JP2020535341A

JP2020535341A - ガスタービンの選択的触媒還元システム用の温調システム

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Publication number: JP2020535341A
Application number: JP2020513580A
Authority: JP
Inventors: ムスターファタビーク、アリ; チョウ、チンチャン; ラースニルソン、ペーター; ヨハンソン、ラーシュ−エリック
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-12-03
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Abstract

ガスタービンエンジンシステムは、選択的触媒還元システム用の温調システムを備える。選択的触媒還元システム用の主題の温調システムは、複数の比較的高温環境の自立型パイプ、および任意に複数のフローベーンを備えた温調区画を備える。【選択図】図１

Description

一般に、本開示は、燃焼ガスの窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）および／または炭素酸化物（ＣＯ_ｘ）の削減のための選択的触媒還元システムを備えたガスタービンエンジンシステムに関する。より具体的には、本開示は、選択的触媒還元システムにおける燃焼ガスの窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）および／または炭素酸化物（ＣＯ_ｘ）の削減の前に燃焼ガス温度を低下させる温調システムを備えたガスタービンエンジンシステムに関する。

ガスタービンエンジンの燃焼プロセスでは、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、および他の種類の規制排出物を含む燃焼ガスが生成される。燃焼ガスの窒素酸化物の排出量を削減する１つの解決策は、選択的触媒還元システムを使用して燃焼ガスを処理することである。一般に、窒素酸化物の排出量を削減するために、選択的触媒還元システムは、触媒を含む触媒床に燃焼ガスを通過させる前に、ガスタービンエンジンで生成された燃焼ガスに還元剤、典型的にはアンモニアまたは尿素を添加する。触媒床の触媒は、窒素酸化物および添加された還元剤を選択的に吸着する。吸着された窒素酸化物および還元剤は触媒表面で化学反応を起こし、発生した反応生成物が脱離される。より具体的には、還元剤は、燃焼ガス中の窒素酸化物と反応して水および窒素を生成する。

選択的触媒還元システムの全体的な効率は、燃焼ガスの温度に部分的に依存し得る。選択的触媒還元システムにおける燃焼ガスの窒素酸化物の排出量を削減するための燃焼ガスの処理のための効率的な温度範囲は、比較的狭い場合がある。そのため、ガスタービンエンジンで生成された燃焼ガスは、一般に、触媒に達する前に冷却する必要がある。さらに、燃焼ガスは、触媒の上流で均一な温度プロファイルに達する必要がある。

欧州特許出願公開第３２１４２７８号明細書

本明細書では、選択的触媒還元システムの上流に温調システムを備えたガスタービンエンジンシステムが開示される。選択的触媒還元システムの上流に配置された主題の温調システムは、第１のパイプ配列、第２のパイプ配列を備える少なくとも１つの配列対、および第１のパイプ配列と第２のパイプ配列との間の距離にある混合エリアを備えた温調区画を備える。第１のパイプ配列および第２のパイプ配列は各々、比較的高温環境の自立型パイプを備える。いくつかの実施形態では、第１のパイプ配列および第２のパイプ配列は、複数のフローベーンを備える。第１のパイプ配列および第２のパイプ配列を有する１つの配列対のみが、限定ではなく単純化および明確化の目的で主題の開示全体にわたって説明および図示されている。そのようなものとして、主題の温調区画は、関連する選択的触媒還元システムの動作要件に応じて、１〜２０以上の配列対を備えてもよい。温調区画内では、空気などの温調流体の供給により、ガスタービンエンジンシステムのガスタービンによって生成された燃焼ガスを冷却し、燃焼ガスと混合して、温調区画の断面にわたって比較的均一な温度プロファイルの比較的低温の混合ガスを発生する。次に、比較的均一な温度プロファイルの比較的低温の混合ガスは、温調区画から関連する選択的触媒還元システムに流入する。

