GASLEİTUNG DIN EN 746-2

DBI - Gastechnologisches Institut gGmbH FreibergAninstitut der TU Bergakademie Freiberg

MedienversorgungGas, Öl, Sauerstoff, Luft –

Dr.-Ing. Matthias Werschy

Gas, Öl, Sauerstoff, Luft –gesetzliche Vorschriften – Mess-

und Regelungstechnik

HVG-Fortbildungskurs 2011: Effiziente Verbrennungstechnik für die Glasindustrie

Essen, am 21. November 2011

Quelle: DBI 2009, OPTISOS

Standorte

Standort Freiberg

DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg(100 % Tochter der GUT)

21.11.2011 HVG-Fortbildungskurs 2011 2

FreibergFreiberg

LeipzigLeipzig

Standort Leipzig

DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH

Karl-Heine-Straße 109/111D-04229 Leipzig

Halsbrücker Straße 34D-09599 Freiberg

Fachgebiete

Gutachten und Beratung

Grundlagenforschung und Entwicklung

21.11.2011 3HVG-Fortbildungskurs 2011

Aus- und Weiterbildung

Prüfungund Zertifizierung

Fachgebiete

Öl-/Gasförderung/ Gasspeicherung

- Entwicklung von unterirdischen Speicherstrategien für gasförmige Energieträger

- Sicherheit und Integrität von geologischen Gas-speicherstrukturen

- Verringerung der CO2-Emission durch CCS-Technologien

Gasnetze/Gasanlagen


Gasnetze/Gasanlagen

- Abschätzung des Langzeitverhaltens und der Schadensprognose bei PE-Leitungsnetzen

- Untersuchung von Bilanzierungsverlusten und Messungenauigkeiten in Gasnetzen

- Optimierung des Lastmanagements durch den Einsatz von Erdgasspeichern

Gasanwendung

- Entwicklung und Monitoring von Geräten und Komponenten der dezentralen Energieversorgung

- Steigerung Energieeffizienz in industriellen Thermoprozessanlagen

- Nutzungsstrategien von Biogas

Fachgebiete

Gaschemie /Gasmesstechnik

- Entwicklung und Eignungsuntersuchungen von Sensoren zur Messung von Gaskomponenten

- Entwicklung von Verfahren zur Aufbereitung von Gasen und Flüssigkeiten

Freiberger DVGW-Trainingszentrum Erdgas


- Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitern in Rohrleitungs-und Tiefbauunternehmen sowie von Rettungsdiensten

- Schulungen für Betreiber von Gasanlagen

- Baggerschadendemonstrationsanlage zum Havarietraining an beschädigten Gasleitungen

DVGW-Prüflaboratorium Energie

- Akkreditiertes Prüflabor für Geräte und Armaturen nach Gasgeräterichtlinie

- Prüflabor für Verbrauchseinrichtungen von festen und flüssigen Brennstoffen

- Prüflabor für Druckgeräte und Armaturen

Gliederung

1 Regelwerk und Normen

2 Brennstoffzuführungssysteme

2.1 Gasförmige Brennstoffe

2.1.1 Gasverteilungssysteme

2.1.2 Zwingend vorgeschriebene Sicherheitseinrichtungen

2.1.3 Verbrennungsluft, Vorspülung Brennkammer und Abgasweg

2.1.4 Zuführung vorgemischter Brenngas/Luftmischungen


2.1.4 Zuführung vorgemischter Brenngas/Luftmischungen

2.1.5 Brenner und Feuerungsautomaten

2.1.6 Beispiele für Luft-Gas-Regelstrecken

2.2 Flüssige Brennstoffe

2.2.1 Verteilungssysteme für flüssige Brennstoffe

2.2.2 Zwingend vorgeschriebene Sicherheitseinrichtungen

2.2.3 Verbrennungsluft, Vorspülung Brennkammer und Abgasweg

2.2.4 Zerstäubung der flüssigen Brennstoffe

2.2.5 Brenner- und Feuerungsautomaten

2.3 Sauerstoff und sauerstoffangereicherte Verbrennungsluft

Energieanlagen sind Anlagen zur Erzeugung, Speicherung, Fortleitung oder Abgabe von Energie, dies schließt die Verteileranlage der Letztverbraucher sowie in der Gasversorgung die letzte Absperreinrichtung vor der Verbrauchseinrichtung (Energiewirtschaftsgesetz - EnWG, § 3, Abs. 15) mit ein. Erdgas-anlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher


anlagen auf Werksgelände und im Bereich betrieblicher Gasverwendung sind damit Energieanlagen im Sinne des EnWG.

Nach § 49 EnWG sind die anerkannten Regeln der Technik für den angesprochenen Bereich einzuhalten. Das EnWG versteht darunter das Regelwerk des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW)

Das Technische Sicherheitsmanagement (TSM) – Industrie ist der zertifizierte Nachweis über eine korrekte Anwendung des Regelwerkes für Gasanlagen.


