ГОСТ 21204-97* Горелки газовые промышленные. Общие технические требования

ГОСТ 21204-97

ГОРЕЛКИ ГАЗОВЫЕ
ПРОМЫШЛЕННЫЕ

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. РАЗРАБОТАН Техническим комитетом ТК 254 «Промышленные газогорелочные устройства и ДАООТ «Промгаз»

ВНЕСЕН Госстандартом России

2. ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 11 от 25.04.97)

За принятие проголосовали:

3. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 17 сентября 1997 г. № 313 межгосударственный стандарт ГОСТ 21204-97 введен в действие в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1998 г.

4. ВЗАМЕН ГОСТ 21204-83

СОДЕРЖАНИЕ

ГОСТ 21204-97

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГОРЕЛКИ ГАЗОВЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ Общие технические требования Industrial gas burners. General technical requirements

Дата введения 1998-07-01

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на газовые промышленные горелки, работающие на газообразном топливе, сжигаемом с воздухом или со смесью воздуха с дымовыми газами рециркуляции, а также на газовую часть комбинированных горелок, применяемых в паровых и водогрейных котлах, теплогенераторах и газоиспользующих установках.

Стандарт не распространяется на горелки, в которых для интенсификации процесса горения применяют дополнительные средства (электрическую или акустическую энергию, кислород); радиационные трубы; горелки, при работе которых образуются продукты сгорания, используемые в качестве контролируемой атмосферы; горелки инфракрасного излучения; горелки, являющиеся составной частью газоиспользующего оборудования для использования в быту и предприятиями общественного питания; горелки мартеновских печей, ванных регенеративных стекловаренных печей; горелки факельных установок для сжигания сбросных газов.

Обязательные требования к качеству продукции, обеспечивающие ее безопасность для жизни и здоровья людей, охране окружающей среды изложены в 4.1.2; 4.1.3; 4.2; 4.3; 4.4; 4.5.5 - 4.5.7; разделах 5, 6.

Горелочные устройства должны также отвечать соответствующим требованиям правил безопасности в газовом хозяйстве, принятых в каждом из государств-участников Соглашения.

В настоящем стандарте использованы термины по ГОСТ 17356.

Требования к вновь разрабатываемым автоматическим газовым горелкам с принудительной подачей воздуха мощностью до 5,0 МВт включительно - по [1].

(Измененная редакция. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.014-78. Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозийная защита изделий. Общие требования.

ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.064-81. Органы управления производственным оборудованием. Общие требования безопасности.

ГОСТ 10617-83. Котлы отопительные теплопроизводительностью от 0,10 до 3,15 МВт.

ГОСТ 12969-67. Таблички для машин и приборов.

ГОСТ 12997-84. Изделия ГСП. Общие технические условия.

ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP).

ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

ГОСТ 20548-93***. Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью до 100 кВт. Общие технические условия.

ГОСТ 28193-89. Котлы паровые стационарные с естественной циркуляцией производительностью менее 4 т/ч. Общие технические требования.

ГОСТ 12.1.028-80* Система стандартов безопасности труда. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума. Ориентировочный метод.

ГОСТ 17356-89 (ИСО 3544-78, ИСО 5063-78) Горелки на газообразном и жидком топливах. Термины и определения.

ГОСТ 28269-89 Котлы паровые стационарные большой мощности. Общие технические требования.

ГОСТ Р 50831-95** Установки котельные. Тепломеханическое оборудование. Общие технические требования.

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51402-99.

** Действует на территории Российской Федерации

*** На территории Российской Федерации действует ГОСТ 20548-87

ГОСТ Р 50591-93^*. Агрегаты тепловые газопотребляющие. Горелки газовые промышленные. Предельные нормы концентраций NO_x в продуктах сгорания.

^* Действует на территории Российской Федерации.

