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.
Vorwaermung der Verbrennungsluft ist eine der etablierten Techniken, um Energie in Prozessfeuerungsanlagen zu sparen, bei denen das Abgas nicht durch andere Massnahmen bis zu einem bestimmten Grad abgekuehlt werden kann. Durch diese Waermerueckgewinnung aus dem Abgas koennen zum Teil grosse Energiemengen eingespart werden. Die Verbrennungsluftvorwaermung fuehrt jedoch zu einer Erhoehung der Flammentemperatur und zu einem Anstieg der NOx-Emission. Die NOx-Minderungsmassnahmen, wie z.B. Stufenverbrennung und interne Abgaszirkulation fuehren jedoch zu einer Ausdehnung der Flamme bzw. der Reaktionszone in den gesamten Feuerraum. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen deshalb allgemeingueltige Technologien fuer kompakte Feuerungsanlagen entwickelt werden, mit den Zielen NOx-Minderung und Reduktion des Volumens der Feuerungsanlage und des Platzbedarfs bei Einsatz von hoher Verbrennungsluftvorwaermung. Ziel des Vorhabens ist eine Reduktion des Feuerraumvolumens von 10-30 Prozent. Weiterhin soll der Wirkungsgrad der Anlagen um 10 bis 30 Prozent gesteigert werden, ohne dass es zu einem Anstieg der NOx-Emissionen kommt. Als Verbrennungskonzepte sollen starker Drall der Verbrennungsluft, Luftstufung und flammenlose Oxidation zum Einsatz kommen. Entsprechend der NOx-Minderungskonzepte wird das Forschungsvorhaben in drei Arbeitsschwerpunkte unterteilt. Die Katholische Universitaet Leuven ist verantwortlich fuer die Untersuchungen mit Drall der Verbrennungsluft und die Koordination des Gesamtprojektes, die Universitaet Leeds leitet die Untersuchungen zur Luftstufung und das GWI ist verantwortlich fuer den Bereich flammenlose Oxidation. An dem Projekt sind insgesamt 11 Partner aus 6 Laendern beteiligt. Die Laufzeit betraegt 2 Jahre. Die Gesamtkosten betragen ca. 2,59 Mio. DM. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen ueberall dort zum Einsatz kommen, wo Mittel- bis Hochtemperaturprozesswaerme (300 bis 1500 Grad C) bei der direkten Erwaermung von Produkten bzw. bei der indirekten Erwaermung ueber Prozessfluiderwaermung (z.B. Thermo-Oel) benoetigt werden. Als Industriebereiche sind die chemische und die petrochemische Industrie, die Zementindustrie, die Textilindustrie und die Lebensmittelindustrie zu nennen. Die Ergebnisse koennen jedoch auch auf Kesselfeuerungen und Anlagen der Stahl- und Glasindustrie uebertragen 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.