一种汽车生产园区能源公辅综合节能系统
技术领域
本实用新型属于综合能源领域，具体涉及一种汽车生产园区能源公辅综合节能系统。
背景技术
汽车生产园区包括生产区域和办公区域，生产区域的主要能耗为电能、天然气、压缩空气、自来水及循环冷却水等，耗能最多是涂装车间，其次是焊接车间，而办公区域能耗主要是自来水和采暖、供冷消耗的天然气和电能。其中，对于汽车生产园区中能耗最大的涂装车间和焊接车间而言，涂装车间用冷量大，常规的供冷方法采用电制冷机组，但这样会消耗大量电能。焊接车间的焊接工艺会产生大量循环冷却水，常规的处理方法是通过冷却塔把热量散失到大气中，冷却水降温后再循环利用。这种传统能源利用方式没有利用项目所在地的资源禀赋，比如峰谷电价差。厂区余能未回收，各种能源供应各自为政，管理分散，设备不集约，生产能耗高。
目前，汽车生产园区能源供应清洁和可再生能源利用率不高，能源利用效率低，余能未回收，中水未回用，能源智能化水平不高，缺乏一种将汽车生产园区的各环节产生的能量进行合理配置从而达到节能减排目的的系统。
发明内容
针对现有技术中存在的能源利用方式单一，能源供应效率低，能耗高的问题，本实用新型提出了一种汽车生产园区能源公辅综合节能系统，采用如下技术方案实现：
一种汽车生产园区能源公辅综合节能系统，包括冰蓄冷并联子系统、空压机余热回收子系统、锅炉烟气回收热泵子系统、冷却水余热回收热泵子系统、污水处理及中水回用系统、地源热泵子系统和配电变压器；
所述冰蓄冷并联子系统包括并联的电制冷机组和冰蓄冷机组，所述电制冷机组用于提供工艺冷量，所述冰蓄冷机组用于提供环境调节冷量，冰蓄冷机组输出的多余冷量用于向地源热泵子系统供冷；
所述空压机余热回收子系统用于回收空压机的余热来获取热量，输出的热量用于向厂区供热，多余热量补充地源热泵子系统供热；
所述锅炉烟气热泵回收子系统用于回收锅炉烟气的余热来获取热量，输出的热量用于向厂区供热，多余热量补充地源热泵子系统供热；
所述冷却水余热热泵回收子系统用于回收冷却水中的余热获取热量，输出的热量用于向厂区供热，多余热量补充地源热泵子系统供热；
所述污水处理及中水回用子系统用于将污水处理为中水，得到的中水用于道路厂区清扫，并将中水处理为软化水，得到的软化水用于补充天然气锅炉系统、冰蓄冷并联子系统和地源热泵子系统的用水；
所述地源热泵子系统用于通过换热井采集地热，并通过地源热泵提高供水温度为办公区域夏季供冷，冬季供热；
所述配电变压器用于向各子系统供电。
进一步的，所述配电变压器的输出端连接电能母线c。
更进一步的，所述电制冷机组的输出口通过冷水泵一先连接冷水分水器一再连接冷水泵三输出至园区，所述冰蓄冷机组的输出口通过冷水泵二先连接冷水分水器二再连接冷水泵四输出至园区，所述冰蓄冷机组和电制冷机组的输入口连接电能母线c，所述冰蓄冷机组和电制冷机组的输出口之间连接阀门一。
进一步的，所述空压机余热回收子系统包括空压机、余热回收装置和储气罐，所述空压机的一号输出端连接储气罐，所述储气罐连接压缩空气母管a，所述空压机的二号输出端连接余热回收装置，所述余热回收装置通过热水泵一连接供热母管b。
更进一步的，所述锅炉热泵子系统包括天然气锅炉和热泵一，所述天然气锅炉的一号输出端通过热水泵二连接供热母管b，所述天然气锅炉的二号输出端连接热泵一，所述热泵一通过热水泵三连接供热母管b。
更进一步的，所述冷却水余热回收热泵子系统包括括热泵二，所述热泵二的输入端连接电能母线c，所述热泵二的输出端通过热水泵四连接供热母管b。
更进一步的，所述热水泵一、热水泵二、热水泵三和热水泵四接入热水分水器，所述热水分水器通过热水泵五连接供热母管b。
进一步的，所述污水处理及中水回用子系统包括依次连接的污水处理模块、中水回用模块和软化处理模块，所述软化处理模块的输出端通过软化水泵(16)连接天然气锅炉子系统、地源热泵子系统、冰蓄冷并联子系统的输入端。
更进一步的，所述地源热泵子系统包括地源热泵和土壤源，所述地源热泵的输入端与电能母线c连接，然后与土壤源进行热交换通过冷/热水泵六(17)输出能量。
本实用新型的有益效果如下：