ГОСТ 6211-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная коническая

ГОСТ 6357-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая

ГОСТ 10354-82 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

ГОСТ 12816-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов па Р от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Общие технические требования

ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов

ГОСТ 27570.0-87 (МЭК 335-1-76) Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования и методы испытаний»;

для ГОСТ 9.014-78 заменить слова: «Общие требования» на «Общие требования безопасности».

(Измененная редакция. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

3. КЛАССИФИКАЦИЯ

3.1 Газовые горелки классифицируют по:

- способу подачи компонентов;

- степени подготовки горючей смеси;

- скорости истечения продуктов сгорания;

- характеру потока, истекающего из горелки;

- номинальному давлению газа перед горелкой;

- возможности регулирования характеристик факела;

- необходимости регулирования коэффициента избытка воздуха;

- локализации зоны горения;

- возможности утилизации тепла продуктов сгорания;

- степени автоматизации.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

3.2 Классификация газовых промышленных горелок приведена в приложении А.

4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

4.1. Требования назначения

4.1.1. Номинальная тепловая мощность каждой горелки должна соответствовать номинальной тепловой мощности, установленной для горелок данного типоразмера (предельные отклонения (+ 10) - (± 5) %).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.1.1а. Горелки предназначены для работы на одном или нескольких видах газообразного топлива, а также на их смесях.

В комбинированных горелках (газомазутных, пылегазовых, многогазовых) при необходимости должно быть обеспечено раздельное и совместное сжигание обоих видов топлива. При этом автоматические комбинированные горелки должны обеспечивать безопасный и безостановочный переход с одного вида топлива на другой. В других горелках безопасный и безостановочный переход с одного вида топлива на другой при необходимости безостановочного перехода должен обеспечиваться организационными мерами.

При сжигании в комбинированных горелках только газа на работу систем управления и безопасности для этого вида топлива не должны влиять аналогичные системы для альтернативного топлива. При наличии раздельных датчиков контроля пламени датчик для альтернативного вида топлива должен отключаться.

Пункт 4.1.1.а (Введен дополнительно. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.1.2. Коэффициенты рабочего регулирования горелки должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1

(Измененная редакция. Изм. № 1).

4.1.3. Испытания горелок (в т. ч. для целей сертификации) - приемочные, квалификационные, периодические и типовые, а также испытания по предписаниям государственных органов надзора проводят испытательные центры горелочных устройств промышленного назначения, аккредитованные национальными органами по стандартизации.

4.1.4. Не допускается внесение монтажными и эксплуатационными организациями изменений в конструкцию горелки, прошедшей испытания в соответствии с 4.1.3 и рекомендованной к применению, в случае, если они могут изменить ее технические характеристики. Изменения допускается вносить в установленном порядке специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии.

Пункт 4.1.4 (Введен дополнительно. Изм. № 1).

4.2. Требования к автоматике

4.2.1. Автоматические горелки должны работать при поддержании давления газа перед основным запорным органом с точностью от минус 15 до плюс 15 % номинального - для газа низкого давления (до 5 кПа) и от минус 10 до плюс 10 % - для газа среднего давления (до 100 кПа).

4.2.2. В автоматических горелках должны выполняться следующие операции: пуск горелки по программе, зависящей от ее мощности (включая продувку камеры горения и дымоходов), с учетом требований 4.2.3, 4.2.4, 4.2.5, 5.10, перевод се в рабочее состояние, регулирование тепловой мощности, контроль параметров безопасности горелки и газоиспользующей установки, защитное выключение горелки при недопустимых отклонениях контролируемых параметров с учетом требований 4.2.6, 4.2.7, 4.2.11.

В полуавтоматических горелках должны выполняться следующие операции: дистанционный розжиг горелки, контроль наличия пламени, выключение горелки при погасании контролируемого пламени.

Автоматическая горелка должна быть оснащена:

-устройством контроля подачи воздуха, достаточного для нормального функционирования горелки во время предварительной продувки, зажигания и работы. Контроль может осуществляться определением давления или расхода воздуха или с помощью другого способа, не основанного па вращении вентилятора;

-регулятором соотношения газ-воздух.

