Die Erfindung betrifft eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung für ein Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine, aufweisend eine Wasserdampf führende Dampfleitung, eine wenigstens abschnittsweise koaxial zu der Dampfleitung angeordnete Brennstoffleitung und eine Brennstoffzuführeinrichtung, mittels welcher einem Wasserdampf Brennstoff zuführbar ist, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine und eine Strömungsmaschine.

In der Vergangenheit wurden für stationäre Gasturbinen und Fluggasturbinen viele Konzepte für eine schadstoffarme Verbrennung entwickelt. Dabei werden unterschiedliche Maßnahmen ergriffen, die das Ziel haben, hohe Spitzentemperaturen und die damit einhergehende Stickoxidbildung zu vermeiden und gleichzeitig die Emission von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen gering zu halten. Es ist bekannt, dass das Medium Wasser bzw. Wasserdampf bei stationären Strömungsmaschinen zur Leistungssteigerung und zur Emissionssenkung eingesetzt werden kann.

Auch bei Fluggasturbinen scheint es sinnvoll Wasserdampf zu nutzen, um die Umweltwirkung des Flugverkehrs zu verbessern. Beispielsweise setzt die „Water-Enhanced Turbofan (WET)“- Technologie auf eine Wassereinspritzung in eine Brennkammer. Hierbei bietet Wasserdampf neue Möglichkeiten der Brennstoffaufbereitung und damit ein neues Konzept für eine Schadstoff arme Verbrennung in einer Strömungsmaschine.

Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennstoffaufbereitungseinrichtung vorzuschlagen, welche insbesondere geringe Schadstoffemissionen in Verbindung mit einer stabilen und zuverlässigen Verbrennung ermöglicht. Ferner soll ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine zur Verfügung gestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß eines ersten Aspekts wird eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung für ein Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine vorgeschlagen, aufweisend eine Wasserdampf führende Dampfleitung sowie eine Brennstoffleitung. Dabei weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung eine Brennstoffzuführeinrichtung auf, mittels derer Brennstoff einem in der Dampfleitung strömenden Wasserdampf im Wesentlichen quer zu seiner Strömungsrichtung zuführbar ist, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen.

Beispielsweise weist eine Strömungsmaschine für einen Flugantrieb einen Verdichter, einen Brennraum und eine Turbine auf. Während des Betriebs der Strömungsmaschine wird Luft in einem Verdichter komprimiert, mit Brennstoff vermischt und in einem Brennraum gezündet, um eine Turbine anzutreiben. Ferner weist die Strömungsmaschine ein Brennstoffaufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten des Brennstoffs vor dessen Verbrennung im Brennraum auf.

Um den Wasserdampf bereitzustellen kann, insbesondere überhitzter, Wasserdampf mittels eines Wärmetauschers der Strömungsmaschine erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise dem Abgas der Strömungsmaschine entzogenes Wasser mithilfe von Abgasenergie der Strömungsmaschine erhitzt werden. Durch eine Wasserabscheidung aus dem Abgas kann zudem die Bildung von klimarelevanten Kondensstreifen vermieden oder zumindest reduziert werden.

Die Brennstoffzuführeinrichtung kann beispielsweise eine Düseneinrichtung aufweisen, mittels derer Brennstoff aus der Brennstoffleitung in die Dampfleitung eingedüst werden kann. Hierbei wird der Brennstoff, insbesondere fein, zerstäubt und in die gerichtete Wasserdampfströmung eingebracht. Durch das Zerstäuben kann eine Vermischung und/oder ein Verdampfen des Brennstoffs im Wasserdampf verbessert werden, so dass die Bildung eines homogenen Dampf- Brennstoff-Gemischs weiter unterstützt wird.

Ein Bereich der Brennstoffaufbereitungseinrichtung, in dem ein Zuführen des Brennstoffs zu dem Wasserdampf erfolgt und in dem die Brennstoffzuführeinrichtung angeordnet ist, bildet einen, insbesondere ersten, Mischbereich. Dieser Mischbereich bzw. die Brennstoffzuführeinrichtung ist entfernt von einem Brennraum angeordnet, wodurch eine der Verbrennung vorgelagerte Vermischung von Brennstoff und Wasserdampf erfolgen kann. Durch das Zuführen des Brennstoffs im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfstroms wird eine sogenannte „jet-in-cross-fiow“-Konfiguration geschaffen, welche eine, insbesondere extensive, Vermischung des Wasserdampfs mit dem Brennstoff ermöglicht. Insbesondere kann eine Vermischung von Brennstoff und Wasserdampf gegenüber einem Zuführen mittels eines Druckzerstäubers („pressurized atomizer“) oder Druckluftzerstäubers („air blast atomizer“) verbessert werden.

