Neue Brennersysteme zur dezentralen Nutzung von schwachkalorigen Gasen in Mikro-Gasturbinen (MGT)

Projektnummer 224

Vor dem Hintergrund verstärkter Ressourcenschonung und weitergehendem Klima- und Umweltschutz gewinnt die Nutzung von Brenngasen mit sehr niedrigem Heizwert immer größere Bedeutung. Vor allem dezentrale, aufgrund ihres Ursprungs räumlich verteilte Schwachgasquellen, wie Biogase aus Vergärungsanlagen, Deponiegase, Grubengase, Produktgase der Biomassenpyrolyse und Biomassenvergasung sowie kohlenwasserstoffhaltige Abgase aus Produktionsprozessen müssen angesichts der Maßgabe einer nachhaltigen Entwicklung zunehmend in die Energieerzeugung integriert werden.

Während für Brenngase mit Methangehalten über 30 Vol.-% eine solche Nutzung inzwischen technisch realisiert und auch wirtschaftlich attraktiv ist, ist dies für die niederkalorigen, in großen Mengen vorhandenen, Brenngase mit einem CH4-Anteil < 30 % bisher ausgeblieben. Ziel des Forschungsvorhabens ist deshalb die Realisierung eines neuen Brenner-/Brennkammerkonzepts zur Verstromung dieser Schwachgase in Mikro-Gasturbinen.

Dazu sollen die derzeit üblichen Vormischbrenner durch eine neue Verbrennungstechnologie ersetzt werden, die aus den für atmosphärische Anwendungen erprobten Verbrennungstechniken der flammenlosen Oxidation (FLOX) und der kontinuierlichen Luftstufung (COSTAIR) abgeleitet werden.

Die Forschungsergebnisse sollen dazu führen, dass das neue Verbrennungskonzept die Nachteile der Vormischverbrennung in Mikro-Gasturbinen beseitigt. So wird eine sichere Zündung der genannten Schwachgase und eine stabile Verbrennung über einen weiten Luftzahlbereich bei weitgehender Unterdrückung der Schadstoffemissionen, insbesondere im Teillastbetrieb, sowie eine Verbesserung der Betriebssicherheit, insbesondere durch Vermeidung von akustischen Pulsationen und Flammenrückschlägen erwartet. Diese Vorteile sollen den mittleren und kleineren Betreibern von Mikro-Gasturbinen zugute kommen und Ihnen neue Perspektiven zur rationelleren Energieanwendung eröffnen.

Das Projekt wird in der Zeit von März 2002 bis Februar 2004 vom Gaswärme-Institut e. V., Essen (Projektleitung: Dr. A. Al-Halbouni), und dem Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik der Universität Bochum (Projektleitung: Dr. S. Wirtz) durchgeführt. VGB PowerTech e. V. begleitet die Untersuchungen durch Mitarbeit im projektbegleitenden Ausschuss.

Im Anschluss an das FuE-Projekt ist ein Demonstrationsvorhaben geplant, für das bereits jetzt industrielles Interesse besteht.