Nghiên cứu xác định suất tiêu thụ điện năng cho các khâu sản xuất của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (618.45 KB, 9 trang )
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG CHO CÁC KHÂU
SẢN XUẤT CỦA CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH
ThS. Vũ Thế Nam
Ks. Phạm Thanh Liêm
Ks. Trần Trọng Hoan, Ks. Lê Quang Tuấn
Viên Khoa hoc Công nghê MoVinacomin
̣
̣
̣
̉
Xác định mức tiêu thụ điện năng hợp lý của một mỏ than hầm lò để : lập kế
hoạch sản xuất hàng năm và dài hạn, giám sát và phân phối điện năng, làm công
cụ quản lý việc sử dụng điện và làm căn cứ cho quy hoạch điện, giải bài toán cân
bằng năng lượng.
Yêu cầu nghiên cứu theo phương pháp khoa học, xuất phát từ thực tế sản
xuất của các mỏ hầm lò nước ta, sao cho tính được STTĐN của một mỏ than hầm
lò nào đó trong năm kế hoạch tương ứng với các điều kiện cụ thể một cách dễ
dàng. Tiến tới xây dựng phần mềm chuyên dụng nhằm tính toán STTĐN một cách
nhanh và chính xác cao.
1. TỔNG QUAN VỀ SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG.
1.1. Xác định khâu tiêu thụ, khu vực tiêu thụ điện năng trong mỏ hầm lò.
Suất tiêu thụ điện năng (STTĐN) là giá trị về mức tiêu hao điện năng để sản
xuất một đơn vị sản phẩm. Xác định STTĐN nhằm đánh giá hiệu quả sử dụng
điện, từ đó đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng làm giảm chi phí sản xuất
sản phẩm. Đối với mỏ than hầm lò thì suất tiêu thụ điện còn là chỉ tiêu tổng hợp
để lập kế hoạch hàng năm về nhu cầu sử dụng điện năng, ngoài ra còn làm công
cụ cho việc giám sát, phân phối và quản lý lưới điện là căn cứ trong việc lập quy
hoạch và thiết kế cung cấp điện cho các mỏ than.
* STTĐN chung của mỏ
hầm lò được sinh ra từ 03
thành phần chính là (hình
1.1).
STTĐN cho mỏ Hầm Lò
STTĐN phục vụ khâu công nghệ
STTĐN
theo
công
nghệ
STTĐN theo khâu phụ trợ
Tổn hao điện năng trên đường
dây
STTĐN
theo phụ
trợ
Tổn hao
điện
năng trên
đường
dây
Hình 1.1. STTĐN chung của mỏ hầm lò.
1
* STTĐN theo công nghệ của
các khâu sản xuất
STTĐN theo công nghệ
Để tính STTĐN chung ta cần xác
định được suất tiêu thụ của khâu công
nghệ. Trong khâu công nghệ của mỏ
than hầm lò có 03 thành phần chính tạo
nên suất tiêu thụ ( hình 1.2).
STTĐN
cho Khai
thác
STTĐN
cho Đào
lò
STTĐN
cho Sàng
tuyển
Hình 1.2. STTĐN theo khâu công
nghệ.
* Suất tiêu thụ điện theo khâu phụ trợ
Trong đơn vị
khai thac than hầm lò
có rất nhiều khâu phụ
trợ, mỗi khâu đó tiêu
tốn một lượng điện
năng riêng. Nhưng tựu
chung lại STTĐN của
khâu phụ trợ sinh ra
bởi 06 thành phần
(hình 1.3).
STTĐN theo phụ trợ
STTĐN
cho
khâu
vận tải
STTĐN
cho
khâu
thông
gió
STTĐN
cho
khâu
thoát
nước
STTĐN
cho
khâu
nén khí
STTĐN
cho
khâu
chiếu
sáng
STTĐN
cho các
khâu
khác
Hình 1.3. STTĐN theo khâu phụ trợ
* Suất tiêu hao điện năng do tổn hao điện năng trên đường dây truyền tải sinh
ra.
Trong quá trình truyền tài điện, có một lượng điện tổn hao được sinh ra bởi
đường dây và máy biến áp. Đây là thành phần được tính tương đối và có tính chất
ít biến động trong thời gian hoạt động.
