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TÜV Industrie Service GmbH • TÜV SÜD Gruppe

EN 12953 „Großwasserraumkessel“

Stefan GraßmannTÜV Industrie Service GmbH

TÜV SÜD GruppeRegion Bayern

Abteilung DampfkesselWestendstr. 199

D-80686 München

Tel. (089) / 5791-2586 Fax (089)/5791-2854

E-Mail: [email protected]

19.01.2005Abteilung: 2TÜV Industrie Service GmbH • TÜV SÜD Gruppe

EN12953 Inhalt

Teil 1: AllgemeinesTeil 2 : Werkstoffe für drucktragende Kesselteile und ZubehörTeil 3: Konstruktion und Berechnung für drucktragende TeileTeil 4: Verarbeitung und Bauausführung für drucktragende KesselteileTeil 5: Prüfung während der Herstellung, Dokumentation und Kennzeichnung für drucktragende

KesselteileTeil 6: Anforderungen an die Ausrüstung für den KesselTeil 7: Anforderungen an Feuerungsanlagen für flüssige und gasförmige Brennstoffe für den

KesselTeil 8: Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen gegen DrucküberschreitungTeil 9: Anforderungen an Begrenzungseinrichtungen sowie Sicherheitsstromkreise an Kesseln

und Zubehör (ENTWURF)Teil 10: Anforderungen an die Speise- und KesselwasserqualitätTeil 11: AbnahmeversucheTeil 12: Anforderungen an Rostfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe für den KesselTeil 13: BetriebsanleitungenTeil 14: Leitfaden für die Einbeziehung einer herstellerunabhängigen Prüforganisation

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EN 12953-1 Allgemeines

• Landdampfkessel von mehr als 0,5 bar / 110°C (bis 40 bar) Lokomotiv- und Schiffsdampfkessel sind ausgenommen.

• Beheizung: direkt befeuert, Abhitzekessel, elektrisch beheizt• Niederdruckkessel >0,5 bis 1 bar bzw. >110°C bis 120°C:

z.T. geringere Anforderungen

Definition der DampfkesselanlageSpeisewasseraufbereitung bis DampfabsperrventilBrennstoffversorgung, Luftzufuhr und FeuerungSteuerungs- und Sicherheitssysteme

Geltungsbereich


EN 12953-2 Werkstoffe für drucktragende Teile und Zubehör

Europäische Normen (s. Anhang A der EN 12953-2.)Europäische Werkstoffdatenblättern EMDS (Europäisches Werkstoffbegutachtungsverfahren für nicht in harmonisierten Normen enthaltene Werkstoffe, die für die wiederholte Verwendung bestimmt sind.)Werkstoffeinzelgutachten (Für Sonderfälle, wenn ein Werkstoff, eine Erzeugnisform oder eine Erzeugnisdicke für ein einzelnes Druckgerät verwendet wird beziehungsweise ein zugelassener Werkstoff ausnahmsweise außerhalb des in den EN oder EMDS spezifizierten Anwendungsbereiches verwendet wird.

Bleche aus P355GH nach EN10028-2 können für Flammrohre eingesetzt werden

Prüfbescheinigung für genormtes Material von drucktragenden Teilen von Werkstoffherstellern mit QS-System -> Abnahmeprüfzeugnis 3.1B nach EN10204

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EN12953- 3: Konstruktion u. Berechnung für drucktragende Teile

Max. Feuerungs-wärmeleistung(MW)

Mindest-Flammrohrdurchmesser (mm)(gewellt: minus Wellentiefe)

Ölfeuerung, P265GH 8 1400

Ölfeuerung, P295GH, P355GH

14 1600

Kohlefeuerung (Rost), P295GH

8 1800

Gasfeuerung, P265GH

8 * 1,3 1400

Gasfeuerung, P295GH

14 * 1,3 1600

Bei Wärmeleistungen > 12 MW oder Flammrohrdurchmessern über 1400 mm können Flammrohrwand-Temperaturmess-Systeme gefordert werden (z.B. in Deutschland)

Flammrohr-Wärmebelastung

Verbände-vereinbarung 1994/1Max. FWL (MW) bei

∅1400 mm

Öl7,9 MW

10,5 MW

Gas7,9 * 1,3 MW

10,5 * 1,3 MW



• Korrosionszuschlag 0,75 mm• Berechnungstemperaturen werden aus Bezugstemperatur (z.B.

