ISO 4261:1993
(Main)Petroleum products — Fuels (class F) — Specifications of gas turbine fuels for industrial and marine applications
Petroleum products — Fuels (class F) — Specifications of gas turbine fuels for industrial and marine applications
Sets out the properties of fuels at the time and place of transfer of custody to the user. Does not cover requirements for gas turbine fuels for aviation use. Further information and recommendations for the quality of the fuel entering the turbine combustion chambers (trace metal limits) are provided in annex B. The terminology used and the test methods referred to in these specifications are presented in annex C.
Produits pétroliers — Combustibles (classe F) — Spécifications des combustibles pour turbines à gaz en service dans l'industrie et la marine
La présente Norme internationale établit les spécifications d'une gamme de combustibles, d'origine pétrolière, pour turbines à gaz (voir ISO 3977) en usage dans le service public, l'industrie ou la marine. Elle ne concerne pas les spécifications des combustibles pour turbines à gaz en service dans l'aviation. Son but est de fournir des indications aux services utilisateurs tels que constructeurs de turbines, vendeurs ou acheteurs de combustibles pour turbines à gaz. La présente Norme internationale concerne les propriétés des combustibles au moment et au lieu de changement de propriété vers l'utilisateur. Des informations et exigences complémentaires relatives à la qualité du combustible à l'entrée de la chambre de combustion sont fournies en annexe B. Les spécifications données dans l'annexe B ainsi que les modifications supplémentaires apportées par les fabricants de turbines à gaz peuvent s'appliquer en cas d'accord entre les parties intéressées. La terminologie et la signification des méthodes d'essais données dans ces spécifications sont exposées en annexe C. Rien dans ces spécifications ne saurait exclure le respect de réglementations légales ou fiscales parfois plus restrictives. NOTES 1 D'autres informations sur les combustibles pour turbines à gaz sont données dans l'ISO 3977. 2 Les spécifications sur les combustibles pétroliers pour les moteurs diesels et les turbines à vapeur utilisé 350s dans la marine sont données dans l'ISO 8217. Les catégories de produits ont été classées dans la présente Norme internationale suivant l'ISO 8216-2:1986, Produits pétroliers -- Combustibles (classe F) -- Classification -- Partie 2 : Catégories des combustibles pour turbines à gaz en service dans l'industrie et la marine.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4261
First edition
1993-11-01
Petroleum products - Fuels (Class F) -
Specifications of gas turbine fuels for
industrial and marine applications
Produits p&-oliers - Combustibles (classe F) - Spkifications des
combustibles pour turbines 2 gaz en Service dans I’industrie et Ia marine
Reference number
ISO 4261: 1993iE)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4261:1993(E)
Contents
Page
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
3 General requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 Detailed requirements . 2
2
5 Sampling .
6 Precision and interpretation of test results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Annexes
A Method of calculation of specific energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
B Trace metal limits of fuel entering turbine combustion
5
chambers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
................. 8
C Significance of specifications for gas turbine fuels
D Bibliography . 13
0 ISO 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4261:1993(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. Esch 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 4261 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 28, Petroleum products and lubricants, Sub-Committee SC 4,
Classifica tions and specifica tjons.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes B,
C and D are for information only.
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 4261:1993(E)
Petroleum products - Fuels (Class F) -
Specifications of gas turbine fuels for industrial and
marine applications
WARNING - The use of this International Standard may involve hazardous materials, operations
and equipment. This Standard does not purport to address all of the safety Problems associated
with its use. lt is the responsibility of the User of this Standard to establish appropriate safety and
health practices and determine the applicability of regulatory limitations Prior to use.
The fuel categories in this International Standard have
1 Scope
been classified in accordance with ISO 8216-2:1986,
Petroleum products - Fuels (class F) - Classification
This International Standard specifies the requirements
- Part 2: Categories of gas turbine fuels for industrial
for Petroleum fuels for gas turbines (see ISO 3977)
and marine applica tions.
used in public Utility, industrial and marine appli-
cations. lt does not cover requirements for gas turbine
fuels for aviation use. This International Standard is
intended for the guidance of users such as turbine
manufacturers, and suppliers and purchasers of gas 2 Normative references
turbine fuels.
The following Standards contain provisions which,
This International Standard sets out the properties of
through reference in this text, constitute provisions
fuels at the time and place of transfer of custody to
of this International Standard. At the time of publi-
the User. Further information and recommendations cation, the editions indicated were valid. All Standards
for the quality of the fuel entering the turbine com-
are subject to revision, and Parties to agreements
bustion chambers are provided in annex B. The rec- based on this International Standard are encouraged
ommendations of annex B as well as additional to investigate the possibility of applying the most re-
modifications by the gas turbine manufacturer may,
cent editions of the Standards indicated below.
however, be specified by mutual agreement between
Members of IEC and ISO maintain registers of cur-
the interested Parties.
rently valid International Standards.
The terminology used and the test methods referred
ISO 2160: 1985, Petroleum products - Corrosiveness
to in these specifications are presented in annex C. - Coppef Strip test.
to coppef
Nothing in these specifications shall preclude
ISO 2719:1988, Petroleum products and lubricants -
observance of legal or fiscal regulations that may be
Determination of flash Point - Pensky-Martens
more restrictive.
closed cup method.
NOTES
-l) Petroleum products - Transparent and
ISO 3104:
opaque liquids - Determination of kinema tic viscosity
1 Additional information on fuels for gas turbines is given
and calcula tion of dynamic viscosity.
in ISO 3977.
Petroleum liquids - Manual
ISO 3170:1988,
2 The requirements for Petroleum fuels for diese1 engines
and steam turbines for marine use are given in ISO 8217. sampling.
1) To be published. (Revision of ISO 3104:1976)
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 4261:1993(E)
ISO 3171 :1988, Petroleum liquids - Automatic pipe-
4 Detailed requirements
line sampling.
NOTE 4 The properties listed in this specification are
ISO 3405: 1988, Petroleum products - Determination those which permit acceptable Performance of the turbine.
o f dis tilla tion charac teris tics. However, certain metals, even in trace quantities, are detri-
mental to gas turbine Service life. Information on the sig-
nificance and concentration of critical metallic elements in
ISO 3675: 1993, Crude Petroleum and liquid Petroleum
the fuel as it enters the turbine combustion chambers is
products - Laboratory determination of density or
provided in annex B.
relative density - Hydrometer method.
ISO 3733: -*), Petroleum products including bitumen
4.1 The various categories of gas turbine fuel shall
- Determination o f wa ter - Distilla tion method.
conform to the limiting requirements shown in table
l when the fuel is tested by the methods specified.
ISO 3735:1975, Crude Petroleum and fuel oils - De-
termination of Sediment - Extraction method.
4.2 Incorporation of additives by the fuel supplier for
ISO 4259:1992, Petroleum products - Determination
legal purposes or to improve certain aspects of per-
and applica tion o f precision data in rela tion to meth-
formante is permitted, provided that the amount and
ods of test.
type incorporated do not Cause the additive-treated
fuel properties to fall outside the general require-
ISO 4260: 1987, Petroleum products and hydro-
ments and specification limits laid down in table 1.
carbons - Determination of Sulfur content -
Wickbold combustion method.
NOTE 5 Additives may a ISO be introduced subsequent to
delivery, as noted in annex C.
ISO 4262: 1993, Petroleum products - Determination
of carbon residue - Ramsbottom method.
4.3 A limit for Iow-temperature operability is a re-
ISO 6245: 1993, Petroleum products - Determination
quirement of this International Standard, but limits
of ash.
cannot be included in table 1 because of the need to
conform to local or national requirements. When this
ISO 821711987, Petroleum products - Fuels (class
specification is called up, such limits, together with
- Specifications of marine fuels.
F)
the test methods required, shall be stated.
ISO 8754: 1992, Petroleum products - Determination
Information on internationally available test methods
of Sulfur content - Energ y-dispersive X-ra y fluores-
for low-temperature operability is given in annex C
cence method.
(C.2.5).
5 Sampling
3 General requirements
Sampling for the requirements in table 1 shall be car-
ried out by the methods described in ISO 3170,
ISO 3171 or equivalent national Standards.
3.1 The fuel shall be a homogeneous mixture of
NOTE 6 If sampling for trace metals is agreed upon by
hydrocarbons free from inorganic acids and adven-
the interested Parties, the recommendations in annex B
should be followed.
titious foreign matter.
NOTE 3 Guidelines for limits for trace metal for fuels en-
tering the turbine combustion chambers are contained in
annex A.
6 Precision and interpretation of test
results
The majority of test methods specified in table 1 con-
tain a Statement of the precision (repeatability and
3.2 Fuels of all categories shall remain homo-
reproducibility) to be expected from it. Attention is
geneous during storage and handling in the countries
drawn to ISO 4259, which covers the use of precision
or locality where the fuel is to be used, taking into
account local storage conditions, handling and dura- data in the Interpretation of test results; this pro-
tion of storage. cedure shall be used in cases of dispute.
2) To be published. (Revision of ISO 3733:1976)
2
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ISO 4261:1993(E)
Table 1 - Detailed requirements fsr gas turbine fuels at time and place of custody transfer to User
ISO-F Categoryl)
DST.0 DST.lIDMT.1 DST.2/DMT.2 DST.3/DMT.3 RST.J/RMT.3 RST.4lRMT.4
Low ash Petroleum
Test
Medium residual fuel or fuel
Property
Low flash
method
flash Point a distillate fuel containing
Point
Petroleum Low ash
Petroleum containing heavy
Petroleum distillate Petroleum
distillate Cjet
heavy components
distillate (gas-oil type) distillate
fuel (kerosine) from
components
(naphtha type)
from Petroleum Petroleum
tYPeI
processing processing
inland - 38
Flash Point, “C, ISO 27192) inland - 56 inland - 56 60 60
min. marine - 43 3) marine - 60
marine - 60
Kinematic viscosity ISO 3104 1,3 min. 4) 1,3 - 24 4) 1,3 - 5,5 1,3 - 11 ,o 1,3 - 20,o 55
at 40 “C mm2/s to (sec C.2.2)
100 “C mm2/s,
max.