Folgende Regelwerke und Normen sind wesentlich:

Das DVGW-Regelwerk:

Gasdruckregel- und Gas-Druckregel- und Messanlagen (GDRA,GDRMA)

G 459 (≤ 4 bar), G 491/492 (≤ 100 bar)

Errichtung von Gasleitungen


G 462 (≤ 16 bar), G 463 (> 16 bar), G 472 (Kunststoffleitungen),

G 614 (frei verlegt)

Instandhaltung und Prüfung von Gasleitungen

G 465 (≤ 5 bar), G 466 (> 5 bar), G 495 (Gasanlagen)

Bau, Instandhaltung und Betrieb von Gasanlagen in Gebäuden

TRGI 2008 – Technische Regel für Gasinstallationen

DIN EN Normen:

DIN EN 746: Industrielle Thermoprozessanlagen: insgesamt 8 Teile, wichtig Teil 2 , Sicherheitsanforderung Feuerungen u. Brennstoffführungssysteme


DIN EN 746-Wichtige Normen für Industrielle Thermoprozessanlagen (IThE)

• DIN EN 746 – 1: Allgemeine Sicherheitsanforderungen

• DIN EN 746 – 2: Sicherheitsanforderungern Feuerungen u. Brennstoffführungssysteme

• DIN EN 746 – 3: Sicherheitsanforderungen Erzeugung u. Anwendung von Schutz- und Reaktionsgasen

• DIN EN 746 – 4: Besondere Sicherheitsanforderungen Feuerverzinkungs-


• DIN EN 746 – 4: Besondere Sicherheitsanforderungen Feuerverzinkungs-anlagen

• DIN EN 746 – 5: Besondere Sicherheitsanforderungen Salzbad-Wärmebehandlungseinrichtungen und -anlagen

• prEN 746 – 6: Besondere Sicherheitsanforderungen Einschmelz- und Umschmelzanlagen u. Anlagen Flüssigphasenbehandlung

• prEN 746 – 7: Besondere Sicherheitsanforderungen Vakuum- u. Überdruck-Thermoprozessanlagen

• DIN EN 746 – 8: Besondere Sicherheitsanforderungen Abschreckanlagen

• DIN EN 1547: Geräuschmessverfahren für IThE incl. Be- u. Entladeeinricht.



Medienversorgung Industrieanlagen und Einordnung

Die Industrielle Thermoprozessanlagen (IThE)


Industrieanlagen und Einordnung der IThE in die verschiedenen Regelwerke

Hell schattiert: Anlagen im Geltungsbereich des EnWG

DIN EN 746-2: IThE ist Anlage, in der Stoffe oder Werkstücke Wärmeenergieeinwirkungen ausgesetzt werden

Quelle: DVGW-Gas-Information 10, 2010


Alles, was nicht Thermoprozessanlage heißt, unterliegt dem Energiewirtschaftsgesetz


unterliegt dem Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) - nationales Recht (DVGW-Arbeitsblätter).

Auf dem Werksgelände ist der Betreiber der Thermoprozessanlage verantwortlich!

DIN EN 746 – 2

Industrielle Thermoprozessanlagen Teil 2: Sicherheitsanforderungen an Feuerungen und Brennstoffführungssystemen

Anwendbar auf:


Anwendbar auf:• Alle Arten gasförmiger, flüssiger und fester Brennstoffe sowie alle Mischformen

ihres Einsatzes zur Verbrennung mit Luft oder einem anderen, freien Sauerstoff enthaltenden Gas,

• Die Brennstoffführung in unmittelbarer Umgebung der Anlage, in Strömungsrichtung beginnend mit dem handbetätigten Brennstoff-Hauptabsperrventil der Anlage,

• Brenner, Brennersystem, Zündeinrichtung, sicherheitsbezogenes Steuerungssystem (Schutzsystem),

• Gaslanzen, Maschinen- und Tischbrenner, Brenner für das Arbeiten mit der Flamme als Werkzeug und sonstige, nicht in der Anlage eingebaute Brenner, obwohl sie nicht durch ein CEN-Mandat abgedeckt sind.


Gas- und Ölanlagen an industriellen Thermoprozessanlagen („IThE“ – Industrial Thermoprocessing Equipment) unterliegen der DIN EN 746. Sie sorgen für den sicheren Betrieb der Feuerungstechnik.


Inhalt und Regelungen der DIN EN 746-2:• Gasverteilungssysteme an IThE (Ausführung und Kennzeichnung von

Rohrleitungssystemen)

• Vorgeschriebene Sicherheitseinrichtungen an Thermoprozessanlagen

• Luftverteilungssysteme

• Brennstoffführungssysteme mit vorgemischter Brenngas-/Luftversorgung

• Brenner (Gemischregelung, Zündeinrichtungen, Betrieb, Flammenüberwachung)

• Elektrische Steuerungen und Stromversorgung

• Kennzeichnung und Dokumentation


2 Brennstoffzuführungssysteme

Im Hinblick auf die Medienversorgung für die IThE in der Glasindustrie sind die Brennstoffe Erdgas (gasförmige Brennstoffe) und Heizöl (flüssige Brennstoffe) sowie die dazu benötigte Verbrennungsluft bzw. Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Verbrennungsluft relevant.


Im Folgenden wird deshalb auf Basis der DIN EN 746-2 in Bezug auf gas- und ölbefeuerte Glasschmelzwannen dargestellt

- Verteilungssystem

- Zwingend vorgeschriebene Sicherheitseinrichtungen

- Verbrennungsluft, Vorspülung Brennkammer, Abgaswege

- Zuführung vorgemischter Brenngas-Luft-Mischungen bzw. Zerstäubung der flüssigen Brennstoffe

- Brenner und Feuerungsautomaten

- Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Verbrennungsluft

Einsatz von gasförmigen Brennstoffen in der Glasindustrie z. B. Erdgas

Anforderungen nach DIN 746-2:2010-10

2.1 Gasförmige Brennstoffe

Beispiel: Erdgasbeheizte Glasschmelzwanne für Behälterglas


Quelle: DBI 2008

Leitungen

• Stahlrohre z. B. EN 10208-1, EN 10208-2, …

• Kupferrohre nach EN 1057

• Gewinderohrstücke nach EN 10241 oder EN 10242

Verbindungen (Metall) durch Gewinde-, Klemm-, Flansch- oder


Verbindungen (Metall) durch Gewinde-, Klemm-, Flansch- oder Schweißverbindung. Gewindeverbindungen nur:

