Flares for combustion of biogas

This document applies to the design, manufacture, installation and operation of flares for the combustion of biogas. Test methods and performance requirements are also included. Biogas systems are amongst others applied at industrial plants like food and beverage industries, waste water treatment plants, waste plants, landfill sites, small scale plants next to agricultural companies and small-scale household systems.

Torchères pour la combustion du biogaz

Le présent document s'applique à la conception, la fabrication, l'installation et l'exploitation de torchères pour la combustion du biogaz. Elle comprend également des méthodes d'essai et des exigences de performances. Les installations de production de biogaz sont, entre autres, utilisées dans des installations industrielles, par exemple dans l'industrie des produits alimentaires et des boissons, les stations de traitement des eaux usées, les installations de traitement des déchets, les décharges, les installations agricoles de petite taille et les installations domestiques.

General Information

Status
Published
Publication Date
02-Jul-2020
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
14-Apr-2020
Completion Date
03-Jul-2020
Ref Project

Buy Standard

Standard
ISO 22580:2020 - Flares for combustion of biogas
English language
12 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Standard
ISO 22580:2020 - Torchères pour la combustion du biogaz
French language
13 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22580
First edition
2020-07
Flares for combustion of biogas
Torchères pour les installations de biogaz
Reference number
ISO 22580:2020(E)
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 22580:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 22580:2020(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Abbreviated terms .............................................................................................................................................................................................. 2

5 Classifications of flares for combustion of biogas.............................................................................................................. 3

6 Design and construction of flares for combustion of biogas .................................................................................. 4

6.1 Efficiency of the flare ......................................................................................................................................................................... 4

6.2 Pressure ........................................................................................................................................................................................................ 4

6.3 Air supply and gas flow.................................................................................................................................................................... 4

6.4 Pilot burner ................................................................................................................................................................................................ 5

6.5 Treatment of the gas .......................................................................................................................................................................... 5

6.6 Materials ....................................................................................................................................................................................................... 5

6.7 Flame arresters ....................................................................................................................................................................................... 6

6.8 Burner control unit, ignition transformer, flame monitoring device ....................................................... 6

6.9 Safety valves and other valves ................................................................................................................................................... 6

6.10 Control system......................................................................................................................................................................................... 7

6.11 Flow measuring and gas analysis ............................................................................................................................................ 7

6.12 Condensate removal ........................................................................................................................................................................... 8

6.13 Insulation and heating ...................................................................................................................................................................... 8

6.14 Heat protection ....................................................................................................................................................................................... 8

6.15 Buildings and cabinets ..................................................................................................................................................................... 8

6.16 Lightning protection and earthing ......................................................................................................................................... 8

6.17 Strength and stability calculations ........................................................................................................................................ 8

6.18 Distances to other objects ............................................................................................................................................................. 8

7 Operations and maintenance requirements ........................................................................................................................... 9

7.1 Operations and maintenance manual ................................................................................................................................. 9

7.2 Testing of the flare ............................................................................................................................................................................... 9

7.3 Operation of the flare .....................................................................................................................................................................10

7.4 Maintenance and inspection of the flare........................................................................................................................10

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 22580:2020(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to

the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see

www .iso .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 255, Biogas.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 22580:2020(E)
Introduction

Flares for combustion of biogas are amongst others applied at industrial plants like food and beverage

industries, waste water treatment plants, waste plants, landfill sites, small scale plants next to

agricultural companies and small-scale household systems.

Biogas is normally a by-product produced by amongst others wastewater treatment plants, food

& beverage plants, waste plants, landfill sites, small scale plants next to agricultural companies and

small-scale household systems. The main ingredients are approximately 50 ~ 65 volume % of methane

and approximately 30 ~ 50 volume % of carbon dioxide and also contains many other ingredients, such

as water vapor, hydrogen sulphide, ammonia, nitrogen, oxygen, siloxanes, and hydrocarbons. Methane

is one of the main initiators of the greenhouse effect. Biogas will not only pollute the environment, but

also causes serious potential safety hazards. Therefore, centralized processing of anaerobic methane

is needed. In case the biogas output cannot be used to generate energy or upgraded to biomethane,

because of economic reasons or in case the energy production installation does not work properly,

the biogas or biomethane is collected and combusted in a flare. The methane percentage of biogas or

biomethane to be combusted in a biogas flare can vary from 5 volume % to (almost) 100 volume %.

