Injektoren zur Vormischung von Wasserstoff und Luft im Selbstzündungsregime
Stefan Bauer
Der wachsende fluktuierende, erneuerbare Stromanteil im Stromnetz erfordert einen erhöhten Speicherbedarf, um Spitzen ausgleichen zu können. Die Erzeugung von Wasserstoff kann diesen Speicherbedarf decken. Die Rückverstromung des Wasserstoffs in Gasturbinen wird durch die erhöhte Reaktivität und Stickstoffmonoxidbildungsrate des Wasserstoffs im Vergleich zur Erdgasverbrennung erschwert. Hinzu kommt eine Lufttemperatur oberhalb der Selbstzündtemperatur, wenn Mikrogasturbinen mit Rekuperatoren eingesetzt werden sollen. Um einen vorgemischten Wasserstoffbetrieb in solchen Gasturbinen zu ermöglichen, werden verschiedene Injektorausführungen untersucht. Es zeigt sich, dass die Sicherheit, d. h. keine Selbstzündung in der Mischstrecke und kein Flammrückschlag in den Injektor, durch eine beschleunigte Mischung und einen reduzierten Wandkontakt des Wasserstoffs bis zu Lufttemperaturen von 700°C gewährleistet werden kann. Wird die Mischung im Injektor durch einen Wirbelmischer unterstützt, der ein Wirbelpaar in der Luftströmung erzeugt, sinken die Stickstoffmonoxidemissionen bei der Wasserstoffverbrennung bei typischen Turbineneintrittstemperaturen von Mikrogasturbinen auf unter 1 ppm.