Если горелка оснащена регулятором соотношения газ-воздух, в котором по потоку воздуха формируется управляющий сигнал, то постоянный контроль с помощью устройства контроля подачи воздуха не обязателен.

На мощных много горел очных котлах пуск, перевод в рабочее состояние, регулирование мощности и соотношения газ-воздух, контроль параметров безопасности и защитное выключение при их недопустимых отклонениях должны осуществляться системой автоматического управления горелками во взаимосвязи с функциональными группами автоматической системы управления и регулирования котельной установки.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.3. В автоматических горелках пуск не должен осуществляться в следующих случаях:

- при отсутствии электроэнергии;

- при давлении газа за основным запорным органом на 30 % выше и ниже номинального значения. Применительно к горелкам мощных котлов, имеющих единичную теплопроизводительность более 420 ГДж/ч (~120 МВт) - при понижении давления газа ниже минимального (соответствующего минимальной тепловой мощности горелки);

- при недопустимых отклонениях контролируемых параметров газоиспользующей установки;

- при недостатке воздуха для горения (отключении дутьевого вентилятора, дымососа или отсутствии необходимого разрежения);

- при неполадках устройств продувки и отвода продуктов сгорания (отключении дутьевого вентилятора, дымососа или отсутствии необходимого разрежения);

- при нарушении герметичности быстродействующего запорного топливного органа горелки или при сигнале об открытом положении автоматического органа утечки газообразного топлива.

В горелках тепловой мощностью до 120 кВт включительно при отказе запального устройства во время пуска должны быть обеспечены: защитное выключение горелки или возможность осуществления одной попытки повторного пуска горелки по программе. За неудачной попыткой повторного пуска должно последовать защитное выключение горелки. В горелках тепловой мощностью свыше 120 кВт при отказе запального устройства во время пуска должно быть обеспечено защитное выключение горелки.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.4 В автоматических горелках не должна допускаться подача газа в основную горелку, пока не включено запальное устройство или не появилось пламя запальной горелки. Запальное устройство должно обеспечивать зажигание основной и (или) запальной горелки надежно и без пульсаций. Пламя должно быть устойчивым.

Наличие пламени основной и запальной горелок необходимо контролировать с помощью устройства контроля пламени, которое должно функционировать при любой тепловой мощности горелки в пределах диапазона регулирования.

Если основная и запальная горелки оснащены собственными устройствами контроля пламени, то пламя запальной горелки не должно влиять на контроль основного пламени. Подача газа в основную горелку должна осуществляться только после отключения устройства для зажигания запальной горелки при условии появления устойчивого пламени запальной горелки и установления стабильного контроля наличия этого пламени.

В системах, где запальная горелка расположена отдельно от основной горелки и остается в действии при работе основной горелки, должны быть установлены раздельные датчики пламени. Датчик основного пламени должен быть расположен так, чтобы он ни при каких обстоятельствах не мог контролировать пламя запальной горелки.

В системах, в которых запальная горелка гаснет во время работы основной горелки, достаточна установка одного датчика.

Для горелок тепловой мощностью более 5 МВт должен быть предусмотрен раздельный контроль наличия пламени запальной и основной горелок, в том числе и в случаях отключения запальной горелки при работе основной.

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.5. Автоматика должна обеспечивать защитное выключение горелки, если при ее розжиге не произойдет воспламенение топлива в течение не более: 5 с - горелок тепловой мощностью до 70 кВт; 3 с - горелок тепловой мощностью свыше 70 кВт.