Biogas flares have the function of improving workplace safety, increasing the social identification,

reducing the odour pollution and reducing the greenhouse effect.

This document about flares for biogas plants is applicable for combustion of biogas as defined in

ISO 20675. The main purposes of this document are to ensure safe flares, to prevent health hazards

because of dangerous gases and explosive atmospheres and to reduce the emission of the strong

greenhouse gas methane.
The availability of a standard for biogas flares is necessary in order to:
— ensure that flares are built, operated and maintained safely;

— facilitate development of regional and national regulations and incentive programs to regulate

methane emissions;

— moderate communication between the different biogas parties through meaningful discussions;

— contribute to reinforcement of biogas flares’ safety and business competitiveness with recognized

terms and definitions that clarify actors’ expectations related to procurement;

— contracts and services as well as reporting on biogas related action plans, road maps, etc.;

— contribute to the use of standards by facilitating their development and furthering users’

understanding and application of standards.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 22580:2020(E)
Flares for combustion of biogas
1 Scope

This document applies to the design, manufacture, installation and operation of flares for the

combustion of biogas. Test methods and performance requirements are also included.

Biogas systems are amongst others applied at industrial plants like food and beverage industries, waste

water treatment plants, waste plants, landfill sites, small scale plants next to agricultural companies

and small-scale household systems.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 13577-2:2014, Industrial furnaces and associated processing equipment — Safety — Part 2: Combustion

and fuel handling systems

ISO 13577-4, Industrial furnace and associated processing equipment — Safety — Part 4: Protective systems

ISO 16852, Flame arresters — Performance requirements, test methods and limits for use

ISO 20675, Biogas — Biogas production, conditioning, upgrading and utilization — Terms, definitions and

classification scheme

ISO 23551-1, Safety and control devices for gas burners and gas-burning appliances — Particular

requirements

IEC 60730-2-5, Automatic electrical controls— Part 2-5: Particular requirements for automatic electrical

burner control systems

IEC 60730-2-6, Automatic electrical controls— Part 2-6: Particular requirements for automatic electrical

pressure sensing controls including mechanical requirements
IEC 62305-2, Protection against lightning — Part 2: Risk management

IEC 60079-10-1, Explosive atmospheres — Part 10-1: Classification of areas — Explosive gas atmospheres

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 20675 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
open flare
biogas flare from which the burning flame is visible from outside
Note 1 to entry: This is also called external combustion flame burner.

Note 2 to entry: The flame burner combustion is not optimal, the combustion temperature is relatively low.

© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 22580:2020(E)
3.2
enclosed flare

biogas flare which consists of an enclosed combustion chamber, where the flame is invisible from outside

Note 1 to entry: An enclosed flare is normally burning more efficiently with a relatively higher temperature than

an open flare (3.1), and the burning temperature is sometimes monitored, for example by a temperature sensor

such as a thermocouple.
3.3
ignition device

device for automatically igniting the flame in a biogas flare consisting of an ignition transformer,

ignition electrode, fuel gas source and its connecting cables, gas pipes, gas nozzle and valves

3.4
flame monitoring device

device consisting of an ultraviolet flame sensor, ionization sensor, similar and flame transmitter to

monitor the flame burning status of the biogas flare continuously
3.5
primary air coefficient

ratio of premixed air versus the total flow of air and biogas supplied to a flare

3.6
turn-down ratio

ratio of the maximum combustion flow where the flame is stable and not going outside the flare and the

minimum flow
3.7
burning residence time

retention time of biogas in the combustion chamber for an effective oxidation of hydrocarbons

3.8
burner control unit

stand-alone automatic safety system which includes an ignition transformer, ignition electrodes,

flame monitoring device, ignition or pilot solenoid valve, main gas valve and all other valves and safety

equipment needed to ignite the flame and to monitor the presence of the flame continuously