2
1.2 Các phương pháp xác định STTĐN
Qua phân tích trên ta
thấy có rất nhiều thành phần
và yếu tố tác động đến
STTĐN của thiết bị cũng như
của khu vực và toàn mỏ hầm
lò. Vì vậy cần tìm hiểu và lựa
chọn phương pháp xác định
STTĐN hợp lý. Các phương
pháp xác định hiện đang được
sử dụng (hình 1.4)
Phương pháp xác định STTĐN
Cân bằng
riêng
Thống kê
Thực
nghiệm
Hình 1.4. Các phương pháp xác định STTĐN
hiện đang sử dụng
2. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TÍNH TOÁN SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG
CHO CÁC KHÂU CÔNG NGHỆ CHÍNH CỦA MỎ THAN HẦM LÒ
2.1.Tính suất tiêu thụ cho khâu công nghệ chính
* Tính suất tiêu thụ cho khu vực khai thác than
Trong khu vực khai thác thường sử dụng nhiều thiết bị và tính toán STTĐN
cho nhóm thiết bị điện trong một khu vực khai thác như sau:
Dkt
Wk.n
Wvt.n
Z kt
Wcs .n
, kWh/t
(1)
Trong đó:
Wk.n Điện năng tiêu hao ngày của khoan điện để khoan nổ mìn, kWh;
Wvt.n Điện năng tiêu hao ngày của máng cào để vận tải than ở lò chợ và ở lò
song song chân, kWh;
Wcs.n điện năng tiêu hao ngày để chiếu sáng ở lò song song chân, kWh.
* Tính STTĐN cho khu vực đào lò
Tương tự tính toán STTĐN của nhóm thiết bị trong một khu vực đào lò:
Ddt
Wk
Wx Wvt Wq.b Wnc.b
Z kv
, kWh/m;
(2)
Trong đó:
Wk điện năng tiêu hao để khoan lỗ mìn, kWh;Wx điện năng tiêu hao bốc
xúc than, kWh;Wvt điện năng tiêu hao cho vận tải than (bằng máng cào, tời kéo
3
goòng), kWh;Wq.b điện năng tiêu hao để thông gió cục bộ, kWh;W nc.b điện năng
tiêu hao bơm nước cục bộ, kWh.
* Tính STTĐN cho khâu sàng tuyển mỏ than hầm lò
Tương tự tính toán STTĐN của dây chuyền công nghệ sàng tuyển mỏ than
hầm lò được xác định theo công thức:
Dth
.Z n Wcd
.Z n
, kWh/t;
(3)
Trong đó:
suất tiêu hao biến đổi theo lượng than nguyên khai vào tuyển, kWh/t;
Zn năng suất năm của dây chuyền công nghệ tuyển mỏ than hầm lò, t;
Wcd thành phần điện năng, tiêu hao cố định, không phụ thuộc lượng than
nguyên khai vào tuyển, kWh;
τ tỉ lệ than các loại (than cục, than xô, than cám, than bùn) nhận được. Với
dây chuyền công nghệ sàng và nhặt tay τ = 0,617; sàng, máng rửa τ = 0,75; tuyển
lắng, tuyển huyền phù và lọc ép τ = 0,568;Trình tự tính điện năng tiêu hao của các
dây chuyền công nghệ tuyển mỏ than hầm lò như sau:
2.2. Tính STTĐN cho khâu phụ trợ
Các nhóm thiết bị phụ trợ trên mặt bằng công nghiệp mỏ bao gồm: Phân
xưởng cơ điện, trạm bảo dưỡng đầu tầu toa xe, phân xưởng chế biến gỗ, nhà
nạp đèn và ắc qui; thiết bị nồi hơi, nhà giặt, chiếu sáng, cấp thoát nước công
nghiệp, nước cứu hoả, phòng hành chính, sinh hoạt… điện năng tiêu thụ của các
nhóm trên chiếm tỷ lệ nhỏ trong tổng tiêu thụ điện năng toàn mỏ.