また、本明細書では、燃焼ガス汚染物質の削減のための選択的触媒還元システムの処理の前に燃焼ガスを冷却するために、選択的触媒還元システムの上流に温調システムを備えたガスタービンエンジンシステムを使用する方法が開示される。方法は、ガスタービンエンジンによって生成された燃焼ガスを第１のパイプ配列、第２のパイプ配列を備える少なくとも１つの配列対、および第１のパイプ配列と第２のパイプ配列との間の距離にある混合エリアを備えた温調区画を備える温調システムに供給することを含む。第１のパイプ配列および第２のパイプ配列は、比較的高温環境の自立型パイプを備え、いくつかの実施形態では、各第１のパイプ配列および第２のパイプ配列内に配置された複数のフローベーンを備える。第１のパイプ配列および第２のパイプ配列は、空気などの温調流体を温調区画を通って流れる燃焼ガスに供給する。第１のパイプ配列および第２のパイプ配列はまた、複数のフローベーンの有無にかかわらず、温調区画内の温調流体および燃焼ガスの流れを迂回させ、温調区画の断面にわたって比較的均一な温度プロファイルの比較的低温の混合ガスを発生する。温調システムから、比較的均一な温度プロファイルの比較的低温の混合ガスは、汚染物質の削減のために比較的低温の混合ガスの処理のための触媒を備える関連する下流の選択的触媒還元システムに供給される。

要約すると、主題のガスタービンエンジンシステムは、ガスタービンエンジンと、入口、出口、第１のパイプ配列および距離を置いて配置された第２のパイプ配列を備える少なくとも１つの配列対、第１のパイプ配列と第２のパイプ配列との間の距離にある混合エリアであって、第１のパイプ配列は、第１の複数のパイプを備え、第２のパイプ配列は、第２の複数のパイプを備える混合エリア、ならびに第１の複数のパイプおよび第２の複数のパイプの各パイプの１つまたは複数の開口部を備える温調区画を備える温調システムと、選択的触媒還元システムとを備える。主題のガスタービンエンジンシステムは、第１のパイプ配列内に配置されたフローベーンと、温調流体を複数の開口部を介して温調区画に供給するように動作可能な温調流体供給部とをさらに備える。主題のガスタービンエンジンシステムの一実施形態では、第１のパイプ配列は、温調区画の対向する側壁間に水平に延びるように配置される。主題のガスタービンエンジンシステムの別の実施形態では、第１のパイプ配列は、温調区画の底部から頂部に垂直に延びるように配置される。主題のガスタービンエンジンシステムによれば、１つまたは複数の開口部は、温調流体を複数の方向で温調区画に供給する。主題のシステムの一実施形態では、フローベーンは、第１のパイプ配列内に配置され、第２のパイプ配列内に配置される。また、主題のシステムの一実施形態によれば、１つまたは複数の開口部は、パイプの第１の端部領域、パイプの中間領域、パイプの第２の端部領域、またはそれらの組み合わせにパイプの全長に沿って配置される。

要約すると、ガスタービンエンジンシステムを使用する方法は、ガスタービンエンジンによって生成された汚染物質含有物を含む汚染燃焼ガスを下流の温調システムに供給することであって、温調システムは、入口、出口、第１のパイプ配列および距離を置いて配置された第２のパイプ配列を備える少なくとも１つの配列対、第１のパイプ配列と第２のパイプ配列との間の距離にある混合エリアであって、第１のパイプ配列は、第１の複数のパイプを備え、第２のパイプ配列は、第２の複数のパイプを備える混合エリア、ならびに第１の複数のパイプおよび第２の複数のパイプの各パイプの１つまたは複数の開口部を備える温調区画を備えることと、温調流体を１つまたは複数の開口部を介して温調区画内の汚染燃焼ガスに供給し、温度が低下した混合ガスを得ることと、温度が低下した混合ガスを下流の選択的触媒還元システムに供給し、汚染燃焼ガスと比較して汚染物質含有物が削減された処理ガスを得ることとを含む。また、主題の方法によれば、フローベーンは、第１のパイプ配列内に配置されるか、またはフローベーンは、第１のパイプ配列と第２のパイプ配列の両方内に配置される。主題の方法による温調流体は、空気または冷却空気である。また、主題の方法によれば、第１のパイプ配列は、温調区画の対向する側壁間を延びるように水平に配置されるか、または第１のパイプ配列は、温調区画の底部から頂部に延びるように垂直に配置される。さらに、主題の方法によれば、１つまたは複数の開口部は、温調流体を複数の方向で温調区画に供給する。１つまたは複数の開口部は、パイプの第１の端部領域、パイプの中間領域、パイプの第２の端部領域、またはそれらの組み合わせにパイプの全長に沿って配置される。

