Projekt CATHLEAN
EU-Projekt: Catalytic Hybrid Lean-premixed Burner for Gas Turbines (Cathlean)
Durch den anhaltenden Treibhauseffekt wird industriell versucht die Emissionen von Energieproduzierenden Anlagen durch konstruktive Maßnahmen zu vermindern. Als Schwerpunkt werden dabei die NOx und die CO Emissionen betrachtet. In vielen Anlagen ist die Reduzierung der Emissionen bereits auf ein Minimum reduziert, oder aber durch z.B. vorhandene Werkstoffe beschränkt. Ein Beispiel hierfür stellen Gasturbinen dar.
Ihre Emissionen liegen in der EU im Mittel bei 25 ppmv NOx. Im Rahmen dieses EU-Projektes soll ein Brenner entwickelt werden, mit dem die Emissionen auf weniger als 3 ppmv NOx und weniger als 10 ppmv CO reduziert werden.
In konventionellen Gasturbinen wird ein Brennstoff-Luftgemisch durch zwei verschiedene Brenner geleitet. Dabei dient der erste Brenner zur Aufheizung des Brennstoff-Luftgemisches auf ca. 750°C bevor das Gemisch dann durch einen Katalysator geleitet werden kann. Die hohe Temperatur ist zur Verwendung des Katalysators erforderlich.
Der in diesem EU-Projekt zu entwickelnde Brenner soll ohne eine erste Brennkammer auskommen und das vorgemischte Brennstoff-Luft Gemisch direkt in den Katalysator leiten. Ausländische Partner arbeiten an der Entwicklung eines Katalysators, der auch bei einer Eingangstemperatur des Brennstoff-Luft Gemisches bei ca. 450°C verwendet werden kann.
Hierfür stellen sich an das Gemisch aber einige Bedingungen. Um diese Bedingungen zu erfüllen arbeitet der LEAT an der Entwicklung eines Brennstoff Luft Mischers, der folgende Voraussetzungen erfüllen soll:
- Die Mischgüte von Brennstoff und Luft soll mindestens 95% betragen
- Die Abweichung der Mischgüte darf maximal ± 1% betragen
- Die Mischung soll auf sehr kurzer Strecke (< 100 mm) vollzogen werden
- Der Druckverlust des Mischers darf 1% vom absolut Druck nicht übersteigen
- Die Mischung muss auch bei hohen Gasgeschwindigkeit (15-30 m/s) realisierbar sein
Des Weiteren werden am LEAT numerische Simulationen zum Umsatzverhalten des Brennstoffes, in der Brennkammer, durchgeführt. Besonders die Emissionen werden berücksichtigt. Um eine detaillierte Aussage über die NOx und CO Emissionen, sowie das Brennstoffumsatzverhalten treffen zu können, müssen in die Simulation die Reaktionskinetiken implementiert werden. Hierbei soll ein neues Verfahren angewendet werden.
Neben dem LEAT an diesem Projekt beteiligte Partner:
- Cranfield University (UK)
- Alstom Power Switzerland (CH)
- Institut Francais du Petrole (F)
- Gaz de France (F)
- Awtec AG (CH)
- DLR (D)
- Politecnico di Milano (I)
- Kungliga Tekniska Högskolan (S)
- Catacel Corp (USA)
- NanoCat Technologies Corp. (USA)
- Massachsetts Institute of Technology (USA)
- University of Maryland \96 College Park (USA)