Density at 15 “C in ISO 3675 Value to be Value to be 880 900 920 996
kg/m2, max. 5) reported reported (sec B.6) (sec B.6) (sec B.6)
Distillation ISO 3405 288 288 365
90 % (VW) recov-
ered at “C, max.
Low-temperature See 4.3 Value to be Value to be Value to be Value to be Value to be Value to be
operability, “C reported reported reported reported reported reported
Carbon residue ISO 4262 0,15 (on 10 % 0,15 (on 10 % 0,15 (on 10 % 0,25 1,50 Value to be
% Mm), max. residue) residue) residue) reportedel
ISO 6245 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,03 0,15
Ash content
% (mhd, max.
Water % (VW), ISO 3733 0,05 0,05 0,05 0,30 0,50 lt0
max.
Sediment % (m/m), ISO 3735 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,05 0,05 0,25
max.
Sulfur % (m/m), ISO 4260
0,5 0,5
max. ‘) ISO 8754 zo
015 0,5 L3 2,o 4,5
Copper corrosion, ISO 2160 1 1 1
max.
Calculated net spe- See Value to be 42,8 41,6 40,o 40,o 39,4
cific energy in annex A reported
MJ/kg, min. (lower
calorific value)
1) Crude oils, because of their varied properties, do not necessarily fit any category designation. If crude oil is considered as a turbine fuel
for industrial applications, the manner of its use should be agreed between the turbine manufacturer and User.
2) Other methods may be required by law for the determination of minimum flash Point.
3) In marine applications, this category is for use in engines for emergency purposes, and shall conform to the requirements of ISO 8217.
4) Fuel with a viscosity below the minimum value of 1,3 mm2/s at 40 “C may be substituted by agreement with the turbine manufacturer.
5) Density measured at 15 “C in kilograms per litre or in units of similar magnitude shall be multiplied by 1 000 before comparison with
these values.
6) An assessment of the significance of carbon residue for RST.4/RMT.4 is given in C.2.6.
7) Gas turbines with waste heat recovery equipment may require additional Sulfur control to prevent cold end corrosion (see C.2.9).
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ISO 4261:1993(E)
Annex A
(normative)
Method of calculation of specific energy
A.l Specific energy (lower calorific valve) is x is the water content, expressed as a percent-
controlled indirectly by the specification of other age by mass;
properties. Specific energy shall be calculated with a
degree of accuracy acceptable for normal purposes
y is the ash content, expressed as a percentage
from the density of the fuel, applying corrections as
by mass;
follows for any Sulfur, water and incombustibles (asb)
content that may be present (see C.2.11):
,tent, expressed as a percent-
S is th e Sulfur con
Specific energy (net), MJ/kg
by mass.
we
= (46,704 - 8,802~~ x IO- 6 + 3,167~ x 1 O-3)
[1 - 0,Ol (x +y + s)] + 0,01(9,420s - 2,449x)
A.2 This method is technically equivalent to that
where
given in annex A of ISO 8217, which also includes
.
fl gures that may be used for the rapid estimation of
p is the fuel density at 15 “C, in kilograms per
ross and net specifi c energie S.
Cl
cubic metre (see table 1, note 5);
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ISO 4261:1993(E)
Annex B
(informative)
Trace metal limits of fuel entering turbine combustion chambers
potassium, lead and Calcium a suitable method is
B. 1 Introduction
ASTM D 36053), or equivalent methods pending the
publication of relevant International Standards.
The turbine user should tonfirm that arrangements
are made to ensure that the fuel entering the com-
bustion chambers meets the manufacturer’s require-
ments. This might include transportation arrange-
B.4 Exceptions to table B.l
ments with the fuel supplier, particular care in fuel
storage, quality control at the Point of use and fuel
There is a relationship between operating conditions,
purification procedures. Distillate fuels are usually of
materials, material life and the corrosive trace metal
satisfactory purity as refined, but suppliers rarely have
content of the fuel. However, although maintenance
control over possible trace contamination by metals
may be reduced, and the life of turbine Parts pro-
during distribution and storage. The limits in the
longed by exceptionally low levels of metals in fuels,
present annex, although recommended for the fuel
the availability of such fuels may be restricted. The
entering combustion chambers, do not apply to the
user may choose to adopt levels different from those
fuel as delivered unless mutually agreed upon by the
of table B.l if, after discussion with the turbine
interested Parties. Fuels may, therefore, require fur-
manufacturer and the fuel supplier, he determines
ther treatment, quality control procedures, special
that his Overall Operation tan thereby be optimized.
handling or other arrangements. The significance of
trace metals in respect to hot corrosion of turbine
components is discussed in C.4. In the absence of
specific guidance from the turbine manufacturer, the
present annex gives guideline limits for trace metals B.5 Alternative to trace metals
in the fuel entering the combustion chambers. These
determination
Iimits are shown in table B.l .
In Order to minimize high temperature corrosion, it is
important that the melting Point of the ash be weil
above the maximum temperature of materials in the
8.2 Definition
gas passage. Therefore, by agreement between the
manufacturer of the turbine and the User, either the
For the purpose of this annex, the following definition
melting Point or the sticking Point tan be determined
applies.
and may be used as an alternative to the limits given
in table B.I. This Point is discussed further in C.4.
B.2.1 fuel entering the combustion chambers:
Fuel that is actually burned in the gas turbine.
B.6 Fuel purification procedures
8.3 Analytical methods
The turbine user and manufacturer should agree on
Appropriate reference methods for the determination the most appropriate method for the removal of solid
of trace metals are under development. Other contaminants and water-soluble compounds so as to
methods may be agreed between the User, fuel sup- ensure the required final quality of the oil at the en-
plier and turbine manufacturer for quality control pur- trance to the turbine combustion chambers. Fuels of
poses. Adapted methods are under development for
categories 3 and 4 near the density limit specified in
the determination of concentrations of sodium, pot-
table B.l may require special consideration, or the
assium, Calcium and lead. For vanadium, the rec-
limits modified to relate to existing fuel purification
ommended method is ISO 8691; for sodium,
Systems available.
3)
ASTM D 3605:1977, Trace metals in gas turbine fuels by atomic absorption and flame emission spectroscopy.
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ISO 4261:1993(E)
Table B.l - Guideline limits, in milligrams per kilogram, for maximum trace metals in fuel entering
turbine combustion chambers
I I
Sodium plus
Calcium Lead
Vanadium
potassium
Category
M (Na \- -- + . . K) -,
1-I (Ca) VW
DST.0
DST/DMT. 1
nc; nr; nr? 05
“IV -,- -,-
Ul”
DSTIDMT.2
DSTIDMT.3
RST/RMT.3
Consult turbine manufacturer
RST/RMT.4
in installations which include fuel clean-up and/or
4
B.7 Sampling for trace metal
treatment, samples should be taken at the fuel in-
determinations
put and output to monitor the Performance of the
equipment;
B.7.1 General
the effectiveness of fuel filters may also be moni-
For the purposes of control of trace metals, fuel may
tored by input and output samples;
be sampled at a Point upstream from the Point of
entry to the combustion chambers, provided that the
a Sample taken as close as practicable to the gas
Sample is representative of fuel entering the com-
turbine combustion chambers is essential to en-
bustion chambers. Because of the extremely low lev-
Sure that the fuel meets specifications, especially
els of elements being analysed in distillate fuels, great
for critical thresholds of trace metal contaminants.
care has to be taken to ensure that the Sample taken
for analysis is representative.
B.7.3 Sample Containers
8.7.2 Fuel sampling Points
Samples destined specifically for analysis of trace
metals should be taken in Containers manufactured
Sampling of the fuel at the critical Points in the fuel
from plastics materials which are hydrocarbon-
System is recommended to assess the quality of the
resistant and low in trace metal content. These ma-
delivered fuel, to monitor the Performance of the fuel
terials include polyethylene, polypropylene and
clean-up or treatment System and to ensure that the
polytetrafluorethylene. Metal and glass Containers
fuel at the gas turbine combustion chambers meets
with unperforated liners of hydrocarbon-resistant
specifications. The sampling Points will depend upon
plastic film materials are also suitable. Unlined metal
the specific fuel System in question. These will in-
and glass Containers, while suitable for sampling for
clude:
some analyses, tan both add and remove significant
amounts of trace metal contaminants.
a) a Sample taken on delivery during transfer into the
The Sample Container should be filled only three-
fuel storage tank;
quarters full to allow shaking of the contents before
the Sample aliquot is taken for analysis.
fuel storage tank samples, including both tank
b)
bottom samples and samples at various levels in
the tank. These should be taken at a frequency
Inspection and analysis of samples
B.7.4
determined by the user based on the rate of ac-
cumulation of water and other dispersed contami-
Inspection and analysis of fuel to determine fuel
nants. Where the System consists of multiple
quality at various sampling locations and at different
tankage, it is suggested that such samples be
times in the fuel storage tanks and the feed System
taken preparatory to drawing fuel from a given
are very important to ensure that only fuel of accept-
tank. Where the gas turbine is used for standby
able quality will resch the turbine combustion cham-
or emergency Service, the Sample should be taken
bers. Brief visual inspections may serve to suggest
according to a closely observed schedule;
6
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ISO 4261:1993(E)
the presence of some contaminants, but established methods, as recommended by the suppliers of the
methods of fuel analysis, including Chemical analysis equipment or the fuel. These might include measure-
for trace elements, are needed for more complete ment of conductivity, dielectric properties, colour,
evaluation of fuel quality. content and quality of particulate matter, turbidity,
spectral properties or filterability. From such data,
The effectiveness of a fuel Separation System tan useful deductions may be made to Supplement more
detailed Chemical analysis.
best be judged by the use of specialized analytical
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ISO 4261:1993(E)
Annex C
(informative)
Significance of specifications for gas turbine fuels
load should not exceed 1,5 W/cm2 in a dynamic sys-
C. 1 Introduction
tem, or 1,2 W/cm’ in a static System, and the maxi-
mum preheater surface temperature should be
The properties selected for specification in table 1 are
175 “C to avoid fouling Problems.
those that are considered to be of most importante
in determining the characteristics of fuels used in
various gas turbine applications, and are Chosen to C.2.3 Density
ensure that adequate care has been taken in the
handling of these fuels Prior to the transfer of custody A knowledge of the fuel density is necessary to es-
to the User. In general, these specifications are the tablish mass/volume relationships and to calculate
specific energy. Maximum densities are specified for
same as those required for fuels used in industrial and
categories 2, 3 and 4 to ensure that water tan be
marine engines and boilers, but gas turbine experi-
separated in any fuel treatment process, although for
ence has shown that additional controls on the
fuels for which these maximum densities are ap-
Chemical nature of the fuel ash are desirable to re-
proached, special considerations regarding water
stritt the corrosion potential of certain slag-forming
Separation may be needed.
substances which tan be deposited on those turbine
Parts which may operate above 590 “C. This topic is
discussed in annex B above, and further details are
C.2.4 Distillation
given in C.4.
