Gasturbinenfeuerung. Teil 1: ISO 21789: Gas turbine applications safety

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1 ISO 21789: Gas turbine applications safety Teil 2: Risiken von Gasturbinenfeuerungen, Maßnahmen zur Reduzierung von Risiken und grundlegende Sicherheitsanforderungen an die Ausführung von Gasturbinenfeuerungen an Dampfkesselanlagen unter Berücksichtigung der TRD /2 und der TRD /3 Referent: Volker Schulz München, 18. und 19. November 2010

2 Schwerpunkt im Teil 2 sind die Betrachtung von sicherheitsrelevanten Kreisen: - Umfang der sicherheitsrelevante Ausrüstungsteile - Eignung der sicherheitsrelevanten Ausrüstungsteile - Elektrische Verschaltung der sicherheitsrelevanten Pfade

3 ISO 21789: Gas turbine applications safety - wurde vom technischen Komitee ISO/TC 192 Gasturbines vorbereitet. - Type C Standard nach ISO und soll gemäß deren Definition detailliert die sicherheitstechnischen Anforderungen für einen speziellen Teil einer Maschine oder eine Gruppe von Maschinen beschreiben. - Beschreibt Gefahren die von der Maschine ausgehen, und wie diese reduziert werden können.

4 ISO 21789: Gas turbine applications safety dient nach Angaben in der Norm zur Unterstützung von Designern und Herstellern um Anforderungen der nachfolgenden Richtlinien zu erfüllen: - Maschinenrichtlinie 2006/42/EG - ATEX (Equipment) Richtlinie 94/9/EG - Druckgeräterichtlinie 97/23/EG Eine Harmonisierung zu den zuvor genannten Richtlinien ist aber nicht gegeben. D.h. eine CE-Kennzeichnung über eine Vermutungswirkung nach ISO ist nicht möglich. Die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Richtlinien sind zusätzlich zu betrachten.

5 ISO 21789: Gas turbine applications safety Ist die Gasturbine an einer Dampfkesselanlage angebaut, sind für diese ebenfalls mindestens die folgenden Richtlinien zu berücksichtigen und anzuwenden: - Druckgeräterichtlinie 97/23/EG - Maschinenrichtlinie 2006/42/EG - ATEX (Equipment) Richtlinie 94/9/EG Weitere Richtlinien die zu berücksichtigen: -2004/108/EG EMV-Richtlinie -2006/95/EG Niederspannungsrichtlinie

6 ISO 21789: Gas turbine applications safety Nachfolgend die europäischen Richtlinien und deren nationale Umsetzung: europäische Richtlinie nationale Umsetzung EMV-Richtlinie 2004/108/EG EMVG (EMV-Gesetz) Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG GPSG (1. GPSGV) 1) Maschinenrichtlinie 2006/42/EG GPSG (9. GPSGV) ATEX-Richtlinie 94/9/EG GPSG (11. GPSGV) Druckgeräterichtlinie 97/23/EG GPSG (14. GPSGV) Arbeitsmittelrichtlinie 89/665/EWG BetrSichV 2) 1999/92/EG ATEX Betriebsrichtlinie (ATEX 137) BetrSichV) 2) 1) GPSG = Geräte- und Produktsicherheitsgesetz 2) Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)

7 ISO 21789: Gas turbine applications safety Speziell für die Druckgeräterichtlinie 97/23/EG gilt: Für die Dampfkesselanlage werden die Anforderungen der harmonisierten Normenreihen DIN EN und DIN EN berücksichtigt. Ist die Gasturbine an einer Dampfkesselanlage angebaut, ist diese in Verbindung mit dem Dampfkessel als Baugruppe im Sinne der Druckgeräterichtlinie zu sehen. In den harmonisierten Normenreihen DIN EN und DIN EN wird auf die DIN EN (ehemals VDE 0116) verwiesen. Der Teil 1 ist zur Zeit in Überarbeitung, der Teil 2 (Baumusterprüfung) ist zur Zeit in der Entstehung.

