm nhiệm

vụ này Mục đích làm cho mọi người tham gia sản xuất trong ca đó có ý thứchơn trong tiết kiệm điện và ý rhuwcs này pahir thường trực trong mỗi cánhân

- Nâng cao trình độ của công nhân quản lý và vận hành bằng cách tổ chức tậphuấn, tổ chức kiểm tra định kì đối với cá nhân vận hành

- Có chế đọ thưởng, phạt cho các phân xưởng đơn vị có thành tích tiết kiệmđạt , vượt chỉ tiêu và các phân xưởng chưa đạt chỉ tiêu

3.1.2: Xây dựng chỉ tiêu và định mức tiêu thụ điện

Việc xây dụng các chỉ tiêu, định mức cho các sản phẩm và cho từng côngđoạn sản xuất có ý nghĩa quan trọng trong việc lập kế hoạch tiêu thụ điện trong sảnxuất, tăng cường đầu tư áp dụng các thiết bị và phương tiện tiên tiến trong các côngđoạn sản xuất Các chỉ tiêu, định mức điện năng cũng cho phép dự báo sự phát triểncủa điện năng để quy hoạch và thiết kế hệ thống điện hợp lý, góp phần giảm thiểu

ổn thất điện năng trong quá trình vận hành mạng diện và lập kế hoạch cân đối cácnguồn năng lượng nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả nhất

3.1.3: San bằng đồ thị phụ tải

Việc san bằng đồ thị phụ tải cho phép nâng cao hiệu quả sử dụng của mạngđiện nói chung, giúp cho việc ổn định điện áp, nâng cao chất lượng điện và do đó

đòng thời nâng cao hiệu quả sử dụng của các thiết bị đọc lập Để san bằng đồ thịphụ tải cần tăng cường sử dụng điện vào giờ thấp điểm và hạn chế sử dụng điện ởnhững giờ cao điểm Điều đó được thể thực hiện với các giải pháp sau:

- Lắp đặt công tơ nhiều giá điện cho các hộ tiêu thụ điện Giá điện rẻ áp dụngđối với điện năng tiêu thụ ở giờ thấp điểm và giá cao cho giờ cao điểm Đặcbiệt đối với các hộ dùng điện sản xuất, ngoài công tơ tác dụng cần phải lắpthêm cả công tơ phản kháng

- Bố trí hợp lý các quy trình công nghệ sản xuất: Các thiết bị tiêu thụ công suấtlớn cần bố trí hoạt động vào các giờ thấp điểm

- Sắp xếp các quy trình theo ca sao cho có thể hạn chế sử dụng điện vào giờ caođiểm Các phân xưởng sản xuất phải lập kế hoạch ản xuất phù hợp, có sự liênkết, hỗ trợ nhau để đạt được đồ thị san phẳng

3.1.4: Giảm dòng điện rò trên đường dây

Sứ cách điện được coi là một phần tử chủ yếu của đường dây, trong quá tìnhvận hành dưới sự tác động của các yếu tố khí hậu và môi trường, bề mặt dần dần bịrạn nứt, bụi bẩn dẫn đến sự dò điện Dòng điện rò có thể đạt giá trị lớn làm tăng tổnthất điện năng Vì vậy cần pahir kiểm tra định kì cách điện và làm vệ sinh, lau sạch

sứ để hạn chế sự rò điện Nhất thiết không được sử dụng các loại sứ không đúngquy cách, sứ thông thường, sứ đã sử dụng hoặc sứ phế phẩm

3.1.5: Giảm tổn thất ở các điểm tiếp xúc

Đối với mạng điện hạ áp do dòng điện lớn nên thường gây nên sự cố đốtnóng quá mức ở các điểm tiếp xúc như các mối nối, các cực tiếp xúc ở cấu dao,aptomat, khởi động từ Sự đột nóng này càng làm tăng điện trở quá độ ở điểm tiếpxúc và làm tăng thêm tổn thất Trong quá trình vận hành cần thường xuyên kiểm tratình trạng của các điểm tiếp xúc để kịp thời áp dụng các biện pháp giảm điện trởquá độ như tăng cường lực nén, làm sạch bề mặt tiếp xúc điểm