Specifications on other fuel properties in the case of
categories 0, 1 and 2 make it unnecessary to specify
C.2 Significance of properties specified
distillation requirements, apart from the maximum
in table 1
90 % recovery temperature which is included to con-
trol high-boiling material which could affect com-
bustion Performance. Fiscal requirements for fuels
C.2.1 Flash Point
may require further controls on distillation limits to be
The flash Point is a guide to the fire hazard associated specified in some countries.
with the storage and use of gas turbine fuels. Speci-
No distillation requirements are considered necessary
fication of minimum flash Point temperature is usually
for categories 3 and 4, but turbines designed to op-
mandatory.
erate on these fuels may have to Start up initially us-
ing a fuel of the more volatile categories.
C.2.2 Viscosity
C.2.5 Low-temperature operability
Viscosity is a measure of the resistance of the fuel to
flow. For gas turbine fuels it is extremely important,
A number of test methods for assessing low tem-
as it is a measure of how well the fuel will flow or tan
perature operability of gas turbine fuels are available.
be pumped and also of the ease of atomization at the
The method Chosen will depend on the category of
f uel nozzles.
fuel and on local practice.
A minimum viscosity is specified for categories 0, 1,
2 and 3, as some fuel Pumps may not operate satis-
C.2.5.1 Category 0
factorily if the viscosity is below this figure. A maxi-
mum viscosity is specified for these fuels to prevent
No requirements need be specified as this category
excessive pressure losses in the System, pumping
will flow freely under all conditions of storage and
Problems and poor atomization. For category 4, a
use. Use at extreme temperatures however, of below
maximum viscosity is specified because of possible
- 50 “C, may need a demonstration of suitability.
limitations of the fuel preheating equipment. How-
ever, fuels of a maximum viscosity higher than that
C.2.5.2 Category 1
specified for this categoty may be used, subject to
agreement between suppliers, turbine manufacturers
Kerosine-type jet fuels should flow freely under all
and turbine users. In this case the limitation will be
conditions of storage and use down to - 30 “C. The
the maximum heat load in the fuel preheater. This
freezing Point test (ISO 3013) indicates the minimum
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 4261:1993(E)
flow temperature of fuels stored at lower tempe ra- curring ash-forming constituents or additives will have
tures. an erroneously high carbon residue when measured
by the test, depending on the amount of ash which
tan be formed.
C.2.5.3 Category 2
For fuel categories 0, 1 and 2 the carbon residue is
There are several differen t method s for assessi
ng
determined on the residuum after 90 % of the fuel
low-temperature properties 0 f gas-oil type fuels.
has been distilled. This improves the precision of the
test.
a) Cloud Point (for determination see ISO 3015), i.e.
the temperature, expressed to the nearest 1 ‘C,
Combustion Systems designed for use on fuel cate-
at which a cloud or haze of wax crystals appears
gories 0, 1, 2 and 3 will be insensitive to carbon resi-
at the bottom of the test jar when the oil is cooled
due within the specification limits set for these
under specified conditions. lt is the most restric-
categories. No limit is specified for category 4, but
tive method of low temperature Performance as-
carbon residue should be determined and reported to
sessment. Most gas-oil type fuels are still capable
permit evaluation of fuel behaviour in combustion
of flow at temperatures somewhat below their
Systems.
cloud Point, but at such temperatures any fine fil-
ters in the fuel line may become obstructed and
C.2.7 Ash
restritt or prevent flow.
The ash test specified in table 1 should not be related
Pour Point (for determination see ISO 3016), i.e.
b)
to the corrosive ash-forming tendencies discussed in
the lowest temperature at which movement of the
C.4. This test (ISO 6245) measures material remaining
oil is observed, when the Sample is cooled under
after combustion at 775 “C, from ash-forming constit-
prescribed conditions and examined at intervals of
uents naturally present in the fuel or from additives
3 “C for flow characteristics. Pour Point tan be re-
or inorganic contaminants.
duced significantly by the use of certain types of
additives (see 4.2).
Fuel ash tan form deposits in the hot gas path
through the turbine and affect satisfactory perform-
d Cold fitter plugging point4), i.e. the highest tem-
ante. lt may also Cause high-temperature corrosion
perature, expressed to the nearest 1 “C, at which
of metal surfaces. This aspect is dealt with in more
the fuel, when cooled under the prescribed condi-
detail in C.4 and C.2.9.
tions, either will not flow through a fine mesh filter
or a nominal aperture width of 45 Pm or will re-
C.2.8 Water and Sediment
quire more than 60 s for 20 ml of fuel to pass such
a filter or aperture when subjected to a vacuum
The limits for this adventitious contamination are set
of 2,0 kPa.
at the lowest level consistent with normal transport
and handling procedures and with the propensity of a
C.2.5.4 Categories 3 and 4
particular category of fuel to hold these materials in
Suspension. Sediment is defined for this purpose as
These fuels usually require Provision of heating facili-
material insoluble in toluene (see C.4.2.2).
ties for storage and handling. For fuels approaching
the maximum viscosity allowed for category 4, a
minimum storage temperature of 45 “C and a mini-
C.2.9 Sulfur
mum tank outflow temperature of 55 “C are required.
Guidance on type of equipment required and the
Sulfur is present to some degree in all Petroleum
minimum storage and outflow temperatures should
fuels. Categoty selection will normally be made on
be obtained.
economic and Performance grounds, but fu
...
NORME Iso
4261
INTERNATIONALE
Première édition
1993-I I-01
Produits pétroliers - Combustibles
(classe F) - Spécifications des
combustibles pour turbines à gaz en
service dans l’industrie et la marine
- Specifications of gas turbine
Petroleum products - Fuels (Glass F)
fuels for industrial and marine applications
Numéro de référence
ISO 4261 :1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application
. .
2 Références normatives
2
3 Exigences générales ,.,,,,.,,.,,,.,.,,.,,,,.*,,,.,,.
4 Exigences particulières
3
5 Prélèvement d’échantillons .
6 Précision et interprétation des résultats d’essais . 3
Annexes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
A Méthode pour le calcul de l’énergie spécifique
B Limites des métaux à l’état de traces à l’entrée des chambres de
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
combustion des turbines
C Signification des spécifications des combustibles pour turbines à
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
gaz
15
D Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63 60 1993
Droits de reproduction réservés. 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 et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants
La Norme internationale ISO 4261 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 28, Produits pétroliers et lubrifiants, sous-comité SC 4, Classifica-
tions et spécifications.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale. Les
annexes B, C et D sont données un iquement à titre d’i nformation.
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 4261:1993(F)
Produits pétroliers - Combustibles (classe F) -
Spécifications des combustibles pour turbines à gaz
en service dans l’industrie et la marine
AVERTISSEMENT - L’utilisation de la présente Norme internationale implique l’intervention de
produits, d’opérations et d’équipements à caractère dangereux. La présente Norme internationale
n’a pas la prétention d’aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. II est de
la responsabilité de l’utilisateur de consulter et d’établir des règles de sécurité et d’hygiène
appropriées et de déterminer I’applicabilité des restrictions réglementaires avant utilisation.
NOTES
1 Domaine d’application
1 D’autres informations sur les combustibles pour turbines
La présente Norme internationale établit les spéci-
à gaz sont données dans NS0 3977.
fications d’une gamme de combustibles, d’origine
pétrolière, pour turbines à gaz (voir ISO 3977) en
2 Les spécifications sur les combustibles pétroliers pour
usage dans le service public, l’industrie ou la marine. les moteurs diesels et les turbines à vapeur utilisés dans la
marine sont données dans I’ISO 8217.
Elle ne concerne pas les spécifications des combusti-
bles pour turbines a gaz en service dans l’aviation.
Son but est de fournir des indications aux services
Les catégories de produits ont été classées dans
utilisateurs tels que constructeurs de turbines, ven-
la présente Norme internationale suivant
deurs ou acheteurs de combustibles pour turbines à
I’ISO 8216-2:1986, Produits pétroliers - Combusti-
.
gaz
bles (classe F) - Classification - Partie 2: Catégories
des combustibles pour turbines à gaz en service dans
La présente Norme internationale concerne les pro-
l’industrie et la marine.
priétés des combustibles au moment et au lieu de
changement de propriété vers l’utilisateur. Des infor-
mations et exigences complémentaires relatives à la
qualité du combustible à l’entrée de la chambre de
combustion sont fournies en annexe B. Les spéci-
2 Références normatives
fications données dans l’annexe B ainsi que les mo-
dif ications supplémentaires apportées les
Par
Les normes suivantes contiennent des dispositions
fabricants de turbines à gaz peuvent s’appliql er en
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
cas d’accord entre les parties intéressées.
tuent des dispositions valables pour la présente
Norme internationale. Au moment de la publication,
La terminologie et la signification des mét Iodes
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
d’essais données dans ces spécifications sont expo-
norme est sujette à révision et les parties prenantes
sées en annexe C.
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
Rien dans ces spécifications ne saurait exclure le
quer les éditions les plus récentes des normes
respect de réglementations légales ou fiscales parfois
plus restrictives. indiquees ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
possèdent le registre des Normes internationales en
3 Exigences générales
vigueur à un moment donné.
3.1 Les combustibles devront être un mélange ho-
I SO 2 160: 1985, Produits pétroliers - Action corrosive
mogène d’hydrocarbures exempts d’acides inorgani-
sur le cuivre - Essai à la lame de cuivre.
ques et de matière étrangère.