Sattdampftemperatur, Heißwassertemperatur) und Temperaturzuschlag für die jeweilige Beheizungsart gebildet und entsprechen nur zum Teil der TRD 300, z.B

Glattflammrohr und Wellflammrohr

(Wärmestromdichte 0,3W/mm2 Öl, 0,24W/mm² Gas; Belag 0,25mm, λ1,2W/mK)

> 12 MWÖl: 3,5 x e + 80Gas: 3 x e + 65

≤ 12 MWÖl/Gas 4 x e + 15

Niederdruckkessel: min. 200°C (Gas) bzw. 250°C (Öl)

Rohrplatten beheiztmit Rauchgas > 800°C

exakte Berechnung: Anlage 1Niederdruckkessel: 50K

30 + 3 * seWellrohr

30 + 4 * seGlattrohr

TRD 306

15 + 2 + se, max. 50 K

Rohrplatte

TRD 300

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Prüfdruck

Pt = Max { 1,43 * Pd ; 1,25 * Pd * Rp0,2/20°C }Rp0,2/tc

(Pt = Prüfdruck, Pd = Betriebsdruck) Zur Ermittlung des Prüfdruckes sind die Streckgrenzenwerte für Kesselmantel und Kesselboden zugrundezulegen.

Verbändevereinbarung 2000/1 fordert ergänzende zerstörungsfreiePrüfungen, wenn Prüfdruck ≥1,85 * PS nicht erreicht wird.



Mindest-DehnungsabständeFlammrohr – Mantel

gekrempte Böden bis 25 mm

50 ≤ 5 % dos≤ 100

eingesetzte ebene Böden bis 25 mm:

Lb ≤ 5,5 m: 50 ≤ 5 % dos≤ 100 Lb ≤ 6 m: 50 ≤ 5,5 % dos ≤ 110Lb ≤ 6,5 m: 50 ≤ 6 % dos ≤ 120Lb ≤ 7 m: 50 ≤ 6,5 % dos≤ 130

Blechanker – Flammrohr ⇒ 200 mm (dos< 1400 u. l < 3000: 150 mm)Flammrohr – Rohrbündel ⇒ 50 mm ≤ 5% dos ≤ 100 mmFlammrohr – Flammrohr ⇒120 mmSonderbedingungen für UmkehrflammkesselRestl. Abstände ⇒ 50 ≤ 3% dos ≤ 100 mm

über 25 mm: 65 bis zu 160 mm

bei Fairbairnringen min. 75 mm

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• Berechnung von zyl. Mänteln nach dem Flächenvergleichsverfahren

• Formeln wie TRD, mittragende Stutzenüberstände 25% kürzer

• Mindestwanddicken für Mäntel und Stutzen

• Vorhandensein von nicht vernachlässigbaren äußeren Kräfte und Momenten am Stutzen: Resultierende Spannungen nach EN13445-3 (Unbefeuerte Druckbehälter

4 mmNiederdruck-kessel

4 mmdos ≤ 1000

6 mmdos > 1000

Mindestwand-dicken (ers=es-c1-c2)

Mantelaußen-durchmesser

ecB =0,15 * doB + 3,2 + c1 + c2



2 x 50% von do50% von do Ausnahme für Rauchrohr-Abhitze-kessel: Nur Bes. von Längsnähten und die tiefster Stelle des Mantels

nicht zu besichtigender Teil von Rundnähten

∅ ≥ 500 mm + keilförmige Räume oder ∅ ≥ 600 mm

∅ ≥ 420 mm + keilförmige Räume(Gesamtfläche ≥ ∅ 600 mm)

