BIGH2 Innovation / Phase 2

Gasskraftverk kan utstyres med CO₂-fangst før forbrenning. Det gir et hydrogenrikt brensel som hvis det forbrennes i konvensjonelle gassturbiner gir for høye utslipp av nitrogenoksider (NOx). Utblanding av den hydrogenrike gassen med nitrogen eller vanndamp kan redusere NOx-utslipp men reduserer også termiske virkningsgrad. Det skaper et behov for nye gassturbinbrennere som kan bruke hydrogenrik gass med akseptable utslipp av NOx uten at det går på bekostning av termisk virkningsgrad.

Hva var målet prosjektet?
Målet til prosjektet var utvikling av et nytt brennerkonsept for mager forblandet forbrenning av hydrogenrike brensler i stasjonære gassturbiner. Mer spesifikt var målet å utvikle en ny brenner for første brennkammer (høytrykk) til Alstoms GT24 / 26 gassturbin. Brenneren skulle også kunne tåle varierende last og kunne bruke naturgass som reserve-brensel.

Hva har prosjektet gjort i form av aktiviteter?
Prosjektet tok utgangspunkt flere forslag til brenner-design fra Alstom. SINTEF har gjennomført avanserte numeriske simuleringer for å identifisere forhold som påvirker ytelsen til brenner-designene. Alstom og DLR har testet modeller av brennerne i ulike skalaer. Resultatene av testene har blitt sendt tilbake til Sintef for kalibrering av simulerings-modellene. Denne iterative prosessen har ledet fram til at ett brenner-design ble testet i full skala.

Hva har prosjektet oppnådd?
SINTEF har utviklet kompetanse i verdensklasse i numerisk simulering av mager forblandet forbrenning i geometrisk komplekse brennere og verdifull innsikt i industriell design og utvikling av avanserte gassturbiner. DLR har utviklet nye teknikker for laser-diagnostikk målinger med høy repetisjonsrate (kHz) og definisjon ved høyt trykk.

ALSTOM fikk en god forståelse av designene som resulterte i forbedringer. Det utvalgte designet ble testet under trykk i ulike skalaer for å kartlegge brennerens egenskaper. Testingen ga grunnlag for vurdering av designet i en flerbrenner-konfigurasjon for å undersøke brenner-til-brenner interaksjonsfenomener som kan finne sted i gassturbiner. Testene viste at det utvalgte designet hadde lavere utslippstall enn dagens brennere. Selv om mer testing er nødvendig for å vurdere ytelsen før brenneren markedsføres, inkludert lastvariasjoner og stabilitetsvurderinger, så har prosjektets resultater gitt en betydelig modning av denne lav-NOx brenneren for hydrogenrike brensel.

Fremtidige prosjektfaser?
Prosjektpartnerne er i ferd med å definere det faglige innholdet og finansiering av neste av BIGH2 som vil fokusere på det andre forbrenningstrinnet (lavtrykk) i Alstoms GT24 / 26 gassturbin.

Publikasjoner:

Gounder, J. D., et al. «Phase resolved analysis of flame structure in lean premixed swirl flames of a fuel staged gas turbine model combustor.» Combustion Science and Technology 186.4-5 (2014): 421-434.