ISO 27 19: 1988, Produits pétroliers et lubrifiants -
Détermination du point d’éclair - Methode Pensky-
NOTE 3 Les indications sur les limites de traces de mé-
Martens en vase clos.
taux dans les combustibles pour turbines à gaz sont don-
nées en annexe A.
ISO 3104: -l), Produits pétroliers - Liquides opaques
et transparents - Determina tion de la viscosite ciné-
matique et calcul de la viscosité dynamique.
3.2 Toutes les catégories de combustibles resteront
ISO 3170: 1988, Produits pétroliers liquides - Échan-
homogènes dans les conditions de stockage et de
tillonnage manuel. manipulation recommandées dans les pays ou locali-
tés où le combustible est utilisé, compte tenu des
ISO 3 17 1: 1988, Produits pétroliers liquides - Échan-
conditions locales de stockage, de manipulation et de
tillonnage automatique en oléoduc.
durée de stockage.
ISO 3405: 1988, Produits pétroliers - Détermination
des carat teris tiques de distillation.
4 Exigences particulières
ISO 3675:1993, Petroles bruts et produits pétroliers
liquides - Determina tion en laboratoire de la masse
NOTE 4 Les propriétés figurant dans la présente Norme
volumique ou de la densité relative - Methode à
internationale sont celles qui permettent d’obtenir des per-
I’aréomètre.
formances acceptables des turbines. Cependant certains
métaux, même à l’état de traces sont préjudiciables à la
durée de vie de la turbine à gaz. Des informations sur les
ISO 3733: -21, Produits pétroliers et produits bitumi-
conséquences de la présence dans le combustible de ces
neux - Détermination de la teneur en eau - Mé-
éléments métalliques critiques et sur leur concentration au
thode par distillation.
moment de l’admission du combustible dans la chambre de
combustion sont fournies en annexe B.
ISO 3735:1975, Pétrole brut et fuel-oils - Détermi-
nation de la teneur en sédiments - Méthode par ex-
traction.
4.1 Les diverses catégories de combustibles pour
ISO 4259: 1992, Produits pétroliers - Determination
turbines a gaz respecteront les limites de spécifica-
et application des valeurs de fidélite relatives aux
tions indiquées dans le tableau 1 lorsque les analyses
méthodes d’essai (Publiée actuellement en anglais
sont conduites suivant les méthodes spécifiées.
seulement).
ISO 4260:1987, Produits pétroliers et hydrocarbures
4.2 II est permis au fournisseur d’incorporer au
- Dosage du soufre - Méthode de combustion
combustible des additifs en vue de respecter la ré-
Wickbold.
glementation légale ou d’améliorer certains aspects
de performance dans la mesure où les quantités in-
ISO 4262: 1993, Produits pétroliers - Détermination
corporées n’entraînent pas le combustible additivé à
- Methode Ramsbottom (Pu-
du résidu de carbone
sortir des limites d’exigences ou de spécifications in-
bliée actuellement en anglais seulement).
diquées dans le tableau 1.
ISO 6245: 1993, Produits pétroliers - Détermination
NOTE 5 Les additifs peuvent aussi être incorporés après
des cendres.
la livraison comme exposé en annexe C.
ISO 821711987, Produits pétroliers - Combustibles
(classe F) - Spécifications des combustibles marins.
4.3 La limite d’opérabilité à basse température est
ISO 8754: 1992, Produits pétroliers - Détermination
une exigence dans la présente Norme internationale
de la teneur en soufre - Méthode par fluorescence
mais des limites ne peuvent pas être introduites dans
X dispersive d’énergie.
le tableau 1, car elles doivent se conformer aux be-
soins locaux ou nationaux. Lorsqu’on fait appel à cette
1) À publier. (Revision de I’ISO 3104:1976)
2) À publier. (Révision de I’ISO 3733:1976)
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
NOTE 6
Si khantillonnage de traces de mbtaux est ac-
spécification, il faut noter ces limites ainsi que les
cepté par les parties intéressées, les recommandations
méthodes d’essai requises.
.
données dans l’annexe B doivent être suivies.
Des informations complémentaires sur les méthodes
disponibles sont données dans l’annexe C (C.2.5).
6 Précision et interprétation des
résultats d’essais
5 Prélèvement d’échantillons
La plupart des méthodes d’essai recommandées dans
Le prélèvement d’échantillons pour le contrôle des le tableau 1 comportent des critères de fidélité
spécifications données dans le tableau 1 devra être (répétabilité et reproductibilité). On rappelle que
effectue suivant les méthodes décrites dans NS0 4259 établit la determination des valeurs de fi-
I’ISO 3170, NS0 3171 ou autres normes nationales délité pour l’interprétation des résultats d’essais et
équivalentes. qu’on devra y faire recours en cas de désaccord.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Tableau 1 - Spécifications détaillées des combustibles pour turbine à gaz, au moment et au lieu de
changement de propriété
Catégorie ISO-FI)
DST.0
DST.l/DMT.l DST.2/DMT.2 DST.3/DMT.3 RST.3/RMT.3 RST.4/RMT.4
Meithode Fioul résiduel à Fioul
Propriété
d’essai faible teneur en résiduel
Distillat B Distillat B
Distillat B cendres contenant
bas point point d’klair
Distillat
faible teneur pouvant des
d’klair (type
moyen (type (type gazole)
en cendres contenir des composés
naphta)
kérosène)
composés lourds de
lourds raffinage
Point d’éclair, OC, 60 2719 2)
à terre - 38 à terre - 56 à terre - 56 60 60
min.
marine - 43 3) marine - 60 marine - 60
Viscosité cinémati- 60 3104 1,3 min. 4) 1,3 - 2,4 4) 1,3 - 5,5 1,3 - 11 ,o
1,3 - 20,o 55
que à 40 “C mm*/s
(voir C.2.2)
à 100 “C mm*/s,
max.
Masse volumique à ISO 3675 Valeur à re- Valeur à re- 880
900 920 996
15 “C kg/m*, porter
porter (voir B.6) (voir B.6) (voir B.6)
max. 5)
Distillation ISO 3405 288 288 365
SO % (WV) re-
cueillie à “C, max.
Opérabilité à basse Voir 4.3 Valeur à re- Valeur à re- Valeur à re-
Valeur à re- Valeur à reporter Valeur à re-
température, “C porter
porter porter porter porter
Carbone résiduel ISO 4262 0,15 (sur 0,15 (sur 0,15 (sur
0,25 1,50 Valeur à re-
% (din), max. 10 % résidu)
10 % résidu) 10 % résidu) porte+)
Teneur en cendres ISO 6245
0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,03 0,15
% (dm), max.
Eau % (WV), max. ISO 3733
0,05 0,05 0,05 0,30 0,50
LO
Sédiment % (&II), ISO 3735 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,05 0,05 0,25
max.
Soufre % (m/m), ISO 4260
0,5 0,5
max?) ISO 8754
015 0,5 L3 zo zo 4,5
Corrosion à la lame ISO 2160 1 1 1
de cuivre, max.
Pouvoir calorifique Voir an- Valeur à re- 42,8
41,6 40,o 40,o 39,4
net calculé, MJ/kg, nexe A porter
min. (PCI)
1) Les pétroles bruts, à cause de leurs diverses propriétés n’entrent pas nécessairement dans la désignation d’une catégorie. Si on en-
visage du pétrole brut comme combustible de turbine à gaz pour les applications industrielles, on devra se mettre d’accord entre
constructeur de turbine et utilisateur sur la maniére de s’en servir.
2) D’autres méthodes peuvent être prescrites pour la détermination du point d’éclair minimum.
3) Dans les applications de la marine, cette catégorie est utilisée pour les moteurs en cas d’urgence et doit être conforme aux exigences
de I’ISO 8217.
4) Un combustible de viscosité inférieure à la valeur limite de 1,3 mm*/s à 40 “C peut être utilisé en accord avec le constructeur de tur-
bine.
5) La masse volumique mesurée à 15 “C en kilogrammes par litre ou en unités du même ordre de grandeur devra être multipliée par
1 000 pour comparaison avec les valeurs spécifiées.
6) Une estimation de la signification du carbone résiduel pour la catégorie RST.4/RMT.4 est indiquée en C.2.6.
Les turbines à gaz équipées d’un système de récupération de chaleur perdue peuvent exiger des contrôles de teneur en soufre sup-
7)
plémentaires afin de prévenir les corrosions à froid (voir C.2.9).
---------------------- Page: 8 ----------------------
Annexe A
(normative)
Méthode pour le calcul de l’énergie spécifique
A.1 Le pouvoir calorifique (PCI) peut être contrôle
x est la teneur en eau, exprimée en pourcen-
indirectement à partir des spécifications des autres tage en masse;
propriétés. Le pouvoir calorifique doit être calculé
avec un degré de précision acceptable dans des
y est la teneur en cendres, exprimée en pour-
conditions normales à partir de la masse volumique
centage en masse;
du combustible et de corrections apportées aux te-
neurs en soufre, eau et cendres qui peuvent être
présents, comme suit (voir C.2.11):
S est la teneur en soufre, exprimée en pour-
centage en masse.
Pouvoir calorifique MJ/kg (net)
=(46,704-8,802~~ x 10-+3,167p x 10-3)
[l - 0,oi (x + y + s)] + 0,01(9,420s - 2,449x)
A.2 La présente méthode est techniquement équi-
valente a celle figurant dans l’annexe A de I’ISO 8217
où
qui comporte également des figures qui peuvent être
p est la masse volumique à 15 “C, en kilogram- utilisées pour une estimation rapide des énergies
mes par mètre cube (voir tableau 1, note 5); spécifiques brute et nette.
