高压蒸汽管网的联锁保护方法与流程

本发明涉及联锁保护技术领域，具体地涉及一种高压蒸汽管网的联锁保护方法。

背景技术：

近几年，大型石油化工和煤制油化工装置在国内快速建设，以煤制油化工为例，煤化工目前的发展方向主要有煤制合成氨、煤制乙醇、煤制烯烃、煤制油、煤制气等。大型石油化工和煤制油化工项目中往往配置了多台大型锅炉，且铺设了大量不同等级的蒸汽管线，以供多种用户设备使用。

然而，大型石油化工和煤制油化工装置系统极其复杂，系统与系统之间、系列与系列之间、装置与装置之间相互关联度非常高，锅炉、锅炉越来越大型化发展。当某一台锅炉因为工艺、设备、电气、仪表等原因联锁跳车后，高压蒸汽管网蒸汽缺口较大，需要快速调整工况，如果操作不及时将导致多套锅炉甚至锅炉整体联锁停车，最终形成后工序大面积停车的恶劣工况，因此锅炉与用户设备之间的联锁保护显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明为了实现锅炉设备与各种用户设备之间的联锁保护，提供了一种高压蒸汽管网的联锁保护方法，其中，高压蒸汽管网是建立在锅炉设备与对应的用户设备之间的蒸汽管网。

本发明提供的高压蒸汽管网的联锁保护方法包括：

根据锅炉的跳车信号提高剩余在运行锅炉的工作负荷；

当所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值时，延迟预设时间触发联锁，并对所述用户设备按照预设的停车优先级逐步停车。

优选地，所述锅炉设备中包括有至少一台锅炉，各锅炉的蒸汽管线均连接到高压蒸汽母管上。

优选地，所述锅炉设备中设置有再热锅炉和/或非再热锅炉。

优选地，所述用户设备包括有一个或多个用户单元，所述用户单元包括发电机组、空分装置组、压缩机组，以及次高压蒸汽管网；

所述用户单元通过高压蒸汽支管与所述高压蒸汽母管连通。

优选地，所述根据锅炉的跳车信号提高剩余在运行锅炉的工作负荷，包括：

当接收到任意一个或多个锅炉的跳车信号时，对剩余在运行的锅炉升负荷。

优选地，所述锅炉设备和所述用户设备通过交换机实现通信连接，所述交换机连接有处理器，所述交换机用于将锅炉和用户单元的工作信号发送到所述处理器，供所述处理器处理。

优选地，所述处理器连接有指令输入模块，当接收到锅炉的跳车信号后，根据从所述指令输入模块输入的升负荷指令向剩余在运行的一个或多个锅炉发送升负荷信号。

优选地，所述当所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值时，延迟预设时间触发联锁，包括：

获取所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量信号，并判断该气体压力/流量是否达到预设压力值/流量值；

当所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值时，以达到预设压力值/流量值的时间点为起点，延迟预设时间触发联锁。

优选地，所述对所述用户设备按照预设的停车优先级逐步停车，包括：

获取预设的停车顺序表，所述停车顺序表中设置有按优先级排序的用户单元的停车顺序；

根据所述停车顺序表控制用户设备中的用户单元逐步停止运行。

优选地，在所述停车顺序表中，所述发电机组的优先级高于所述空分装置的优先级，各空分装置按照实际工况进行优先级排序。

根据本发明方案，通过在锅炉跳车后提高剩余在运行锅炉的工作负荷，降低高压蒸汽管网中物料压力/流量的下降速率，并且，当高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设值时，延迟预设时间后触发联锁，将用户设备按事先设定好的停车优先级顺序逐步停车，逐步降低用户设备的物料消耗，以维持高压蒸汽管网中的物料平衡，保证其他用户设备稳定运行。通过本发明提供的方法，能够防止锅炉在非计划停运时造成高压蒸汽中断或失衡的情况，提高系统的稳定性，避免用户设备大幅度降负荷或大面积停车。

附图说明

图1是高压蒸汽管网的连接示意图；

图2是高压蒸汽管网的联锁保护方法的流程示意图；

图3是实施例中高压蒸汽管网的联锁保护方法的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

在大型煤化工系统的锅炉发生故障的情况下，利用联锁保护系统对锅炉设备和用户设备之间的高压蒸汽管网的工艺条件进行调节，通过对高压蒸汽的用量进行自动调配，实现锅炉与用户单元的高压蒸汽平衡，防止锅炉在非计划停运时，造成高压蒸汽中断，导致全系统发生大幅度降负荷或大面积停车的情况，从而将系统的不稳定因素降低到最小。

如图1所示，该高压蒸汽管网是建立在锅炉设备与对应的用户设备之间的蒸汽管网，该蒸汽管网中流通的物料为高压蒸汽，本发明对蒸汽管网两端的锅炉设备和用户设备进行联锁保护。