主題の開示による温調システムおよび選択的触媒還元システムを備えたガスタービンエンジンシステムの概略側面断面図である。図１の温調システムの第１の実施形態の概略上面断面図である。図２の温調システムの第１の実施形態の概略側面断面図である。図２の温調システムの第１の実施形態の変形例の概略側面断面図である。図１の温調システムの第２の実施形態の概略上面断面図である。図５の温調システムの第２の実施形態の概略側面断面図である。図５の温調システムの第２の実施形態の変形例の概略側面断面図である。図１の温調システムの第３の実施形態の概略上面断面図である。図８の温調システムの第３の実施形態の概略側面断面図である。図８の温調システムの第３の実施形態の変形例の概略側面断面図である。

ここで、上述の図１〜図１０を参照すると、図に提供された同様の参照番号は、同様の要素を指す。図１には、ガスタービンエンジンシステム１０が示されている。そのようなものとして、ガスタービンエンジンシステム１０は、ガスタービンエンジン１２と、温調システム２６と、選択的触媒還元システム３８とを備える。ガスタービンエンジン１２は、圧縮機１４と、ガス供給部１６と、燃焼器１８と、燃料供給部２０と、シャフト２２と、外部負荷２４とを備える。ガスタービンエンジン１２の圧縮機１４は、流体接続ダクト１６Ａを介してガス供給部１６から圧縮機１４に供給される、例えば空気などのガスＧを圧縮し、圧縮ガスＣＧを生成する。圧縮ガスＣＧは、圧縮機１４から流体接続ダクト１４Ａを介して燃焼器１８に流れる。燃焼器１８内では、供給された圧縮ガスＣＧは、流体接続ダクト２０Ａを介して燃料供給部２０から燃焼器１８に供給される加圧燃料流Ｆと混合される。燃料Ｆは、天然ガス、様々な種類の合成ガス、液体燃料、または他の燃料および／もしくはそれらの混合物であり得る。混合された圧縮ガスＣＧと燃料Ｆは、燃焼器１８内で点火され、汚染燃焼ガスＰＧが燃焼によって生成される。生成された汚染燃焼ガスＰＧは、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、炭素酸化物（ＣＯ_ｘ）、および同様の汚染物質を含む。燃焼器１８から、汚染燃焼ガスＰＧは、ダクト１８Ａを介してガスタービンエンジン１２に供給される。供給された汚染燃焼ガスＰＧは、ガスタービンエンジン１２を駆動して機械的仕事ＭＷを発生させる。ガスタービンエンジン１２の機械的仕事ＭＷは、シャフト２２を介して圧縮機１４を駆動し、かつ外部負荷２４を駆動する。外部負荷２４は、発電機または同様の機器であり得る。