• Drücke bis 100 mbar DN 80

• Drücke bis 2 bar DN50

• Drücke bis 5 bar DN 25

• Drücke bis 10 bar DN 15

• Dichtmittel müssen Anforderung nach EN 751Teil 1 und Teil 2 entsprechen

• Andere Druck/Durchmesserkomb.: Geschw. Flansche o. Schweißv.21.11.2011 16HVG-Fortbildungskurs 2011

Verschluss unterbrochener Leitungen

Vermeidung der Bildung galvanischer Elemente

Biegsame Leitungen und Kupplungen müssen allgemeinen Anforderungen gerecht werden; zudem z. B. für das 1,5-fache des höchsten Betriebsdruckes geeignet sein (min. 150 mbar)


des höchsten Betriebsdruckes geeignet sein (min. 150 mbar)

Kennzeichnung als Gasleitung

Leistungsprüfung:

• Gasverteilungssystem muss dicht und so konstruiert sein, dass es dem Innendruck standhält

• Leckrate 1 dm³(n)/h entspricht 1 l (i.N.) /h – keine Gefährdung bei Industrieanlage


Spülstutzen und Abblase- und Entspannungsrohrleitungen

Bei evt. auftretenden Flammenrückschlägen müssen Flammensperren, Flammenfilter und/oder Druckentlastungseinrichtungen vorhanden sein; zudem Auslösen eines Alarmes bei Flammenrückschlag


Bypässe nicht parallel zu Sicherheitseinrichtungen, außer bei Ventilüberwachungssystemen nach EN 1643 oder Dichtheitskontrolleinrichtungen


Um zuverlässig zu verhindern, dass z. B. unkontrolliert austretende Gasmengen explosive Gemische bilden, müssen alle möglichen Störfälle, beispielsweise dem Ausbleiben der Zündung, Abheben der Flamme, Gas-, Luft-und Strommangel, mit geeigneten Einrichtungen überwacht

2.1.2 Zwingend vorgeschriebene Einrichtungen

und Strommangel, mit geeigneten Einrichtungen überwacht und abgesichert werden.

In den folgenden Ausführungen werden die Ausrüstungsteile für eine IThE, welche nach DIN EN 746-2 zwingend erforderlich sind, genannt und beschrieben. Wenn von dieser Norm aus betrieblichen Gründen abgewichen werden muss, ist eine separate Gefährdungsanalyse unbedingt erforderlich.


Handbetätigtes Absperrventil in Strömungsrichtung vor dem ersten Stellglied der Anlage. Wenn technisch anwendbar, muss das Ventil EN 331 entsprechen. Die Offen –Geschlossen - Stellung muss leicht unterscheidbar sein !

Gute Erreichbarkeit, Schließwinkel 90°


Quelle DBI 2011


Quelle DBI 2011

Filter unmittelbar hinter dem handbetätigten Absperrventil

Rückhaltung von Schmutzteilchen

Anordnung muss regelmäßiger Wartung und der intervallmäßigen Prüfung Rechnung tragen


intervallmäßigen Prüfung Rechnung tragen


Quelle: DBI 2011

Automatische Absperrventile- Die automatischen Absperrventile in den Brennstoffzuführungssystemen von

Einzel- und Mehrbrenneranlagen sind sehr wichtige Bauteile der Medien-versorgung. Die automatischen Absperrventile müssen mit den folgenden Abschnitten von EN 161:2007 übereinstimmen:

- für allgemeine Anforderungen: Abschnitt 7.1


- für Dichtheit: Abschnitte 7.2 und 7.3

- für Haltbarkeit: Abschnitt 7.8

- für die Schließfunktion: Abschnitt 7.9

- für die Schließkraft: Abschnitt 7.10

- für die Schließzeit: Abschnitt 7.12 und

- für die Dichtkraft: Abschnitt 7.13.

- Wesentlich ist weiterhin, dass das Ventil für die vorgesehene Zahl von Schaltspielen in der IThE geeignet sein muss. Weiterhin müssen Materialien und Konstruktion für die entsprechende Gaszusammensetzung geeignet sein.


Quelle: E.ON | Ruhrgas AG, Betriebliche Gasversorgung

Automatische AbsperrventileDie Gaszufuhr zum Brenner (Einzelbrenneranlage) bzw. zu den Brennern (Mehrbrenneranlage) muss durch zwei in Reihe geschaltete automatische Absperrventile (Magnetventil) der Klasse A (nach EN 161) in der Gasleitung abgesichert sein. Für Brenner ohne Gebläse von Einzel- oder Mehrbrenneranlagen mit einer Leistung unter 70 kW sind mindestens zwei Ventile der Klasse B gemäß


mit einer Leistung unter 70 kW sind mindestens zwei Ventile der Klasse B gemäß EN 161 erforderlich.


Quelle: DBI 2011

Automatische AbsperrventileGefährdungssituationen mit Abschaltwirkung der gesamten Anlage

oder unabhängiger Zonen:

• Ungenügende Gasströmung (Gasmangel) o. zu große Gasströmung

• Zu geringem oder zu hohem Gasdruck


• Zu geringem oder zu hohem Gasdruck

• Ungenügende Luftströmung (Luftmangel) oder zu geringem Luftdruck

• Fehlfunktion der Abgasführung

• Ausfall der Stromversorgung

• Temperaturüberschreitung der IThE

• Min/Max-Druck der Brennkammer

• Flammenausfall

• Ausfall Dichtheitsprüfsystem

• Fehlerhaftes Verhältnis Luft/Gas21.11.2011 24HVG-Fortbildungskurs 2011

Ventilüberwachungssystem > 1200 kW Leistung- Für automatische Absperrventile, die Brenner oder

Brennergruppen mit Leistungen über 1200 kW steuern, ist ein Ventilüberwachungssystem nach DIN EN 1643 erforderlich.