* STTĐ nhóm thiết bị phụ trợ được tính theo công thức:
dk
Trong đó: Wk
Wk
Z. dc .
m
,
kWh/t;
(4)
điện năng tiêu thụ của nhóm thiết bị phụ trợ, kWh;
Z
sản lượng than của mỏ, t;
ηđc
hiệu suất động cơ của nhóm, lấy ηđc=0,90;
ηm
hiệu suất mạng điện 380V cấp điện cho nhóm, lấy ηm=0,95;
* Điện năng tiêu thụ của nhóm thiết bị phụ trợ được tính:
Wk=
Trong đó: n
kyc.i
m
i 1
k yci .Pd .i .T ,
kWh;
(5)
số thiết bị phụ trợ trong nhóm;
công suất động cơ của thiết bị phụ trợ , i;
4
Pđ.i
công suất động cơ của thiết bị phụ trợ i, kW;
T
thời gian làm việc của nhóm, h.
2.3. Xác định tổn hao trên đường dây, máy biến áp
Nguyên nhân gây tổn thất điện năng là tổn thất trong máy biến áp và trên
mạng cáp chính, cáp mềm. Tổn hao điện năng trên đường dây, đường cáp và máy
biến áp trung gian được tính theo các công thức cũng có thể được tính gần đúng
theo tỉ lệ phần trăm:
ΔWdd = 9÷10%;
ΔWba = 4÷5%;
(6)
3. NGHIÊN CỨU AP DUNG TINH TOAN SUÂT TIÊU THU
́
̣
́
́
́
̣ ĐIÊN NĂNG
̣
CHO MỘT KHU VỰC CỦA MO THAN HA LÂM
̉
̀ ̀
Việc tính toán STTĐN cần được thực hiện bằng phương pháp phù hợp,.
Cần áp dụng các bước sau.
Bước 1. Tìm hiểu thực trạng quản lý tính toán thiết kế cung cấp điện, thực
trạng quản lý tính toán STTĐN của các đơn vị sản xuất than hầm lò vùng Quảng
Ninh.
Bước 2. Áp dụng phương pháp lý thuyết tính toán STTĐN cho một khu khai
thác để làm cơ sở so sánh (cụ thể ta chọn khai thác 5 – KT5 công ty CP than Hà
Lầm làm thí điểm chính). Xây dựng phần mềm tính toán STTĐN đơn giản hóa quá
trình tính toán.
Bước 3. Áp dụng phương pháp thực nghiệm tính toán STTĐN tại KT5 công
ty CP than Hà Lầm để so sánh với lý thuyết tính toán.
Bước 4. Đánh giá kết quả nhận được và đề ra yêu cầu.
Từ đây nhận thấy rất cần có những tính toán STTĐN cho một khâu cụ thể
trong mỏ hầm lò theo các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để so sánh đánh
giá sâu hơn.
3.1. Áp dụng phương pháp lý thuyết tính toán suất tiêu thụ điện năng cho
khu vực khai thác.
Với biện pháp tính toán lý thuyết trong quá trình áp dụng tính toán STTĐN
việc thu thập và xử lý quá nhiều thông số cùng lúc sẽ rất khó khăn và phức tạp,
ảnh hưởng tới kết quả công việc cũng như thời gian thực hiện.
Vì vậy ta cần xây dựng phần mềm để đơn giản hóa công tác quản lý suất
tiêu thụ điện năng. Trong phần mềm cần có những tính năng và thành phần sau:
5
Cơ sở dữ liệu: trong cơ sở dữ
liệu có cập nhật tất cả các thiết bị cơ
điện hiện đang dùng của công ty,
trong đó các thiết bị điện phải có các
thông số kỹ thuật phục vụ cho công
tác tính toán, các thông số đó là thông
số theo quy chuẩn và không thay đổi
(khi có sự thay đổi ta phải làm thủ
tục thay đổi lại thông số).
Nhập thông tin ban đầu
Kiểm tra cơ sở dữ liệu
Thêm cơ sở dữ liệu
Chọn thiết bị cần tính
trong cơ sở dữ liệu
Nhập số liệu thu thập được
từ sự thay đổi thực tế
Thực hiện tính toán suất tiêu
thụ cho từng thiết bị cụ thể, trong quá
trình này cần đưa thêm số liệu thực
tế.
Tính toán STTĐN
In báo cáo về suất tiêu thụ theo
tính toán.