3.1.6: Chăm sóc bảo dưỡng thiết bị định kì

Các thiết bị trong quá trình vận hành luôn chịu tác dụng của nhiều yếu tốkhác nhau làm giảm các chỉ tiêu kĩ thuật như tăng sự già hóa cách điện, trục dơ, ổ bi

khô dầu Điều đó làm tăng chi phí, tổn thất và giảm hiệu suất của thiết bị Sự bảodưỡng, chăm sóc định kì cho phép khôi phục kịp thời khả năng làm việc của thiết

bị

3.1.7:Làm mát và thông thoáng

Để tiết kiệm điện năng khâu làm mát và thông thoáng trước hết cần tận dụngmọi khả năng thông thoáng của tự nhiên như tăng diện tích cửa sổ, cải thiện hệthống lưu thông không khí Việc trang trí nội thất, đặt các bồn hoa cây cảnh cũng cóthể tạo cảm giác mát mẻ mà không cần đến sự tham gia của các thiết bị điện Trongquá trình vận hành các loại quạt cần thường xuyên chăm sóc bảo dưỡng để cánhquạt luôn luôn cân, ổ bi và bạc được bôi trơn Nếu ổ bi dơ cần phải thay ngay vìhiện tượng dơ ổ sẽ làm tăng đáng kể chi phí điện năng, làm nóng cuộn dây và giảmnhanh tuổi thọ của thiết bị Tốc độ quạt nên giữ ở tốc độ hợp lý, không dùng lâu ởtốc độ cao gây lãng phí điện năng và làm nóng thiết bị

3.2: Giải pháp kĩ thuật

3.2.1: Tiết kiệm điện trong chiếu sáng

 Yêu cầu chiếu sáng nhà xưởng

- Đủ độ sáng (độ rọi)

- Độ hoàn màu

- An toàn điện

- An toàn cháy nổ

- Bền bỉ với môi trường sản xuất

- Tiết kiệm, kinh tế

Chi phí điện năng trong chiếu sáng chiếm khoảng trên 30% tổng chi phí điệnnăng của các nhà máy, xí nghiệp Việc lựa chọn hợp lý mức mức chiếu sáng là mộtbiện pháp tiết kiệm điện hữu hiệu

Giải pháp đơn giản nhất là tận dụng các nguồn sáng tự nhiên, giảm thiểu việc

sử dụng thiết bị chiếu sáng Tuy nhiên khi bắt buộc phải sử dụng nguồn sáng nhântạo thì phải có giải pháp để tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng Nhằm hạn chếlãng phí điện năng, sử dụng điện năng tiết kiệm nhưng vẫn đảm bảo chiếu sángphục vụ sản xuất hệ thống đèn sợi đốt cũ không tiết kiệm điện đã được thay bằng hệthống đèn huỳnh quang, huỳnh quang compact , đèn LED tiết kiệm điện