- Wenn das Ventilüberwachungssystem ein undichtes Ventil


erkennt, muss nach DIN EN 746-2 der Anlauf unterbrochen (Prüfung während des Anlaufes) bzw. es muss der nächste Anlaufvorgang verhindert werden (Prüfung nach Abschaltung).

- Werden bei einer Störabschaltung die automatischen Absperrventile durch das Ansprechen einer Sicherheitseinrichtung geschlossen, dürfen sie nur durch einen manuellen Eingriff geöffnet werden .


Gasdruckregler (nach DIN EN 88 oder DIN EN 334) wenn für fachgerechte Regelung von Druck und Menge des Gasflusses erforderlich.

Ist die nachgeschaltete Ausrüstung nicht vordruckfest, so müssen vorhanden sein:


- ein Überdrucksicherheitsabsperrventil – SAV (vor den Druckregler eingebaut, EN 14382)

und

- ein Sicherheitsabblaseventil - SBV (hinter dem Druckregler eingebaut)


Strömungs- und Druckwächter für Luft und Gas

- Luft:

o Überwachung ausreichender Luftströmung (während Vorspülung, Zündung, Betrieb) durch Druckfühler (nach EN 1854) oder Strömungsfühler

o Ausfall der Luftströmung bei Vorlüftung, Zündung, Betrieb muss


o Ausfall der Luftströmung bei Vorlüftung, Zündung, Betrieb muss Sicherheitsabschaltung (Störabschaltung, Schutzsystem) bewirken.


Quelle: DIN EN 746-2:2010-10

PSL – LuftmangelsicherungFLS – Luft wie benötigt (optional)

- Gas:

o Gasmangelsicherung (minimaler Druck) durch Druckwächter nach EN 1854• Verhinderung einer nicht ausreichenden Gasströmung

� Sicherheitsabschaltung (Störabschaltung→ Schutzsystem falls keine Überwachung durch Bedienpersonal)


o Gasüberdrucksicherung (maximaler Druck) durch Druckwächter nach EN 1854, außer:• Anschlussdruck kleiner 100 mbar

• Druckgefälle am Gasdruckregler weniger als 30 % der normalen Betriebsbedingungen

• Ausfall des Druckreglers sorgt nicht für sicherheitsgefährdender Überschreitung der Anfahr-Gasmenge

• Leistung der Anlage < 600 kW

� Sicherheitsabschaltung (Störabschaltung→Schutzsystem falls keine Überwachung durch Bedienpersonal)


Gasdruckwächter Druck min. und Druck max. an einer IThE



(Quelle: DBI 2011)

Abgassystem- Berechnung der Querschnittsfläche entsprechend nach Volumen, Druck

und Temperatur der Abgase

- Bei Entlüftung mit Ventilator oder Luftzugregelung mittels Regelklappe ist Sicherheitseinrichtung notwendig (bei Störung Sicherheitsabschaltung)

Zündsystem (direkt durch elektr. Funkenstrecke bzw.


Zündsystem (direkt durch elektr. Funkenstrecke bzw. indirekt durch Zündflamme)

- Bei Entnahme von Versorgungsgas des Zündbrenners in Strömungsrichtung vor dem Gasdruckregler des Hauptbrenners muss Zündbrenner mit geeignetem Gasdruckregler ausgerüstet sein

- Bei automatisch betriebenen Anlagen ist Direktzündeinrichtung oder Kombination von Zündeinrichtung und Zündbrenner erforderlicher Bestandteil des Hauptbrenners


Einzelne handbetätigte Absperrventile für Brenner

- Werden die Brenner einer Brennergruppe unabhängig voneinander gezündet werden, ist jeder einzelne Brenner mit einem von Hand zu betätigenden Absperrventil auszurüsten


- Das Absperrventil muss den Anforderungen nach EN 331 entsprechen

- Wenn Brennergruppe so konstruiert ist, dass die Brenner sich gegenseitig zünden, kann gesamte Brennergruppe mit einem einzigen von Hand betätigten Absperrventil ausgerüstet sein


2.1.2 Zwingend vorgeschriebene EinrichtungenÜberblick


Quelle: E.ON | Ruhrgas AG, Betriebliche Gasversorgung; DIN EN 746-2:2010-10

SAV

SBV


SAV - Sicherheitsabsperrventil (Überdruckabsperreinrichtung)


SBV - Sicherheitsablaseventil

Quelle: E.ON Ruihrgas 2008 Betriebliche Gasversorgung

Verbrennungsluftführung:• Fixierung aller handbetätigten Luftstellglieder, Sicherung gegen unbeabsichtigtes

Verstellen

• Kein Eintritt von Abgasen in Verbrennungsluftansaugöffnung

• Ausreichende Versorgung mit Prozess- und Verbrennungsluft

• Verhinderung des Rückstromes von Ofengasen

• Vermeidung von Schwingungen

2.1.3 Verbrennungsluft und Vorspülung von Brennkammer und Abgasweg


Vorspülung:• Vorspülphase, die der Zündung vorangeht muss gewährleisten, dass sich in

Brennkammer und Abgasanlage kein brennbares Gemisch befindet

• Dauer Vorspülung: die Konzentration brennbarer Bestandteile in allen Teilen der Brennkammer/verbundene Bereiche und der Abgaskanäle unterhalb von 25 % der unteren Zündgrenze des Brenngases liegt. Im Allgemeinen sind 5 vollständige Luftwechsel ausreichend. Luftvolumenstrom für die Vorspülung muss mindestens 25 % des maximalen Verbrennungsluftvolumenstromes betragen. System, das Dauer der Vorspülung sowie die erforderliche Luftmenge sicherstellt, muss den Anforderungen des Schutzsystems entsprechen. Bei Hochtemperaturanlage (T > 750 °C) Verzicht auf Vorspülung möglich.