Freiräume zum Befahren und Durchschlüpfen

TRD 701/702: abhg. von freien Räumen

Keine Anforderungen (Abtrennen von Rohrleitungen genügt)

Niederdruckkessel

Do>1200 mmDo>800 mm und l > 2000 mm

do ≥1400 mm800 mm ≤do<1400 mm (Wenn Befahren nicht möglich, genügt mind. 1 Kopfloch)

Befahrbarkeit

Verbändevereinbarung2003/1

EN12953-3

Einteilung der Prüfkategorien und Abstände zwischen Mitte der Besichtigungsöffnung und dem zu untersuchenden Objekt entsprechen der Verbändevereinbarung 2003/1

Besichtigungsanforderungen

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Besichtigungsöffnungen bis 20 bar auch Blindflansche möglich, sonst von innen vorgelegte Deckel Der Berechnungsbeiwert C1 bei außenliegenden Verschlüssen wie Blindflanschen ist 0,41 (z. Vgl. TRD 0,35), bei zusätzlichem Biegemoment durch die Verschraubung 0,45 bis 0,60. Berücksichtigung der Schraubenkraft bei Bügelverschlüssen -> sehr hohe äquivalente Berechnungsdrücke (Fehler in Formel ?????)Flanschverbindungen nach europäischen Normen, z.B. EN1092

Rauchrohreinschweißungen:Unterschiede gegenüber FDBR-Merkblatt M KH4, 1999 (Fachverband Behälter- und Rohrleitungsbau): - Temperaturklassen, Unterscheidung zw. Ein- und Austritt- ungekühlte Wanddicken, Stegbreiten, Einschweißtiefen- Mindestwanddicke im Rohrfeld 6mm (eingeschweißte RR), 12 – 14 mm (gewalzte RR)



0,350,30Wendekammerbefahröffnungen

0,400,45

0,390,39

a ≤ 200 mma > 200 mm

Wendekammeranker(Stehbolzenfeld)

0,450,45Einzelne Ankerrohre oder Vollanker

0,35nicht zul.

0,300,45

≤ 30°> 30°

Blech- oder Eckanker

0,350,35

0,300,32

≤ 6m >6 ≤ 8 m

Glatte Flammrohre

0,450,45einseitig eingeschweißte Böden

0,350,350,35(0,35)

0,330,360,390,42

sB/sM≤ 1,4>1,4 ≤ 1,6>1,6 ≤ 1,8>1,8 ≤ 2,0

beidseitig in Mantel eingeschweißte ebene Böden

0,350,32Gekrempte Böden

C3 - TRD 305EN 12953-3ParameterBauteil

Ebene Böden - Beispiele für Konstante C4

z.B. rechteckiges Feld zwischen gekrempten Boden, zwei Eckankern und Flammrohr als Stützstellen: C4 (gemittelt): 0,305 statt 0,35 (TRD) -> Boden um 15% dünner als nach TRD

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Flammrohrwanddicke 10 mm – 22 mm (TRD 7 – 20 mm)Wendekammerwanddicke 10 – 35 mm (TRD – 30 mm)Fox-Wellrohre: Wellenteilung 150 mm / Wellentiefe 50 mm

Wellenteilung 200 mm / Wellentiefe 75 mm Flächenträgheitsmomente höher als nach TRD, große Abweichungen v.a. bei 150mm Wellenteilung: 15-19% Fairbairnringe mit Mindestteilung 500 mm können verwendet werdenBerechnung gegen elast. Einbeulen führt zu etwas geringeren Drücken (Glattrohr)

Zylinderschalen unter äußerem Überdruck


EN12953-4: Verarbeitung und Bauausführung für drucktragende Kesselteile

DurchschweißungAlle Schweißnähte Ausnahme: Ankerrohre u. Rundankern und glatte Rohre an Rohrböden Kehlnähte zum Befestigen von Verstärkungsblechen

Voraussetzungen (Kategorie II bis IV):

