Производство удобрений выделено в отдельную, причем системообразующую отрасль химического комплекса страны, а значение этой отрасли для экономики косвенно подтверждает разработка обособленного вида ИТС (Информационно Технических Справочников по наилучшим доступным технологиям), включая ИТС 2-2022, утвержденного Приказом Росстандарта № 3239 от 22.12.2022 года, где рассмотрены вопросы изготовления аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот, использующихся в процессах производства минеральных удобрений в России.

ИТС 2-2022 ссылается на важность производства удобрений в аспекте реализации Стратегии национальной безопасности Российской Федерации (Указ Президента РФ № 683 от 31.12.2015). Однако следует особо отметить факт того, что Постановлением Правительства РФ N 1473 от 09.09.2023 по факту и формально были «реанимированы» (после «регуляторной гильотины» 2020 года) и обновлены ряд национальных программ, стратегий, законов. И том числе тех, реализация которых зависит от развития отрасли производства удобрений, а именно стратегий:

• национальной безопасности (Указ Президента N 400 02.06.2021);
• пространственного развития РФ на период до 2025 года (распоряжение Правительства РФ N 207-р от 13.02.2019);
• социально-экономического развития РФ с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года (распоряжение Правительства РФ N 3052-р от 29.10.2021);
• сводной стратегии развития обрабатывающей промышленности до 2024 года и на период до 2035 года (распоряжение Правительства РФ N 1512-р от 06.06.2020);
• энергетической стратегии РФ на период до 2035 года (распоряжение Правительства РФ N 1523-р от 09.06.2020).

А также Единого плана по достижению национальных целей развития Российской Федерации на период до 2024 года и на плановый период до 2030 года (распоряжение Правительства РФ N 2765-р от 01.10.2021).

Производство удобрений – совокупность сложных процессов, включающих хранение, подготовку сырья, топлива, производство и хранение, отгрузку продукции, обработку сточных вод, сокращение эмиссии вредных веществ, переработку отходов и т.д. Ключевыми предприятиями отрасли на момент 2023 года были:

• АО «Апатит» из г. Череповец Вологодской и Балаковский филиал АО «Апатит» из г. Балаково Саратовской областей;
• Волховский филиал АО «Апатит» из г. Волхов Ленинградской и АО «НАК Азот» из г. Новомосковск Тульской областей;
• АО «Невинномысский Азот» из г. Невинномысск Ставропольского края;
• АО «ПГ Фосфорит» и АО «Еврохим-Северо-Запад» из г. Кингисепп Ленинградской области;
• АО МХК ЕвроХим из г. Белореченск Краснодарского края и ПАО «Акрон» из г. Великий Новгород Новгородской области;
• ПАО «Дорогобуж» из г. Верхнеднепровский Смоленской и Филиал «КЧХК» АО «ОХК «УРАЛХИМ» из г. Кирово-Чепецк Кировской областей;
• Филиал «Азот» АО «ОХК «УРАЛХИМ» и ПАО «Уралкалий» из г. Березники Пермского края;
• ОАО «Воскресенские минеральные удобрения» из г. Воскресенск Московской области и Филиал «ПМУ» АО «ОХК «УРАЛХИМ» из г. Пермь Пермского края;
• АО «Минудобрения» из г. Россошь Воронежской, АО «Азот» и ЗАО «Капролактам Кемерово» из г. Кемерово Кемеровской областей;
• ООО «Ангарский азотно-туковый завод» из г. Ангарск Иркутской области и ООО «Титановые инвестиции» из г. Армянск Республики Крым;
• ПАО «КуйбышевАзот», АО «Тольяттиазот» и ООО «Линде Азот Тольятти» из г. Тольятти Самарской области;
• АО «Аммоний» из г. Менделеевск Республики Татарстан и ООО «Газпром нефтехим Салават» из г. Салават Республики Башкортостан;
• АО «Гидрометаллургический завод» из г. Лермонтов Ставропольского края и АО «Мелеузовские минеральные удобрения» из г. Мелеуз Республики Башкортостан;
• ООО «Арви НПК» из г. Черняховск Калининградской области и АО «РУСАЛ Ачинский глиноземный комбинат» из г. Ачинск Красноярского края;
• ООО «Щекиноазот» из г. Первомайский и Ефремовский филиал ОХК Щекиноазот из г. Ефремов Тульской области и др.