 Sử dụng thiết bị chiếu sáng có hiệu suất phát sáng cao

Giải pháp này là giải pháp thay thế các thiết bị chiếu sáng bởi các thiết bịchiếu sáng mới có tổn thất thấp hơn nhằm tiết kiệm năng lượng Trong các thiết bịchiếu sáng hiện đang được sử dụng thì các bóng đèn sợi đốt có hiệu suất phát sángthấp nhất Nói cách khác nó có sự tổn thất cao nhất Nguyên nhân chính của hiệusuất phát sáng thấp là do đèn phát sáng dựa trên nguyên tắc đốt nóng của sợi đốt ởnhiệt độ cao nên phần lớn điện năng bị biến thành nhiệt năng Bóng đèn sợi đốt hiệnnay được khuyến cáo là không nên sử dụng cho mục đích chiếu sáng trừ các trườnghợp có yêu cầu đặc biệt Giải pháp chiếu sáng được khuyến nghị hiện nay tại ViệtNam và một số nước trên thế giới là sử dụng đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quangcompact Trong khi hiệu suất phát sáng thông thường của đèn sợi đốt chỉ là từ 1 tới3% thì đèn huỳnh quang và huỳnh quang compact là từ 15 tới 25% (thực tế do phảitiêu tán công suất cho các thiết bị phụ nên hiệu suất của đèn huỳnh quang vàokhoảng 12% và đèn huỳnh quang compact vào khoảng 15%) Do có dải chiếu sángrộng nên đèn huỳnh quang được sử dụng để chiếu sáng các không gian rộng nhưphòng họp, hội trường, nhà xưởng còn đèn huỳnh quang compact được sử dụng chochiếu sáng trong không gian hẹp hoặc làm chiếu sáng công cộng Nhược điểm lớnnhất của đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quang compact là nó có chứa thủy ngânnên nó gây hại lớn cho môi trường nên cần một chế độ thu gom và tiêu hủy đènhỏng đặc biệt Giải pháp chiếu sáng có hiệu suất cao nhất hiện nay là chiếu sáng sửdụng đèn LED (Light Emiting Diode) Không giống như đèn sợi đốt sử dụngnguyên tắc phát sáng ở nhiệt độ cao và đèn huỳnh quang sử dụng nguyên tắc phátsáng kích thích bột huỳnh quang bằng tia tử ngoại, đèn LED sử dụng nguyên tắcphát sáng tại lớp tiếp xúc p - n của chất bán dẫn nên nó đạt hiệu suất cao hơn Hiệusuất phát sáng của đèn loại tốt có thể lên tới 35% Các loại đèn LED công suất cao

đã được chế tạo vào đầu thế kỷ XXI cho nhiều mục đích chiếu sáng khác nhau vàhứa hẹn là sẽ là thiết bị chiếu sáng phổ biến trong tương lai

 Sử dụng thiết bị điều khiển để nâng hiệu suất của đèn huỳnh quang

Mặc dù có sự xuất hiện của đèn huỳnh quang compact và đèn LED nhưngnhờ ưu điểm của mình đèn huỳnh quang dạng ống đang và vẫn sẽ được sử dụng

rộng rãi Ý tưởng phát triển các thiết bị điều khiển để nâng cao hiệu suất phát sáng

là dựa trên đặc điểm phi tuyến của đèn huỳnh quang và người ta tìm cách đưa chế

độ hoạt động của đèn về mức tối ưu nhằm tiết kiệm điện năng và kéo dài tuổi thọcủa đèn Khi phân tích hoạt động của đèn huỳnh quang dạng ống người ta nhận thấytính chất đặc biệt của đèn này sau khi mồi là giảm điện áp cấp vào đèn sẽ làm giảmcông suất tiêu thụ nhưng cường độ phát sáng thì giảm không đáng kể Cụ thể là khiđiện áp giảm còn 80% điện áp định mức, công suất tiêu thụ sẽ giảm còn 70% địnhmức trong khi cường độ sáng của đèn chỉ giảm 5% (còn 95% cường độ sáng địnhmức), có nghĩa là hiệu suất phát sáng của đèn tăng lên Dựa vào tính chất đặc biệtnày người ta đã chế tạo ra các bộ tiết kiệm điện sử dụng cho đèn huỳnh quang Bộđiều khiển này sẽ thực hiện việc giảm công suất tiêu thụ của đèn sau khi đèn mồixong Có các bộ tiêu chuẩn chế tạo cho 10 , 20 và 50 đèn 40W Nhược điểm lớnnhất của phương án tiết kiệm điện cho đèn huỳnh quang dùng bộ điều khiển này là

hệ thống đèn phải được cấp điện riêng

3.2.2: Sử dụng thiết bị tiết kiệm điện năng

a Sử dụng biến tần

Biến tần (Inverter) là thiết bị dùng để điều khiển tốc độ động cơ Trên thếgiới hiện nay, biến tần được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp Ngoài ý nghĩa vềmặt điều khiển, nó còn có nhiều chức năng khác như khởi động mềm, phanh, đảochiều, điều khiển thông minh…Trong đa số trường hợp, việc sử dụng biến tần cònmang lại hiệu quả kinh tế, giúp tiết kiệm điện

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất biến tần, có nhiều loại khác nhau: Loại 1pha, 3 pha và có nhiều dải công suất khác nhau

