Gasturbinenbrennkammer

In Gasturbinenbrennkammern wird Brennstoff mit Verbrennungsluft gemischt und von Gasbrennern entzündet. Es gibt Gasturbinenbrenner für Brenngase wie Erdgas, Gichtgas und Synthesegas oder für Brennöle wie leichtes und schweres Heizöl.

Die Gasturbinenbrennkammern gibt es u. a. in den Bauformen, Rohrbrennkammer, Rohrringbrennkammer und Ringbrennkammer.

Die fortlaufende Steigerung der Turbineneintrittstemperaturen sowie die gestiegenen Anforderungen an die Abgasemissionen insbesondere an die NOx-Emissionen führten dazu, dass heute fast alle großen Gasturbinen mit Ringbrennkammersystemen ausgestattet sind. Bei Ringbrennkammern ist die zu kühlende Oberfläche bezogen auf das Brennkammervolumen im Vergleich zur Rohrringbrennkammer kleiner.

Die NOx-Bildung im Verbrennungssystem hängt von der höchsten Temperatur in der Flamme, dem Druck und der Verweildauer in der Brennkammer ab. Die heutigen NOx-Grenzwerte liegen in Deutschland bei 25 ppm. In einigen anderen Ländern liegen sie sogar noch niedriger.

Um die Bildung von NOx zu unterbinden, wurden Verfahren entwickelt, um u. a. die Spitzentemperatur in der Flamme zu verringern. Bei den Verfahren zur Absenkung der Temperatur unterscheidet man nasse und trockene Verfahren:

Bei den nassen Verfahren werden Wasser oder Wasserdampf getrennt oder mit dem Brennstoff vorgemischt in die Verbrennungszone eingebracht. Die Entzündung des Luft-Brennstoffgemischs erfolgt bei nassen Verfahren mit Diffusionsbrennern.
Bei trockenen Verfahren wird die Luftüberschusszahl in der Verbrennungszone so weit wie möglich erhöht und Luft und Brennstoff ganz oder teilweise vorgemischt. Für die trockenen Verfahren wurden Vormischbrenner und Vormischbrennkammern entwickelt.

Eine weitere Steigerung der Turbineneintrittstemperaturen sowie eine weitere Absenkung der NOx-Grenzwerte erfordern die Entwicklung neuer Brennerkonzepte und die Weiterentwicklung der Brennkammerkonzepte.

Eine gänzlich andere Maßnahme, die niedrigste NOx-Emissionen ermöglicht, ist die katalytische Verbrennung.