CN106020160A - 工厂集成控制系统 - Google Patents

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蔡文生
黎文椿
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Luyuan Lin (tianjin) Co Ltd Energy Saving Technology
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Abstract

本发明公开了一种工厂集成控制系统，包括，供电装置，包括光伏建筑一体化组件和国家供电电网，用于提供电能；储电装置，与供电装置连接，用于储存光伏建筑一体化组件和国家供电电网的电能，并提供内部和/或外部的供电线路；天然气压缩空气系统，包括空压机和天然气引擎，在烟水热交换器内天然气引擎产生的热气与天然气引擎和空压机产生的热水实现热交换，并将产生热循环水排出；制冷模式，吸收式制冷机组与烟水热交换器连接，吸收式制冷机组与AHU的风机盘管连接、通过热交换实现制冷；制热模式，天然气压缩空气系统内的循环水经热交换器交换后与AHU的风机盘管连接，通过热交换实现供热。

Description

工厂集成控制系统
技术领域
本发明涉及一种工厂集成控制系统。
背景技术
随着人们对清洁能源的增长的需求，分布式能源在功能方式中有着越来越重要的地位。大多数分布式能源技术提供单一形式的能源输出，在现有的能源技术中，光伏、光电等技术容易受环境的气象条件限制，只能在白天太阳辐射较好的理想情况下工作，极大地制约了用户的用能需求。一些大型公司的机房内压缩空气系统(Compressed DryAir，CDA系统)在运行过程中产生大量的热能，这些热能的积聚会降低CDA系统的性能，现有的CDA系统的冷却为单独的冷却系统，CDA系统的热量没有被有效利用，造成能量的利用率不高。
现有的生产区机房及生产辅助建筑(生产办公楼、食堂、宿舍楼、库房等)日常需要保持一定的温度，一般使用空调箱(Air Handling Unit，AHU)进行温度调节，冬季需要供暖夏季需要降温，现有的CDA系统和AHU都由电能直接供应，能量利用率较低，设备的性能系数(Coefficient ofPerformance，COP)低。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种工厂集成控制系统，将现有的生产及生产辅助建筑的能源进行优化，同时将天然气压缩空气系统、制冷系统、空调箱有机结合起来，使各自设备的能源有效多方式利用，提高能源利用率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种工厂集成控制系统，包括
供电装置，包括光伏建筑一体化组件和国家供电电网，用于提供电能；
储电装置，与供电装置连接，用于储存光伏建筑一体化组件和国家供电电网的电能，并提供内部和/或外部的供电线路；
天然气压缩空气系统，包括空压机和天然气引擎，天然气引擎带动空压机工作，天然气引擎产生的热量通过气体管道与烟水热交换器连接，天然气引擎产生的循环水通过液体管道与烟水热交换器连接；空压机产生的循环水通过液体管道与烟水热交换器连接，在烟水热交换器内天然气引擎产生的热气与天然气引擎和空压机产生的热水实现热交换，并将产生热循环水排出；
本系统有两种模式：
制冷模式，吸收式制冷机组与烟水热交换器连接，烟水热交换器出来的热循环水进入吸收式制冷机组并实现热交换，为吸收式制冷机组启动提供必要的热量，吸收式制冷机组与AHU的风机盘管连接，为AHU的风机盘管提供冷源，实现制冷，经吸收式制冷机组热交换后的热循环水与第二热交换器连接，第二热交换器的冷水管与工厂水管连接；
制热模式，烟水热交换器出来的热循环水与第一热交换器连接，AHU的风机盘管连接也与第一热交换器连接，在第一热交换器内实现热交换，经第一热交换器热交换后的热循环水与第二热交换器连接，第二热交换器的冷水管与工厂水管连接。
天然气压缩空气系统在压缩过程中产生大量的热空气，这些热空气温度一般能到300-400℃，现有技术中这些热一般需要循环水来进行降温，以防止天然气压缩空气系统温度过高而影响其工作效率。降温过程中需要大量的循环水，且循环水的温度也很高，要么直接将这些热的循环水直接排掉要么经过多次冷却，再重新使用。不仅这些热量没有得到有效利用而且还需要额外的冷凝装置进行冷凝，对电力和水资源造成浪费。本系统中，将天然气压缩空气系统产生的热空气和产生的循环水分别与烟水热交换器连接，在烟水热交换器内热空气的热量传递给温度较低的循环水，实现能量的交换，降温后的热空气排出或者进一步利用，经烟水热交换器后的循环水吸收大量的热，温度很高，根据不同的需求对这些循环水有效利用，对建筑内温度进行调节，提高整套系统的COP值。
作为本发明所述的工厂集成控制系统的一种优选方案，第二热交换器与冷却塔连接，经第二热交换器热交换后的热循环水，经冷却塔冷却后返回天然气压缩空气系统，使返回天然气压缩空气系统内的循环水温度更低，提高天然气压缩空气系统的工作性能。
作为本发明所述的工厂集成控制系统的一种优选方案，制冷模式下，还包括蒸发式冷水机组，蒸发式冷水机组与AHU的风机盘管连接，AHU的风机盘管产生的冷凝水通过水管与蒸发式冷水机组连接，进行冷凝水回收，通过蒸发式冷水机组的联合使用，提高能效比COP值。
作为本发明所述的工厂集成控制系统的一种优选方案，还包括变频真空系统，变频真空系统产生的循环水与烟水热交换器连接，将变频真空系统融入整个工厂集成控制系统内。