Luft/Gas-Verhältnis:

• Sicherstellung einer stabilen Verbrennung an jedem Brenner

• Bei Störungen höherer Luftüberschuss oder Störabschaltung

• Pneumatische Gas-Luft-Verbundregler nach EN 12067-1 oder EN12078; Elektronische Gas-Luft-Verbundregler nach EN 12067-2

2.1.3 Verbrennungsluft und Vorspülung von Brennkammer und Abgasweg

EN12078; Elektronische Gas-Luft-Verbundregler nach EN 12067-2


Gemischleitungen:

- Rauminhalt von Gemischleitungssystemen so klein wie möglich

- Ausreichend hohe Gemischströmungsgeschwindigkeit muss einen ihr entgegen gerichteten Flammenrückschlag ausschließen

- Flammensperre bzw. Flammenfilter erforderlich bzw. Sensor,

2.1.4 Zuführung vorgemischter Brenngas/Luft-Mischungen

- Flammensperre bzw. Flammenfilter erforderlich bzw. Sensor, welcher eine Störabschaltung bewirkt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert unterschrei-tet. Weiterhin ist ein Temperaturfühler möglich, welcher im Falle eines Flammenrückschlages eine Störabschaltung bewirkt.

Luft und Gasführung zu den Gemischleitungen

- Es muss unbedingt verhindert werden, dass Brenngas/Luftgemisch in die Luft- oder in die Gasleitung zur Mischvorrichtung gelangen kann.


Brenner- Hauptbrenner müssen für die Arbeitsanforderungen geeignet sein und unter

folgenden Rahmenbedingungen Betriebssicherheit gewährleisteno verwendete Brennstoffe (Art, Druck u a.),

o Betriebsbedingungen (Temperatur, Druck, Atmosphäre u. a.),

o Nennwärmeleistung über gesamten Regelbereich, d. h. größte und kleinste Wärmeleistung,


Wärmeleistung,

o einfache wahrnehmbare Sichtkontrolle (Schaulöcher u. a.).

- Strahlheizrohrbrenner (indirekte Beheizung) müssen geeignet sein und einen sicheren Betrieb ermöglicheno Eignung und Materialauswahl nach Leistung, Prozesstemperatur und Ofenraumatmosphäre,

o Ausrüstung mit Einrichtung zur Flammenüberwachung bei Prozesstemperaturen unterhalb von 750 °C. Bei sicherer Zündung oberhalb 750 °C sind keine Einrichtungen zur Flammenüberwachung erforderlich (Feuerungsautomat u.a.), wenn die Zündung des Gas/Luftgemisches gewährleistet ist.

o Sind Strahlheizrohre in Hochtemperaturanlagen bei Temperaturen > 750 °C nicht mit einer Flammenüberwachung ausgerüstet, müssen sie über automatische Absperrventile abgesichert sein. Die Gaszufuhr darf erst freigegeben werden, wenn die Zündtemperatur im Strahlheizrohr mehr als 750 °C beträgt


Feuerungsautomaten

- Hauptflamme und (wenn anwendbar) die Flamme des Zündbrenners müssen durch eine Flammenüberwachungs-einrichtung (Feuerungsautomat) überwacht werden.

- Ausnahmen nur zulässig, wenn Sicherheit der Anlage nicht beeinträchtigt wird.


beeinträchtigt wird.

- Die Feuerungsautomaten bzw. die Flammenüberwachungs-einrichtungen müssen den Anforderungen nach EN 298 oder EN 125 entsprechen.

- Erlischt die Flamme am Brenner, muss die Flammenüber-wachungseinrichtung die Gaszufuhr absperren. Sie sichert also das Zünden der Flamme, überwacht im Betrieb die sichere Verbrennung sowie während der Betriebspause die Bereitschaft der Anlage. Im Falle eines Flammenausfalles muss eine Störabschaltung erfolgen.


- Für eine Flammenüberwachung mit Feuerungsautomaten ist es wesentlich, ob es sich um eine Niedertemperaturanlage (TWand < 750 °C) oder eine Hochtemperaturanlage (TWand > 750 °C) handelt.

- Die Abgrenzungstemperatur orientiert sich an der Zündtemperatur von Erdgas-Luftgemischen, die zwischen 570 und 640 °C liegt. Für Stadtgas/Kokereigas z. B. beträgt die Zündtemperatur 560 °C.

- Bei Niedertemperaturanlagen muss jeder Brenner mit einem


- Bei Niedertemperaturanlagen muss jeder Brenner mit einem Feuerungsautomat ausgerüstet sein.

- Für Hochtemperaturanlagen gilt folgendes:

- Wenn während des Anfahrvorganges die Wandtemperatur kleiner 750 °C ist, müssen Flammenüberwachungen entweder durch einen Feuerungs-automaten oder die Überwachung durch Betriebspersonal, wenn dieses unverzüglich eingreifen kann, sichergestellt werden.

