ISO 22580:2020
(Main)Flares for combustion of biogas
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
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
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ISO 22580:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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Published in Switzerland
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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
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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.
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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.
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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.
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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
2
DN Diameter of Nominal
H S Hydrogen Sulphide
2
IEC International Electrotechnical Commission
IP Ingress Protection
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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
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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
3
— 99,99 % or less than 10 mg CH /Nm in flue gas at a reference of 15 vol % oxygen for enclosed high
4
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
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ISO 22580:2020(F)
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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
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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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
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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
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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
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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/ .
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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.
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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
2
DN Diamètre nominal
H S Hydrogen Sulphide
2
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,
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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
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— 99,999 % ou moins de 10 mg CH /Nm dans les fumées à une référence de 15% vol d'oxygène pour
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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.
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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;
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— 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
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inférieure à 300 ppmv, et en acier inoxydable AISI 316 si la concentration en H S est supérieure ou égale
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à 300 ppmv
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Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.