有益效果：
本发明公开的工厂集成控制系统，将太阳能光伏与国家供电电网有效结合，在保证正常供电前提下，最大限度利用太阳能绿色资源，同时，将天然气压缩空气系统与制冷系统和空调系统多次热交换，实现能量的充分利用，提高整套系统的COP值。
附图说明
图1为制冷模式下工厂集成控制系统示意图。
图2为制热模式下工厂集成控制系统示意图。
1、国家供电电网 2、光伏建筑一体化组件 3、储电装置 4、天然气压缩空气系统 5、烟水热交换器 6、吸收式制冷机组 7、第一热交换器8、第二热交换器 9、AHU的风机盘管 10、变频真空系统 11、冷却塔
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，一种制冷模式下工厂集成控制系统，供电装置，包括光伏建筑一体化组件2和国家供电电网1，用于提供电能，储电装置3与供电装置连接，用于储存光伏建筑一体化组件和国家供电电网的电能，并提供内部和/或外部的供电线路。当太阳光充足时主要由光伏建筑一体化组件2将太阳光转换为电能为储电装置3提供电能；当太阳光不充足或者晚上时，光伏建筑一体化组件2产生的电能不足或者无法产生电能时，由国家供电电网1向储电装置3提供电能，在保证正常供电前提下，最大限度利用太阳能绿色资源。
天然气压缩空气系统4，包括空压机和天然气引擎，天然气引擎带动空压机工作，天然气引擎产生的热量通过气体管道与烟水热交换器5连接，天然气引擎产生的循环水通过液体管道与烟水热交换器连接；空压机产生的循环水通过液体管道与烟水热交换器连接，在烟水热交换器内天然气引擎产生的热气与天然气引擎和空压机产生的热水实现热交换，热交换后的热循环水与吸收式制冷机组6的热媒水实现热交换，吸收式制冷机组6产生的冷气吹向AHU的风机盘管9，为AHU提供冷源，对建筑内温度进行调节，提高整套系统的COP值。
经吸收式制冷机组热交换后的热循环水与第二热交换器8连接，第二热交换器8的冷水管与工厂水管连接。
经吸收式制冷机组6热交换后的循环水如果温度依然较高，则与冷却塔连接，在冷却塔内，循环水被进一步冷却，达到一定温度后，接入天然气压缩空气系统，实现循环使用。
在有变频真空系统10的工厂内，变频真空系统10与烟水热交换器连接，变频真空系统10内的循环水也参与到上述循环中，提高整个系统的能源有效利用率，变频真空系统10与吸收式制冷机组6相对独立。
实施例2
如图2所示，一种制热模式下工厂集成控制系统，供电装置，包括光伏建筑一体化组件2和国家供电电网1，用于提供电能，储电装置3与供电装置连接，用于储存光伏建筑一体化组件和国家供电电网的电能，并提供内部和/或外部的供电线路。当太阳光充足时主要由光伏建筑一体化组件2将太阳光转换为电能为储电装置3提供电能；当太阳光不充足或者晚上时，光伏建筑一体化组件2产生的电能不足或者无法产生电能时，由国家供电电网1向储电装置3提供电能，在保证正常供电前提下，最大限度利用太阳能绿色资源。
天然气压缩空气系统4通过第一管路与烟水热交换器5连接，天然气压缩空气系统内的循环水与第一热交换器连接，AHU的风机盘管内的循环水也与第一热交换器7连接，在第一热交换器7内实现热交换，为AHU提供热源，对建筑内温度进行调节，提高整套系统的COP值。
经与AHU的风机盘管9热交换后的循环水与第二热交换器8连接，第二热交换器8的冷水管与工厂水管连接，为工厂提供热水，经过上述热交换器热交换后的循环水已经达到循环水使用温度范围，可以直接接入天然气压缩空气系统内，实现循环使用。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种工厂集成控制系统，其特征在于，包括，
供电装置，包括光伏建筑一体化组件和国家供电电网，用于提供电能；
储电装置，与供电装置连接，用于储存光伏建筑一体化组件和国家供电电网的电能，并提供内部和/或外部的供电线路；
天然气压缩空气系统，包括空压机和天然气引擎，天然气引擎带动空压机工作，天然气引擎产生的热量通过气体管道与烟水热交换器连接，天然气引擎产生的循环水通过液体管道与烟水热交换器连接；空压机产生的循环水通过液体管道与烟水热交换器连接，在烟水热交换器内天然气引擎产生的热气与天然气引擎和空压机产生的热水实现热交换，并将产生热循环水排出；
本系统有两种模式：
制冷模式，吸收式制冷机组与烟水热交换器连接，烟水热交换器出来的热循环水进入吸收式制冷机组并实现热交换，为吸收式制冷机组启动提供必要的热量，吸收式制冷机组与AHU的风机盘管连接，为AHU的风机盘管提供冷源，实现制冷，经吸收式制冷机组热交换后的热循环水与第二热交换器连接，第二热交换器的冷水管与工厂水管连接；
制热模式，烟水热交换器出来的热循环水与第一热交换器连接，AHU的风机盘管连接也与第一热交换器连接，在第一热交换器内实现热交换，经第一热交换器热交换后的热循环水与第二热交换器连接，第二热交换器的冷水管与工厂水管连接。
2.根据权利要求1所述的工厂集成控制系统，其特征在于：第二热交换器与冷却塔连接，经第二热交换器热交换后的热循环水，经冷却塔冷却后返回天然气压缩空气系统。
3.根据权利要求1所述的工厂集成控制系统，其特征在于：制冷模式下，还包括蒸发式冷水机组，蒸发式冷水机组与AHU的风机盘管连接，AHU的风机盘管产生的冷凝水通过水管与蒸发式冷水机组连接，进行冷凝水回收。
4.根据权利要求1或2所述的工厂集成控制系统，其特征在于：还包括变频真空系统，变频真空系统产生的循环水与烟水热交换器连接。
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