3.9
combustion yield
percentage of a substance which is combusted

Note 1 to entry: In this document the combustion yield refers to the percentage of methane which is combusted

in a biogas flare.
4 Abbreviated terms
AA Aluminum Alloy
AISI American Iron and Steel Institute
CO Carbon dioxide
DN Diameter of Nominal
H S Hydrogen Sulphide
IEC International Electrotechnical Commission
IP Ingress Protection
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 22580:2020(E)
ISO International Organization for Standardization
ppmv parts per million by volume
TBT Technical Barriers to Trade
URL Uniform Resource Locator
UV Ultraviolet
WD Working Draft
WG Working Group
WTO World Trade Organization
5 Classifications of flares for combustion of biogas

Biogas is produced by anaerobic digestion of organic matter, gasification of biomass or power to gas

from biomass sources.

Biogas mainly comprises methane (range from 15 volume % to 100 volume %), carbon dioxide, nitrogen,

oxygen, hydrogen sulphide and/or water and furthermore could contain hydrogen, carbon monoxide,

heavier hydrocarbons (including aromatic hydrocarbons), siloxanes and/or other substances.

Biogas can be treated in order to eliminate hydrogen sulphide, siloxanes, water and other substances

and be upgraded to a gas with higher methane content. Sometimes the biogas will be pressurized.

A biogas flare can be applied as a safety, environmental and/or process device.

A flare could be used if the biogas produced in biogas plants is not suitable for energy generation or the

biogas plant is not functioning properly. A flare can also be applied in case production of energy out of

biogas is not feasible and/or for landfill sites with a low percentage of methane.

A typical flare consists of e.g. an ignition system, flame and temperature detection system, flame

arrester, windscreen or windproof body and combustion chamber, biogas piping, valves, condensate

drainage, electrical control cabinet, installation fixtures, burner head, heat insulation and continuous

pilot or start-up ignition burner.

NOTE Direct ignition on the main burner increases the risks and is not allowed in most countries.

A flare can be classified into three main categories: open flare, enclosed flare and enclosed high

efficiency flare. The requirements for these categories are as follows:

— An open flare is classified as a flare from which the burning flame is visible from outside. This is

also called external combustion flame burner. The flame burner combustion is not optimal, the

combustion temperature is relatively low.

— An enclosed flare is classified as a flare which consists of an enclosed combustion chamber, where

the flame is invisible from outside. An enclosed flare burns more efficiently with a relatively higher

temperature than an open flare, and the burning temperature can be monitored.

— An enclosed high efficiency flare is classified as a flare which consists of an enclosed combustion

chamber, where the flame is invisible from outside and the biogas is combusted at a monitored and

automatically controlled temperature and retention time which has been scientifically proven to

result in the combustion yields mentioned in 6.1 Furthermore, other technologies, such as radiant

burner technologies or pre-mixed burners, exist to achieve the combustion yields mentioned in the

next chapter.

A flare can be operated continuously (more than 90 % of the hours per year) or in emergency situations.

An emergency flare is meant to combust biogas during exceptional situations when the biogas is not

© ISO 2020 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 22580:2020(E)

utilized. Emergency flares can be either an enclosed flare, enclosed high efficiency flare or open flare.

Continuously operated flares can be of the type enclosed flare or enclosed high efficiency flare.

In order to meet climate policy targets, enclosed high efficiency flares should be applied in case of

continuous operation.
6 Design and construction of flares for combustion of biogas

The minimum requirements for the design and construction of safe and minimized methane emission

flares for combustion of biogas are described in this Clause. Safety regulations on construction sites

during construction are not part of this document.
6.1 Efficiency of the flare
The combustion yield of the flare shall be at least:
— 99 % for enclosed flares, and

— 99,99 % or less than 10 mg CH /Nm in flue gas at a reference of 15 vol % oxygen for enclosed high

efficiency flares.

These yields need to be measured on a continuous or regular performance basis by an independent

party, using standardized or scientifically proven measurement methodologies which prove that the

measured values are representative for the operation of the flare. National standards might impose

additional requirements on combustion yields and/or additional protocols for measurement.

Measurement methods have to be scientifically supported (which often is the case for methods included

in National or International Standards), to prevent measurements which are not representative for the

operation of the flare. Scientifically proven combustion yields shall be proven by measurements.