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.6. У автоматических горелок в рабочем состоянии защитное выключение горелки должно обеспечиваться в следующих случаях:

- при погасании контролируемого пламени;

- при прекращении подачи электроэнергии;

- при повышении и понижении давления газа за основным запорным органом более чем на 30 % относительно номинального значения. Применительно к горелкам мощных котлов, имеющих единичную теплопроизводительность более 420 ГДж/ч (~120 МВт) - при понижении давления газа ниже минимального (соответствующего минимальной тепловой мощности горелки);

- при недопустимых отклонениях контролируемых параметров газоиспользующей установки;

- при недостатке воздуха для горения (отключении дутьевого вентилятора, дымососа или отсутствии необходимого разрежения);

- при неполадках устройств отвода продуктов сгорания (отключении дутьевого вентилятора, дымососа или отсутствии необходимого разрежения).

Пуск горелки после устранения причины, вызвавшей защитное выключение горелки, не должен быть самопроизвольным.

При погасании пламени в рабочем состоянии допускается одна попытка повторного пуска (по программе) горелки номинальной тепловой мощностью до 120 кВт включительно с прямым зажиганием основного пламени. При неудачной попытке повторного пуска должно обеспечиваться защитное выключение горелки

(Измененная редакция. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.7. При защитном выключении автоматической горелки из-за прекращения подачи электроэнергии возобновление подачи энергии не должно вызывать самопроизвольного пуска горелки (за исключением блочных горелок с регулированием мощности 0 - 100 % номинальной, находящихся в рабочем состоянии, с выполнением полной программы пуска).

4.2.8. Устройство контроля пламени должно реагировать только на пламя контролируемой горелки и не должно реагировать на посторонние источники тепла и света (раскаленная футеровка, освещение и т. д.).

4.2.9. При неисправности устройства контроля пламени или нарушении в линиях связи между чувствительным элементом и вторичным прибором устройства контроля пламени при розжиге или работе горелки должно произойти защитное выключение горелки в течение времени, указанного в п. 4.2.11.

4.2.10. Каждая горелка котла, имеющего теплопроизводительность более 420 ГДж/ч (~ 120 МВт), должна быть оснащена стационарно установленным защитно-запальным устройством (ЗЗУ), управляемым дистанционно со щита управления котлом, а также с площадки обслуживания системы управления горелками. ЗЗУ должно обеспечивать розжиг факела горелки и селективный контроль факела горелки во всех режимах работы котла.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

4.2.11. Система контроля пламени должна обеспечивать защитное выключение горелки, если произойдет погасание контролируемого пламени, при этом время защитного отключения подачи газа должно быть не более 2 с.

4.2.12. Для горелок номинальной тепловой мощностью до 0,1 МВт, устанавливаемых в камерах горения с разрежением и оснащаемых системой контроля пламени, датчиками которой являются термочувствительные элементы, выполненные на базе термопар, дилатометров и т.п., реагирующие на пламя пилотной горелки, время защитного отключения подачи газа в основную горелку при погасании пламени пилотной горелки не должно превышать 30 с.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

4.2.13. Прекращение подачи электроэнергии к газовому автоматическому запорному органу от внешнего источника должно вызывать его закрытие.

Запорный орган должен закрываться без дополнительного подвода энергии от внешнего источника.

Время от момента прекращения подачи энергии от внешнего источника до прекращения поступления газа через запорный орган не должно превышать 1 с.

4.2.14. Автоматические и полуавтоматические горелки номинальной тепловой мощностью до 70 кВт включительно должны быть оснащены двумя автоматическими запорными топливными органами (автоматическими отсечными клапанами) класса В*, мощностью свыше 70 до 1200 кВт включительно - двумя автоматическими запорными топливными органами класса А, свыше 1200 кВт - двумя автоматическими запорными топливными органами класса А и:

а) автоматическим органом утечки газообразного топлива для соединения с атмосферой участка топливного тракта между указанными запорными органами после отключения газа на горелку и автоматическим устройством контроля герметичности** или

б) органом утечки, указанным в перечислении (а).

Классы клапанов - по [2], на территориях государств-участников Соглашения - по соответствующим нормативным документам на автоматические отсечные клапаны.