 Nguyên lý hoạt động

Hình 3.1: Nguyên lý cấu tạo của bộ biến tần

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọcthành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưucầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trịkhông phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96 Điện áp một chiều này được biếnđổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nayđược thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằngphương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần

số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động

cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ vàtần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có mộtquy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ

số điện áp - tần số là không đổi Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại làhàm bậc 4 Điện áp là hàm bậc 4 của tần số Điều này tạo ra đặc tính mô men làhàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô mencũng lại là hàm bậc hai của điện áp

Ngoài ra, biến tần đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợphầu hết các loại phụ tải khác nhau Biến tần có tích hợp cả bộ điều khiển vi tíchphân tỉ lệ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợpcho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống quản lý và giám sát điện năngSCADA

 Lợi ích và ứng dụng của biến tần

Khi động cơ hoạt động ở non tải hiệu suất thấp, nhưng đối với bộ biến tầnđiện áp đặt vào động cơ điện giảm, hệ số cos tăng ( thường cos =0,96) dẫn đến hiệusuất sử dụng tăng , giảm tổn thất cho lưới

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộlinh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ hiện đại Chính vì vậy, nănglượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống

Vì mối quan hệ giữa vận hành động cơ và điện năng tiêu thụ không phải làtuyến tính nên điện năng tiết kiệm được có thể còn lớn hơn Khi dùng bộ biến tầnđiều tốc để giảm tốc độ động cơ quạt hoặc bơm từ 100% xuống còn 80%, bạn có thể

tiết kiệm tới 50% điện năng tiêu thụ.Bộ biến tần điều tốc (variable speed drive VSD), còn gọi là bộ nghịch lưu, khi dùng cho động cơ cảm ứng xoay chiều sẽ giảmđược điện năng tiêu thụ và thực tế là cắt giảm tiền điện.

-Bộ biến tần điều tốc tiết kiệm

đáng kể điện năng tiêu thụ và có thể

dùng cho hầu hết các các ứng dụng có sử dụng động cơ

Nghe có vẻ đơn giản và thực tế các thiết bị này rất đơn giản và hiệu quả Tất

cả các động cơ của quạt, bơm, hệ thống thông gió, sưởi ấm và điều hòa không khícông suất trên 1,1 kW đều cần một bộ biến tần điều tốc

Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với một động

cơ sơ cấp khoảng 100 kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần làkhoảng từ 3 tháng đến 6 tháng Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụngmáy biến tần này và đã có kết quả rõ rệt

Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất (điềukhiển tối ưu về năng lượng) các bộ biến tần giúp tiết kiệm khoảng 44% điện năng

Nhược điểm của biến tần là chi phí đầu tư , vận hành phức tạp và phát sinhsóng hài Do vậy biến tần chỉ nên áp dụng với đặc tính tải thay đổi như truyềnđộng băng tải , thường xuyên chạy non tải, công suất đủ lớn Vậy nên việc sử dụng

bộ biến tần sẽ tiện lợi và hiệu quả nhất khi :

- Trong quá trình sản xuất, phụ tải đầu vào luôn thay đổi

- Các thay đổi xảy ra trong quá trình xử lý

- Đầu ra cũng biến đổi

- Biến tần công suất nhỏ từ 0,1 đến 14 kW có thể sử dụng để điều khiển nhữngmáy công tác như cưa gỗ, khuấy trộn, nâng hạ

Ứng dụng trong nhà máy luyện gang

Phòng bơm nước và phòng trộn - Bơm nước số 1,2

- Bơm nước cứu hỏa

- Bơm nước

Trong nhà máy luyện gang băng tải được sủ dụng nhiều trong quá trình sảnxuất, với các sự cố thường gặp là băng tải có thể bị giãn, bị trượt hoặc bị đứt gãy.Băng tải hoạt động liên tục sẽ bị hao mòn, trở lên kém tin cậy và có thể bị sự cố.Với những sự cố trên thì băng tải sẽ gây thiệt hại không nhỏ trong việc sản xuất cótính dây chuyền của nhà máy Biến tần giúp bảo vệ băng tải và các thiết bị cơ khíbằng cách kiểm soát chính xác vận tốc và momen động cơ kéo dài thời gian hoạtđộng của băng tải và giảm thiểu chi phí vận hành và bảo dưỡng Đồng thời nếu mộtmối nối của băng tải cần sủa chữa biến tần sẽ điều khiển di chuyển băng tải đó vào