温調システム２６は、ダクト１２Ａを介してガスタービンエンジン１２に流体接続される。温調システム２６の第１の実施形態は、図２〜図４に示すように、入口壁２８Ｂ、出口壁２８Ｃ、頂部２８Ｄおよび底部２８Ｅと一体に形成または取り付けられた対向する側壁２８Ａを備え、共に内部エリア２９を画定する温調区画２８を備える。内部エリア２９は、それらの間の比較的乱流の混合エリア３２Ｃにおける流体混合を可能にするための第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂを備える、少なくとも１つの配列対３０を備える。第１のパイプ配列３２Ａは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第１の複数のパイプ３４を備え、第２のパイプ配列３２Ｂは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第２の複数のパイプ３５を備える。第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５は各々、円形が示されているが、円形、正方形、三角形または他の幾何学的形状の比較的高温環境の自立型パイプ３４、３５を備える。図２〜図４に示す実施形態によれば、第１の複数のフローベーン３６Ａは、第１の複数のパイプ３４と併せて配置され、第２の複数のフローベーン３６Ｂは、第２の複数のパイプ３５と併せて配置される。第１の複数のパイプ３４を有する第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のパイプ３５を有する第２の複数のフローベーン３６Ｂは各々、配置された内部エリア２９の断面Ｃの面積Ｚの約１０パーセント〜約７０パーセントをブロックする。第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のフローベーン３６Ｂは、内部エリア２９を通る汚染燃焼ガスＰＧの全体的な流れに対して約５度〜約９０度の角度αで、文字「Ｖ」の形状に構成することができる。そのようなものとして、第１の複数のフローベーン３６Ａおよび第２の複数のフローベーン３６Ｂの各々の端部３６Ｃは、第１の複数のフローベーン３６Ａおよび第２の複数のフローベーン３６Ｂの各々の頂点３６Ｄの上流にある。さらに、第１の複数のフローベーン３６Ａと第２の複数のフローベーン３６Ｂが整列しておらず、つまり第２の複数のフローベーン３６Ｂは、第１の複数のフローベーン３６Ａの下流にあるが、すぐ後ろにはない。図２および図３に示すこの実施形態によれば、第１の複数のパイプ３４、第２の複数のパイプ３５、第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のフローベーン３６Ｂは各々、垂直に、すなわち、温調区画２８の底部２８Ｅから頂部２８Ｄに、したがって温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに対して概して直角に延びる縦軸Ａ−Ａで配置される。図４に示すこの実施形態の変形例によれば、第１の複数のパイプ３４、第２の複数のパイプ３５、第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のフローベーン３６Ｂは各々、水平に、すなわち、温調区画２８の一方の対向する側壁２８Ａから他方の対向する側壁２８Ａに（図２に最もよく示されている）、したがって温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに対して概して直角に延びる縦軸Ｂ−Ｂで配置される。図２および図３に示すように、第１のパイプ配列３２Ａの第１の複数のパイプ３４および第２のパイプ配列３２Ｂの第２の複数のパイプ３５は各々、２つの端部パイプ３３を備える。各端部パイプ３３は、対向する側壁２８Ａに隣接して配置される。同様に、図４に示すように、第１のパイプ配列３２Ａの第１の複数のパイプ３４および第２のパイプ配列３２Ｂの第２の複数のパイプ３５は各々、２つの端部パイプ３３を備える。各端部パイプ３３は、底部２８Ｅまたは頂部２８Ｄに隣接して配置される。さらに、主題の開示によれば、主題の温調区画２８は、ガスタービンエンジンシステム１０、選択的触媒還元システム３８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに関して、関連する下流の動作要件に応じて、１〜２０以上の配列対３０を備えることができる。しかし、図２〜図４には、限定ではなく単純化および明確化の目的で、１つの配列対３０のみが示されている。

複数の比較的高温環境の自立型パイプ３４、３５は、好ましくは、約１０００℃の高さの温度に達する環境内で安定した材料から製作される。そのような材料の例は、米国ペンシルベニア州フィラデルフィアのＳａｎｄｍｅｙｅｒＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙから市販されている合金耐熱ステンレス鋼３２１ＨＳＳ、およびそれと同様の利用可能な金属製品を含む。パイプ３４、３５は、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に基づいてサイズを変えることができる。パイプ３４、３５の開口部３７Ａは、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件を達成するために、円形、正方形、三角形、または任意の他の幾何学的形状などのサイズおよび形状とすることができる。同様に、開口部３７Ａの各々は、同じであっても異なっていてもよく、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に応じて、温調流体ＴＦを内部エリア２９内に単一の方向または複数の方向に注入するように動作可能である。好ましくは、温調流体ＴＦは、温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに概して直角な開口部３７Ａから注入される。

複数のフローベーン３６Ａ、３６Ｂは、好ましくは、約１０００℃の高さの温度に達する環境内で安定した材料から製作される。そのような材料の例は、米国ペンシルベニア州フィラデルフィアのＳａｎｄｍｅｙｅｒＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙから市販されている合金耐熱ステンレス鋼３２１ＨＳＳ、およびそれと同様の利用可能な金属製品を含む。

