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Innovative H2-O2 Burner Utilizing Water-Cooled Combustion for Superheated Steam Generation

Titel in Übersetzung: INNOVATIVER H2-O2 BRENNER MIT WASSERGEKÜHLTER VERBRENNUNG ZUR ERZEUGUNG VON ÜBERHITZTEM DAMPF

Dennis Sanders*, Lars Eichhorn, Niklas Ulrich Siwczak, Roland Scharf, Friedrich Dinkelacker, Karsten Oehlert

*Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in Buch/Bericht/Sammelwerk/KonferenzbandAufsatz in KonferenzbandForschungPeer-Review

Abstract

This paper presents a novel burner designed specifically for the combustion of hydrogen in conjunction with oxygen. The combustion of hydrogen and oxygen poses significant technical challenges due to the exceptionally high combustion temperatures and rapid flame propagation speeds involved. In this innovative burner design, a precise amount of liquid water is introduced into the oxygen stream within the burner, forming a finely atomized water spray. This water-oxygen mixture then reacts with the hydrogen in the combustion chamber to generate water vapor. One of the key advantages of this approach is the effective reduction of the adiabatic flame temperature by incorporating water directly into the flame. This serves to mitigate the extreme temperatures characteristic of hydrogen-oxygen combustion scenarios. Moreover, the utilization of liquid water capitalizes on its enthalpy of vaporization, further enhancing the cooling effect. This strategic incorporation of water not only optimizes cooling efficiency but also minimizes volume usage, maximizing the cooling impact per unit volume. Measurements utilizing planar laser-diagnostical techniques were conducted to analyze the OH concentration and droplet distribution alongside parallel computational fluid dynamics (CFD) simulations. These investigations aimed to assess the efficacy of the proposed concept and the burner stability. The findings revealed distinct zones characterized by substantial droplet presence but low OH radical concentrations, suggesting effective reactivity reduction within these zones. Two burner configurations were scrutinized, one devoid of swirl and another incorporating swirl. The results underscored a notable improvement in flame stability with the swirl-enhanced burner configuration, indicating the advantageous impact of swirl on burner performance.
Titel in ÜbersetzungINNOVATIVER H2-O2 BRENNER MIT WASSERGEKÜHLTER VERBRENNUNG ZUR ERZEUGUNG VON ÜBERHITZTEM DAMPF
OriginalspracheEnglisch
Titel des SammelwerksProceedings of ASME Turbo Expo 2024 Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2024
Herausgeber (Verlag)American Society of Mechanical Engineers(ASME)
Seitenumfang9
ISBN (elektronisch)9780791887936
ISBN (Print)978-079188793-6
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2024
VeranstaltungASME Turbo Expo 2024 Turbomachinery Technical Conference & Exposition - London, Großbritannien / Vereinigtes Königreich
Dauer: 24 Juni 202428 Juli 2024
Konferenznummer: GT2024-123189

Publikationsreihe

NameProceedings of the ASME Turbo Expo
Band2

Konferenz

KonferenzASME Turbo Expo 2024 Turbomachinery Technical Conference & Exposition
Land/GebietGroßbritannien / Vereinigtes Königreich
OrtLondon
Zeitraum24 Juni 202428 Juli 2024

UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)

2015 einigten sich die UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung von Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Hiermit leisten wir einen Beitrag zu folgendem/n Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung (SDGs):

  1. SDG 7 - Erschwingliche und saubere Energie
    SDG 7 Erschwingliche und saubere Energie
  2. SDG 9 - Industrie, Innovation und Infrastruktur
    SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur

Schlagwörter

  • Wasserstoffverbrennung, Wasserstoff-Sauerstoff-Brenner, wassergekühlte Verbrennung, Dampferzeuger, Flammenstabilisierung

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Allgemeiner Maschinenbau

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