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Annexe B
(informative)
Limites des métaux à l’état de traces à l’entrée des chambres de combustion
des turbines
veloppement. D’autres méthodes peuvent être
B. 1 Introduction
agréées entre l’utilisateur, le fournisseur de combus-
tible et le fabricant de turbine pour ce contrôle de
L’utilisateur de turbines a gaz devra s’assurer que
qualité. Des méthodes adaptées sont en cours de
toute disposition a été prise pour que le combustible
développement pour la détermination des concen-
entrant dans la chambre de combustion reste
trations en sodium, potassium, calcium et plomb. En
conforme aux spécifications du fabricant. Ceci impli-
ce qui concerne le vanadium, celui-ci devra être me-
que les conditions de transport avec le fournisseur de
suré par I’ISO 8691, et les teneurs en sodium, potas-
combustible, les précautions particulières de sto-
sium,
plomb et calcium suivant la méthode
ckage, le contrôle de qualité au point d’utilisation et
ASTM D 36053), ou d’après des méthodes équiva-
les procédures de dépuration du combustible. Les
lentes dans l’attente de la parutio
I des Normes inter-
combustibles issus de distillation sont généralement
nationales.
de pureté satisfaisante, mais les distributeurs contrô-
lent rarement l’éventuelle contamination des métaux,
à l’état de traces, dues aux opérations de livraison ou
de stockage. Les limites indiquées dans la présente
B.4 Interprétation du tabl
eau B.1
annexe, bien que recommandées pour le combustible
à l’entrée de la chambre de combustion, ne s’appli- II existe une relation entre les conditions opératoires,
quent pas aux combustibles après livraison, à moins les matériaux, la durée de vie du matériel et la teneur
d’accord mutuel entre les parties intéressées. Les en traces de métaux corrosifs présents dans le com-
combustibles peuvent, de plus, exiger un traitement bustible. Cependant, bien que les opérations de
ultérieur, des procédures de contrôle de qualité, des maintenance puissent être réduites et la durée de vie
manipulations spéciales ou d’autres aménagements. des pièces des turbines prolongées par des niveaux
La signification des traces de métaux par rapport à la exceptionnellement bas de métaux présents dans les
corrosion à chaud des éléments constitutifs des tur- combustibles, la disponibilité de tels combustibles
bines est exposée en C.4. En absence de consignes
peut être limitée. L’usager pourra choisir d’adopter
spécifiques de la part des fabricants de turbines, la
des niveaux de teneurs en métaux différents de ceux
présente annexe servira de guide pour les limites à
indiqués dans le tableau B.1, si après discussion avec
observer concernant les métaux à l’état de traces
le constructeur de turbine et le fournisseur de com-
présents dans le combustible à l’entrée de la chambre
bustible, il constate que cela conduit à optimiser le
de combustion. Ces limites sont indiquées dans le
travail fourni.
tableau B.I.
B.2 Définition
B.5 Alternative à la détermination des
traces de métaux
Pour les besoins de la présente annexe, la définition
suivante s’applique.
Afin de minimiser la corrosion à haute température, il
est important que le point de fusion des cendres soit
B.2.1 combustible à l’entrée de la chambre de
bien au-dessus de la température maximale des ma-
combustion: Combustible qui est effectivement brûlé
teriels soumis au passage du gaz de turbine. De plus,
dans la turbine à gaz.
en cas d’accord entre le constructeur de la turbine et
l’utilisateur, le point de fusion ou le point d’apparition
B.3 Méthodes analytiques
de piqûres pourra être déterminé et pourra être utilisé
comme alternative aux limites indiquées dans le ta-
Des méthodes appropriées pour la détermination des
bleau B.1 . Ceci fait l’objet d’un développement en
traces de métaux sont actuellement en cours de dé-
c4 . .
3) ASTM D 3605:1977, Détermination des traces de métaux dans les combustibles pour turbines à gaz par absorption ato-
mique et spectrométrie d’émission de flamme.
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Tableau B.1 - Limites indicatives des traces de métaux dans le combustible à l’entrée de la chambre de
.
combustion, teneur maximale en milligrammes par kilogramme
Sodium plus
Vanadium Calcium Plomb
potassium
Catdgories
(Na + K)
(V) (Ca) U’b)
DST.0
DST/DMT. 1
Or5 0,5 0,5 0,5
DST/DMT.Z
DST/DMT.3
RST/RMT.3
Consulter le fabricant de turbine
RSTIRMT.4
vement d’échantillons dépendront du système d’ali-
B.6 Procédures de dépuration du
mentation en combustible. Ils comprendront:
combustible
a) une prise d’échantillon au moment de la livraison
L’utilisateur de la turbine et le constructeur devront
lors du transfert du combustible dans le bac de
se mettre d’accord sur la méthode la mieux adaptée
stockage;
pour éliminer les contaminants solides -et les compo-
sés solubles dans l’eau afin de s’assurer de la qualité
b) des échantillons sur bac de stockage, échantillons
finale requise du combustible a l’entrée de la chambre
de fond de bac et de différents niveaux du bac. La
de combustion. Les combustibles de catégories 3 et
fréquence de ces prélèvements sera fixée par
4, de masse volumique proche de la limite spécifiée
l’utilisateur suivant le taux d’accumulation en eau
dans le tableau 1 peuvent faire l’objet d’un contrôle
et en divers contaminants. Lorsque le système
spécial ou des limites rectifiées se rapportant aux
d’alimentation en combustible comprend plusieurs
procédures de dépuration du combustible appro-
bacs, les échantillons seront prélevés dans un bac
priées.
donné, avant soutirage. Lorsque la turbine à gaz
sera en utilisation de réserve ou d’urgence,
l’échantillon de combustible devra être pris suivant
B.7 Prélèvement d’échantillon pour la un plan bien établi;
détermination des traces de métaux
c) dans les installations comprenant un système de
dépuration et/ou de traitement de combustible, les
B.7.1 Généralités
échantillons devront être pris à l’entrée et à la
sortie de tels systèmes afin de contrôler les per-
En vue d’un contrôle des traces de métaux, le com-
formances de l’équipement;
bustible peut être prélevé en un point amont de I’en-
trée de la chambre de combustion, sous réserve que
d) l’efficacité d’un système de filtration peut aussi
l’échantillon soit bien représentatif du combustible
être contrôlée par prises d’échantillon aval et
entrant dans la chambre de combustion. À cause des
amont;
très basses teneurs en éléments à analyser dans les
distillats combustibles, le plus grand soin dans le pré-
e) un échantillon prélevé aussi près que possible de
lèvement de l’échantillon doit être pris afin qu’il soit
la chambre à combustion de la turbine à gaz est
représentatif.
indispensable pour s’assurer que le combustible
est conforme aux spécifications, spécialement
pour le seuil critique en traces de métaux.
B.7.2 Points de prélèvement du combustible
B.7.3 Flacons d’échantillonnage
II est recommandé d’échantillonner le combustible
aux points critiques du système d’alimentation pour
évaluer la qualité du combustible fourni, pour contrô- Les échantillons destinés tout spécialement à I’ana-
lyse des métaux à l’état de traces devront être pris
ler les performances du système de dépuration ou de
dans des flacons en matière plastique résistant aux
traitement et pour s’assurer que le combustible, à
hydrocarbures et de faible teneur en traces de me-
l’entrée de la chambre de combustion est bien
conforme aux spécifications. Les lieux de prélè- taux. Ils pourront être en polyéthylène, en polypropy-
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Iène, ou en polytétrafluoréthylène. Des flacons importantes pour s’assurer que seul un combustible
métalliques ou en verre revêtus interieurement d’un de qualité acceptable atteindra la chambre de com-
film plastique imperforable et résistant aux hydrocar- bustion de la turbine. Des méthodes rapides et vi-
bures, peuvent également convenir. Les flacons me- suelles peuvent servir a révéler la présence de
talliques non revêtus interieurement de plastique et quelques contaminants mais il est nécessaire d’avoir
les flacons en verre, bien qu’adaptes à I’échantillon-
recours à des méthodes analytiques pour combusti-
nage en vue de plusieurs analyses, peuvent ajouter bles bien établies, comprenant entre autres des ana-
ou retenir des quantités significatives de métaux à lyses chimiques pour les éléments a l’état de traces,
l’état de traces. pour juger plus solidement de la qualité du combusti-
ble .
Les flacons d’échantillonnage ne seront remplis
qu’aux trois quarts afin de pouvoir agiter le contenu L’efficacité du système de dépuration du combustible
avant prélèvement de la partie aliquote pour analyses. pourra mieux être jugée par l’emploi de méthodes
analytiques particulières telles que recommandées
par les fournisseurs d’équipement ou par les ven-
B.7.4 Inspection et analyses des échantillons deurs de combustible. Ces méthodes peuvent inclure:
conductimétrie, propriétés diélectriques, couleur, te-
L’inspection et les analyses du combustible, afin de neur et nature des particules, turbidité, analyses
déterminer sa qualité aux différents lieux de prélé- spectrales, ou filtrabilité. A partir de ces données on
vement et aux différents moments dans les bacs de peut tirer des déductions utiles en complément aux
stockage ou dans le système d’alimentation, sont très analyses chimiques plus détaillées.