在本发明中，所述锅炉设备中包括有至少一台锅炉，各锅炉的蒸汽管线均连接到高压蒸汽母管上。所述锅炉设备中设置有再热锅炉和/或非再热锅炉。

所述用户设备包括有一个或多个用户单元，所述用户单元包括发电机组、空分装置组、压缩机组，以及次高压蒸汽管网。所述用户单元通过高压蒸汽支管与所述高压蒸汽母管连通。在本发明实施例中，锅炉设备的蒸汽管线、高压蒸汽母管与用户设备的高压蒸汽支管共同构成高压蒸汽管网。

具体地，在实际应用中，锅炉产生的蒸汽送入汽轮机做功，汽轮机带动发电机组发电，构成电力输出部分，同时，汽轮机做功带动压缩机组工作，该压缩机组包括空气压缩机组、丙烯压缩机组、co2压缩机组等，空气经空气压缩机组压缩后送入空分装置进行分离，得到氮气和氧气。

基于上述设置，如图2所示，本发明提供了一种高压蒸汽管网的联锁保护方法，包括以下步骤：

步骤s1、根据锅炉的跳车信号提高剩余在运行锅炉的工作负荷；

具体包括：当接收到任意一个或多个锅炉的跳车信号时，向其他在运行的锅炉发送升负荷信号，通过逐步提高剩余在运行锅炉的工作负荷以降低蒸汽管网中的物料压力/流量的下降速率；

步骤s2、当高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值时，延迟预设时间触发联锁，并对用户设备按照预设的停车优先级逐步停车。

根据本发明方案，在锅炉跳车后提高剩余在运行锅炉的工作负荷，降低高压蒸汽管网中物料压力/流量的下降速率，并且，当高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设值时，延迟预设时间后触发联锁，将用户设备按事先设定好的停车优先级顺序逐步停车，逐步降低用户设备的物料消耗，以维持高压蒸汽管网中的物料平衡，保证其他用户设备稳定运行。通过本发明提供的方法，能够防止锅炉在非计划停运时造成高压蒸汽中断或失衡的情况，提高系统的稳定性，避免用户设备大幅度降负荷或大面积停车。

进一步地，所述锅炉设备和所述用户设备通过交换机实现通信连接，所述交换机连接有处理器，所述交换机用于将锅炉和用户单元的工作信号发送到所述处理器，供所述处理器处理。在本发明中，锅炉和用户单元的工作信号包括：锅炉的跳车信号、高压蒸汽管网中的压力信号/流量信号、联锁旁路开关，以及根据停车优先级设置的停车信号等，处理器根据上述工作信号设置联锁触发条件，避免其他错误信号误触发联锁，同时，还可以为剩余在运行锅炉进行升负荷操作提供一定的缓冲时间，避免出现多个锅炉跳车，最终导致多个用户单元大面积停车的后果。所述处理器连接有指令输入模块，当接收到锅炉的跳车信号后，根据从所述指令输入模块输入的升负荷指令向剩余在运行的一个或多个锅炉发送升负荷信号。

在本发明方案中，联锁介入主要是指在预先设定的温度、压力和流量情况下，联锁系统自动干预，不受人为控制；需要说明的是，在达到设定的联锁条件前，可以采用全厂调度协调或人为操作的方法对锅炉升负荷，维持高压蒸汽管网中物料平衡，不触发全厂联锁保护系统，人为操作的时间取决于系统的缓冲能力，如果人为干预达不到目的，即高压蒸汽管网中的气体压力/流量已经达到某一数值时，就必须让联锁系统自动干预。

进一步地，步骤s2中所述的当所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值时，延迟预设时间触发联锁，具体包括：

获取所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量信号，并判断所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量是否达到预设压力值/流量值；

当所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值时，以所述高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设压力值/流量值的时间点为起点，延迟预设时间触发联锁。

步骤s2中所述的对所述用户设备按照预设的停车优先级逐步停车，具体包括：

获取预设的停车顺序表，所述停车顺序表中设置有按优先级排序的用户单元的停车顺序；

根据所述停车顺序表控制用户设备中的用户单元逐步停止运行。

根据本发明一个优选的实施方式，所述用户单元可以为发电机组、空分装置组、压缩机组，以及次高压蒸汽管网，该压缩机组包括空气压缩机组、丙烯压缩机组、co2压缩机组等，其中，发电机的数量、空分装置的数量、各压缩机的数量均为一台或多台，按实际要求组合，不做限制。