vị trí chính xác để tiến hành sửa chữa

Hệ truyền động của băng tải có momen khởi động rất lớn Momen khởi độnglớn dẫn đến làm hỏng các thiết bi cơ khí và quá tải nguồn cấp điện Đặc biệt trênnhững băng tải dài trong khu vực máy thiêu kết và nạp liệu trong nhà máy tải khởiđộng lại càng cao bởi có nhiều vật liệu trên băng tải hơn Khi đó quá trình khởiđộng đòi hỏi momen khởi động và dòng điện khởi động cao hơn Bộ khởi độngmềm có thể được sử dụng để giảm dòng khởi động, nhưng cũng làm giảm momenkhởi động Nếu momen khởi động không đủ lớn để thắng lực quán tính thì băng tải

sẽ không khởi động được Vậy bên cạnh việc giảm thiểu sự cố vận hành của băngtải , biến tần mang lại vận hành hiệu quả bằng cách điểu khiển trơn và điều khiểnchính xác tốc độ động cơ băng tải, cho phép điều chỉnh tốc độ của băng tải phù hợp

với yêu cầu của quy trình sản xuất Biến tần cũng được kết nối với hệ thống tự độngcủa nhà máy, để giám sát lượng tải, vận tốc từ đó tính toán tổng lượng hàng tải.Năng lượng được tiết kiệm khi chạy động cơ ở tốc độ tháp theo yêu cầu của tải vàtiết kiệm nhờ bỏ thiết bị bù công suất phản kháng Hơn nữa trong trường hợp băngtải có nhiều đoạn chạy xuống dốc, cơ năng của tải có thể chuyển hóa thành nănglượng điện, để trả về lưới với biến tần hảm tái sinh Sử dụng biến tần, băng tải cókhả năng chạy trơn tru trên toàn quãng đường tải hàng, không bị ảnh hưởng bởihình dáng, độ cong của quãng đường Năng lượng cơ của băng tải trên các đoạnxuống dốc có thể trả về lưới với biến tần hãm tái sinh Ngoại ra năng lượng cơ nàycũng có thể được tận dụng với hệ thống biến tần kép khi đó một biến tần điều khiểnđộng cơ cùng một lúc Biến tần kép sử dụng chung đường DC bus Khi đó nănglượng cơ phát ra từ động cơ đang chạy ở chế độ máy phát( chạy đoạn băng tảixuống dốc) sẽ được sử dụng để chạy động cơ khác đang chạy ở chế độ động cơ.

Việc sử dụng biến tần làm cân bằng công suất điện đầu vào và phụ tải nênđem lại lợi ích đáng kể cho người sử dụng, đem lại chi phí vận hành thấp đặc biệtđối với phụ tải là động cơ bơm và quạt Động cơ bơm và quạt là những thiết bị màphụ tải luôn thay đổi, dùng những phương án điều chỉnh cổ điển như: mở van, sẽgây tiếng ồn đối với động cơ mang tải nặng, gây tốn thất, chắc chắn gây ra tổn haocông suất mà phụ tải là các động cơ bơm, quạt, là chủ yếu

Từ đó một số trường hợp mà công nghệ sản xuất đòi hỏi việc điều chỉnh lưulượng, áp suất ở động cơ các máy bơm hoặc quạt gió theo mức tải phù hợp ở tùngthời điểm khác nhau thì việc thay đổi tốc độ động cơ được xem là thích hợp nhất,đặc biệt là tiết kiệm điện năng Mà ở đây sử dụng biến tần để điều khiển là giải pháptối ưu

 Nhận xét

Việc sử dụng và lắp đặt biến tần cho các động cơ bơm, quạt hệ thống thủylực trong các nhà máy là rất cần thiết Nó không chỉ linh hoạt đáp ứng nhu cầu củatải mà còn tiết kiệm được một lượng điện năng không nhỏ làm giảm chi phí, tănglợi nhuận nâng cao khả năng cạnh tranh

Nhờ ứng dụng biến tần trong nhà máy sản xuất, nhà máy luyện gang đã tiếtkiệm điện năng hiệu quả Nhà máy đã giảm tối đa việc tiêu hao điện năng băng cách

hạn chế giờ máy ngừng và thời gian chạy không tải, nâng cấp phần thu hồi nhiệt, sửdụng máy biến tần trong giờ cao điểm để hạn chế tối đa chi phí điện năng.