Schweißerprüfungen nach EN287-1 und 1418 Verfahrensprüfungen nach EN288-3 sachkundige Schweißaufsicht benennen.Rückverfolgung Schweißnähte: Schweißerstempel oder Protokollierung Rückverfolgung der Materialien von drucktragenden Teilen: Materialkennzeichnung vor dem Trennen durch eine vom Hersteller benannte Person

Gegenschweißung nur für Nähte

Scheibenböden / Rohrböden an Mantel, Flammrohr, Wendekammer –Umfangsblechen

Ausnahme: kleine Kesseln (Teil 3 –Tab. 10.2-3), Rohrwände von stehenden Kesseln und Elektrokessel

Ausführung der Schweißnähte

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EN12953-4: Verarbeitung und Bauausführung für drucktragende Kesselteile

Wärmenachbehandlung bei Schweißnahtdicken über 35 mm (Kerbschlagarbeit ≥ 50 J : über 40 mm) (z.Vgl. TRD 201 in Verbindung mit VdTÜV-Merkblatt: 38 mm)

Biegungen nach qualifiziertem Verfahren

Warmumformung

-> zerstörungsfreie Prüfung

Kaltumformung

-> 100% zerstörungsfreie Prüfung-> Wärmenachbehandlung, wenn Krümmungsradius an Innenseite kleiner als zehnfache Wanddicke ist.


EN12953-5 Prüfung während der Herstellung, Dokumentation und Kennzeichnung

Sichtprüfungen nach EN 970 durch erfahrenes PersonalZerstörungsfreie Prüfungen RT: Überwachung (RT) bzw. Durchführung (UT, MT, PT) durch nach EN473 zertifiziertes Personal der Prüfklasse 2

Endprüfungen der Kessel

Festlegung eines Verfahrens zur regelmäßigen Überprüfung, Kalibrierung und Justierung von Mess- und PrüfgerätenSchweißanweisungen und Anweisungen zu UmformverfahrenDetaillierte Auflistung der Tätigkeiten des Herstellers (Tabelle 5.4-1)

Voraussetzungen / Prüfungen durch den Hersteller

Sichtprüfung und Vermessung des KesselsPrüfung der Dokumentation

DruckprüfungSichtprüfung nach Druckprüfung

Prüfung der Sicherheitseinrichtungen

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EN 970EN 970Sichtprüfung

EN12953-5 Tabelle 5.5-2

EN 1290Magnetpulverprüfung

EN12953-5 Tabelle 5.5-2

EN 571-1Farbeindringprüfung

EN12953-5 Tabelle 5.5-2

EN 1435 Kl. ARöntgenprüfung

EN 1713EN 1712 Prüfkl. 2

EN 1714 Kl. AUltraschallprüfung

Bewertung von Unregelmäßigkeiten

DurchführungPrüfverfahren

Risse, Bindefehler, ungenügende Durchschweißung sind unabhängig von ihrer Größe unzulässig!



Arbeitsprüfungen

Röntgen- oder UltraschallprüfungBiegeversuch beidseitigQuerzugversuchZugversuch im SchweißgutKerbschlagversuch im SchweißgutMakroschliff

Nach 10 erfolgreichen Prüfstücken:Längsnähte

v=1,0: 1x je 100m Naht,v=0,85: 1x je 1000m Naht)

Rundnähte1 x pro Jahr

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10%10%Eckanker, Versteifungsblech

10% (ORP)25% (ORP)Stutzen + Blockflansche am Mantel

10%25%Mantelrundnaht

10%100%Mantellängsnaht

10%10%Sonstige Nähte an Flammrohren, Wendekammern

10%100%Stumpfnaht an großen ebenen Böden

25%25%Wendekammerlängsnaht

25%25%Flammrohr – eingeschweißter Boden

10%10%Flammrohrlängs- und -rundnähte

100%100%Rundnaht Mantel - aufgeschw. Boden

v = 0,85v = 1,0(Auszug aus EN12953-5, Tab. 5.5-1)