The flare shall be able to combust the minimum and maximum flow and composition of biogas (or

biomethane) expected at the particular installation.
6.2 Pressure

The flare can use the biogas pressure system of the biogas plant to realize sufficient pressure of the

biogas if possible and to prevent the use of an additional compressor or blower. When the gas pressure

is very low (less than 1,0 kPa or 2,0 kPa) or not stable, an additional compressor or blower may be

needed. Generally, the minimum pressure is 1,0 kPa and the maximum pressure is depends on the

manufacturer.
The biogas main inlet pipe can
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22580
Première édition
2020-07
Torchères pour la combustion du
biogaz
Flares for combustion of biogas
Numéro de référence
ISO 22580:2020(F)
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Abréviations .............................................................................................................................................................................................................. 3

5 Classifications des torchères de destruction du biogaz ............................................................................................... 3

6 Conception et construction des torchères de destruction du biogaz ............................................................4

6.1 Rendement de la torchère ............................................................................................................................................................. 4

6.2 Pression ......................................................................................................................................................................................................... 5

6.3 Alimentation en air et débit de gaz ....................................................................................................................................... 5

6.4 Brûleur pilote ........................................................................................................................................................................................... 5

6.5 Traitement du gaz ................................................................................................................................................................................. 5

6.6 Matériaux ..................................................................................................................................................................................................... 6

6.7 Arrête-flammes ....................................................................................................................................................................................... 6

6.8 Unité de commande du brûleur, du transformateur d’allumage, du dispositif de

surveillance de la flamme .............................................................................................................................................................. 7

6.9 Vannes de sécurité et autres vannes .................................................................................................................................... 7

6.10 Système de commande ..................................................................................................................................................................... 8

6.11 Mesure du débit et analyse du gaz ......................................................................................................................................... 8

6.12 Élimination du condensat .............................................................................................................................................................. 9

6.13 Isolation et chauffage ........................................................................................................................................................................ 9

6.14 Protection contre la chaleur ........................................................................................................................................................ 9

6.15 Bâtiments et armoires ...................................................................................................................................................................... 9

6.16 Protection contre la foudre et mise à la terre ............................................................................................................... 9

6.17 Calculs de résistance et de stabilité ...................................................................................................................................... 9

6.18 Distances par rapport aux autres constructions ....................................................................................................... 9

7 Exigences d’exploitation et de maintenance ........................................................................................................................10

7.1 Manuel d’utilisation et de maintenance .........................................................................................................................10

7.2 Essais de la torchère ........................................................................................................................................................................10

7.3 Fonctionnement de la torchère ..............................................................................................................................................11

7.4 Maintenance et contrôles de la torchère .......................................................................................................................12

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................13

© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 255, Biogaz.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
Introduction

Les installations de production de biogaz sont, entre autres, utilisées dans des installations industrielles,

par exemple dans l’industrie des produits alimentaires et des boissons, les stations de traitement des

eaux usées, les installations de traitement des déchets, les décharges, les installations agricoles de

petite taille et les installations domestiques.

Le biogaz est normalement un sous-produit obtenu, entre autres, par les stations de traitement des eaux

usées modernes, les usines de produits alimentaires et de boissons, les fermes effectuant de l’élevage

de bétail et les déchets organiques. Les principaux constituants du biogaz sont le méthane (environ

50 ~ 65 %) et le dioxyde de carbone (environ 30 ~ 50 %). Le biogaz contient également de nombreux

autres constituants tels que la vapeur d’eau, le sulfure d’hydrogène, l’ammoniac, l’azote, l’oxygène, les

siloxanes et des hydrocarbures. Le méthane est l’un des principaux gaz responsables de l’effet de serre.

Non seulement le biogaz va polluer l’environnement, mais il peut générer des risques pour la sécurité. Il

est par conséquent nécessaire de centraliser le procédé de production de biogaz par digestion anaérobie

et de valorisation du biogaz. Dans le cas où le biogaz ne peut être utilisé par valorisation énergétique

ou par épuration pour produire du biométhane, pour des raisons économiques ou si l’installation

de valorisation énergétique ne fonctionne pas correctement, le biogaz ou le biométhane est collecté

pour être éliminé dans une torchère. Le pourcentage de méthane dans le biogaz ou le pourcentage

de biométhane à éliminer dans une torchère pour biogaz peut varier de 5 % en volume à (presque)

100 % en volume. Les torchères pour biogaz ont pour fonction d’améliorer la sécurité, d’augmenter

l’identification sociale, de réduire la pollution olfactive et l’effet de serre.