(1)本实用新型的整个系统根据工厂资源禀赋，利用清洁和可再生能源，对浪费的余热进行回收利用，多能互补，提高能源利用效率，减少污染物排放，并通过信息化数据采集，实现全厂能源智能化管控水平提升。
(2)冰蓄冷并联子系统利用工厂的峰谷平电价，谷电蓄冰，峰值释冷，为环境空调供冷，常规电制冷为工艺负荷供冷，两者并联运行，多余冷量互补。冰蓄冷比常规电制冷可节约运行费用35％以上；可减少电制冷机组容量，降低主机一次性投资，总用电负荷减少，减少变压器配电容量与配电设施费；使用灵活，部分负荷可由融冰提供，不用开双工况主机，节能效果明显；在过渡季节，可以融冰定量供冷，而无需开主机，不会出现常规电制冷机组大马拉小车的状况，运行更合理，费用节约明显；具有应急功能，提高空调系统的可靠性。
(3)空压机余热回收子系统对空压机余热进行回收供暖，传统方式80％的余热散失到冷却水中，此系统对浪费的余能进行回收，减少能源损失；
(4)锅炉烟气热泵回收子系统对锅炉烟气进行深度回收制取热水，将锅炉排烟温度降低到30℃以下，节约天然气耗量，传统方式天然气锅炉直接排放烟气，能源浪费。
(5)冷却水余热热泵回收子系统回收传统方式未回收的冷却水的热量，对浪费的余能进行回收供暖，提高能源利用率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的实施例的结构示意图。
图中各标号含义为：
1-冷水泵一、2-冷水泵二、3-冷水泵三、4-冷水泵四、5-冷水分水器一、6-冷水分水器二、7-阀门一、8-阀门二、9-阀门三、10-热水泵一、11-热水泵二、12-热水泵三、13-热水泵四、14-热水泵五、15-热水分水器、16-软化水泵、17-冷/热水泵六；
a-压缩空气母管、b-供热母管、c-电能母线；
A-热水计量表、B-电能计量表、C-压缩空气计量表、D-天然气计量表、E-软化水计量表、F-工艺冷水计量表、G-环境空调冷水计量表、H-水计量表。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的。
实施例
汽车生产园区包括生产区域和办公区域。生产过程主要包括冲压、焊接、涂装和总装这四大工艺，主要能耗是电能、天然气、压缩空气、自来水及循环冷却水等，耗能最多是涂装车间，其次是焊接车间。办公区域能耗主要是自来水和采暖、供冷消耗的天然气和电能。
本实施例公开了一种汽车生产园区能源公辅综合节能系统，包括冰蓄冷并联子系统、空压机余热回收子系统、锅炉热泵子系统、污水处理及中水回用系统、地源热泵子系统和配电变压器；
冰蓄冷并联子系统包括并联的电制冷机组和冰蓄冷机组，电制冷机组用于为工艺冷负荷提供冷量，冰蓄冷机组用于为环境调节提供冷量，冰蓄冷机组输出的多余冷量用于工艺冷水或向地源热泵子系统补充供冷；
空压机余热回收子系统用于回收空压机的余热来获取热量，输出的热量用于向厂区供热；
锅炉热泵子系统用于通过热泵回收锅炉烟气的余热来获取热量，输出的热量用于向厂区供热；
冷却水余热热泵回收子系统回收冷却水的热量，输出热量用于向厂区供暖。空压机余热回收子系统、锅炉热泵子系统、冷却水余热热泵回收子系统与天然气锅炉系统组成多元联合供暖，多能互补。
污水处理及中水回用子系统用于将污水处理为中水，得到的中水用于道路厂区清扫，并将中水处理为软化水，得到的软化水用于补充天然气锅炉系统、冰蓄冷并联子系统和地源热泵子系统的用水；
地源热泵子系统用于利用取热井采集地热，为办公区域夏季供冷，冬季供热，可接收冰蓄冷并联子系统提供的冷量和锅炉热泵子系统提供的热量；
配电变压器用于向各子系统供电。
具体的，配电变压器的输出端连接电能母线c，分别供应各个车间和办公区用电设备。
具体的，电制冷机组的输出口通过冷水泵一1先连接冷水分水器一5再连接冷水泵三3输出至园区，用于涂装车间工艺用冷冷水，冰蓄冷机组的输出口通过冷水泵二2先连接冷水分水器二6再连接冷水泵四4输出至园区，用于环境空调调节用冷冷水，冰蓄冷机组和常规电制冷机组的输出口之间连接阀门7，通过阀门切换，在非供冷季或环境空调冷负荷供应富余时，冰蓄冷系统为工艺负荷供冷，常规制冷机组补充冷负荷。