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Annexe C
(informative)
Signification des spécifications des combustibles pour turbines à gaz
cause de possibles limitations de combustible dans
C. 1 Introduction
l’équipement de préchauffage. Cependant, pour cette
catégorie 4, des combustibles de viscosité maximale
La liste limitée des propriétés retenues dans le ta-
plus élevée peuvent être utilisés après accord entre
bleau 1 concerne celles qui sont considérées comme
fournisseurs de combustible, constructeurs de turbine
étant les plus significatives pour la détermination des
et usagers. Dans ce cas la limitation devrait concerner
caractéristiques des combustibles dans leurs divers
la charge maximale de chauffe dans le préchauffeur.
usages pour turbines à gaz et pour garantir qu’il a été
Cette charge ne devrait pas dépasser 1,5 W/cm* en
apporté un soin convenable dans la distribution de ces
système dynamique et 1,2 W/cm* en système stati-
combustibles depuis le changement de propriété jus-
que et la température maximale de la surface du
qu’à l’usager. En général, ces propriétés sont les mê-
préchauffeur devrait être de 175 “C pour prévenir les
mes que celles exigées pour les combustibles utilisés
problèmes d’encrassement.
pour les moteurs en application industrielle et marine
ainsi que pour les chaudières, mais l’expérience en
matière de turbines à gaz a montré que des contrôles
C.2.3 Masse volumique
supplémentaires sur la nature chimique des cendres
du combustible étaient souhaitables pour réduire la
La connaissance de la masse volumique est néces-
corrosion provoquée par certaines substances de type
saire pour établir la relation masse/volume et pour
scories qui peuvent se déposer sur les parties des
calculer le pouvoir calorifique. Des masses volumi-
turbines à gaz opérant à plus de 590 “C. Ce point
ques maximales sont spécifiées pour les catégories
particulier a été exposé dans l’annexe B et est déve-
2, 3 et 4 pour garantir que l’eau peut être séparée par
loppé en C.4.
tout procédé de traitement du combustible, quoiqu’il
soit nécessaire pour les combustibles de masse vo-
lumique voisine du maximum indiqué, de prendre des
C.2 Signification des propriétés
précautions spéciales au sujet de l’eau.
spécifiées dans le tableau 1
C.2.4 Distillation
C.2.1 Point d’éclair
Les limites données sur les autres propriétés des
Le point d’éclair est une indication sur les risques de
combustibles, dans le cas des catégories 0, 1 et 2
feu relatifs aux combustibles stockés et utilisés pour
conduisent à ne pas spécifier des exigences de distil-
les turbines à gaz. Une température de point d’éclair
lation, sauf pour la température maximale des 90 %
minimum est généralement imposée.
recueillis qui sert à contrôler les matières à haut point
d’ébullition qui pourraient affecter les performances
C.2.2 Viscosité
de combustion. Des contraintes fiscales sur les com-
bustibles peuvent conduire à des contrôles complé-
La viscosité est la mesure de la resistance du com-
mentaires de limites de distillation, suivant les
bustible au déplacement par écoulement. Pour les
spécifications de certains pays.
combustibles pour turbines à gaz, la viscosité est
Aucune exigence de distillation n’est nécessaire pour
grandement significative de la manière dont le com-
les catégories 3 et 4, mais les turbines utilisant ces
bustible circulera ou pourra être pompé et également
combustibles peuvent être amenées à démarrer avec
de sa facilite d’atomisation dans les injecteurs.
l’une des catégories plus légères.
Une viscosité minimale est spécifiée pour les catégo-
ries 0, 1, 2 et 3, car quelques pompes de combusti-
bles peuvent ne pas fonctionner de manière correcte C.2.5 Opérabilité à basse température
si la viscosité est en dessous de la valeur indiquée.
Une viscosité maximale est également spécifiée pour On dispose d’un grand nombre de méthodes d’essais
ces catégories afin d’éviter des pertes excessives de pour estimer I’opérabilité à basse température des
pression dans le systeme d’alimentation, des problè- combustibles pour turbines à gaz. La méthode rete-
mes de pompage et une mauvaise atomisation. Pour nue dépendra de la catégorie du combustible et des
la catégorie 4, la viscosité maximale est spécifiée à
pratiques locales.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
C.2.5.4 Catégories 3 et 4
C.2.5.1 Catégorie 0
Ces combustibles auront besoin, d’ordinaire, de dis-
Aucune spécification n’est nécessaire pour cette ca-
positions pour le rechauffage au stockage et
...
NORME Iso
4261
INTERNATIONALE
Première édition
1993-I I-01
Produits pétroliers - Combustibles
(classe F) - Spécifications des
combustibles pour turbines à gaz en
service dans l’industrie et la marine
- Specifications of gas turbine
Petroleum products - Fuels (Glass F)
fuels for industrial and marine applications
Numéro de référence
ISO 4261 :1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application
. .
2 Références normatives
2
3 Exigences générales ,.,,,,.,,.,,,.,.,,.,,,,.*,,,.,,.
4 Exigences particulières
3
5 Prélèvement d’échantillons .
6 Précision et interprétation des résultats d’essais . 3
Annexes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
A Méthode pour le calcul de l’énergie spécifique
B Limites des métaux à l’état de traces à l’entrée des chambres de
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
combustion des turbines
C Signification des spécifications des combustibles pour turbines à
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
gaz
15
D Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63 60 1993
Droits de reproduction réservés. 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 et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants
La Norme internationale ISO 4261 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 28, Produits pétroliers et lubrifiants, sous-comité SC 4, Classifica-
tions et spécifications.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale. Les
annexes B, C et D sont données un iquement à titre d’i nformation.
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 4261:1993(F)
Produits pétroliers - Combustibles (classe F) -
Spécifications des combustibles pour turbines à gaz
en service dans l’industrie et la marine
AVERTISSEMENT - L’utilisation de la présente Norme internationale implique l’intervention de
produits, d’opérations et d’équipements à caractère dangereux. La présente Norme internationale
n’a pas la prétention d’aborder tous les problèmes de sécurité concernés par son usage. II est de
la responsabilité de l’utilisateur de consulter et d’établir des règles de sécurité et d’hygiène
appropriées et de déterminer I’applicabilité des restrictions réglementaires avant utilisation.
NOTES
1 Domaine d’application
1 D’autres informations sur les combustibles pour turbines
La présente Norme internationale établit les spéci-
à gaz sont données dans NS0 3977.
fications d’une gamme de combustibles, d’origine
pétrolière, pour turbines à gaz (voir ISO 3977) en
2 Les spécifications sur les combustibles pétroliers pour
usage dans le service public, l’industrie ou la marine. les moteurs diesels et les turbines à vapeur utilisés dans la
marine sont données dans I’ISO 8217.
Elle ne concerne pas les spécifications des combusti-
bles pour turbines a gaz en service dans l’aviation.
Son but est de fournir des indications aux services
Les catégories de produits ont été classées dans
utilisateurs tels que constructeurs de turbines, ven-
la présente Norme internationale suivant
deurs ou acheteurs de combustibles pour turbines à
I’ISO 8216-2:1986, Produits pétroliers - Combusti-
.
gaz
bles (classe F) - Classification - Partie 2: Catégories
des combustibles pour turbines à gaz en service dans
La présente Norme internationale concerne les pro-
l’industrie et la marine.
priétés des combustibles au moment et au lieu de
changement de propriété vers l’utilisateur. Des infor-
mations et exigences complémentaires relatives à la
qualité du combustible à l’entrée de la chambre de
combustion sont fournies en annexe B. Les spéci-
2 Références normatives
fications données dans l’annexe B ainsi que les mo-
dif ications supplémentaires apportées les
Par
Les normes suivantes contiennent des dispositions
fabricants de turbines à gaz peuvent s’appliql er en
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
cas d’accord entre les parties intéressées.
tuent des dispositions valables pour la présente
Norme internationale. Au moment de la publication,
La terminologie et la signification des mét Iodes
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
d’essais données dans ces spécifications sont expo-
norme est sujette à révision et les parties prenantes
sées en annexe C.
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
nale sont invitées à rechercher la possibilité d’appli-
Rien dans ces spécifications ne saurait exclure le
quer les éditions les plus récentes des normes
respect de réglementations légales ou fiscales parfois
plus restrictives. indiquees ci-après. Les membres de la CEI et de I’ISO
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
possèdent le registre des Normes internationales en
3 Exigences générales
vigueur à un moment donné.
3.1 Les combustibles devront être un mélange ho-
I SO 2 160: 1985, Produits pétroliers - Action corrosive
mogène d’hydrocarbures exempts d’acides inorgani-
sur le cuivre - Essai à la lame de cuivre.
ques et de matière étrangère.
ISO 27 19: 1988, Produits pétroliers et lubrifiants -
Détermination du point d’éclair - Methode Pensky-
NOTE 3 Les indications sur les limites de traces de mé-
Martens en vase clos.
taux dans les combustibles pour turbines à gaz sont don-
nées en annexe A.
ISO 3104: -l), Produits pétroliers - Liquides opaques
et transparents - Determina tion de la viscosite ciné-
matique et calcul de la viscosité dynamique.
3.2 Toutes les catégories de combustibles resteront
ISO 3170: 1988, Produits pétroliers liquides - Échan-
homogènes dans les conditions de stockage et de
tillonnage manuel. manipulation recommandées dans les pays ou locali-
tés où le combustible est utilisé, compte tenu des
ISO 3 17 1: 1988, Produits pétroliers liquides - Échan-
conditions locales de stockage, de manipulation et de
tillonnage automatique en oléoduc.
durée de stockage.
ISO 3405: 1988, Produits pétroliers - Détermination
des carat teris tiques de distillation.
4 Exigences particulières
ISO 3675:1993, Petroles bruts et produits pétroliers
liquides - Determina tion en laboratoire de la masse
NOTE 4 Les propriétés figurant dans la présente Norme
volumique ou de la densité relative - Methode à
internationale sont celles qui permettent d’obtenir des per-
I’aréomètre.
formances acceptables des turbines. Cependant certains
métaux, même à l’état de traces sont préjudiciables à la
durée de vie de la turbine à gaz. Des informations sur les
ISO 3733: -21, Produits pétroliers et produits bitumi-
conséquences de la présence dans le combustible de ces
neux - Détermination de la teneur en eau - Mé-
éléments métalliques critiques et sur leur concentration au
thode par distillation.
moment de l’admission du combustible dans la chambre de
combustion sont fournies en annexe B.
ISO 3735:1975, Pétrole brut et fuel-oils - Détermi-
nation de la teneur en sédiments - Méthode par ex-
traction.
4.1 Les diverses catégories de combustibles pour
ISO 4259: 1992, Produits pétroliers - Determination
turbines a gaz respecteront les limites de spécifica-
et application des valeurs de fidélite relatives aux
tions indiquées dans le tableau 1 lorsque les analyses
méthodes d’essai (Publiée actuellement en anglais
sont conduites suivant les méthodes spécifiées.
seulement).
ISO 4260:1987, Produits pétroliers et hydrocarbures
4.2 II est permis au fournisseur d’incorporer au
- Dosage du soufre - Méthode de combustion
combustible des additifs en vue de respecter la ré-
Wickbold.
glementation légale ou d’améliorer certains aspects
de performance dans la mesure où les quantités in-
ISO 4262: 1993, Produits pétroliers - Détermination
corporées n’entraînent pas le combustible additivé à
- Methode Ramsbottom (Pu-
du résidu de carbone
sortir des limites d’exigences ou de spécifications in-
bliée actuellement en anglais seulement).
diquées dans le tableau 1.