8 ISO 21789: Gas turbine applications safety ATEX Richtlinie 94/9/EG : Für die Brennstoffzufuhr ist das Ziel: dauerhaft technisch dicht bei geeigneter Wahl der Ausrüstungsteile unter Berücksichtigung der Werkstoffe, Druck- und Temperaturauslegung, der Eignung der Verbindungstechnik, sowie der Medienbeständigkeit. Die Anforderungen an die Subsysteme wie Wasserstoffversorgung usw. sind aber gesondert zu betrachten.

9 ISO 21789: Gas turbine applications safety Inhalte der ISO Abschnitt 5: Sicherheitstechnische Anforderungen Risiken: Lärm, mechanischer Berührungsschutz, heiße Oberflächen, Maschinen interne Belange wie z.b. Schwingungen, Kühlsysteme usw. Abschnitt 6: Qualitätsanforderungen wie z.b. Aufbewahrungsfristen für Dokumente (10 Jahre gemäß ISO 9001) Abschnitt 7: Anforderungen an die Sprache, Verpackung, Inbetriebnahme, Betrieb, Wartung und Instandhaltung, Warnhinwiese und Beschilderung, Arbeitserlaubnis, Schulung und Außerbetriebnahme Anhang A: Auflistung der bedeutsamsten / signifikantesten Gefahren Anhang B: Verifikation der sicherheitstechnischen Anforderungen und Maßnahmen

10 ISO 21789: Gas turbine applications safety Relevante Anforderungen an die Feuerung aus der ISO : Verbrennungsluftzuführung 5.10: Brennstoff Systeme / Absperreinrichtungen 5.11: Flammenüberwachung direkt oder indirekt / Überwachung der Verbrennung / Zündung (5.11.2) / Sicherheitszeit ( und 3) Zündversuche 5.12: Vorbelüftung

11 ISO 21789: Gas turbine applications safety Relevante Anforderungen an die Feuerung aus der ISO : Raumluftüberwachung (Undichtheit, Gasaustritt ) / Branderkennung ( / ) 5.15: Überwachungseinrichtungen : Drehzahlüberwachung, Not-Aus-Schalter : Drucküberwachungen (Brennstoffsystem)

12 ISO 21789: Gas turbine applications safety Zusammenfassung Vorbelüftung: 3-facher Luftwechsel (Brennkammer und Abgasweg bis Kamineintritt). Im Falle einer Regelabschaltung und anschließender Dichtheitskontrolle der Sicherheitsabsperreinrichtung in der Brennstoffleitung, der Vorrausetzung, dass kein Brennstoff nach der Abschaltung in die Brennkammer gelangt, ist ein verkürztes Belüften möglich. Flammenüberwachung direkt oder indirekt: Keine weiteren Angaben über Umfang, Eignung und Verschaltung Sicherheitszeiten: Sind festzulegen über eine Risikoanalyse unter Berücksichtigung der eingetragenen Brennstoffmenge

13 ISO 21789: Gas turbine applications safety - Zusammenfassung Absperreinrichtungen: keine konkreten Anforderungen an die Eignung bzw. Produktnorm, verschiedene Variantenvorschläge vorhanden. Zündversuche : bei Gas 1x bei Öl 2x Generell keine definierten Anforderungen an die Eignung von Ausrüstungsteilen. Überwachung von unzulässigen Drücken: Zitat der Norm nur wenn dies erforderlich ist. Detaillierte Angaben zu Raumluftüberwachung (Gassensoren und Rauchmelder). Heißen Oberflächen, mechanischer Berührschutz usw.

14 Teil 2: Risiken von Gasturbinenfeuerungen, Maßnahmen zur Reduzierung der Risiken und grundlegende Sicherheitsanforderungen an die Ausführung von Gasturbinenfeuerungen an Dampfkesselanlagen unter Berücksichtigung der TRD /2 und der TRD /3 TRD /2: Sicherheitstechnische Anforderungen an kombinierte Gasturbinen und Dampfkesselanlagen bei Ölfeuerung - Ausrüstung TRD /3: Sicherheitstechnische Anforderungen an kombinierte Gasturbinen und Dampfkesselanlagen bei Gasfeuerung - Ausrüstung

15 Teil 2: Risiko: Bildung von gefährlichen zündfähigen Gemischen - Im Stillstand - Vor dem Start bzw. Zündfreigabe - Während dem Betrieb