温調区画２８には、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂのパイプ３４、３５に流体接続された流体接続ダクト４０Ａを介して、温調流体供給部４０から周囲空気、冷気などの温調流体ＴＦが供給される。温調流体供給部４０は、周囲空気を温調流体ＴＦとして供給するファンまたはポンプであり得る。あるいは、温調流体供給部４０は、温調流体ＴＦとして供給される冷却空気または冷気を生成する熱交換器または冷却システムであってもよい。温調区画２８内では、供給された温調流体ＴＦは、パイプ３４、３５を通って流れ、パイプ３４、３５の側面３７Ｂに沿って１つまたは複数の開口部３７Ａから内部エリア２９に注入される。好ましくは、主題の実施形態によれば、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂ内では、開口部３７Ａは、パイプ３４、３５の側面３７Ｂと交互に並び、それにより開口部３７Ａは隣接するパイプ３４、３５の反対側の側面３７Ｂに配置される。隣接して配置されたパイプ３４、３５の側面３７Ｂと交互に並ぶ開口部３７Ａにより、隣接する開口部３７Ａは、互いに「対面する」または「対向する」ように配置される。また、対面または対向する開口部３７Ａは、同じであっても異なっていてもよく、単一の方向または複数の方向に注入してもよく、かつ／または互いに整列もしくはオフセットしてもよい。フローベーン３６Ａ、３６Ｂは、開口部３７Ａの反対側の隣接するパイプ３４、３５の側面３７Ｂに当接または固定される。同様に、フローベーン３６Ａ、３６Ｂは、端部パイプ３３の側面３７Ｂと、側壁２８Ａ（図２および図３）または頂部２８Ｄおよび底部２８Ｅ（図４）に対向する温調空気区画２８との間に当接または固定される。

汚染物質含有物ＮＣを有する汚染燃焼ガスＰＧは、ダクト１２Ａから入口壁２８Ｂの入口４２を通って、温調システム２６の温調区画２８の内部エリア２９に流入する。入口４２を通って温調区画２８に入る汚染燃焼ガスＰＧは、比較的高温であり、約６５０℃に及ぶ温度を有する。温調区画２８を通るこの比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧの流れは、フローベーン３６Ａによって迂回され、したがって比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧが配列対３０の第１のパイプ配列３２Ａの隣接する平行パイプ３４間に流される。パイプ３４の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを温調区画２８に、したがってパイプ３４間を流れる比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧに供給する。開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給される温調流体ＴＦは、比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧを冷却し、さらに比較的乱流の混合エリア３２Ｃで汚染燃焼ガスＰＧと混合し、いくつかのシステム１０では約５００℃〜約６００℃の範囲の温度が低下した汚染混合ガスＭＧを発生する。配列対３０の第１のパイプ配列３２Ａの下流の温調区画２８を通る汚染混合ガスＭＧの流れは、再びフローベーン３６Ｂによって迂回され、したがって汚染混合ガスＭＧが第２のパイプ配列３２Ｂの隣接するパイプ３５間に流される。パイプ３５の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを温調区画２８に、したがって隣接する平行パイプ３５間を流れる汚染混合ガスＭＧに供給する。パイプ３５の開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給される温調流体ＴＦは、汚染混合ガスＭＧを冷却して汚染混合ガスＭＧと混合し、約３５０℃〜約５００℃の範囲の温度を有するより低温の混合ガスＣＭを発生する。第２のパイプ配列３２Ｂの下流のより低温の混合ガスＣＭは、出口壁２８Ｃに平行であり、入口４２から出口４４への温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧ／より低温の混合ガスＣＭの全体的な流れに対して直角である温調区画２８の断面Ｓ−Ｓにわたって比較的均一な温度プロファイルである。比較的均一な温度プロファイルのより低温の混合ガスＣＭを達成することは、それらの間の比較的乱流の混合エリア３２Ｃにおける流体混合を可能にするためのパイプ３４、３５および距離Ｗを置いて配置された複数のフローベーン３６Ａ、３６Ｂによって促進される。開口部３７Ａの反対側の各パイプ３４、３５の各側面３７Ｂに沿って、かつ対向する側壁２８Ａに沿って配置された複数のフローベーン３６Ａ、３６Ｂにより、汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧの流れは迂回され、それによって完全な混合が生成され、汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧはパイプ３４、３５間を比較的排他的に流れ、そこから流れる温調流体ＴＦと共に開口部３７Ａを通過するようになる。結果として生じる比較的均一な温度プロファイルのより低温の混合ガスＣＭは、温調区画２８の出口４４から流体接続ダクト２６Ａを介して、関連する選択的触媒還元システム３８の入口４６に流入する。