Durch das im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfs erfolgende Zuführen von Brennstoff ist ein hoher Vermischungsgrad erzielbar. Im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfs heißt dabei, dass die Strömungsrichtung des Brennstoffs bei dessen Zuführung im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Wasserdampfs gerichtet ist. Insbesondere ist die Hauptrichtungskomponente der Brennstoffströmung beim Einbringen in den Wasserdampf senkrecht zu der Strömungsrichtung des Wasserdampfs gerichtet. Daher kann der auf die Reaktivität des Gemisches moderierend wirkende Charakter des Wassergehalts genutzt werden, um ein frühzeitiges Zünden des Brennstoffgemischs zu vermeiden. Zudem kann der im Wasserdampfstrom vorliegende Energiegehalt für eine Vorverdampfung des Brennstoffs in der Dampfströmung genutzt werden bzw. diese verbessern. Da in dem Mischbereich, in welchem dieses Zuführen bzw. Vermischen stattfindet insbesondere kein Luftanteil vorliegt, kann hier ein insbesondere reines gasförmiges Dampf-Brennstoff-Gemisch entstehen, wodurch eine Zündung des Gemischs insbesondere in dem Mischbereich bzw. vor einem Zuführen von Verbrennungsluft vermieden werden kann. Außerdem können durch das Beimischen von Wasserdampf zum Brennstoff Temperaturspitzen in der Brennkammer vermieden und damit die Entstehung von Stickoxiden (NOx) verringert werden.

Durch die Absenkung der Zündwahrscheinlichkeit kann ein derart aufbereitetes Dampf- Brennstoff-Gemisch insbesondere für sogenannte „Lean Premixed Pre vaporize d“- Brennersysteme eingesetzt werden, bei welchen aufgrund der Vorvermischung und Vorverdampfung von Brennstoff, eine magere Verbrennungstechnik und damit eine erhebliche Absenkung der Emissionen (insbesondere NOx) ermöglicht ist.

Bei einer Ausführungsform ist die Dampfleitung wenigstens abschnittsweise koaxial zu der Dampfleitung angeordnet und bildet dabei einen Ringkanal, der die Brennstoffleitung umgibt. Dabei verlaufen die Brennstoffleitung und die Dampfleitung wenigstens in dem Bereich, in welchem der Brennstoff dem Wasserdampf zugeführt wird, um eine gemeinsame Mittelachse. Hierdurch wird zum einen ein gleichmäßiges Zuführen von Brennstoff über den Querschnitt des Wasserdampfstroms ermöglicht und zum anderen kann durch die räumliche Nähe in diesem Bereich eine Angleichung der Temperaturen von Brennstoff und Wasserdampf erfolgen, schon bevor diese miteinander vermischt, werden. Hierbei sind, insbesondere in dem Bereich, in dem die Dampfleitung die Brennstoffleitung umgibt, sowohl die Dampfleitung und/oder die Brennstoffleitung rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Brennstoffzuführeinrichtung ist dabei insbesondere eingerichtet, Brennstoff aus der Brennstoffleitung radial außen und/oder umlaufend, insbesondere gleichmäßig, zuzuführen. Durch eine solche Konfiguration kann eine verbesserte Vermischung von Brennstoff über den Querschnitt der Dampfleitung bzw. des Wasserdampfstroms ermöglicht werden.

Insbesondere weist die Brennstoffleitung stromabwärts der Brennstoffzuführeinrichtung ein Endelement auf, welches die Brennstoffleitung abschließt bzw. verschließt, sodass der Brennstoffstrom insbesondere vollständig dem Wasserdampf zugeführt werden kann. Zudem kann abhängig von der Ausgestaltung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung vorgesehen sein, dass die Brennstoffleitung in Strömungsrichtung hinter dem Endelement weiterverläuft oder in Verlängerung der Brennstoffleitung ein Platzhalteelement vorgesehen ist, welches den Verlauf der Brennstoffleitung fortsetzt, um insbesondere unerwünschte Verwirbelungen des Dampf- Brennstoff-Gemischs zu vermeiden. Bei einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffleitung wenigstens abschnittsweise einen Ringkanal bildet, wobei die Brennstoffleitung die Dampfleitung wenigstens abschnittsweise umgibt und die Brennstoffzuführung nach radial innen erfolgt.