- Optische und akustische Warneinrichtung sind erforderlich, wenn die Wandtemperatur der IThE innerhalb einer Stunde unter 750 °C fallen kann.


Flammenüberwachungen



Gas-Sicherheits- und Regelstrecke für Brennergruppe, allgemein

2.1.6 Beispiele für konkrete Gas-Luft-Regelstrecken zur Medienversorgung


Quelle: DIN EN 746-2:2010-10

Spezielle Luft/Gas-Regelstrecke (Gleichdruckregelung)



DIN EN 746-2:2010 –Sicherheitsanforderungen an Feuerungen und BrennstoffführungssystemeDIN 50156-1 und DIN 50156-2 (elektrische Ausrüstungen für Befeuerungsanlagen)

Die Luftmenge wird mit einem Stellmotor in Abhängigkeit der Temperatur geregelt. Die Gasschiene wird mittels Gleichdruckregelung und den dargestellten Einstellmöglichkeiten auf das geforderte Gas-Luftverhältnis eingestellt (z. B. λ = 1,4).

Quelle: DBI 2009



Quelle: DBI 2009

Quelle DBI 2009

Bedienpanel für SPS-basiertes System nach Folie 43



Quelle: DBI 2010



Quelle: DBI 2010

Darstellung einer kompletten Medienversorgung von erdgas-beheizten Porenbrennern in einer Arbeitswanne in der Glasindustrie



Quelle: DBI 2010

Für die Medienversorgung der Brenner in der Glasindustrie mit flüssigen Brennstoffen (z. B. Heizöl) bildet ebenfalls die DIN EN 764 die Grundlage.

2.2 Flüssige Brennstoffe


Quelle: Hotwork International AG

Anforderungen an die Medienleitungen analog der für gasförmig Brennstoffe; Eignung, Entleerung, Durchlüftung und Reinigung muss möglich sein, vorzugsweise Metall

Verbindungen durch Gewinde-, Klemm-, Flansch-, Hartlöt- oder Schweißverbindung. Abweichend von den Anforderungen bei

2.2.1 Verteilungssystem für flüssige Brennstoffe

gasförmigen Brennstoffen sind

• Gewindeverbindungen nur bei:− Drücken bis 10 bar

− Temperaturen bis 130 °C

− Durchmessern bis DN 25 erlaubt

• Schneidringverbindungen nach EN ISO 8434-1 bis ISO 8434-4 und EN ISO 19879 nur bei:− Drücken bis 40 bar

− Durchmessern bis DN 3221.11.2011 50HVG-Fortbildungskurs 2011

Für andere Druck/Durchmesser-Kombinationen müssen Verbindungen mit geschweißten Flanschen oder Schweißverbindungen eingesetzt werden. Weiterhin gilt:

• Keine Verwendung von Loten mit Schmelzpunkt unter 450 °C und Klebstoffen

• Flansche nach ISO 7005 Teile 1, 2 und 3

2.2.1 Verteilungssystem für flüssige Brennstoffe

• Flansche nach ISO 7005 Teile 1, 2 und 3

• Geschweißte Verbindungen in allen unbelüfteten Räumen

Biegsame Leitungen 1,5-faches des höchsten Druckes, min. 1 bar

Kennzeichnung, welcher flüssige Brennstoff geführt wird

Leistungsprüfung:

• Auf Dichtigkeit und Innendruckfestigkeit (min. das 1,5 fache des maximalen Betriebsdruckes)

• Prüfung Druckentlastungsventile


In Analogie zu den gasförmigen Brennstoffen gibt es auch bei den flüssigen Brennstoffen (Heizöl) zwingend vorgeschriebene Sicherheitseinrichtungen

Handbetätigtes Absperrventil: Vor dem 1. Stellglied, leichteUnterscheidung von Offen- und Geschlossen-Stellung

Filter oder Siebe: unmittelbar hinter dem handbetätigtem Absperrventil


Filter oder Siebe: unmittelbar hinter dem handbetätigtem Absperrventil (Verhinderung des Eintrages von Schmutzteilen)

Sicherheitsabsperrventile: Verteilungsleitungen für flüssige Brennstoffe müssen in Analogie zu gasförmigen Brennstoffen nach Filter/Sieb mit Sicherheitsabsperrventilen nach EN 264 ausgerüstet sein (nicht SAV, vgl. mit autom. Absperrventilen)

Zwei in Reihe geschaltete Sicherheitsabsperrventile bei:• Siedebeginn der flüssigen Brennstoffes unter 200 °C

• Viskosität bei 20 °C kleiner als 6 mm²/s

• Brennerleistung über 1200 °C


In Analogie zu gasförmigen Brennstoffen dürfen Ventile nicht öffnen bzw. müssen Brennstoffzufuhr absperren wenn:•Ungenügender Durchfluss des flüssigen Brennstoffes

•Erreichen von Druck min oder Druck max vom flüssigen Brennstoff


•Temperatur des flüssigen Brennstoffes außerhalb des sicherer Betriebsbereiches

•Ungenügende Luftströmung (Luftmangel)

•Fehlfunktion der Abgasführung

•Ausfall der Stromversorgung und / oder Hilfsenergie

•Temperaturüberschreitung der IThE

•Erreichen von Druck min oder Druck max in der Brennkammer

•Flammenausfall

•Druck Zerstäubungsfluids außerhalb des sicheren Bereiches

•Ausfall Wärmeträgerfluid


Druckentlastungsventil (kalibriert): soweit erforderlich

Druckregel für flüssigen Brennstoff: soweit erforderlich

Druckregler Hilfsfluide (Druckluft/Dampf): automatische Druckregler, wenn zur Steuerung des Brennersystems nötig

Strömungs- oder Druckwächter für Verbrennungsluft :

• Überwachung ausreichender Luftströmung (während Vorspülung,


• Überwachung ausreichender Luftströmung (während Vorspülung, Zündung, Betrieb) wie bei gasförmigen Brennstoffen durch Druckfühler (nach EN 1854) oder Strömungsfühler

• Ausfall der Luftströmung bei Vorlüftung, Zündung, Betrieb muss Sicherheitsabschaltung (Störabschaltung, Schutzsystem) bewirken.