主題の開示によれば、選択的触媒還元システム３８は、入口４６および出口６４を有するハウジング５２によって画定される内部エリア５０内に配置された触媒４８を備えた１つまたは複数の触媒床４８Ａを備える。選択的触媒還元システム３８のハウジング５２の入口４６に流入するより低温の混合ガスＣＭは、触媒４８の表面５４に接触する。触媒４８は、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）および／または二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの従来の市販の材料のものであってもよい。触媒４８は、完全に触媒材料の均質な構造として、または機械的に強いが触媒的に不活性な構造もしくは支持体４９上に支持された不均質な触媒コーティングとして存在し得る。触媒４８は、任意の適切なサイズ、形状、または構成のものであってもよい。さらに、注入システム５６は、例えば入口４６に隣接するダクト２６Ａ内など、触媒４８の上流に位置決めすることができる。注入システム５６は、ノズル６０および静的ミキサ７０を備えた配管５８を備える。配管５８には、還元剤供給部６２が流体接続される。還元剤供給部６２は、例えばアンモニアおよび／または尿素などの還元剤ＲＡをパイプ６２Ａを介して配管５８に供給する。配管５８から、還元剤ＲＡがノズル６０によってより低温の混合ガスＣＭに注入される。静的ミキサ７０は、ノズル６０からのより低温の混合ガスＣＭの流れに対して下流に存在する。静的ミキサ７０は、より低温の混合ガスＣＭが選択的触媒還元システム３８のハウジング５２の入口４６に入る前に、より低温の混合ガスＣＭ全体に還元剤ＲＡが均一に分散されるように還元剤ＲＡをより低温の混合ガスＣＭと混合するように構成される。触媒４８は、より低温の混合ガスＣＭから窒素酸化物および供給された還元剤ＲＡを選択的に吸着し、それによってより低温の混合ガスＣＭと比較して汚染物質含有物ＮＣが削減された、例えば、窒素酸化物が削減された処理ガスＴＧを発生する。吸着された窒素酸化物および還元剤ＲＡは、触媒４８の表面５４で化学反応を起こし、発生した反応生成物が脱離される。より具体的には、還元剤ＲＡは、より低温の混合ガスＣＭ中の窒素酸化物と反応して水および窒素を生成する。発生した処理ガスＴＧは、さらなる処理のために、または大気への環境保全的な放出のために出口６４を介してハウジング５２から流出する。