Bei einer Ausführungsform weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung wenigstens eine Strömungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch eine gerichtete Strömung, insbesondere einen Drall, zu erzeugen. Durch das Erzeugen einer gerichteten Strömung in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch, kann eine homogene Verdampfung und Vermischung des Brennstoffs mit dem Wasserdampf innerhalb des Dampf-Brennstoff- Gemischs erreicht werden. Die Strömungseinrichtung kann insbesondere Leitelemente mit daran angeordneten Strömungsleitflächen beispielsweise in Form einer Beschaufelung aufweisen, welche das Dampf-Brennstoff-Gemisch beim Überströmen leiten bzw. umlenken, wobei eine gerichtete Strömung insbesondere in Form einer Drallströmung im Dampf-Brennstoff-Gemisch erzeugt wird. Beispielsweise kann die gerichtete Strömung mittels eines stromabwärts des Mischbereichs bzw. der Brennstoffzuführeinrichtung angeordneten Drallerzeugers hergestellt werden, in welchem das Dampf- Brennstoff-Gemisch in Rotation versetzt wird und dann mit der dabei ausgebildeten Strömung in der Dampfleitung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung strömt.

Bei einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Strömungseinrichtung in einem durch die Dampfleitung ausgebildeten Ringkanal angeordnet. Die Strömungseinrichtung ist insbesondere umlaufend in dem durch die Dampfleitung und die Brennstoffleitung gebildeten Kanal angeordnet bzw. wirksam, um eine Umlenkung bzw. Beeinflussung des Dampf-Brennstoff- Gemisch- Stroms über dessen gesamten (Ring-)Querschnitt zu ermöglichen und so eine Vermischung weiter zu begünstigen und/oder stromabwärts ein gerichtetes Strömungsfeld des Dampf-Brennstoff-Gemischs bereitstellen zu können.

Bei einer Ausführungsform weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung auf, mittels derer dem Dampf-Brennstoff-Gemisch Verbrennungsluft zuführbar ist. Hierbei ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung stromabwärts bezüglich der Brennstoffzuführeinrichtung und abhängig von der Ausführungsform beispielsweise die Dampf- Brennstoff-Gemisch-Leitung bzw. die Dampfleitung wenigstens teilweise umgreifend angeordnet. Insbesondere ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung so angeordnet, dass eine homogene Mischung der Verbrennungsluft mit dem Dampf-Brennstoff-Gemisch erreicht werden kann. Ein Bereich der Brennstoff aufbereitungseinrichtung in dem ein Zuführen von Verbrennungsluft zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch erfolgt und in dem insbesondere die Verbrennungsluftzuführeinrichtung angeordnet ist, kann einen zweiten Mischbereich bilden. Insbesondere ist dieser zweite Mischbereich dem Brennraum vorgelagert oder in einem Bereich, in dem aufbereiteter Brennstoff in den Brennraum der Strömungsmaschine eintritt, angeordnet.

Bei einer Ausführungsform ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung eingerichtet, in der Verbrennungsluft eine gerichtete Strömung, insbesondere einen Drall, zu erzeugen. Indem bei bzw. vor der Zuführung zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch in der Verbrennungsluft eine gerichtete Strömung ausgebildet wird, kann eine Vermischung mit dem gasförmigen Dampf- Brennstoff-Gemisch verbessert werden. Durch die gerichtete Strömung bzw. Drallströmung der Verbrennungsluft und/oder des Luft-Dampf-Brennstoff-Gemischs kann eine Stabilisierung der Flamme im Brennraum erreicht werden. Damit ist eine rasche und vollständige Verbrennung mit kontrollierbarer Temperatur ermöglicht.