Le présent document sur les torchères pour les installations de production de biogaz est applicable

comme dispositif de destruction du biogaz par une combustion chimique définie dans l’ISO 20675. Le

présent document a pour objectifs principaux d’assurer que les torchères sont sûres, de prévenir les

risques pour la santé du fait des gaz dangereux et des atmosphères explosibles et de réduire l’émission

du méthane, gaz à effet de serre important.

Il est nécessaire de disposer d’une norme pour les torchères les raisons suivantes:

— pour s’assurer que les torchères sont construites, exploitées et entretenues en toute sécurité;

— pour faciliter le développement de réglementations locales et nationales, ainsi que des programmes

d’incitation pour réduire les émissions de méthane;

— pour faciliter la communication entre les différentes parties concernées par le biogaz, à travers des

discussions constructives;

— pour contribuer au renforcement de la sécurité des torchères pour biogaz et de la compétitivité des

entreprises, à travers des termes et définitions reconnus qui clarifient les attentes des acteurs en

matière d’approvisionnement;

— contrats et services, ainsi qu’informations concernant les plans d’action, feuilles de route, etc.

relatifs au biogaz;

— pour contribuer à l’utilisation des normes en facilitant leur développement et en améliorant la

compréhension et l’application par les utilisateurs.
© ISO 2020 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 22580:2020(F)
Torchères pour la combustion du biogaz
1 Domaine d’application

Le présent document s’applique à la conception, la fabrication, l’installation et l’exploitation de torchères

pour la combustion du biogaz. Elle comprend également des méthodes d’essai et des exigences de

performances.

Les installations de production de biogaz sont, entre autres, utilisées dans des installations industrielles,

par exemple dans l’industrie des produits alimentaires et des boissons, les stations de traitement des

eaux usées, les installations de traitement des déchets, les décharges, les installations agricoles de

petite taille et les installations domestiques.
2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 13577-2:2014, Fours industriels et équipements associés — Sécurité — Partie 2: Équipement de

combustion et de manutention des combustibles

ISO 13577-4, Fours industriels et équipements associés — Sécurité — Partie 4: Systèmes de protection

ISO 16852, Arrête-flammes — Exigences de performance, méthodes d'essai et limites d'utilisation

ISO 20675, Biogaz — Production, traitement, épuration et utilisation du biogaz — Termes, définitions et

classification

ISO 23551-1, Dispositifs de commande et de sécurité pour brûleurs à gaz et appareils à gaz — exigences

particulières

IEC 60730-2-5, Dispositifs de commande électrique automatiques — partie 2-5: exigences particulières

pour les systèmes de commande électrique automatiques des brûleurs

IEC 60730-2-6, Dispositifs de commande électrique automatiques à usage domestique et analogue — partie

2: règles particulières pour les dispositifs de commande électrique automatiques sensibles à la pression y

compris les prescriptions mécaniques
IEC 62305-2, Protection contre la foudre — Partie 2: évaluation des risques

IEC 60079-10-1, Atmosphères explosives — Partie 10-1: Classement des emplacements — Atmosphères

explosives
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent, en complément

des définitions contenues dans l’ISO 20675.

L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp;

— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/ .
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
3.1
torchère ouverte
torchère pour biogaz où la flamme est visible de l’extérieur
Note 1 à l'article: Elle est également appelée brûleur à combustion externe.

Note 2 à l'article: La flamme du brûleur n’est pas optimale et la température de combustion est relativement faible.