主題の温調システム２６の第２の実施形態は、図５〜図７に示すように、入口壁２８Ｂ、出口壁２８Ｃ、頂部２８Ｄおよび底部２８Ｅと一体に形成または取り付けられた対向する側壁２８Ａを備え、共に内部エリア２９を画定する温調区画２８を備える。内部エリア２９は、それらの間の比較的乱流の混合エリア３２Ｃにおける流体混合を可能にするための第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂを備える、少なくとも１つの配列対３０を備える。第１のパイプ配列３２Ａは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第１の複数のパイプ３４を備え、第２のパイプ配列３２Ｂは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第２の複数のパイプ３５を備える。第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５は各々、円形が示されているが、円形、正方形、三角形または他の幾何学的形状の比較的高温環境の自立型パイプ３４、３５を備える。図５および図６に示す実施形態によれば、第１の複数のフローベーン３６Ａは、第１の複数のパイプ３４と併せて配置され、第２の複数のフローベーン３６Ｂは、第２の複数のパイプ３５と併せて配置される。第１の複数のパイプ３４を有する第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のパイプ３５を有する第２の複数のフローベーン３６Ｂは各々、配置された内部エリア２９の断面Ｃの面積Ｚの約１０パーセント〜約７０パーセントをブロックする。第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のフローベーン３６Ｂは、内部エリア２９を通る汚染燃焼ガスＰＧの全体的な流れに対して約５度〜約９０度の角度αで、文字「Ｖ」の形状に構成することができる。そのため、第１の複数のフローベーン３６Ａの各々の端部３６Ｃは、頂点３６Ｄの上流にある。逆に、第２の複数のフローベーン３６Ｂの各々の端部３６Ｃは、頂点３６Ｄの下流にある。したがって、主題の開示によれば、配列対３０内の第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂは、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に応じて、同じであっても異なっていてもよい。同様に、温調区画２８内の配列対３０は、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に応じて、同じであっても異なっていてもよい。さらに、第１の複数のフローベーン３６Ａと第２の複数のフローベーン３６Ｂが整列しており、つまり第２の複数のフローベーン３６Ｂは、第１の複数のフローベーン３６Ａの下流にあり、すぐ後ろにある。この実施形態によれば、第１の複数のパイプ３４、第２の複数のパイプ３５、第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のフローベーン３６Ｂは各々、垂直に、すなわち、温調区画２８の底部２８Ｅから頂部２８Ｄに、したがって温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに対して概して直角に延びる縦軸Ａ−Ａで配置される。図７に示すこの実施形態の変形例によれば、第１の複数のパイプ３４、第２の複数のパイプ３５、第１の複数のフローベーン３６Ａ、および第２の複数のフローベーン３６Ｂは各々、水平に、すなわち、温調区画２８の一方の対向する側壁２８Ａから他方の対向する側壁２８Ａに、したがって温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに対して概して直角に延びる縦軸Ｂ−Ｂ（図５に最もよく示されている）で配置される。図５および図６に示すように、第１のパイプ配列３２Ａの第１の複数のパイプ３４および第２のパイプ配列３２Ｂの第２の複数のパイプ３５は各々、２つの端部パイプ３３を備える。各端部パイプ３３は、対向する側壁２８Ａに隣接して配置される。同様に、図７に示すように、第１のパイプ配列３２Ａの第１の複数のパイプ３４および第２のパイプ配列３２Ｂの第２の複数のパイプ３５は各々、２つの端部パイプ３３を備える。各端部パイプ３３は、底部２８Ｅまたは頂部２８Ｄに隣接して配置される。さらに、主題の開示によれば、主題の温調区画２８は、ガスタービンエンジンシステム１０、選択的触媒還元システム３８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに関して、関連する下流の動作要件に応じて、１〜２０以上の配列対３０を備えることができる。しかし、図５〜図７には、限定ではなく単純化および明確化の目的で、１つの配列対３０のみが示されている。

温調区画２８には、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂのパイプ３４、３５に流体接続された流体接続ダクト４０Ａを介して、温調流体供給部４０から周囲空気、冷気などの温調流体ＴＦが供給される。温調流体供給部４０は、周囲空気を温調流体ＴＦとして供給するファンまたはポンプであり得る。あるいは、温調流体供給部４０は、温調流体ＴＦとして供給される冷却空気または冷気を生成する熱交換器または冷却システムであってもよい。温調区画２８内では、供給された温調流体ＴＦは、パイプ３４、３５を通って流れ、パイプ３４、３５の側面３７Ｂに沿って１つまたは複数の開口部３７Ａから内部エリア２９に注入される。好ましくは、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂ内では、開口部３７Ａは、パイプ３４、３５の側面３７Ｂと交互に並び、それにより開口部３７Ａは隣接するパイプ３４、３５の反対側の側面３７Ｂに配置される。隣接して配置されたパイプ３４、３５の側面３７Ｂと交互に並ぶ開口部３７Ａにより、隣接する開口部３７Ａは、互いに「対面する」または「対向する」ように配置される。また、対面または対向する開口部３７Ａは、同じであっても異なっていてもよく、単一の方向または複数の方向に注入してもよく、かつ／または互いに整列もしくはオフセットしてもよい。フローベーン３６Ａ、３６Ｂは、開口部３７Ａの反対側の隣接するパイプ３４、３５の側面３７Ｂに当接または固定される。同様に、フローベーン３６Ａ、３６Ｂは、端部パイプ３３の側面３７Ｂと側壁２８Ａに対向する温調空気区画２８との間に当接または固定される。

