Dynamik von Strahlflammen unter erhöhtem Druck

Description: 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.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Brennstoff ? Berlin ? NOx-Emission ? Temperaturverteilung ? Wasserstoff ? Gasturbine ? Verbrennung ? Feuer ?

Region: Land Berlin

Bounding boxes: 13.41667° .. 13.41667° x 52.5° .. 52.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• FVV e.V. (Mitwirkung)
• Technische Universität Berlin (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Dynamics of jet flames under elevated pressure
  Description: The use of hydrogen (H2) as a fuel in modern combustion systems has been identified as a sustainable solution that can help reduce the dependence of today's economy on fossil hydrocarbon fuels. In modern gas turbine engines and power plants, lean premixed flames are preferred, which ensure low and uniform temperature distributions, thus keeping nitrogen oxide emission low. In premixed combustion systems operating on pure H2, there is a high risk of flashback, i.e. in the propagation of a flame front upstream into the uncooled mixing region of the burner. This usually leads to either severe damage or destruction of the machine. To meet the challenges of H2 as a primary and sustainable fuel for future combustion systems in gas turbines, so-called jet burners are increasingly coming to the fore. Although the dynamics and stability of such flames have been studied many times, there is a lack of investigations regarding the thermoacoustic properties and the robustness of the burner concept with respect to flame flashback under transient operating conditions. In the present project, the thermoacoustic stability of (transient) jet flames in a model combustion chamber will be investigated in a unique thermoacoustic test rig at the TU Berlin. Concepts will be developed to prevent flashback and methods will be explored to evaluate the general robustness of a jet burner operated with pure H2 against flashback. Since the expansion of the H2 infrastructure for large-scale energy supply can only take place gradually, it is obvious to investigate future burner concepts also with regard to their robustness against flashback and thermoacoustics with different fuel compositions. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1123782

Status

Aktiv

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