ISO 6245: 1993, Produits pétroliers - Détermination
NOTE 5 Les additifs peuvent aussi être incorporés après
des cendres.
la livraison comme exposé en annexe C.
ISO 821711987, Produits pétroliers - Combustibles
(classe F) - Spécifications des combustibles marins.
4.3 La limite d’opérabilité à basse température est
ISO 8754: 1992, Produits pétroliers - Détermination
une exigence dans la présente Norme internationale
de la teneur en soufre - Méthode par fluorescence
mais des limites ne peuvent pas être introduites dans
X dispersive d’énergie.
le tableau 1, car elles doivent se conformer aux be-
soins locaux ou nationaux. Lorsqu’on fait appel à cette
1) À publier. (Revision de I’ISO 3104:1976)
2) À publier. (Révision de I’ISO 3733:1976)
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
NOTE 6
Si khantillonnage de traces de mbtaux est ac-
spécification, il faut noter ces limites ainsi que les
cepté par les parties intéressées, les recommandations
méthodes d’essai requises.
.
données dans l’annexe B doivent être suivies.
Des informations complémentaires sur les méthodes
disponibles sont données dans l’annexe C (C.2.5).
6 Précision et interprétation des
résultats d’essais
5 Prélèvement d’échantillons
La plupart des méthodes d’essai recommandées dans
Le prélèvement d’échantillons pour le contrôle des le tableau 1 comportent des critères de fidélité
spécifications données dans le tableau 1 devra être (répétabilité et reproductibilité). On rappelle que
effectue suivant les méthodes décrites dans NS0 4259 établit la determination des valeurs de fi-
I’ISO 3170, NS0 3171 ou autres normes nationales délité pour l’interprétation des résultats d’essais et
équivalentes. qu’on devra y faire recours en cas de désaccord.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Tableau 1 - Spécifications détaillées des combustibles pour turbine à gaz, au moment et au lieu de
changement de propriété
Catégorie ISO-FI)
DST.0
DST.l/DMT.l DST.2/DMT.2 DST.3/DMT.3 RST.3/RMT.3 RST.4/RMT.4
Meithode Fioul résiduel à Fioul
Propriété
d’essai faible teneur en résiduel
Distillat B Distillat B
Distillat B cendres contenant
bas point point d’klair
Distillat
faible teneur pouvant des
d’klair (type
moyen (type (type gazole)
en cendres contenir des composés
naphta)
kérosène)
composés lourds de
lourds raffinage
Point d’éclair, OC, 60 2719 2)
à terre - 38 à terre - 56 à terre - 56 60 60
min.
marine - 43 3) marine - 60 marine - 60
Viscosité cinémati- 60 3104 1,3 min. 4) 1,3 - 2,4 4) 1,3 - 5,5 1,3 - 11 ,o
1,3 - 20,o 55
que à 40 “C mm*/s
(voir C.2.2)
à 100 “C mm*/s,
max.
Masse volumique à ISO 3675 Valeur à re- Valeur à re- 880
900 920 996
15 “C kg/m*, porter
porter (voir B.6) (voir B.6) (voir B.6)
max. 5)
Distillation ISO 3405 288 288 365
SO % (WV) re-
cueillie à “C, max.
Opérabilité à basse Voir 4.3 Valeur à re- Valeur à re- Valeur à re-
Valeur à re- Valeur à reporter Valeur à re-
température, “C porter
porter porter porter porter
Carbone résiduel ISO 4262 0,15 (sur 0,15 (sur 0,15 (sur
0,25 1,50 Valeur à re-
% (din), max. 10 % résidu)
10 % résidu) 10 % résidu) porte+)
Teneur en cendres ISO 6245
0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,03 0,15
% (dm), max.
Eau % (WV), max. ISO 3733
0,05 0,05 0,05 0,30 0,50
LO
Sédiment % (&II), ISO 3735 0,Ol 0,Ol 0,Ol 0,05 0,05 0,25
max.
Soufre % (m/m), ISO 4260
0,5 0,5
max?) ISO 8754
015 0,5 L3 zo zo 4,5
Corrosion à la lame ISO 2160 1 1 1
de cuivre, max.
Pouvoir calorifique Voir an- Valeur à re- 42,8
41,6 40,o 40,o 39,4
net calculé, MJ/kg, nexe A porter
min. (PCI)
1) Les pétroles bruts, à cause de leurs diverses propriétés n’entrent pas nécessairement dans la désignation d’une catégorie. Si on en-
visage du pétrole brut comme combustible de turbine à gaz pour les applications industrielles, on devra se mettre d’accord entre
constructeur de turbine et utilisateur sur la maniére de s’en servir.
2) D’autres méthodes peuvent être prescrites pour la détermination du point d’éclair minimum.
3) Dans les applications de la marine, cette catégorie est utilisée pour les moteurs en cas d’urgence et doit être conforme aux exigences
de I’ISO 8217.
4) Un combustible de viscosité inférieure à la valeur limite de 1,3 mm*/s à 40 “C peut être utilisé en accord avec le constructeur de tur-
bine.
5) La masse volumique mesurée à 15 “C en kilogrammes par litre ou en unités du même ordre de grandeur devra être multipliée par
1 000 pour comparaison avec les valeurs spécifiées.
6) Une estimation de la signification du carbone résiduel pour la catégorie RST.4/RMT.4 est indiquée en C.2.6.
Les turbines à gaz équipées d’un système de récupération de chaleur perdue peuvent exiger des contrôles de teneur en soufre sup-
7)
plémentaires afin de prévenir les corrosions à froid (voir C.2.9).
---------------------- Page: 8 ----------------------
Annexe A
(normative)
Méthode pour le calcul de l’énergie spécifique
A.1 Le pouvoir calorifique (PCI) peut être contrôle
x est la teneur en eau, exprimée en pourcen-
indirectement à partir des spécifications des autres tage en masse;
propriétés. Le pouvoir calorifique doit être calculé
avec un degré de précision acceptable dans des
y est la teneur en cendres, exprimée en pour-
conditions normales à partir de la masse volumique
centage en masse;
du combustible et de corrections apportées aux te-
neurs en soufre, eau et cendres qui peuvent être
présents, comme suit (voir C.2.11):
S est la teneur en soufre, exprimée en pour-
centage en masse.
Pouvoir calorifique MJ/kg (net)
=(46,704-8,802~~ x 10-+3,167p x 10-3)
[l - 0,oi (x + y + s)] + 0,01(9,420s - 2,449x)
A.2 La présente méthode est techniquement équi-
valente a celle figurant dans l’annexe A de I’ISO 8217
où
qui comporte également des figures qui peuvent être
p est la masse volumique à 15 “C, en kilogram- utilisées pour une estimation rapide des énergies
mes par mètre cube (voir tableau 1, note 5); spécifiques brute et nette.
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Annexe B
(informative)
Limites des métaux à l’état de traces à l’entrée des chambres de combustion
des turbines
veloppement. D’autres méthodes peuvent être
B. 1 Introduction
agréées entre l’utilisateur, le fournisseur de combus-
tible et le fabricant de turbine pour ce contrôle de
L’utilisateur de turbines a gaz devra s’assurer que
qualité. Des méthodes adaptées sont en cours de
toute disposition a été prise pour que le combustible
développement pour la détermination des concen-
entrant dans la chambre de combustion reste
trations en sodium, potassium, calcium et plomb. En
conforme aux spécifications du fabricant. Ceci impli-
ce qui concerne le vanadium, celui-ci devra être me-
que les conditions de transport avec le fournisseur de
suré par I’ISO 8691, et les teneurs en sodium, potas-
combustible, les précautions particulières de sto-
sium,
plomb et calcium suivant la méthode
ckage, le contrôle de qualité au point d’utilisation et
ASTM D 36053), ou d’après des méthodes équiva-
les procédures de dépuration du combustible. Les
lentes dans l’attente de la parutio
I des Normes inter-
combustibles issus de distillation sont généralement
nationales.
de pureté satisfaisante, mais les distributeurs contrô-
lent rarement l’éventuelle contamination des métaux,
à l’état de traces, dues aux opérations de livraison ou
de stockage. Les limites indiquées dans la présente
B.4 Interprétation du tabl
eau B.1
annexe, bien que recommandées pour le combustible
à l’entrée de la chambre de combustion, ne s’appli- II existe une relation entre les conditions opératoires,
quent pas aux combustibles après livraison, à moins les matériaux, la durée de vie du matériel et la teneur
d’accord mutuel entre les parties intéressées. Les en traces de métaux corrosifs présents dans le com-
combustibles peuvent, de plus, exiger un traitement bustible. Cependant, bien que les opérations de
ultérieur, des procédures de contrôle de qualité, des maintenance puissent être réduites et la durée de vie
manipulations spéciales ou d’autres aménagements. des pièces des turbines prolongées par des niveaux
La signification des traces de métaux par rapport à la exceptionnellement bas de métaux présents dans les
corrosion à chaud des éléments constitutifs des tur- combustibles, la disponibilité de tels combustibles
bines est exposée en C.4. En absence de consignes
peut être limitée. L’usager pourra choisir d’adopter
spécifiques de la part des fabricants de turbines, la
des niveaux de teneurs en métaux différents de ceux
présente annexe servira de guide pour les limites à
indiqués dans le tableau B.1, si après discussion avec
observer concernant les métaux à l’état de traces
le constructeur de turbine et le fournisseur de com-
présents dans le combustible à l’entrée de la chambre
bustible, il constate que cela conduit à optimiser le
de combustion. Ces limites sont indiquées dans le
travail fourni.
tableau B.I.
B.2 Définition
B.5 Alternative à la détermination des
traces de métaux
Pour les besoins de la présente annexe, la définition
suivante s’applique.
Afin de minimiser la corrosion à haute température, il
est important que le point de fusion des cendres soit
B.2.1 combustible à l’entrée de la chambre de
bien au-dessus de la température maximale des ma-
combustion: Combustible qui est effectivement brûlé
teriels soumis au passage du gaz de turbine. De plus,
dans la turbine à gaz.
en cas d’accord entre le constructeur de la turbine et
l’utilisateur, le point de fusion ou le point d’apparition
B.3 Méthodes analytiques
de piqûres pourra être déterminé et pourra être utilisé
comme alternative aux limites indiquées dans le ta-
Des méthodes appropriées pour la détermination des
bleau B.1 . Ceci fait l’objet d’un développement en
traces de métaux sont actuellement en cours de dé-
c4 . .