Ferner kann durch die in der Verbrennungsluft gebildete Strömung beim Zusammentreffen mit der gerichteten Strömung des Dampf-Brennstoff-Gemischs wenigstens ein Strömungsfeld entstehen, in welchem, insbesondere strömungsbedingte, Scherkräfte wirken und so eine rasche Vermischung zusätzlich begünstigen kann. Somit kann ein Luft-Dampf-Brennstoff-Gemisch mit vorteilhaft homogener Verteilung der Bestandteile gebildet werden, welches dem Brennraum zuleitbar ist, um eine stabile und homogene Verbrennung zu ermöglichen.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung vorgeschlagen aufweisend Schritte des Führens eines Wasserdampfs bis zu einem Mischbereich; des Führens eines Brennstoffs bis zu dem Mischbereich, wobei das Führen des Brennstoffs wenigstens abschnittsweise koaxial zu dem Führen des Wasserdampfs erfolgt; und des Zuführens des Brennstoffs zu dem Wasserdampf, um in dem Mischbereich ein Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen, wobei das Zuführen im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Wasserdampfs erfolgt.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Brennstoff vorteilhaft in einem räumlich vom Brennraum getrennten Mischbereich mit Wasserdampf vermischt bzw. in diesem verdampft und erst nach der Bildung eines Dampf-Brennstoff-Gemischs in den Brennraum der Strömungsmaschine geführt. Bei einer konventionellen Zuführung von Brennstoff in einen Brennraum entstehen um die verdampfenden Brennstofftröpfchen Bereiche mit unterschiedlichen Äquivalenzverhältnissen. Gelangt ein solches Gemisch mit Tröpfchen in die Verbrennungszone, so reagiert der Brennstoff mit der umgebenden Luft hauptsächlich in den nahe stöchiometrischen Bereichen um die Brennstofftröpfchen herum, was lokal sehr hohe Temperaturen und damit erhöhte NOX-Emissionen begünstigt. Entsprechend ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren eine homogene Verteilung des Brennstoffs im Wasserdampf, und bildet damit eine Grundlage für eine stabile und homogene Verbrennung im Brennraum, woraus auch eine Erhöhung des Wirkungsgrads der Strömungsmaschine resultieren kann. Ferner ergibt sich aus der Verwendung von heißem Dampf zum Verdampfen von flüssigem Brennstoff der Vorteil, dass ein Risiko für eine Selbstzündung oder einen Flammenrückschlag aus dem Brennraum weitgehend vermieden wird, da im Dampf-Brennstoff-Gemisch üblicherweise kein Sauerstoff vorhanden ist.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Erzeugens einer gerichteten Strömung, insbesondere eines Dralls, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch auf. Durch das Erzeugen einer gerichteten Strömung in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch wird eine homogene Verdampfung des Brennstoffs in dem Wasserdampf ermöglicht. Beispielsweise wird das Dampf-Brennstoff-Gemisch in Rotation versetzt und strömt mit der dabei ausgebildeten Drallströmung in einer, insbesondere ringkanalförmig ausgebildeten, Dampfleitung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Vorverdampfens wenigstens eines Anteils des zugeführten Brennstoffs im Dampf-Brennstoff-Gemisch auf, insbesondere um ein weitgehend gasförmiges Dampf-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen. Durch das quer zur Strömungsrichtung erfolgende Zuführen des Brennstoffs, führt der hohe Energiegehalt im Dampfstrom zu einer Vorverdampfung des Brennstoffs in der Dampfströmung. Da aber hier keine Verbrennungsluft zugeführt wird, bzw. vorliegt, ist eine Wahrscheinlichkeit für eine Zündung des Dampf-Brennstoff-Gemischs gering.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Zuführens einer Verbrennungsluft zu dem Dampf-Brennstoff-Gemisch auf. Das Zuführen von Verbrennungsluft erfolgt insbesondere stromabwärts des Mischbereichs bzw. in das, insbesondere rein gasförmige, Dampf-Brennstoff-Gemisch, um ein zündbares Gemisch zu erzeugen, welches dem Brennraum zur Verbrennung zugeführt werden kann.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt des Erzeugens einer gerichteten Strömung, insbesondere eines Dralls, in der Verbrennungsluft auf. Hierzu kann die Verbrennungsluft vor dem Zuführen, insbesondere durch Passieren einer äußeren Strömungseinrichtung, insbesondere eines Drallgebers ebenfalls in eine gerichtete Strömung versetzt werden, um eine Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Dampf-Brennstoff- Gemisch verbessern zu können.