Biến tần có thể tạo momen khởi động cao nhưng vẫn đảm bảo dòng khởiđộng trong giới hạn cho phép của lưới, dòng điện khởi động không bị tăng quá cao

và điện áp lưới cũng không bị sụt trong quá trình khởi động Ngoài ra, biến tần cóthể điều chỉnh hệ số công suất luôn ở một giá trị ổn định do đó góp phần giữ ổnđịnh lưới điện Với lưới điện ổn định hơn, tất cả các thiết bị trong nhà máy sẽ vậnhành tin cậy hơn, nâng cao năng suất, giảm hỏng hóc,

Với tính năng vượt trội của biến tần, ngoài việc cải thiện khả năng điều khiểncủa hệ thống máy còn đem lại hiệu quả tiết kiệm điện năng ở những máy có tải biếnđổi theo tốc độ Với sự phát triển của ngành điện tự động hóa trong công nghiệp, hivọng hệ thống điều khiển tiên tiến và hiện đại sẽ dần được sử dụng ngày càng nhiềutrong sản xuất góp phần tiến kiệm tài nguyên cho nhà nước

b Bộ điều khiển động cơ thông minh Powerboss

 Giới thiệu chung:

Ứng dụng cho các động cơ yêu cầu tốc độ không thay đổi (Băng truyền,thang máy, gàu tải, vít tải….) tuy nhiên các động cơ này chỉ hoạt động đầy tải trongnhững chu trình nhất định, khi điều kiện thay đổi các động cơ này thường hoạtđộng với chế độ non tải nhiều hơn là đầy tải Tuy nhiên ngay cả trong những trườnghợp động cơ hoạt động không tải hoặc non tải như vậy thì lượng điện mà chúng taphải chi trả cho động cơ vẫn là 1 khoản chi phí gần như không thay đổi Việc thayđổi dòng cấp cho động cơ một cách phù hợp với yêu cầu của tải trọng và từ đó sẽtạo ra cơ hội tiết kiệm điện năng

Powerboss là một giải pháp đơn giản và hiệu quả cho vấn đề này, mang đếncho bạn một giải pháp hiệu quả với động cơ giúp bạn kiểm soát hiệu quả việc cấpđiện năng cho động cơ theo đúng với yêu cầu mức tải mà động cơ yêu cầu màkhông làm ảnh hưởng tới tốc độ của động cơ

 Nguyên lý hoạt động của Powerboss

Powerboss ứng dụng giải pháp khởi động mềm Thông qua việc điều chỉnhđiểm tắt / bật tương ứng với gốc tọa độ điểm không của điện áp tại từng bán chu kỳcủa nguồn cấp, nó có thể kiểm soát được dòng vào qua thyristors thông qua kiểmsoát điện áp (thyristor là tên chung để chỉ một họ các linh kiện đóng ngắt bán dẫn).

Thyristors được bật lên tại một điểm và được tính toán trong dạng sóng.Điểm này càng gần với điểm tọa độ mức 0 trong dạng sóng thì dòng điện cung cấpđược phép vào càng nhỏ

Bằng cách sử dụng nguyên tắc này và kết nối hai thyistors song song, ngượcchiều nhau vào mỗi pha của động cơ, Powerboss sẽ liên tục điều chỉnh điện áp vàođộng cơ thông qua việc kiểm soát các điểm bật tắt của thyristors

Hình 3.2: sơ đồ nguyên lý của Powerboss

 Tác dụng của Powerboss

Nâng cao hệ số cosφ, nâng cao hiệu quả của động cơ: Khi động cơ hoạt

động với tải định mức hiệu suất của động cơ có thể đạt từ 80 - 92%, tuy nhiên hiệusuất có thể giảm xuống rất thấp nếu tải của động cơ đột ngột thay đổi giảm Tuynhiên thực tế cho thấy thời gian mà các động cơ hoạt động với 100% tải là rất ít,phần lớn thời gian động cơ hoạt động ở chế độ non tải hoặc không tải