冰蓄冷机组主要包括双工况制冷机组和蓄冰槽，涂装车间用冷量大，包括新风空调制冷、循环风空调除湿、调漆间空调制冷、新风空调除湿等维持生产工艺环境空调用冷，也包括闪干强冷、输调漆温控区、电泳等工艺用冷。常规供冷采用电制冷机组，消耗大量电能。该系统采用冰蓄冷和常规制冷机组联合供冷，将常规制冷机组与冰蓄冷机组并联连接。利用项目地峰谷平电价，在谷电时段，即23:00～次日7:00进行蓄冰，在峰平时段7:00-23:00释放。同时，生产车间环境冷负荷随着昼夜温差的变化而变化，白天冷负荷大，夜间冷负荷相对较小。冰蓄冷机组应环境调节冷负荷，常规制冷机供应平稳工艺冷负荷。在非供冷季或环境空调冷负荷供应富余时，冰蓄冷机组为工艺供冷，减少常规制冷机组制冷量，提高冰蓄冷机组的使用时间，提高整个供冷系统经济性。
具体的，空压机余热回收子系统包括空压机、余热回收装置和储气罐，空压机产生压缩空气，空压机的一号输出端连接储气罐，储气罐连接压缩空气母管a，通过储气罐为车间供应压缩空气，空压机的二号输出端连接余热回收装置，余热回收装置通过热水泵一8连接供热母管b。
空压机余热梯级利用，利用空压机余热回收装置，回收空压机输入能量约80％左右的余热制取热水，供厂区供热或制取洗浴热水，供工人洗浴。
具体的，锅炉热泵子系统包括天然气锅炉、热泵一，天然气锅炉产生热水，天然气锅炉的一号输出端通过热水泵二11连接供热母管b，天然气锅炉的二号输出端连接热泵一，热泵一通过热水泵三12连接供热母管b，利用热泵一回收天然气锅炉烟气余热，热泵二的输入端连接电能母线c，热泵二的输出端通过热水泵四11连接供热母管b。
天然气锅炉常规将70℃的烟气排放，现利用热泵对锅炉进行烟气深度余热回收，把锅炉排烟降低到35℃以下，回收这部分余热送入热泵内，热泵由天然气驱动，将余热和驱动热源产生的热量共同加热回水，回水升温后进入燃气锅炉，继续加热至供水温度，减少锅炉天然气耗量。
焊接车间焊接工艺会产生大量循环冷却水，常规是通过冷却塔把热量散失到大气中，冷却水降温后再循环利用。现在利用电动热泵利用循环冷却水中的热量，产生热水供暖，驱动热泵采用电源。热泵二设置在焊接车间，利用热泵二在焊接车间回收循环冷却水热量制取热水。
优选的，热水泵一10、热水泵二11、热水泵三12和热水泵四13接入热水分水器，热水分水器15通过热水泵五14连接供热母管b。
优先顺序：空压机余热空压机余热回收装置、热泵回收天然气锅炉烟气余热、焊接车间回收循环冷却水热泵供热优先级高于天然气锅炉供热。
具体的，污水处理及中水回用子系统包括依次连接的污水处理模块、中水回用模块和软化处理模块，软化处理模块的输出端连接地源热泵子系统的输入端，还通过软化水泵16连接天然气锅炉系统、冰蓄冷并联子系统和地源热泵子系统输入端。
中水回用后可用于道路喷洒、绿化，节约自来水。中水深度处理为软化水，补充地源热泵、天然气锅炉和冰蓄冷软化水系统。
具体的，地源热泵子系统包括地源热泵和土壤源，地源热泵的输入端与电能母线c连接，然后与土壤源进行热交换通过冷/热水泵六17输出能量。地源热泵利用地热资源，与土壤换热，通过热泵机组，产生冷/热水，经冷/热水泵五为办公楼输送冷/热水。不足冷量由冰蓄冷机组补充，打开阀门二8；不足热量由母管b热水补充，打开阀门三9。
冲压车间计量介质：热水、电能、压缩空气。焊接车间计量介质：热水、电能、压缩空气。涂装车间计量介质：热水、电能、压缩空气、天然气、环境空调冷水、工艺冷水。总装车间计量介质：热水、电能、压缩空气。办公楼计量介质：电能、水。
焊接车间热泵计量介质：电能。涂装车间制冷机房计量介质：电能，软化水。办公区域地源热泵机房计量介质：电能、软化水。天然气锅炉烟气深度回收热泵计量介质：天然气、软化水。
具体的，为满足整个工厂信息化、数字化的需求，通过能源管控系统实现全厂能源集中监控。在四大车间和办公楼入口管道使用计量表计，测量物质流的累计量值，对耗量数据进行采集，能源介质进行管理。同时，建立全厂能源系统DCS系统，对主要设备、阀门、泵进行集中控制。