Bei einer Ausführungsform wirken beim Zuführen der Verbrennungsluft Scherkräfte zwischen der gerichteten Strömung der Verbrennungsluft und der gerichteten Strömung des Dampf - Brennstoff-Gemischs. Durch die, insbesondere hohen, Scherwirkungen in den Strömungsfeldern der Verbrennungsluft und des Dampf-Brennstoff-Gemischs kann eine schnelle Vermischung erfolgen und gleichzeitig kann aufgrund einer verzögerten Reaktivität basierend auf dem Dampfgehalt des Luft-Dampf-Brennstoff-Gemischs eine Flammenstabilisierung, insbesondere in ausreichender Distanz zur Verbrennungsluftzuführung ermöglicht werden.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine weist diese eine Brennstoffaufbereitungseinrichtung gemäß wenigstens einer hierin beschriebenen Ausführungsform auf.

Gemäß eines weiteren Aspekts wird eine Strömungsmaschine vorgeschlagen, aufweisend wenigstens eine hierin beschriebene Brennstoffaufbereitungseinrichtung und/oder eine Strömungsmaschine, welche gemäß einem hierin beschriebenen Verfahren betrieben wird. Insbesondere ist die Strömungsmaschine dabei so ausgebildet, dass mit dieser ein oder mehrere Verfahrensschritte des vorher beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine durchführbar sind. Dabei entsprechen die in der vorhergehenden Beschreibung der Brennstoffaufbereitungseinrichtung sowie in der vorhergehenden Beschreibung des Verfahrens angegebenen Merkmale und Eigenschaften in deren Funktionalität und Wirkung im allgemeinen auch den nachfolgend beschriebenen Merkmalen und Eigenschaften der Elemente der Strömungsmaschine.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Brennstoffaufbereitungseinrichtung für ein Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine; und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungs systems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 für ein nicht weiter dargestelltes Verbrennungssystem einer Strömungsmaschine beispielsweise für einen Flugantrieb. Eine solche Strömungsmaschine weist typischerweise einen Verdichter, einen Brennraum 11 und eine Turbine auf. Während des Betriebs der Strömungsmaschine wird Luft in einem Verdichter komprimiert, mit Brennstoff vermischt und in einem Brennraum 11 gezündet, um eine Turbine anzutreiben. Die Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 ist hierbei zum Aufbereiten des Brennstoffs vor dessen Verbrennung im Brennraum 11 ausgebildet.

Die Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 weist eine Wasserdampf W führende Dampfleitung 13, eine koaxial zu der Dampfleitung 13 angeordnete Brennstoffleitung 14 und eine in einem ersten Mischbereich 40 der Brennstoff aufbereitungseinrichtung 10 angeordnete Brennstoffzuführeinrichtung 15 auf. Hierbei bildet die Dampfleitung 13 einen Ringkanal und umgibt die Brennstoffleitung 14 umlaufend. Mittels der Brennstoffzuführeinrichtung 15 ist Brennstoff B von bzw. aus der Brennstoffleitung 14 einem in der Dampfleitung 13 strömenden Wasserdampf W zuführbar, um ein Dampf-Brennstoff-Gemisch Gzu erzeugen.

Dabei ist die Brennstoffzuführeinrichtung 15 eingerichtet, den Brennstoff B im Wesentlichen quer, insbesondere senkrecht zu der Strömungsrichtung des Wasserdampfs W in diesen einzubringen, um eine Vermischung, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 30, der beiden Medien W, B zu ermöglichen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennstoffleitung 14 umlaufend, durch Ovale symbolisierte Düseneinrichtungen auf, welche die Brennstoffzuführeinrichtung 15 bilden, um den Brennstoff gleichmäßig verteilt über den Querschnitt der Wasserdampfströmung zuführen zu können. Durch die in diesem Mischbereich 40 stattfindende Vermischung von Wasserdampf W mit dem Brennstoff B kann der Brennstoff B, insbesondere vollständig, verdampfen, um ein, insbesondere vollständig gasförmiges, Dampf- Brennstoff-Gemisch G zu erzeugen. In dem durch die Dampfleitung 13 ausgebildeten Ringkanal ist eine Strömungseinrichtung 16 in Form einer Beschaufelung angeordnet, die eingerichtet ist, in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G eine gerichtete Strömung, insbesondere eine Rotations Strömung in Form eines Dralls, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 31, zu erzeugen. Die Brennstoffleitung 14 weist stromabwärts der Brennstoffzuführeinrichtung 15 ein Endelement 20 auf, sodass der Brennstoffstrom nicht in Richtung des Brennraums 11 entweichen kann und insbesondere vollständig dem Wasserdampf W zugeführt werden kann. In Strömungsrichtung hinter dem Endelement 20 ist ein Platzhalteelement 21 in Fortführung der Brennstoffleitung 14 vorgesehen, um unerwünschte Verwirbelungen des Dampf-Brennstoff-Gemischs G zu vermeiden.

