Zielsetzung und Anlaß des Vorhabens
- Reduzierung des Energieeinsatzes
- Reduzierung der CO2- und NOx-Emissionen
- Reduzierung des Abbrandverlustes des Einsatzmaterials (Aluminium)
- Einsatz von flammenlosen Brennern
- Prozessoptimierung
Allein die Tatsache, dass bei den NOx-Emissionen bereits eine erhebliche Reduzierung erreicht wurde und vermutlich noch allerhand Potential besteht, ist für Andritz-FBB Anlass genug, in dieser Richtung weitere Anstrengungen zu unternehmen. Darüber hinaus bleiben auch die Ziele einer Reduzierung des Energieeinsatzes und der CO2-Emissionen im Fokus. Generell zeichnet sich bereits ab, dass die Konkurrenzfähigkeit von Andritz-FBB auf dem Brennermarkt durch den Einsatz der flammenlosen Verbrennung gesteigert werden kann.
Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts Siemens Clean Energy Center 'Entwicklung von Verbrennungstechnologien für die klimaschonende Energieerzeugung'. Im Mittelpunkt des Projekts stehen Entwicklungswerkzeuge für die Simulation von Flüssigbrennstoffbrennern und deren Validierung, die für die Weiterentwicklung von Doppelbrennstoffinjektoren (gasförmig/flüssig) für erweiterte Brennstoffflexibilität genutzt werden. DLR VT wird mit Siemens zusammenarbeiten und das Verbrennungssystem im Labormaßstab charakterisieren und dabei umfangreiche Messdatensätze für Heizölflammen mit Wassereindüsung aufnehmen. Derartige Brennstoffdüsen ermöglichen die Zweibrennstofffähigkeit eines FLOX® basierten Brenners für Öl/Wasseremulsion und werden für Brennkammersysteme maximaler Effizienz eingesetzt. Auch mit dem Backup-Brennstoffinjektor sollen niedrige Schadstoffemissionen erzielt werden. Durch die damit erzielte Maximierung der Versorgungssicherheit der Gasturbinen der nächsten Generation wird ein weiteres, essentielles Kriterium durch diese neuartige Technologie erfüllt. Das Vorhaben hat zum Ziel, vorhandene Datensätze für Heizölflammen mit Wasser zu komplettieren und neue Datensätze zu erzeugen. Ein vorhandener Versuchsträger im Labormaßstab für generische 1-Düsenanordnungen für den Hochdruckprüfstand HBK-S des DLR Instituts für Verbrennungstechnik steht aus einem anderen Vorhaben zur Verfügung. Mit seiner Hilfe werden die Eindüsungskonzepte in den Tests untersucht und charakterisiert. Durch die Anwendung von laserdiagnostischen Messmethoden werden umfangreiche und detaillierte Valdierungsdatensätze gewonnen. Zum einen liegt der Fokus auf einer Temperaturmessung in den Flammen, zum anderen soll ein Verfahren zur Charakterisierung der Brennstoffverteilung am Ende des Mischrohrs entwickelt, erprobt und angewandt werden.
Im Abgas von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen verbleibt jeweils ein Rest Wasserstoff, der nicht reagiert hat. Dies kann zu Gefährdungen führen, zum Beispiel Explosionsgefahr in geschlossenen Räumen wie Garagen. Heute werden in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen in der Regel keine Systeme eingesetzt, die diese Rest-Gasgehalte abbauen. Ziel ist es daher, einen neuartigen, hocheffizienten und kleinen Katalysator zu entwickeln, der für den Einsatz in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen geeignet ist und die Restmengen an Wasserstoff im Abgas flammfrei verbrennen kann. Dadurch sollen eine hohe Umsatzeffizienz größer 99 Prozent der H2-Konzentration, geringe Arbeitstemperaturen (auch im Betrieb unter 500 Grad Celsius) und durch geringen Edelmetallbedarf eine günstige Kostenstruktur erreicht werden.
Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts COOREFLEX-turbo (Turbomaschinen - Schlüsseltechnologien für flexible Kraftwerke und eine erfolgreiche Energiewende). Im Mittelpunkt des Projekts steht die Integration einer Flüssigbrennstoffstufe in das verbesserte, brennstoffflexible FLOX® Verbrennungssystem. DLR VT wird mit Siemens zusammenarbeiten und das Verbrennungssystem im Labormaßstab charakterisieren. Die Brennstoffdüsen sollen die Zweibrennstofffähigkeit eines FLOX® basierten Brenners für Öl/Wasseremulsion ermöglichen und für Brennkammersysteme maximaler Effizienz einsetzbar sein. Auch mit dem Backup-Brennstoffinjektor sollen niedrige Schadstoffemissionen erzielt werden. Durch die damit erzielte Maximierung der Versorgungssicherheit der Gasturbinen der nächsten Generation wird ein weiteres, essentielles Kriterium durch diese neuartige Technologie erfüllt. Zur Analyse unterschiedlicher Varianten der Flüssigbrennstoffeindüsung sollen Hochdruckexperimente durchgeführt werden Das Vorhaben stellt sich drei konkrete Arbeitsziele: Ein neuer Versuchsträgers im Labormaßstab für generische 1-Düsenanordnungen für den Hochdruckprüfstand HBK-S des DLR Instituts VT wird an die Flüssiginjektortechnologie angepasst (er steht aus einem anderen Vorhaben zur Verfügung). Mit seiner Hilfe werden die neuen Eindüsungskonzepte in den Tests untersucht und charakterisiert. Durch die Anwendung von laserdiagnostischen Messmethoden werden umfangreiche und detaillierte Validierungsdatensätze gewonnen.