Zerstörungsfreie Prüfungen

Prüfumfang deutlich höher als nach AD 2000 – Merkblatt und v.a. TRD


EN12953-6: Anforderungen an die Ausrüstung für den Kessel

• Begrenzer und Anschlussleitungen nach prEN12953-9 „Anforderungen an Begrenzungseinrichtungen sowie Sicherheitsstromkreise an Kesseln und Zubehör“(Entwurf 2000)

• Schaltkreise nach prEN50156-1 (Entwurf 1999, geplanter Ersatz für DIN VDE 0116)

Begrenzungseinrichtungen und Sicherheitsstromkreise

Ausrüstung Dampferzeuger entspricht im wesentlichen TRD 604 – 24hÜberwachung Speisewasser und Kesselwasser nicht gefordert (wie TRD 604-24h)

Ausrüstung Dampferzeuger

DDA-Information 1001: „Aufstellung und Betrieb von Landdampfkesselanlagen mit CE-gekennzeichneten Großwasserraumkesseln fordert

Speise- und Kesselwasserüberwachung für Deutschland

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EN12953-6: Anforderungen an die Ausrüstung für den Kessel

1 x 1 (Dampfpolster im AG)Füllprobiereinrichtung1x am HWE und AG1 x am HWE und AGSicherheitsventil

0 bei Druckhaltepumpe und MAGbzw. 1 x bei N2- oder Dampf-

beaufschlagung im AG

1x am HWE oder AG Höchstwasserstands“regler“1 x am HWE oder AG-----Minimaldruckbegrenzer1 x-----Temperaturbegrenzer1 x 1 xMaximaldruckbegrenzer1 x an Druckhaltung1xDruckregler1 x----Temperaturregler

1 x jeweils am HWE, an jedem Auffangbehälter und AG

1x am Auffangbehälter

2 x am HWE bzw. AG

1x am HWE oder AG

Min. Wasserstandsbegrenzer

Wasserstandsregler

FremddruckhaltungEigendruckhaltung (geschlossene Anlagen)

Ausrüstung von Heißwassererzeugern


EN12953-7 Anforderungen an Feuerungsanlagen für flüssige und gasförmige Brennstoffe 002)

• Spätestens bei Inbetriebnahme und nach Änderungen ist der Brenner analog einer Feuerungsprüfung nach TRD 411 / 412 zu prüfen

• Kriterien für die Freigabe der Brennstoffzufuhr beim Anfahren bzw. das Unterbrechen der Brennstoffzufuhr bei Störungen entsprechen TRD 411 und 412

• selbsttätig schließende Sicherheitsabsperreinrichtungen (EN264) nach EN 267 (Ölbrenner)

• 2 selbsttätig schließende Sicherheitsabsperreinrichtungen (EN161) nach EN676 (Gasbrenner mit Gebläse)

Leistung > 1200 kW:regelmäßige Dichtheitsprüfung durch eine zuverlässige Dichtheitskontrolle

Leistung ≤ 1200 kW:Zwischenentlüftung oder Dichtheitskontrolle

Öldurchsatz > 100 kg/h: 2 SSV Öldurchsatz ≤ 100 kg/h: 1SSV

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EN12953-8 Anf. an Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung

• Berechnung der Abblaseleistung für Dampfausströmung nach EN ISO 4126-1

• Drucküberschreitung beim Abblasen unter Volllast max. 10% (3 bar MembranSV für Niederdruckkessel mit ∆p=0,5 bar erfüllen dies nicht)

• Alternativ bei öl- und gasbefeuerten Heißwassererzeugern mit 2 Temperaturbegrenzern und 2 Maximaldruckbegrenzern

Auslegung für maximale Volumenausdehnung und maximalen Speisewasserstrom


EN12953-10 Anforderungen an die Speisewasser- und Kesselwasserqualität

Unterscheidung zwischenSpeisewasserleitfähigkeit größer 30 µS/cmSpeisewasserleitfähigkeit kleiner oder gleich 30 µS/cmKesselwasser für Dampfkessel abhängig von der Art des Speisewassers Kesselwasser für Heißwasserkessel

Grenzwerte für- pH-Wert- Sauerstoff im Speisewasser- Gesamthärte (Ca+Mg) im Speisewasser- Leitfähigkeit im Speisewasser und Kesselwasser - Säurekapazität im Kesselwasser - Eisen und Kupfer im Speisewasser- Kieselsäure im Speisewasser und Kesselwasser (druckabhängig)- Öl/Fett im Speisewasser- Phosphat in Speisewasser und Kesselwasser

Das Speisewasser und das Kesselwasser sind auf die relevanten Parameter wie pH-Wert, Leitfähigkeit, Säureleitfähigkeit, Härte und Sauerstoffgehalt kontinuierlich und bzw. oder periodisch zu überprüfen.