在本发明中，根据用户单元的实际运行工况预先设定停车优先级，当触发联锁条件后按照该停车优先级顺序逐步停运用户单元，该停运顺序实际是根据与锅炉设备对应的用户单元运行优劣情况以及相关电气、仪表故障情况进行设定，对于此优先级，技术人员随时可以在安全可控的条件下根据各用户单元的运行情况进行更改，例如，根据实际功率进行停车优先级排序或者将需要检修的装置设为最高优先级，等等。优选地，在所述停车顺序表中，所述发电机组的优先级高于所述空分装置的优先级，各空分装置按照实际工况进行优先级排序，例如可以按照空分装置的待检修顺序进行优先级排序。

在本发明方案中，当一台或多台锅炉跳车停运，造成高压蒸汽减少后，通过提高剩余在运行锅炉的工作负荷，降低高压蒸汽管网中物料流量的下降速率，再根据高压蒸汽管网中的气体压力/流量信号判断是否触发联锁，即当高压蒸汽管网中的气体压力/流量达到预设值时，延迟预设时间后联锁自动介入，并按事先设定好的停车顺序，逐步停运发电机、停运空分装置，以维持高压蒸汽管网中的压力稳定和物料平衡，保证其他空分装置及co2压缩机、丙烯压缩机等用户设备的稳定运行。

下面通过一个具体的实施例对本发明方案进行具体阐述。

在大型煤制油项目中，供气端设置10台锅炉，其中6台为非再热锅炉，4台为再热锅炉，用于提供12.5mpa、540℃、4226.6t/h的高压蒸汽，用户端设备包括2台带抽汽式50mw发电机(型号为cc50)、12台空压机汽轮机、4台co2压缩机汽轮机、4台丙烯压缩机汽轮机和用于烯烃蒸汽裂解的次高压蒸汽管网。锅炉连接到高压蒸汽母管上，该高压蒸汽母管的出气端连有6条高压蒸汽支管，4条高压蒸汽支管与空分装置组连接，2条高压蒸汽支管分别连接到净化合成装置和油品合成加工装置。

在实际生产中，当1台锅炉因故障跳车后，高压蒸汽供应量会瞬间减少500-600t/h，蒸汽管网中的压力会持续下降，威胁汽轮机安全运行，蒸汽管网中的物料失衡，空分装置、co2压缩机、丙烯压缩机等会因为高压蒸汽管网的压力降低联锁跳车。

根据本发明提供的技术方案，当锅炉设备中的一台非再热锅炉跳车时，触发如下联锁动作：

(1)将该非再热锅炉的跳车信号反馈到中控界面，由锅炉岗位中控逐步提高剩余在运行锅炉的工作负荷，降低高压蒸汽管网中气体压力的下降速率；

(2)检测高压蒸汽管网中的气体压力是否达到10.5mpa，当高压蒸汽管网中的气体压力达到10.5mpa时，延迟120s，再将停车顺序表中处于第一停车优先级的第1台cc50发电机停车；

(3)检测高压蒸汽管网中的气体压力是否达到10.2mpa，在高压蒸汽管网中的气体压力达到10.2mpa时，延迟120s，再将停车顺序表中处于第二停车优先级的第2台cc50发电机停车。

当锅炉设备中的一台再热锅炉跳车时，触发如下联锁动作：

(1)将该再热锅炉的跳车信号反馈到中控界面，由锅炉岗位中控逐步提高剩余在运行锅炉的工作负荷，降低高压蒸汽管网中物料压力的下降速率；

(2)检测高压蒸汽管网和次高压蒸汽管网中的气体压力是否达到10.2mpa，当高压蒸汽管网或次高压蒸汽管网中的气体压力达到10.2mpa时，延迟120s，再将2台cc50发电机停车；

在本步骤中，发电机组可用于调节蒸汽平衡，具体影响管网的中压蒸汽和低压蒸汽量，通过分别启动高压/中压减温减压器和次中压/低压减温减压器，实现高中压低压蒸汽平衡，降低了余热发电机n60次中压蒸汽消耗，最终实现全厂蒸汽静态平衡；

(3)检测高压蒸汽管网和次高压蒸汽管网中的气体压力是否达到8.5mpa，当高压蒸汽管网或次高压蒸汽管网中的气体压力达到8.5mpa时，延迟60s，再将处于靠前停车优先级的1台空分装置停车。

根据本发明方案，通过在锅炉跳车后提高剩余在运行锅炉的工作负荷，降低高压蒸汽管网中物料压力的下降速率，当用户单元的高压蒸汽供气量达到预设值后延迟一定时间启动联锁保护，将用户设备按事先设定好的停车顺序逐步停车，例如先将发电机停车，再将待检修的空分装置停车，逐步降低高压蒸汽消耗，能够防止因锅炉在非计划停运时，造成高压蒸汽中断的情况，提高供氧系统的稳定。并且，本发明方案中根据锅炉的跳车信号、蒸汽管网的压力信号/流量信号、联锁旁路开关，以及按停车优先级设定的停车信号等作为联锁条件，防止误触发联锁。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。