Entwicklung von Verfahren zur Qualifizierung und Prüfung von innermotorischen Flammensperren in Gasmotoren für wasserstoffhaltiges Erdgas/Biogas

In einer Kooperation zwischen der Rolls-Royce Solutions GmbH (vormals MTU-Friedrichshafen GmbH) und der PTB wurden die zur explosionsschutztechnischen Absicherung stationärer Gasmotoren eingesetzten Flammensperren bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit untersucht und bewertet. Der Fokus der Untersuchungen lag auf dem Einsatz mit Biogas/Erdgas mit Wasserstoffanteilen im Brenngas bis zu 40 Vol %. Darüber hinaus wurden aber auch Gemische bis zum reinen Wasserstoff untersucht. Als Äquivalent zu Biogas und Erdgas wurde für diese Versuche reines Methan gewählt. Neben der Zusammensetzung des Gemisches wurde der initiale Druck bei Zündung des Gemisches variiert. Das Versuchsgefäß bestand aus zwei Teilvolumina, die durch eine Flammensperre explosionstechnisch voneinander getrennt sind. Diese Teilvolumina werden durch Teile eines MTU Gasmotors der Baureihe 4000 gebildet. Der Aufbau bildet zum einen die Geometrie eines einzelnen Zylinders nach. Das zweite Teilvolumen besteht aus einem Abschnitt der Gemischzuleitung. Als Vergleichsparameter wurde, wie bereits bei vorangegangenen vergleichbaren Untersuchungen die von der Normspaltweite abgeleitete Grenzspaltweite gewählt.

Auf Basis dieser Untersuchungen wurden erste Vorschläge erarbeitet, wie bei Flammensperren und Flammendurchschlagsicherungen zukünftig die Eignung für den Betrieb unter nicht-atmosphärischen Bedingungen ermittelt werden kann. Weitergehende Untersuchengen in dieser Richtung laufen bereits.

Stolpe, Frank; Grube, Jens: Entwicklung von Verfahren zur Qualifizierung und Prüfung von innermotorischen Flammensperren in Gasmotoren für wasserstoffhaltiges Erdgas/Biogas. PTB-Bericht im Druck