На газоиспользующих установках, оборудованных группой горелок с контролируемым факелом, обеспечивающим розжиг остальных горелок (группы), допускается первый по ходу газа предохранительный запорный клапан (ПЗК) устанавливать общим.

На газопроводе перед каждой горелкой котла, имеющего теплопроизводительность более 420 ГДж/ч (-120 МВт), должны устанавливаться два ПЗК.

При наличии перед каждой горелкой двух быстродействующих запорных клапанов и индивидуального регулирующего клапана установку общекотлового ПЗК допускается не предусматривать.

Допускается установка одного ПЗК и отключающего устройства с электроприводом (очередность определяется проектом) или двух отключающих устройств с электроприводом при условии установки общекотлового ПЗК***.

* На территории Российской Федерации - класса А согласно [3, пункт 2.4.1].

** На территории Российской Федерации действует только перечисление а) согласно [3, пункт 5.9.8].

*** На территории Российской Федерации - согласно [3, п.7.33 (второй абзац)].

(Измененная редакция. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.15. Работоспособность автоматики горелок должна быть обеспечена при отклонениях питающего напряжения электрического тока от плюс 10 до минус 15 % номинального.

4.2.16. По устойчивости к механическим воздействиям средства автоматизации должны отвечать требованиям к изделиям в виброустойчивом исполнении, группа исполнения LX-NX - по ГОСТ 12997.

4.2.17. Климатическое исполнение средств автоматизации УХЛ - по ГОСТ 15150.

4.2.18. Категория размещения средств автоматизации, размещаемых в закрытых помещениях без регулирования климатических условий, - п. 3.1 по ГОСТ 15150, с регулируемыми климатическими условиями - п. 4.2 по ГОСТ 15150.

4.2.19. Полуавтоматические горелки и горелки с ручным управлением, входящие в состав автоматизированной газоиспользующей установки как комплектующие изделия, должны быть пригодны для работы с автоматикой этой установки.

Пункт 4.2.19. (Введен дополнительно. Изм. № 1).

(Измененная редакция. Изм № 2).

4.2.20 Автоматические горелки, в т.ч. блочные, используемые при отсутствии ГРП или ГРУ, должны быть оснащены:

-фильтром, устанавливаемым за основным запорным топливным органом горелки. Максимальный размер отверстия сетчатого фильтра не должен превышать 1,5 мм, а ячейка не должна допускать прохождение калибра размером 1 мм;

-регулятором давления газа, обеспечивающим стабильное давление перед автоматическими запорными топливными органами горелки.

Группу горелок с общим газопроводом допускается оснащать одним фильтром и одним регулятором давления газа.

Пункт 4.2.20. (Введен дополнительно. Изм № 2).

4.2.21 Элементы газовой линии, являющиеся составной частью горелки, должны быть выполнены с учетом присоединительного давления газа и защищены от его недопустимого увеличения соответствующими предохранительными устройствами.

Пункт 4.2.21. (Введен дополнительно. Изм № 2).

4.3. Требования надежности

4.3.1. Средний ресурс горелок до капитального ремонта (для ремонтируемых горелок) и до списания (для неремонтируемых горелок) должен быть по жаростойкости не менее 18000 ч. Указанный ресурс не распространяется на быстроизнашиваемые элементы, автоматику горелки, а также на детали из огнеупорной керамики.

Средний ресурс пылегазовых горелок для котлов между капитальными ремонтами должен быть не менее 12000 ч.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

4.3.2. Электрические элементы автоматики должны в условиях, близких к эксплуатационным, при питающем напряжении, равном 110 % номинального значения, выдерживать не менее 100000 циклов включения и выключения.

4.3.3. Вероятность безотказной работы устройства контроля пламени - не менее 0,92 за 2000 ч.

4.4. Требования экономного использования топлива

4.4.1. Горелки должны обеспечивать значения коэффициента избытка воздуха a, приведенные в таблице 2, при номинальной тепловой мощности и выполнении требований 6.1.

Таблица 2