3.2
torchère fermée

torchère pour biogaz comprenant une chambre de combustion fermée, où la flamme n’est pas visible de

l’extérieur

Note 1 à l'article: En principe, une torchère fermée brûle plus efficacement, avec une température relativement

supérieure à celle d’une torchère ouverte (3.1). La température de combustion est parfois contrôlée, par exemple

par un capteur de température tel qu’un thermocouple.
3.3
dispositif d’allumage

dispositif servant à allumer automatiquement la flamme dans une torchère pour biogaz, constitué d’un

transformateur d’allumage, d’une électrode d’allumage, d’une source d’alimentation de gaz inflammable

et de ses câbles de connexion, canalisations de gaz, buse de gaz et vannes
3.4
dispositif de surveillance de la flamme

dispositif constitué d’un détecteur de flamme par ultraviolets, d’une sonde d’ionisation ou d’un

équipement semblable et d’un transmetteur de signal de flamme pour surveiller en continu l’état de la

flamme de la torchère pour biogaz
3.5
coefficient d’air primaire

rapport de l’air de pré-mélange au débit total d’air et de biogaz alimentant une torchère

3.6
taux de modulation

plage de modulation du débit de combustion maximal à l’intérieur de laquelle la flamme est stable et ne

sort pas de la torchère sans descendre au-dessous du débit minimum
3.7
temps de séjour de combustion

durée de rétention du biogaz dans la chambre de combustion pour une oxydation efficace des

hydrocarbures
3.8
unité de commande du brûleur

système automatique de sécurité autonome comprenant un transformateur d’allumage, des électrodes

d’allumage, un dispositif de surveillance de la flamme, une vanne d’allumage ou un distributeur piloté,

une vanne de gaz principal et toutes les autres vannes et les équipements de sécurité nécessaires à

l’allumage de la flamme et à la surveillance en continu de la présence de la flamme

3.9
rendement de combustion
pourcentage d'une substance brûlée

Note 1 à l'article: Dans ce document, le rendement de combustion se réfère au pourcentage de méthane qui est

brûlé dans une torchère de biogaz.
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
4 Abréviations
AA Alliage d’aluminium
AISI American Iron and Steel Institute (Institut américain du fer et de l’acier)
CO Dioxyde de carbone
DN Diamètre nominal
H S Hydrogen Sulphide

IEC International Electrotechnical Commission (Commission électrotechnique internationale)

IP Ingress Protection (Indice de protection)
ISO Organisation internationale de normalisation
ppmv parties par million en volume

TBT Technical Barriers to Trade (Accord sur les obstacles techniques au commerce)

URL Uniform Resource Locator (Localisateur uniforme de ressource)
UV Ultraviolet
WD Working Draft (Projet de travail)
GT Groupe de travail
OMC Organisation mondiale du commerce
5 Classifications des torchères de destruction du biogaz

Le biogaz est produit par digestion anaérobie de matières organiques, par gazéification de la biomasse

ou par conversion d’électricité en gaz à partir de sources issues de biomasse.

Le biogaz est principalement composé de méthane (proportion allant de 15 % à 100 %), de dioxyde de

carbone, d’azote, d’oxygène, de sulfure d’hydrogène et/ou d’eau. Il est également susceptible de contenir

de l’hydrogène, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures à haut poids moléculaire (y compris des

hydrocarbures aromatiques), des siloxanes et/ou d’autres substances.

Le biogaz peut être traité afin d’éliminer le sulfure d’hydrogène, les siloxanes, l’eau et les autres

substances et être épuré pour donner un gaz ayant une teneur plus élevée en méthane. Le biogaz peut

parfois être pressurisé.

Une torchère pour biogaz peut être utilisée comme dispositif de sécurité, environnemental et/ou

spécifique du procédé.

Il est possible d’utiliser une torchère lorsque le biogaz produit dans certaines installations de

production de biogaz ne convient pas à la production d’énergie ou lorsque l’installation ne fonctionne

pas correctement. Une torchère peut également s’utiliser dans les cas où la production d’énergie à

partir du biogaz n’est pas faisable et/ou sur les sites de décharges comprenant un faible pourcentage de

méthane.

Une torchère est typiquement composée, par exemple, d’un système d’allumage, d’un système de

détection de la flamme et de la température, d’un corps et d’une chambre de combustion protégés

contre le vent ou comportant un écran de protection, de canalisations pour biogaz, de vannes, d’une

évacuation des condensats, d’une armoire de commande électrique, de dispositifs d’installation,

© ISO 2020 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 22580:2020(F)

d’une tête de brûleur, d’une isolation thermique et d’un brûleur en continu avec pilote ou allumage au

démarrage.

