Konzept zur vorgemischten Verbrennung wasserstoffhaltiger Brennstoffe in Gasturbinen

Erhöhte Brennstoffflexibilität ist eine der Hauptanforderungen an zukünftige Gasturbinen und deren Verbrennungssysteme. Die Brennstoffpalette reicht dabei vom wenig reaktiven Erdgas bis zu hochreaktiven wasserstoffhaltigen Brennstoffen. Ziel des Projektes, in dessen Rahmen diese Arbeit entstand, war es, einen solchen Brenner zu entwickeln. Als Randbedingung gilt es vorgemischten Betrieb und aerodynamische Flammenstabilisierung zu gewährleisten. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf der Charakterisierung und Optimierung der Betriebssicherheit, wobei die Mischungs- und Schadstoffeigenschaften des Brenners ebenfalls berücksichtigt werden. Es gelingt einen Brenner mit Brennstoffeindüsung zu entwickeln, der bei atmosphärischem Druck sowohl die geforderten Emissionsgrenzen weit unterschreitet als auch bei Verbrennung reinen Wasserstoffs bezüglich Rückschlagssicherheit dem theoretisch erreichbaren Maximum sehr nahe kommt. Flammenrückschläge durch verbrennungsinduziertes Wirbelaufplatzen oder aufgrund Flammenpropagation durch die Wandgrenzschicht werden vermieden. Rückschlag tritt nur dann auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit die Flammengeschwindigkeit lokal unterschreitet.