Stromabwärts der Strömungseinrichtung 16 weist die Brennstoffaufbereitungseinrichtung 10 eine Verbrennungsluftzuführeinrichtung 17 auf, mittels derer dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G Verbrennungsluft L zuführbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungsluftzuführeinrichtung 17 insbesondere koaxial umlaufend um die Dampfleitung 13 angeordnet und eingerichtet, in der Verbrennungsluft L eine gerichtete Strömung, insbesondere eine Rotations Strömung in Form eines Dralls, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 32, zu erzeugen. Hierdurch können beim Zuführen der Verbrennungsluft L in der Brennkammer 11 Scherkräfte zwischen der gerichteten Strömung der Verbrennungsluft L und der gerichteten Strömung des Dampf-Brennstoff-Gemischs G wirken, wodurch eine schnelle und insbesondere homogene Vermischung von Verbrennungsluft L und Dampf-Brennstoff-Gemisch G, angedeutet durch die kreisförmigen Pfeile 33, erfolgen und mittels einer basierend auf dem Wasserdampfgehalt verzögerten Reaktivität des Gemischs eine Stabilisierung der Verbrennung erwirkt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betreiben eines Verbrennungssystems einer Strömungsmaschine mit einer Brennstoffaufbereitungseinr ichtung 10.

In einem ersten Schritt 101 wird ein Wasserdampf W bis zu einem (ersten) Mischbereich 40 geführt. In einem weiteren Schritt 102 wird ein Brennstoff B bis zu dem Mischbereich 40 geführt, wobei das Führen 102 des Brennstoffs B abschnittsweise koaxial zu dem Führen 101 des Wasserdampfs W erfolgt. Hierzu kann der Wasserdampf W in einer wenigstens abschnittsweise eine Brennstoffleitung 14 umgreifenden Dampfleitung 13 geführt werden.

In einem weiteren Schritt 103 wird der Brennstoff B dem Wasserdampf W zugeführt, um in dem Mischbereich 40 ein Dampf-Brennstoff-Gemisch G zu erzeugen. Hierbei erfolgt das Zuführen 103 im Wesentlichen quer zu einer Strömungsrichtung des Wasserdampfs W, wodurch eine Vermischung bzw. Durchmischung der beiden Medien W und B zu dem Dampf-Brennstoff- Gemisch G verbessert werden kann.

In einem weiteren, optionalen Schritt 104 wird eine gerichtete Strömung wie beispielsweise ein Drall in dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G erzeugt, um eine Vermischung weiter zu verbessern. In einem weiteren optionalen Schritt 105 wird wenigstens ein Anteil des zugeführten Brennstoffs B im Dampf-Brennstoff-Gemisch G vorverdampft, um ein, insbesondere rein gasförmiges, Dampf-Brennstoff-Gemisch G bereitzustellen.

In einem weiteren Schritt 106 wird eine gerichtete Strömung wie beispielsweise ein Drall in einer Verbrennungsluft L erzeugt und diese Verbrennungsluftströmung L wird in einem weiteren Schritt 107 dem Dampf-Brennstoff-Gemisch G zugeführt. Dies kann in der Brennkammer 11 oder in einem der Brennkammer 11 vorgelagerten (zweiten) Mischbereich 41 erfolgen.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Brennstoffaufbereitungseinr ichtung

11 Brennraum 13 Dampfleitung

14 Brennstoffleitung

15 Brennstoffzuführeinrichtung

16 Strömungseinric htung

17 V erbrennungsluftzuführe inr ic htung B Brennstoff

G Dampf-Brennstoff-Gemisch

L Verbrennungsluft

W Wasserdampf

31 bis 33 kreisförmige Pfeile 40, 41 Mischbereich

100 Verfahren

101 bis 107 Schritte