NOTE Il faut noter que l’allumage direct sur le brûleur principal est interdit dans la plupart des pays, en

raison des réglementations nationales applicables.

Une torchère peut être classée selon trois catégories principales: torchère ouverte, torchère fermée et

torchère fermée à haute efficacité. Les exigences relatives à ces trois catégories sont les suivantes:

— Une torchère ouverte est classée en tant que torchère où la flamme est visible de l’extérieur. Elle

est également appelée brûleur à combustion externe. La flamme du brûleur n’est pas optimale et la

température de combustion est relativement faible.

— Une torchère fermée est classée en tant que torchère comprenant une chambre de combustion fermée,

où la flamme n’est pas visible de l’extérieur. Une torchère fermée brûle plus efficacement, avec une

température relativement supérieure comparée à celle d’une torchère ouverte, la température de

combustion pouvant être contrôlée.

— Une torchère fermée à haute efficacité est classée en tant que torchère comprenant une chambre

de combustion fermée, où la flamme n’est pas visible de l’extérieur et où le biogaz est brûlé à une

température surveillée et automatiquement contrôlée, avec une durée de rétention dont il a été

prouvé scientifiquement qu’elle conduit aux rendements de combustion mentionnés au 6.1. Il existe

également d’autres technologies comme les technologies à brûleur radiant ou les brûleurs à pré-

mélange, afin d’obtenir les rendements de combustion mentionnés au paragraphe suivant.

Une torchère peut fonctionner en continu (plus de 90 % du nombre total d’heures par an) ou dans

des situations d’urgence. Une torchère de sécurité est destinée à brûler le biogaz lors de situations

exceptionnelles, lorsque le biogaz n’est pas utilisé. Les torchères de sécurité peuvent être de type fermé,

fermé à haute efficacité ou ouvert. Les torchères fonctionnant en continu peuvent être du type fermé ou

fermé à haute efficacité.

Pour respecter les objectifs en matière de politique sur le climat, il convient d’utiliser des torchères

fermées à haute efficacité en cas de fonctionnement continu.
6 Conception et construction des torchères de destruction du biogaz

Les exigences minimales applicables à la conception et à la construction de torchères sûres et à émission

de méthane réduite pour les installations de production de biogaz sont décrites dans le présent

paragraphe. Les règlements de sécurité sur les sites de construction pendant les travaux no font pas

partie de ce document.
6.1 Rendement de la torchère
Le rendement de combustion de la torchère doit au minimum être le suivant:
— 99 % pour les torchères fermées; et

— 99,999 % ou moins de 10 mg CH /Nm dans les fumées à une référence de 15% vol d'oxygène pour

les torchères fermées à haute efficacité.

Ces rendements doivent être mesurés sur une base de performance continue ou régulière par une

partie indépendante, en utilisant des méthodologies de mesure standardisées ou scientifiquement

prouvées qui démontrent que les valeurs mesurées sont représentatives pour le fonctionnement de la

torchère. Les normes nationales peuvent imposer des exigences supplémentaires sur les rendements de

combustion et/ou des protocoles de mesure supplémentaires.

Les méthodes de mesure doivent être scientifiquement appuyées (ce qui est souvent le cas pour les

méthodes incluses dans les normes nationales ou internationales), afin d'éviter des mesures qui ne sont

pas représentatives du fonctionnement de la torchère. Les rendements de combustion scientifiquement

prouvés doivent être démontrés par des mesures.
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 22580:2020(F)

La torchère doit pouvoir brûler le débit et la composition minimale et maximum de biogaz (ou

biométhane) attendus dans l'installation particulière.
6.2 Pression

La torchère peut être alimentée avec la pression de service du biogaz de l’installation pour établir, si

possible, une pression de biogaz suffisante et éviter d’avoir recours à un compresseur ou une soufflante

supplémentaire. Si la pression du biogaz est très faible (inférieure à 1,0 kPa ou 2,0 kPa) ou non régulière,

il peut être nécessaire de disposer d’un compresseur ou d’une soufflante supplémentaire. En général, la

pression minimale est de 1,0 kPa et la pression maximale dépend du fabricant.

