2023-01-01  –  2025-12-31

363.593,48 EUR

Technische Universität Berlin - Fakultät Verkehrs- und Maschinensysteme - Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik - FG Experimentelle Strömungsmechanik - Hermann-Föttinger-Institut, Berlin, Berlin

03EE5144

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Die Verwendung von Wasserstoff (H2) als Brennstoff in modernen Verbrennungssystemen wurde als nachhaltige Lösung identifiziert, die dazu beitragen kann, die Abhängigkeit der heutigen Wirtschaft von fossilen Kohlenwasserstoffbrennstoffen zu verringern. In modernen Gasturbinentriebwerken und -kraftwerken werden magere Vormischflammen bevorzugt eingesetzt, welche niedrige und gleichmäßige Temperaturverteilungen sicherstellen und somit Stickoxidemission geringhalten. In vorgemischten Verbrennungssystemen, die mit reinem H2 betrieben werden, besteht eine hohe Gefahr von Flammenrückschlag, d. h. in der Ausbreitung einer Flammenfront stromaufwärts in den ungekühlten Mischbereich des Brenners. Dies führt in der Regel entweder zu schweren Schäden oder zur Zerstörung der Maschine. Um die Herausforderungen von H2 als primären und nachhaltigen Brennstoff für zukünftige Verbrennungssysteme in Gasturbinen zu bewältigen, rücken sogenannte Strahlbrenner immer mehr in den Vordergrund. Die Dynamik und Stabilität solcher Flammen wurde zwar vielfach untersucht, es mangelt jedoch an Untersuchungen hinsichtlich der thermoakustischen Eigenschaften und der Robustheit des Brennerkonzepts hinsichtlich Flammenrückschlag unter instationären Betriebsbedingungen. Im vorliegenden Projekt soll an der TU Berlin in einem einzigartigen Thermoakustik-Prüfstand die thermoakustische Stabilität von (instationären) Strahlflammen in einer Modellbrennkammer untersucht werden. Es werden Konzepte entwickelt, Flammenrückschlag zu verhindern und Methoden erforscht, die es ermöglichen, die generelle Robustheit eines mit reinem H2 betriebenen Strahlbrenners gegenüber Flammenrückschlag zu bewerten. Da der Ausbau der H2-Infrastruktur zur großskaligen Energiebereitstellung nur schrittweise erfolgen kann, ist es naheliegend, zukünftige Brennerkonzepte ebenso hinsichtlich ihrer Robustheit gegenüber Flammenrückschlag und Thermoakustik bei verschiedener Brennstoffzusammensetzungen zu untersuchen.