3) ASTM D 3605:1977, Détermination des traces de métaux dans les combustibles pour turbines à gaz par absorption ato-
mique et spectrométrie d’émission de flamme.
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 4261:1993(F)
Tableau B.1 - Limites indicatives des traces de métaux dans le combustible à l’entrée de la chambre de
.
combustion, teneur maximale en milligrammes par kilogramme
Sodium plus
Vanadium Calcium Plomb
potassium
Catdgories
(Na + K)
(V) (Ca) U’b)
DST.0
DST/DMT. 1
Or5 0,5 0,5 0,5
DST/DMT.Z
DST/DMT.3
RST/RMT.3
Consulter le fabricant de turbine
RSTIRMT.4
vement d’échantillons dépendront du système d’ali-
B.6 Procédures de dépuration du
mentation en combustible. Ils comprendront:
combustible
a) une prise d’échantillon au moment de la livraison
L’utilisateur de la turbine et le constructeur devront
lors du transfert du combustible dans le bac de
se mettre d’accord sur la méthode la mieux adaptée
stockage;
pour éliminer les contaminants solides -et les compo-
sés solubles dans l’eau afin de s’assurer de la qualité
b) des échantillons sur bac de stockage, échantillons
finale requise du combustible a l’entrée de la chambre
de fond de bac et de différents niveaux du bac. La
de combustion. Les combustibles de catégories 3 et
fréquence de ces prélèvements sera fixée par
4, de masse volumique proche de la limite spécifiée
l’utilisateur suivant le taux d’accumulation en eau
dans le tableau 1 peuvent faire l’objet d’un contrôle
et en divers contaminants. Lorsque le système
spécial ou des limites rectifiées se rapportant aux
d’alimentation en combustible comprend plusieurs
procédures de dépuration du combustible appro-
bacs, les échantillons seront prélevés dans un bac
priées.
donné, avant soutirage. Lorsque la turbine à gaz
sera en utilisation de réserve ou d’urgence,
l’échantillon de combustible devra être pris suivant
B.7 Prélèvement d’échantillon pour la un plan bien établi;
détermination des traces de métaux
c) dans les installations comprenant un système de
dépuration et/ou de traitement de combustible, les
B.7.1 Généralités
échantillons devront être pris à l’entrée et à la
sortie de tels systèmes afin de contrôler les per-
En vue d’un contrôle des traces de métaux, le com-
formances de l’équipement;
bustible peut être prélevé en un point amont de I’en-
trée de la chambre de combustion, sous réserve que
d) l’efficacité d’un système de filtration peut aussi
l’échantillon soit bien représentatif du combustible
être contrôlée par prises d’échantillon aval et
entrant dans la chambre de combustion. À cause des
amont;
très basses teneurs en éléments à analyser dans les
distillats combustibles, le plus grand soin dans le pré-
e) un échantillon prélevé aussi près que possible de
lèvement de l’échantillon doit être pris afin qu’il soit
la chambre à combustion de la turbine à gaz est
représentatif.
indispensable pour s’assurer que le combustible
est conforme aux spécifications, spécialement
pour le seuil critique en traces de métaux.
B.7.2 Points de prélèvement du combustible
B.7.3 Flacons d’échantillonnage
II est recommandé d’échantillonner le combustible
aux points critiques du système d’alimentation pour
évaluer la qualité du combustible fourni, pour contrô- Les échantillons destinés tout spécialement à I’ana-
lyse des métaux à l’état de traces devront être pris
ler les performances du système de dépuration ou de
dans des flacons en matière plastique résistant aux
traitement et pour s’assurer que le combustible, à
hydrocarbures et de faible teneur en traces de me-
l’entrée de la chambre de combustion est bien
conforme aux spécifications. Les lieux de prélè- taux. Ils pourront être en polyéthylène, en polypropy-
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Iène, ou en polytétrafluoréthylène. Des flacons importantes pour s’assurer que seul un combustible
métalliques ou en verre revêtus interieurement d’un de qualité acceptable atteindra la chambre de com-
film plastique imperforable et résistant aux hydrocar- bustion de la turbine. Des méthodes rapides et vi-
bures, peuvent également convenir. Les flacons me- suelles peuvent servir a révéler la présence de
talliques non revêtus interieurement de plastique et quelques contaminants mais il est nécessaire d’avoir
les flacons en verre, bien qu’adaptes à I’échantillon-
recours à des méthodes analytiques pour combusti-
nage en vue de plusieurs analyses, peuvent ajouter bles bien établies, comprenant entre autres des ana-
ou retenir des quantités significatives de métaux à lyses chimiques pour les éléments a l’état de traces,
l’état de traces. pour juger plus solidement de la qualité du combusti-
ble .
Les flacons d’échantillonnage ne seront remplis
qu’aux trois quarts afin de pouvoir agiter le contenu L’efficacité du système de dépuration du combustible
avant prélèvement de la partie aliquote pour analyses. pourra mieux être jugée par l’emploi de méthodes
analytiques particulières telles que recommandées
par les fournisseurs d’équipement ou par les ven-
B.7.4 Inspection et analyses des échantillons deurs de combustible. Ces méthodes peuvent inclure:
conductimétrie, propriétés diélectriques, couleur, te-
L’inspection et les analyses du combustible, afin de neur et nature des particules, turbidité, analyses
déterminer sa qualité aux différents lieux de prélé- spectrales, ou filtrabilité. A partir de ces données on
vement et aux différents moments dans les bacs de peut tirer des déductions utiles en complément aux
stockage ou dans le système d’alimentation, sont très analyses chimiques plus détaillées.
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Annexe C
(informative)
Signification des spécifications des combustibles pour turbines à gaz
cause de possibles limitations de combustible dans
C. 1 Introduction
l’équipement de préchauffage. Cependant, pour cette
catégorie 4, des combustibles de viscosité maximale
La liste limitée des propriétés retenues dans le ta-
plus élevée peuvent être utilisés après accord entre
bleau 1 concerne celles qui sont considérées comme
fournisseurs de combustible, constructeurs de turbine
étant les plus significatives pour la détermination des
et usagers. Dans ce cas la limitation devrait concerner
caractéristiques des combustibles dans leurs divers
la charge maximale de chauffe dans le préchauffeur.
usages pour turbines à gaz et pour garantir qu’il a été
Cette charge ne devrait pas dépasser 1,5 W/cm* en
apporté un soin convenable dans la distribution de ces
système dynamique et 1,2 W/cm* en système stati-
combustibles depuis le changement de propriété jus-
que et la température maximale de la surface du
qu’à l’usager. En général, ces propriétés sont les mê-
préchauffeur devrait être de 175 “C pour prévenir les
mes que celles exigées pour les combustibles utilisés
problèmes d’encrassement.
pour les moteurs en application industrielle et marine
ainsi que pour les chaudières, mais l’expérience en
matière de turbines à gaz a montré que des contrôles
C.2.3 Masse volumique
supplémentaires sur la nature chimique des cendres
du combustible étaient souhaitables pour réduire la
La connaissance de la masse volumique est néces-
corrosion provoquée par certaines substances de type
saire pour établir la relation masse/volume et pour
scories qui peuvent se déposer sur les parties des
calculer le pouvoir calorifique. Des masses volumi-
turbines à gaz opérant à plus de 590 “C. Ce point
ques maximales sont spécifiées pour les catégories
particulier a été exposé dans l’annexe B et est déve-
2, 3 et 4 pour garantir que l’eau peut être séparée par
loppé en C.4.
tout procédé de traitement du combustible, quoiqu’il
soit nécessaire pour les combustibles de masse vo-
lumique voisine du maximum indiqué, de prendre des
C.2 Signification des propriétés
précautions spéciales au sujet de l’eau.
spécifiées dans le tableau 1
C.2.4 Distillation
C.2.1 Point d’éclair
Les limites données sur les autres propriétés des
Le point d’éclair est une indication sur les risques de
combustibles, dans le cas des catégories 0, 1 et 2
feu relatifs aux combustibles stockés et utilisés pour
conduisent à ne pas spécifier des exigences de distil-
les turbines à gaz. Une température de point d’éclair
lation, sauf pour la température maximale des 90 %
minimum est généralement imposée.
recueillis qui sert à contrôler les matières à haut point
d’ébullition qui pourraient affecter les performances
C.2.2 Viscosité
de combustion. Des contraintes fiscales sur les com-
bustibles peuvent conduire à des contrôles complé-
La viscosité est la mesure de la resistance du com-
mentaires de limites de distillation, suivant les
bustible au déplacement par écoulement. Pour les
spécifications de certains pays.
combustibles pour turbines à gaz, la viscosité est
Aucune exigence de distillation n’est nécessaire pour
grandement significative de la manière dont le com-
les catégories 3 et 4, mais les turbines utilisant ces
bustible circulera ou pourra être pompé et également
combustibles peuvent être amenées à démarrer avec
de sa facilite d’atomisation dans les injecteurs.
l’une des catégories plus légères.
Une viscosité minimale est spécifiée pour les catégo-
ries 0, 1, 2 et 3, car quelques pompes de combusti-
bles peuvent ne pas fonctionner de manière correcte C.2.5 Opérabilité à basse température
si la viscosité est en dessous de la valeur indiquée.
Une viscosité maximale est également spécifiée pour On dispose d’un grand nombre de méthodes d’essais
ces catégories afin d’éviter des pertes excessives de pour estimer I’opérabilité à basse température des
pression dans le systeme d’alimentation, des problè- combustibles pour turbines à gaz. La méthode rete-
mes de pompage et une mauvaise atomisation. Pour nue dépendra de la catégorie du combustible et des
la catégorie 4, la viscosité maximale est spécifiée à
pratiques locales.
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C.2.5.4 Catégories 3 et 4
C.2.5.1 Catégorie 0
Ces combustibles auront besoin, d’ordinaire, de dis-
Aucune spécification n’est nécessaire pour cette ca-
positions pour le rechauffage au stockage et
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.