Khởi động và dừng mền động cơ: Thông qua việc điều khiển bằng các

thyristors để điều khiển một cách chính xác điện áp cấp cho các động cơ,Powerboss giúp động cơ hoạt động êm hơn và giảm sốc nguồn lưới tại mỗi quátrình khởi động và dừng động cơ

Powerboss được thiết kế với khả năng khởi động mềm gia tăng tốc độ động

cơ ít đột ngột, giảm hiện tượng sụt áp nguồn Với thời gian có thể điều chỉnh từ 0đến 255 giây, cho phép động cơ khởi động với trường hợp phức tạp nhất Việc cấpđiện áp vừa đủ theo quán tính từ tải ảm biến của phần mềm điều khiển thông minh,

do vậy động cơ được điều khiển rất nhẹ, êm nhẹ, giảm thiểu tối đa lực va chạm giữacác ổ trục, vòng bi,các khớp nối Mạch lực của hệ thống khởi động mềm bao gồm: 3cặp thyristor dấu song song ngược cho cả ba pha Vì momen động cơ tỷ lệ với bìnhphương điện áp, dòng điện tỷ lệ với điện áp, momen gia tốc và dòng điện khởiđộng được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp Như vậy hoạtđộng của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi khởiđộng và dùng, tức trị số hiệu dụng của điện áp là thay đổi

Powerboss cũng được thiết kế để kiểm soát việc dùng mềm một cách hiệuquả với tính năng dừng mềm Powerboss kiểm soát việc giảm tốc độ động cơ thôngqua việc kiểm soát momen xoắn của động cơ, ngăn ngừa thay đổi về toccs độ mộtcách đôt ngột và tối thiểu hóa sốc hoặc lực va đập lên hệ thống truyền động Vì vậygiúp động cơ tăng tuối thọ ít phải bảo trì hơn

Tiết kiệm điện năng tiêu thụ, tối ưu hóa chế độ làm việc của động cơ: Sự

điều khiển chính xác điện áp cấp vào động cơ theo yêu cầu của tải điều này giảmcác lãng phí điện năng vô ích, nâng cao hiệu quả sử dụng điện tiết kiệm chi phí hóađơn tiền điện

Powerboss sẽ giám sát mức tải trên trục động cơ đối với mỗi chu kì cấp điện

và cung cấp cho động cơ lượng điện cần thiết một cách hiệu quả tại bất kì một thờiđiểm nào trong quá trình vận hành Ngoài ra Powerbosss còn tích hợp, kết nối cácthiết bị xung quanh và có thể tự động ngắt động cơ khi chúng không sử dụng nhằmgiảm hơn nữa lượng điện năng tiêu thụ

Bằng việc quan sát các chu trình của động cơ làm việc Khi cấp nguồn điệncho Powerboss thực hiện điều khiển và giám sát động cơ, tín hiệu momen tải đặt lênđầu trục của động cơ được powerboss phát hiện và chuyển về bộ xử lý trung tâmthông qua các xung truyền tín hiệu đến các thyristor để đóng mở và sản xuất ralượng điện áp vừa đủ cung cấp cho động cơ làm việc đúng theo yêu cầu của tải,giảm thiểu tối đa điện năng lãng phí Do vậy Powerboss giúp cải thiện hệ số côngsuất cắt giảm tốn hao dư thừa của động cơ, tiết kiệm điện khi làm việc, giảm nhiệt

độ cho động cơ môi trường làm việc, giảm tiếng ồn Ngoài ra Powerboss cũng dễdàng lắp đặt, chi phí bảo dưỡng thấp, vận hành đơn giản

 Tính ứng dụng của Powerboss

Powerboss dễ dàng lắp đặt vào các hệ thống máy hay các bảng điện sẵn có

Nó có thể được lắp đặt trực tiếp hoặc vào mạch có sẵn bộ khởi động sao – tam giác.Chi phí bảo trì, bảo dưỡng thấp

Powerboss vận hành thông qua một bộ điều khiển số được lập trình sẵn, nên

có thể dễ dàng điều chỉnh được trong quá trình vận hành

Powerboss thường được sử dụng hầu hết cho các động cơ điện cảm ứng xoaychiều, các động cơ quá cỡ hay có các chu trình tải biến đổi (tức là đa số các ứngdụng có sử dụng động cơ)

