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Raman-Zusammensetzungsanalyse der Brennstoffzufuhr in Gasturbinen 

So hilft die Raman-Spektroskopie, Brennstoffsysteme von Gasturbinen zukunftssicher zu machen 

Im Zuge des weltweiten Trends zur Dekarbonisierung wird die Brennstoffflexibilität von Gasturbinen als Möglichkeit zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen im Energie-Ökosystem verwendet. Moderne Turbinen für den Schwerlastbetrieb wurden so konzipiert, dass sie eine viel größere Bandbreite von Brennstoffgemischen verwenden können. Viele Unternehmen weltweit wenden sich an Gasturbinenhersteller, um bei ihnen nachzufragen, ob es möglich ist, in ihren bestehenden Gasanlagen wasserstoffreiche Brennstoffe zu verbrennen.  

Raman- und Massenspektrometeranalyse von Wasserstoff, der einem Erdgasstrom zugesetzt ist ©Cultura Images RF/Strandperle

Die Vorteile auf einen Blick 

  • Bereitstellung einer schnellen und genauen Gasanalyse, ohne die Probe zu zerstören, zur Brennstoffzufuhr von Gasturbinen 

  • Schützt und optimiert Gasturbinen dank schneller Messergebnisse, um bei kritischen Veränderungen rechtzeitig reagieren zu können 

  • Maßgeschneidert für spezifische Brennstoffzufuhren und entwickelt zur Handhabung einer größeren Bandbreite von Brennstoffzusammensetzungen und -gemischen 

  • Bietet schnelle Messwerte und eine höhere Lebensdauer als herkömmliche auftrennungsbasierte Analysemethoden wie GC und
    MS

  • Bereitstellung zukunftssicherer Messungen für kohlenstofffreie Brennstoffe, zum Beispiel Wasserstoff und Ammoniak 

Die Herausforderung 

Eine erweiterte Beurteilung eines Raman-Gasphasenanalysators zur Überwachung der Turbinenbrennstoffzufuhr wurde in einem Labor für Kraftwerkgasturbinentechnik vorgenommen. Der Standortbetreiber nutzte bisher typischerweise vier verschiedene Analysatortechnologien mit jeder Turbine, darunter ein Kalorimeter, ein redundantes Paar Gaschromatographen, ein Sauerstoffanalysator und ein CO2-Analysator. 

Die Lösung 

Der Raman-Analysator wurde mit dem Gas-Brennstoff-Strom mittels eines Bypasses zu einer faseroptischen Raman-Sonde, die in einer einfachen Kreuzschnittstelle montiert ist, integriert. Messungen wurden bei einem Brennstoffzufuhrdruck von 24 bar durchgeführt. Das Massenspektrometer erforderte Leitungen für den Probentransport und Probenaufbereitung vor dem Injektionsanschluss. Mit beiden Analysesystemen wurden ausführliche Studien über schnelle transiente Ereignisse durchgeführt.