In báo cáo STTĐN
Thêm thiết bị
Hình 3.2. Sơ đồ khối chức năng của
phần mềm
Cơ sở dữ
liệu phục
vụ tính toán
máng cào
Cơ sở dữ
liệu phục
vụ tính toán
băng
chuyền
Hình 3.3. Hình giao diện lựa chọn của phần mềm
Thực hiện thu thập thông số của từng thiết bị, sử dụng phần mêm xây dựng
được ta tính toán được STTĐN của một số thiết bị điển hình (bảng 3.1).
Bảng 3.1. Thống kê một số kết quả thu được từ tính toán lý thuyết
TT
Thiết bị
STTĐN
6
Đơn vị
1
Quạt 2K56 12N024
0,000160
kWh/m3
2
Quạt BOK15
0,000670
kWh/m3
3
Quạt FBDCZNo17
0,000075
kWh/m3
4
Quạt FBDCZNo13
0,000028
kWh/m3
5
Máy nén khí pittong
0,102000
kWh/m3
6
Bơm nước mỏ
0,004800
kWh/m3.m
7
Tời trục
0,071000
kWh/T.m
8
Chiếu sáng
0,118190
kWh/m
9
Tầu điện
3,830000
kWh/T.km
10
Băng tải B800
0,055000
kWh/t
11
Băng tải B1000
0,386700
kWh/t
12
Máng cào SKAT60
0,116000
kWh/t
13
Máng cào SKAT80
0,134700
kWh/t
14
Máng cào SGB520
0,148900
kWh/t
Sau khi tính toán được STTĐN cho từng thiết bị đơn lẻ. Chúng ta tiến hành
phân tích và tính toán bằng lý thuyết về STTĐN cho một công trường khai thác
than cụ thể của một đơn vị. Chọn tính toán STTĐN cho công trường khai thác 5
thuộc Công ty CP than Hà Lầm Vinacomin.
Bảng 3.2. Thống kê tính toán cho khu vực Khai thác 5
Tên thiết bị
Mã Hiệu
B800
Giá trị
Đơn vị
1
0,05560
kWh/t
55,60
Sản lượng
SL
55
Giá
trị
1000
Đơ
n vị
tấn
(kW)
Suất tiêu thụ điện
năng
Điện năng
TT
P
định
mức
1
Băng tải B800
2
Biến áp khoan
1,2
20
m
1
0,04700
kWh/m
0,94
3
Biến áp khoan
1,2
20
m
1
0,04700
kWh/m
0,94
4
Biến áp khoan gương
1,2
20
m
1
0,04700
kWh/m
0,94
5
Biến áp khoan lò đầu
1,2
20
m
1
0,04700
kWh/m
0,94
6
Bơm dịch số 1
37
30
m3
1
1,00000
kWh/m3
30,00
7
Bơm dịch số 2
37
30
m3
1
1,00000
kWh/m3
30,00
14
Máng cào
SKAT 60
15
200
tấn
1
0,11610
kWh/t
23,22
15
Máng cào lò 75
SKAT 80
15
200
tấn
1
0,13470
kWh/t
26,94
16
Máng cào lò XV
SKAT 80
15
200
tấn
1
0,13470
kWh/t
26,94
17
Máng cào SGB
SGB 520
40
940
tấn
1
0,14890
kWh/t
139,97
18
Máng cào SGB
SGB 520
40
940
tấn
1
0,14890
kWh/t
139,97
19
Máng cào SGB
SGB 520
40
940
tấn
1
0,14890
kWh/t
139,97
20
Máng cào số 1
SKAT 80
15
30
tấn
1
0,13470
kWh/t
4,04
21
Máng cào số 2
SKAT 80
15
30
tấn
1
0,13470
kWh/t
4,04
7
22
Máng cào số 3
SKAT 80
15
30
tấn
1
0,13470
kWh/t
4,04
23
Máng cào số 4
SKAT 80
15
30
tấn
1
0,13470
kWh/t
4,04
24
Máng cào số 5
SKAT 80
15
30
tấn
1
0,13470
kWh/t
4,04
25
Máng cào số 6
SKAT 80
15
30
tấn
1
0,13470
kWh/t
4,04
26
Quạt
FBD7,5
7,5
500
m3
1
0,00067
kWh/m3
0,34
27
Tời cào gương
5,5
500
T.m
1
0,00067
kWh/T.m
0,34
585,67
Tổng cộng
401,8
Qua bảng tổng hợp này ta có thể tạm tính suất tiêu thụ điện năng cho phần
xưởng theo tính toán là:
d px
1000
585,67
1,71kWh / t
3.2. Áp dụng phương pháp thực nghiệm tính toán suất tiêu thụ điện năng cho
khu vực khai thác (xây dựng phần mềm tính toán STTĐN)
Với phương pháp lý thuyết tính toán STTĐN cho một phân xưởng khai thác
thực tế (công trường khai thác 5 mỏ than Hà Lầm) đã đưa ra được các giá trị
STTĐN cho các thiết bị đặc trưng của mỏ. Để đánh giá một cách khách quan và có
căn cứ so sánh tính chuẩn xác thì cần thiết phải áp dụng phương pháp thực
nghiệm tính toán STTĐN.