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EN12953-11 Abnahmeversuche

Verfahren zur Wärmeleistungsbeurteilung an Dampf- und Heißwassererzeugern: Versuchsdurchführung, Messgeräte und Messverfahren sowie ein Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Energiebilanz und des Wärmewirkungsgrades

Nachweis von Garantiewerten wie - Wirkungsgrad- Dauerleistung- Druck- Temperatur - Emission von Rauchgasen, unverbrannte Brennstoffanteile im Flugstaub etc.


EN12953-12: Anforderungen an Rostfeuerungsanlagen für feste Brennstoffel

Inhalt: Rostfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe von den Brennstoffbunkern über die Förderanlagen, Brennstoffaufbereitung bis zur Entaschungsanlage

Feste Brennstoffe im Sinne dieser Norm sind Kohle, Torf, Ölschiefer, Biomasse-Brennstoffe, Müll, Klärschlamm und festen Industrie-Abfallstoffen, wie z.B. Petrolkoks, Russ, Reifen, beschichtetes Holz, Altholz und Schlachthofabfälle.

Die in der Norm beschriebenen Anforderungen gelten für einen Betrieb mit ständiger Beaufsichtigung durch ausgebildetes Personal.

brennbare Stäube -> Verweis auf EN12952-9 (Wasserrohrkessel und Anlagenkomponenten- Anforderungen an Staubfeuerungsanlagen für den Kessel)

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EN12953-13 Betriebsanleitungen

Technische Daten der Kesselanlage und der Feuerungsanlage mit Verbrennungsdaten

Gesamtanordnungszeichnung , z.B. P&ID-DiagrammAnforderungen an die Speise- und KesselwasserqualitätEinstellwerte für sicherheitstechnisch relevante AusrüstungenInstallationInbetriebnahmeInbetriebsetzungNutzung und BetriebInstandhaltung und Inspektion einschließlich Empfehlungen hinsichtlichZeiträumen und Umfang der Inspektionen

Verbleibende Gefährdungen, die gemäß Gefahrenanalyse des Herstellers durch die Auslegung oder durch Schutzmaßnahmen nicht zu verhindern sind, z.B. auch aus vorhersehbarer fehlerhafter Nutzungcharakteristische, für die Lebensdauer relevante Merkmale des Entwurfes

Inhalt der Betriebsanleitung


EN12953-14 Leitfaden für die Einbez. einer herstellerunabh. Prüforgansisation

Beschreibung der Tätigkeiten der benannten Stelle von der Entwurfsprüfung bis zur Schluss- und Druckprüfung für die Module G (Einzelprüfung) und H1 (Umfassende QS mit bes. Überwachung der Abnahme)

Muster für

Konformitätserklärung des HerstellersKonformitätsbescheinigung der benannten Stelle (Modul G)Entwurfsprüfbescheinigung (Modul H1) Prüfbericht über die Überwachung der Abnahme (Modul H1)

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EN 14222 Edelstahl-Großwasserraumkessel

Elektrisch beheizte Großwasserraumkessel aus nichtrostenden Stählen (Edelstahl) zur Versorgung von Sterilisations- und Desinfektionsanlagen

WerkstoffauswahlKonstruktionHerstellung

Prüfungnach EN13445(Unbefeuerte

Druckbehälter).

Kennzeichnung EN12953-5

Ausrüstung auf Basis EN 12953

( Erleichterungen für Dampferzeuger mit PS*V ≤200 bar*l)

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