Những máy móc thích hợp cho Powerboss là: Máy nén, máy ép, máy thủylực, bơm dầu, cưa gỗ, máy nghiền, máy cắt, máy dệt may công nghiệp, băng tải, cácứng dụng bánh đà Tuy nhiên, loại này lại không thích hợp cho các động cơ có yêucầu về biến đổi tốc độ

Với những lợi ích như trên hiện nay trong các xí nghiệp, nhà máy ứng dụngPowerboss cho các động cơ điện cảm ứng xoay chiều là rất phổ biến Những máymóc thích hợp với powerboss

Ứng dụng

Ứng dụng trong nhà máy luyện gang

- Máy cấp liệu quay tròn

- Băng tải dải liệu

- Sàng quặng nóng

- Bơm nước ngầm

- Quạt gió mỏ đốtPhối liệu và lọc bụi quạng hồi - Bơm nước ngầm

- Máy cấp liệu

- Máy tôi vôi sống

- Quạt hútPhòng bơm nước và phòng trộn - Bơm cấp nước

3.2.3: Sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất

a Tổng quan bù công suất phản kháng

Theo qui định của ngành điện, thì hệ số cos phải luôn lớn hơn 0.8 (hệ sốcông suất)

Ta đã biết công suất tiêu thụ điện được tính bằng điện áp nhân dòng điện tiêuthụ và nhân với hệ số công suất (P = U.I cos), như vậy nếu doanh nghiệp nào cũngluôn đưa hệ số cos xuống thấp như vậy công suất tiêu thu sẽ thấp dẫn đến tiền điện

ít đi rất nhiều

Nhưng do công suất truyền tải đến nhà máy của nhà máy tính bằng S = U.I,như vậy nhà cung cấp điện sẽ phải gánh toàn bộ phần công suất mất đi do hệ sốcông suất thấp Do vậy mới có qui định phải luôn nâng cao hệ số công suất tiêu thụ,không thì sẽ bị phạt nặng tiền điện

Bù công suất phản kháng không những làm giảm tổn thất công suất,mà cònnâng cao hệ số công suất cos

b Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng?

 Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên:

Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớtđược lượng công suất phản kháng mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.

- Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp

lý nhất

- Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn

- Hạn chế động cơ chạy không tải

- Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơkhông đồng bộ

- Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn

 Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo:

Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất phảnkháng ở các hộ tiêu thụ điện Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm:

• Máy bù đồng bộ: chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải.

* Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra công suất phản kháng,đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện

* Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hànhphức tạp Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn

• Tụ bù điện: làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, có thể

sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện

* Ưu điểm:

- Công suất bé, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành

- Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ theo sự phát triển của tải

- Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ

* Nhược điểm:

- Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏngkhi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức Tuổi thọ tụ có giới hạn, sẽ bị hưhỏng sau nhiều năm làm việc

- Khi đóng tụ vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạngtrên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành

- Sử dụng tụ điện ở các hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa và nhỏ (dưới 5000kVAr)

c Các phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù?

Có hai phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

 Bù tĩnh (bù nền): bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không

đổi Việc điều khiển có thể thực hiện bằng các cách sau:

- Bằng tay: dùng CB hoặc LBS (load – break switch)

- Bán tự động: dùng contactor

- Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải

* Ưu điểm: đơn giản và giá thành không cao

* Nhược điểm: khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa Việc này khánguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát > Vì vậy, phương pháp này ápdụng đối với những tải ít thay đổi

d Lợi ích của bù công suất phản kháng

 Bù công suất phản kháng giúp giảm tiền phạt

Tiền phạt hay còn gọi là tiền mua điện năng phản kháng Đây là lợi ích thiết thực nhất của việc nâng cao hệ số công suất cos

Khi nào thì bù giúp giảm tiền phạt?

Câu trả lời là khi hàng tháng phải trả tiền phạt cos (tiền mua điện năng phản kháng).Điện lực sẽ bắt bạn trả tiền điện năng phản kháng khi hệ số công suất cos của bạn < 0.85