La canalisation d’alimentation principale en biogaz peut être équipée d’un ou plusieurs interrupteurs de

pression afin de réaliser l’allumage automatique par détection de pression. La pression doit être réglable

sur une plage correspondant au fonctionnement réel du système. Lorsque la pression atteint la limite

supérieure, la torchère se met en marche. Lorsque la pression atteint la limite de basse pression, elle

s’arrête. Le fournisseur de la torchère doit déterminer un point de coupure du fonctionnement en toute

sécurité afin d’empêcher un retour de flamme dans le digesteur. Les systèmes ayant des gazomètres à

pression constante, tels que ceux à doubles membranes, doivent utiliser le niveau du gazomètre pour

déterminer les points de mise en marche et d’arrêt des torchères.

Les détecteurs de pression pour la sécurité doivent être conformes à l’IEC 60730-2-6 et la fonction doit

satisfaire aux exigences du système de protection selon l’ISO 13577-4.
6.3 Alimentation en air et débit de gaz

Pour l’alimentation en air, il est possible d’utiliser le tirage d’air naturel afin d’éviter un ventilateur d’air

supplémentaire, ce qui occasionnerait des exigences opérationnelles supplémentaires. Les torchères à

haute efficacité peuvent avoir recours à une injection d’air pour le pré-mélange. Il convient de concevoir

la torchère de manière à réaliser une alimentation en air suffisante par rapport au gaz fourni par

l’intermédiaire du brûleur de gaz (il est possible, par exemple, d’utiliser des volets). La conception du

brûleur doit permettre la combustion du pré-mélange. L’air et le biogaz sont mélangés afin d’augmenter

la température de combustion et de réduire la longueur de flamme. De même, il est possible d’utiliser

d’autres technologies pour l’alimentation en air, tant que les rendements de combustion applicables

sont obtenus.
6.4 Brûleur pilote

Un brûleur à allumage ou un brûleur pilote (à proximité du brûleur principal) doit être utilisé pour

l’allumage auxiliaire afin d’empêcher le risque d’explosion. La source de combustible alimentant le

dispositif d’allumage peut être le biogaz ou le biométhane lui-même, ou un autre gaz inflammable. Pour

des raisons de sécurité, il est important que le gaz soit inflammable.

Dans certains pays, il est interdit d’utiliser le biogaz comme source de combustible pour le brûleur pilote,

par exemple parce que le biogaz peut être moins fiable pour un brûleur pilote, surtout en présence d’un

climat froid ou de matières premières variables. Dans d’autres pays, d’autres gaz inflammables peuvent

ne pas être disponibles et, dans ce cas, le biogaz ou le biométhane représentent la seule possibilité. La

réglementation nationale doit être vérifiée avant de choisir la source de combustible pour le brûleur pilote.

6.5 Traitement du gaz

Le biogaz peut être traité avant la combustion dans la torchère. Cela dépend de la spécification du

biogaz (c’est-à-dire de sa composition) et des matériaux utilisés.
Les traitements suivants peuvent être effectués:
— désulfuration;
— déshydratation;
© ISO 2020 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 22580:2020(F)
— élimination des siloxanes;

— élimination du dioxyde de carbone (dans le cadre de l’épuration éventuelle du biogaz);

— pressurisation.

Les torchères spécialement conçues pour le biogaz n’ont normalement pas besoin de traitement, bien

que cela puisse être exigé par les réglementations nationales en matière d’émissions, surtout en ce qui

concerne le soufre.
6.6 Matériaux

Il convient de concevoir les matériaux de construction de manière qu’ils résistent à la chaleur et à la

corrosion, et en particulier les équipements de la torchère qui peuvent y être exposés.

Les matériaux en contact avec le biogaz, tels que les canalisations, doivent être en acier inoxydable

AISI 304 ou AISI 316, au minimum AISI 304 si la concentration en sulfure d'hydrogène (H S) est

inférieure à 300 ppmv, et en acier inoxydable AISI 316 si la concentration en H S est supérieure ou égale

à 300 ppmv
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.