Специфика производственно-технологических процессов и силовой нагрузки объектов производства удобрений.

Производство агрохимического сырья, односторонних, сложных и комплексных удобрений базируется, как на специфическом (аммонизатор-испарители, гранулятор-сушилки, трубчатые реакторы, нейтрализаторы-смесители, грохоты-дробилки, скрубберы, брызгоуловители, кратцер-краны, упаковочные агрегаты и т.д.), так и типовом оборудовании и системах, включая вентиляцию, освещение, водоподготовку, водоочистку.

Основную долю нелинейной нагрузки формируют силовые трансформаторы, ШИМ преобразователи (инверторы, конверторы) и приводы с регулируемой скоростью электродвигателей постоянного или переменного тока на комплектных преобразователях частоты.

Характер нагрузки в основном индуктивный с быстрым изменением параметров, что в совокупности с автоматизированным или автоматическим управлением (АСУ) на большинстве объектов определяет:

• значительную потребность нагрузки в реактивной мощности индуктивного характера;
• большую эмиссию гармонических искажений, причем проблема усиливается из-за трансмиссии гармоник и негативов переходных процессов из распределительной сети;
• острую необходимость максимально возможного нивелирования перетока реактивной мощности на фундаментальной частоте 50 Гц, неактивной мощности и гармоник нефундаментальных частот, критически влияющих не только на силовую сеть, но и слаботочные линии информационных систем телекоммуникации АСУ;
• жесткие требования к времени отклика технических средств различного целевого назначения, включая конденсаторные установки коррекции (повышения) коэффициента мощности, активные фильтры гармоник (АФГ) и их модификации с пассивными фильтрами и демпфирующими реакторами.

Компенсация перетока реактивной мощности и гармоник на объектах производства удобрений.

Решение проблем потребности в реактивной энергии, эмиссии, трансмиссии гармонических возмущений в силовых сетях объектов производства аммиака, минеральных удобрений, неорганических кислот должно быть комплексными и включать:

• организационные мероприятия - группировка нагрузки, сокращение протяженности кабельных линий, подбор оптимальной мощности трансформаторов и пр.;
• технические средства с технически грамотным выбором способа компенсации (индивидуальный, групповой, смешанный, редко централизованный) и места интеграции оборудования с учетом принципа «как можно ближе к нагрузке».

Наряду с этим важно понимать, что на любом объекте производства аммиака, минеральных удобрений, неорганических кислот есть «дежурная» (постоянная во времени) нагрузка, формирующая «фоновую» потребность в реактивной мощности и, как правило, в дополнение к этому генерирующая гармоники определенных порядков. Для решения таких проблем могут быть использованы недорогие конденсаторные батареи или релейные неуправляемые (неавтоматические) конденсаторные установки повышения коэффициента мощности, а также пассивные фильтры гармоник – одно- или многозвенные, настроенные на фильтрацию гармоник требуемых частот.

Для нагрузки с быстроизменяющейся вольтамперной характеристикой целесообразно использовать конденсаторные установки коррекции коэффициента мощности на полупроводниковых ключах (тиристорных вентилях – УКРМТ), а в случае наличия в сети критического уровня гармоник – УКРМТФ (профильный сленг – Фильтровые) с контурами реактор-конденсаторы для снижения рисков пробоя конденсаторов ступеней установки.

Риски перекомпенсации сети реактивной мощностью емкостного характера могут быть нивелированы интеграцией демпфирующего реактора, а засорение гармониками большого спектра частот и больших амплитуд устраняется АФГ или гибридными (АФГ + L-C контур) фильтрами гармоник.