16 Teil 2: Im Stillstand: Anforderung gemäß TRD /2 Abschnitt 1.4: Vor der Gasturbine zwei hintereinander geschaltete Sicherheitsabsperreinrichtungen (Eignung gemäß TRD 411, 7.1.1) Anforderung gemäß TRD /3 Abschnitt 1.2: Vor der Gasturbine zwei hintereinander geschaltete Sicherheitsabsperreinrichtungen mit einer Zwischenentlüftung oder Dichtheitskontrolle (Eignung gemäß TRD 412, 5.3.1). Im BoB reicht die Zwischenentlüftung nicht aus, die Anforderungen der TRD 604 sind zu berücksichtigen.

17 Teil 2: Vor dem Start bzw. Zündfreigabe: Durchlüftung gemäß TRD /2 und -97/3, 2.3: Dreifacher Luftwechsel, Brennkammer, Abgaskanäle bis Eintritt in den Kamin. Bei einem vorhandenen Bypass ist dieser zusätzlich zu berücksichtigen. Detaillierte Anforderungen siehe TRD 411, 9.8 und TRD 412, 7.8 Weiterhin sind zu überwachen: - Überwachung der Drehzahl der GT bei der Vorbelüftung (Spüldrehzahl) - Freier Abgasweg gemäß TRD /2 und -97/3, Ausreichende Luftmenge vorhanden (Überwachung des Filters) - Zündposition Brennstoffventil vorhanden (Zündvorgang) - Keine unzulässiger Gasdrücke (min und max) vorhanden (Zündvorgang)

18 Teil 2: Vor dem Start bzw. Zündfreigabe: Durchlüftung: - Belüftung ist generell mit Frischluft durchzuführen. - Durchlüftung mit Turbinenabgas ist zulässig, wenn die Anforderungen der TRD 412, 7.13 bzw. TRD 411, 9.13 eingehalten werden. - Verzicht auf eine Vorbelüftung ist möglich, wenn nach dem Abstellen kein Brennstoff im Feuerraum oder in den Rauchgaszügen verblieben ist und während des Stillstands kein Brennstoff in den Feuerraum gelangen kann.

19 Teil 2: Im Betrieb: - Flammenüberwachung gem. TRD /2 und -97/3, 2.1 Generell ist jeder Brenner an der Gasturbine mit einer eigenen Flammenüberwachung auszurüsten außer ein Überzünden von einem benachbarten und überwachten Brenner ist gegeben. Flammenwächter sind geeignet, wenn diese die funktionalen Anforderungen der DIN EN 298 bzw. DIN EN 230 erfüllen und für den Dauerbetrieb zugelassen sind. Eine Überwachung der Flamme über Temperaturüberwachung ist ebenfalls möglich, wenn diese redundant mit Vergleicher und fehlersicher im Sinne der DIN EN ausgeführt ist. Die Ansprechzeiten sind zu berücksichtigen.

20 Teil 2: Im Betrieb Generell ist in jedem Betriebszustand ein ausreichender O2-Gehalt sicherzustellen. Eine ausreichende Luftzufuhr ist sicherzustellen (Delta P Überwachung des Filters und Frostschutzwächter) Brennstoff-Luft-Verhältnisüberwachung gem. TRD /2 und -97/3, 3.2 (In Verbindung mit einer Zusatzfeuerung) Die Anforderungen der TRD 412, 6.1 und der TRD 411, 8.1 sind zu berücksichtigen.

21 Teil 2: Sicherheitszeiten Die in der TRD 411 und in der TRD 412 unter Tafel 1 genannten Sicherheitszeiten sind einzuhalten. Die Vorbelüftungszeit ist unter Berücksichtigung des zu spülenden Volumens und der Luftmenge bei der Spüldrehzahl der GT zu ermitteln. Die Zündbereitschaftszeit ist der TRD 411 und TRD 412 zu entnehmen.

22 Teil 2: Steuerung und elektrische Verschaltung Für die sicherheitsrelvanten Pfade und Verschaltung der Ausrüstungsteile sind die Anforderungen der DIN EN zu erfüllen.

23 Biomassefeuerungen ENDE des Vortrags Danke für Ihre Aufmerksamkeit und Interesse. Kesselbetriebstechnik 2008, Volker Schulz