Phương pháp đo kiểm khi sử dụng các thiết bị đo kiểm phục vụ kiểm toán
như sau: Sử dụng đồng hồ đo lường WM1496 lắp đặt trước DW tổng, thiết bị
này sẽ đo đếm trong nhiều ngày và lưu trữ lại các thông số điện như: điện năng
tiêu thụ, dòng điện, điện áp, công suất hoạt động, hệ số công suất… đối với toàn
bộ các thiết bị trong phân xưởng.
Bảng 3.3. Mức tiêu thụ điện năng
TT
Thời gian
1
2
3
4
Ca 2 ngày 02/12
Ca 2 ngày 03/12
Ca 1 ngày 05/12
Ca 1 ngày 06/12
Tấn than
SP (tấn)
336
344
405
385
ĐNTT
(kWh)
641
572
499
500
Suất tiêu thụ
(kWh/tấn)
1,91
1,66
1,23
1,29
Qua việc tính toán STTĐN bằng 2 phương pháp như trên nhận thấy việc
thực hiện tính toán STTĐN bằng thủ công rất khó khăn vì cần nhiều thông số của
thiết bị. Chính vì vậy, việc xây dựng một phần mềm tính toán STTĐN nhằm nâng
cao hiệu quả công tác quản lý điện năng tại mỗi đơn vị nói riêng và đề xuất
phương án tính STTĐN chung cho toàn Tập đoàn Vinacomin là cần thiết và cấp
bách.
8
4. KẾT LUẬN
Từ những so sánh việc tính toán STTĐN bằng lý thuyết với thực tế kết hợp
với các hệ số thực nghiệm, có thể thấy rằng cần tăng cường quản lý cũng như có
một phương pháp và công thức tính suất tiêu thụ thống nhất.
Dựa vào phương pháp tính toán kết hợp với hệ số thực nghiệm, (*) tính toán
được STTĐN cho các khâu khai thác là 1,915 kWh/t ; khâu đào lò là 12,362 kWh/t
(đào lò than); vận tải là 0,5477 kWh/t; chiếu sáng 0,118 kWh/m và thông gió là
1,62.103 kWh/m3. Với các thông số đã đề xuất cho thấy cách tính toán này khá sát
với thực tế, tương đối chính xác so với một số tài liệu tham khảo.
Tai liêu tham khao.
̀ ̣
̉
1 TS. Phung Manh Đăc. Kh
̀
̣
́
ảo sát và đánh giá tiềm năng tiết kiệm năng lượng
trong các hộ tiêu thụ trọng điểm vùng Quảng Ninh, xây dựng một số mô hình trong
Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam về sử dụng năng lượng tiết
kiệm và hiệu quả. Viên KHCN MoVinacomin 2010.
̣
̉
2 Ths. Vũ Thế Nam. Nghiên cứu xác định suất tiêu hao điện năng cho các khâu
sản xuất của mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh . Viên KHCN MoVinacomin
̣
̉
2011.
Ghi chú: (*) STTĐN trong bài báo này được sử dụng dựa trên cơ sở lựa chọn khu
vực và thiết bị sao cho: kiểu thiết bị tương đồng thực tế, số lượng thiết bị được
lựa chọn chỉ là tạm thời ( số lượng thiết bị trong khu vực trên thực tế có thể khác
nhiều)
9