Druckwächter für flüssigen Brennstoff: für Druck min oder Druck max bei allen Niedertemperaturanwendungen, bei deren Betrieb die Einhaltung konkreter Fließ- und Zerstäubungsbedingungen zwingend erforderlich ist.eib

Temperaturwächter für flüssigen Brennstoff: Analogie zu Druck


Einzelne handbetätigte Absperrventile: in Analogie zu gasförmigen Brennstoffen, wenn Brenner eines Mehrbrenner-systems unabhängig voneinander gezündet werden

Sicherheitsabsperrventile: für Mehrbrennersysteme nach EN 264, wenn sicherer Betrieb der Brenner nicht gefährdet wird


Abgassystem: Anforderungen analog gasförmige Brennstoffe

- Berechnung der Querschnittsfläche entsprechend nach Volumen, Druck und Temperatur der Abgase

- Bei Entlüftung mit Ventilator oder Luftzugregelung mittels Regelklappe ist Sicherheitseinrichtung notwendig (bei Störung Sicherheitsabschaltung)


Zündsystem

An das Zündsystem sind analoge Anforderungen wie bei gasförmigen Brennstoffen gestellt

- Die Zündbrenner müssen hinsichtlich der Sicherheits-anforderungen wie Hauptbrenner ausgerüstet sein.


anforderungen wie Hauptbrenner ausgerüstet sein.

- Bei automatisch betriebenen Anlagen ist Direktzündeinrichtung oder Kombination von Zündeinrichtung und Zündbrenner erforderlicher Bestandteil des Hauptbrenners.

- Zündflamme muss unter allen Betriebsbedingungen stabil sein, so dass Zündung der Hauptflamme möglich ist.

- Verzögerungsfreie, geräuscharme und sanfte Zündung muss gegeben sein.


Verbrennungsluftführung

• Kaum Unterschied zu gasförmigen Brennstoffen

• Fixierung aller handbetätigten Luftstellglieder, Sicherung gegen unbeabsichtigtes Verstellen

• Kein Eintritt von Abgasen in Verbrennungsluftansaugöffnung


2.2.3 Verbrennungsluft, Vorspülung Brennkammer und Abgaswege


• Verhinderung des Rückstromes von Ofengasen


Vorspülung der Brennkammer

• Analoge Anforderungen wie bei gasförmigen Brennstoffen

• Die Dauer der Vorspülung muss also wie beim Einsatz gasförmiger Brennstoffe sicherstellen, dass die Konzentration brennbarer Bestandteile in allen Teilen von Brennkammer bzw. Nutzraum /Abgaskanäle < 25 % der unteren Zündgrenze der brennbaren Bestandteile des flüssigen Brennstoffes liegt (5 vollständige Luftwechsel).


Luft/Flüssigbrennstoffverhältnis

Wie auch bei gasförmigen Brennstoffen muss der Luftmassen-strom zum Massenstrom des flüssigen Brennstoffs immer in einem Verhältnis stehen, dass sicher gezündet werden kann sowie eine stabile und sichere Verbrennung im gesamten

2.2.3 Verbrennungsluft, Vorspülung Brennkammer und Abgaswege

Betriebsbereich an jedem Brenner gewährleistet wird. Insgesamt gilt:

• Sicherstellung einer stabilen Verbrennung an jedem Brenner

• Kombination aus Verbundregler mit Flammenüberwachungssystem meist ausreichend


Die Brenner für flüssige Brennstoffe müssen, wenn anwendbar, für das Erreichen einer einwandfreien Verbrennung mit einem Brennstoffzerstäubungssystem ausgerüstet sein.

Es muss unbedingt ein Eintreten des flüssigen Brennstoffes in die Leitung des Zerstäubungsfluids und umgekehrt durch

2.2.4 Zerstäubung der flüssigen Brennstoffe

geeignete Maßnahmen verhindert werden


Brenner und Feuerungsautomaten sind ebenso wie bei den gasförmigen Brennstoffen nicht Schwerpunkt der Darlegungen zur Medienversorgung

Brenner

- Hauptbrenner: Anforderungen an die Hauptbrenner entsprechen


- Hauptbrenner: Anforderungen an die Hauptbrenner entsprechen denjenigen der gasförmigen Brennstoffe

- Anlauf, Zündung, Sicherheitszeiten, Flammenausfall: Es gilt Analoges wie für gasförmige Brennstoffe. Im Hinblick auf Anlauf und Anfahrbrennstoffmenge wird auf die DIN EN 746-2 verwiesen. Der Zündvorgang muss unmittelbar nach Abschluss der Vor-spülung eingeleitet werden.

- Das bzw. die automatischen Magnetventile des Hauptbrenners darf bzw. dürfen erst öffnen, wenn das Entstehen der Flamme des Zündbrenners gemeldet worden ist.


Feuerungsautomaten

- Ebenso wie bei gasförmigen Brennstoffen müssen Hauptflamme und (wenn anwendbar) die Flamme des Zündbrenners durch eine Flammenüberwachungseinrichtung (Feuerungsautomat) überwacht werden. Flammenüberwachungseinrichtungen müssen der EN 230 entsprechen.


der EN 230 entsprechen.

- Bei Flammenausfall muss Störabschaltung erfolgen.

- Es ist zu verhindern, dass unverbranntes Brennstoffgemisch ausströmt.

- Flammenüberwachungseinrichtungen müssen fremdlichtsicher sein.

- Bis auf Ausnahmen (Zündbrenner zündet unter allen Umständen Hauptflamme) ist getrennte Überwachung von Zünd- und Hauptbrenner erforderlich.


Feuerungsautomaten

- Bei Niedertemperaturanlagen (TWand < 750 °C) mit mehreren Brennern muss in der Regel jeder Brenner mit Feuerungsautomat ausgerüstet sein.

- Bei Hochtemperaturanlagen (TWand > 750 °C) muss während des Anfahrvorganges, solange die Wandtemperatur kleiner 750 °C ist,


Wand

Anfahrvorganges, solange die Wandtemperatur kleiner 750 °C ist, eine Flammenüberwachung entweder durch einen Feuerungs-automaten oder durch Betriebspersonal erfolgen, wenn dieses unverzüglich eingreifen kann.

- Ist eine IThE so konstruiert, dass bei Flammenausfall die Wandtemperatur des Brennraumes innerhalb einer Stunde unter 750 °C sinkt, so muss diese mit einer optischen und akustischen Warneinrichtung ausgerüstet sein.


Einstrang-Ölversorgung von Ölbrennern mit selbständig steuernden Zubringeraggregaten nach DIN EN 12514



Quelle: hp-TECHNIK GmbH

Eine Anwendung von Sauerstoff oder sauerstoffangereichter Verbrennungsluft muss besonders beachtet werden.

Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft darf nur wenn zwingend notwendig und in einem sicheren Bereich freigesetzt werden


In der Betriebsanleitung müssen die Gefährdungen hinsichtlich Anwendung und Handhabung von Sauerstoff angegeben werden

Wenn mit Sauerstoff angereicherte Luft oder nur Sauerstoff als Oxidant für die Verbrennung eines gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes verwendet wird (Oxy-Brennstoff-Feuerung) müssen Zündverfahren und -zeiten für solche Systeme bei der Konstruktion besonders beachtet werden


Eignungsprüfung erforderlich. Vor Kontakt von Bauteilen mit Sauerstoff ist Reinigung bzw. Befreiung von entflammbaren Stoffen (z. B. Staub, Fett, Teichen) notwendig, Entzündungsgefahr! (EN 12300 beachten).

Dichtungsmaterial und Rohrsysteme müssen für Verteilung von Sauerstoff geeignet sein (je nach Druckbereich z. B. Cu, Cu-


von Sauerstoff geeignet sein (je nach Druckbereich z. B. Cu, Cu-Ni-Legierungen, Cr-Ni-Stähle, Gusseisen, Blei, Zinn)

Strömungsgeschwindigkeiten in Rohren zwischen -10 und +200 °C:

• Unlegierter/nichtrostender Stahl:− Druck unter 12 bar(g) – 30 m/s

− Druck über 12 bar(g) – 8 m/s

• Cu, Ni und Cu-Ni-Legierungen:− Druck bis 65 bar(g) - keine Grenze für Geschwindigkeit


Einsatz von Filtern (Verhinderung von Teilcheneintrag z. B. Rost)

Abblase- und Entlüftungseinrichtungen (Freisetzung von Sauerstoff darf keine Gefährdung erzeugen)

Rückschlagventil nach EN 730-2


Rückschlagventil nach EN 730-2

Einrichtung zum Schutz gegen Rückströmung von Gas

- Sauerstoffverteilungssysteme müssen mit einem Rückschlagventil nach EN 730-2 bzw. einer entsprechenden Vorschrift ausgerüstet sein, dass auch für den Betriebsdruck geeignet ist.

- Wenn Sauerstoff mit anderen Substanzen gemischt ist (z. B. Gas, Luft), muss sichergestellt werden, dass keine Rückströmung auftreten kann


Beispiel für den Einsatz von Sauerstoff als Oxidant in der Glasindustrie

- Für die Verwendung von Oxy-Fuel-Systemen (s. o.) sind folgende drei Hauptgründe zu nennen :o Senkung des Energieverbrauches und somit Erhöhung des thermischen


o Senkung des Energieverbrauches und somit Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades der Schmelzwanne,

o Signifikante Reduzierung der NOx-Emissionen,

o Reduzierung der Größe und Invest-Kosten der Glasschmelzwanne.

- Des Weiteren sind folgende Vorteile bei Anwendung des Oxy-Fuel-Systems zu nennen:o Reduzierung des Abgasvolumens, da kein Stickstoffanteil im Verbrennungs-

und somit Abgas vorhanden ist,

o Reduzierung von SO2-, CO2- und Staubemissionen,

o Verbesserung der Glasqualität


Beispiele für Sauerstoff-Verbrennung:

Oxy-Fuel Melter der Combined Oxyfired System®

Nikolaus Sorg GmbH und Co. KG Horn Glass Industries AG


1. Rekuperativer


Quelle: Nikolaus Sorg GmbH und Co. KG

1. Rekuperativer Brenner2. Sauerstoffbrenner3. Gesamtabgas4. Rekuperator5. Verbrennungsluft6. Vorgewärmte Verbrennungsluft

Quelle: Horn Glass Industries AG

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Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Matthias WerschyAbteilungsleiter Gasanwendung


GASLEİTUNG DIN EN 746-2

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