主題の開示によれば、選択的触媒還元システム３８は、入口４６および出口６４を有するハウジング５２によって画定される内部エリア５０内に配置された触媒４８を備えた１つまたは複数の触媒床４８Ａを備える。選択的触媒還元システム３８のハウジング５２の入口４６に流入するより低温の混合ガスＣＭは、触媒４８の表面５４に接触する。触媒４８は、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）および／または二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの従来の市販の材料のものであってもよい。触媒４８は、完全に触媒材料の均質な構造として、または機械的に強いが触媒的に不活性な構造もしくは支持体４９上に支持された不均質な触媒コーティングとして存在し得る。触媒４８は、任意の適切なサイズ、形状、または構成のものであってもよい。さらに、注入システム５６は、例えば入口４６に隣接するダクト２６Ａ内など、触媒４８の上流に位置決めすることができる。注入システム５６は、ノズル６０および静的ミキサ７０を備えた配管５８を備える。配管５８には、還元剤供給部６２が流体接続される。還元剤供給部６２は、例えばアンモニアおよび／または尿素などの還元剤ＲＡをパイプ６２Ａを介して配管５８に供給する。配管５８から、還元剤ＲＡがノズル６０によってより低温の混合ガスＣＭに注入される。静的ミキサ７０は、ノズル６０のより低温の混合ガスＣＭの流れに対して下流に存在する。静的ミキサ７０は、より低温の混合ガスＣＭが選択的触媒還元システム３８のハウジング５２の入口４６に入る前に、より低温の混合ガスＣＭ全体に還元剤ＲＡが均一に分散されるように還元剤ＲＡをより低温の混合ガスＣＭと混合するように構成される。触媒４８は、より低温の混合ガスＣＭから窒素酸化物および供給された還元剤ＲＡを選択的に吸着し、それによってより低温の混合ガスＣＭと比較して汚染物質含有物ＮＣが削減された、例えば、窒素酸化物が削減された処理ガスＴＧを発生する。吸着された窒素酸化物および還元剤ＲＡは、触媒４８の表面５４で化学反応を起こし、発生した反応生成物が脱離される。より具体的には、還元剤ＲＡは、より低温の混合ガスＣＭ中の窒素酸化物と反応して水および窒素を生成する。発生した処理ガスＴＧは、さらなる処理のために、または大気への環境保全的な放出のために出口６４を介してハウジング５２から流出する。

主題の温調システム２６の第３の実施形態は、図８〜図１０に示すように、入口壁２８Ｂ、出口壁２８Ｃ、頂部２８Ｄおよび底部２８Ｅと一体に形成または取り付けられた対向する側壁２８Ａを備え、共に内部エリア２９を画定する温調区画２８を備える。内部エリア２９は、それらの間の比較的乱流の混合エリア３２Ｃにおける流体混合を可能にするための第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂを備える、少なくとも１つの配列対３０を備える。第１のパイプ配列３２Ａは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第１の複数のパイプ３４を備え、第２のパイプ配列３２Ｂは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第２の複数のパイプ３５を備える。第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５は各々、円形が示されているが、円形、正方形、三角形または他の幾何学的形状の比較的高温環境の自立型パイプ３４、３５を備える。図８〜図１０に示す実施形態によれば、第１のパイプ配列３２Ａは、側面３７Ｂの接触により側面３７Ｂに概して配置されるか、あるいは比較的わずかに離間して配置されたパイプ３４のグループ３１を備える。パイプ３４のグループ３１間には、それらの間の汚染燃焼ガスＰＣの流れのための流路ＦＰを画定する距離Ｙが存在する。第２のパイプ配列３２Ｂは、側面３７Ｂの接触により側面３７Ｂに概して配置されるか、あるいは比較的わずかに離間して配置されたパイプ３５のグループ３１を備える。パイプ３５のグループ３１間には、それらの間の汚染混合ガスＭＧの流れのための流路ＦＰを画定する距離Ｙが存在する。第１の複数のパイプ３４、および第２の複数のパイプ３５は各々、グループ３１に配置され、配置された内部エリア２９の断面Ｃの面積Ｚの約１０パーセント〜約７０パーセントをブロックする。第１の複数のパイプ３４、および第２の複数のパイプの各々のグループ３１は、文字「Ｖ」の形状に概して配置され、内部エリア２９を通る汚染燃焼ガスＰＧの全体的な流れに対して約５度〜約９０度の角度αを形成し得る。そのため、第１の複数のパイプ３４のグループ３１の端部パイプ３６Ｅは、中央パイプ３６Ｆの上流にある。逆に、第２の複数のパイプ３５のグループ３１の端部パイプ３６Ｅは、中央パイプ３６Ｆの下流にある。したがって、主題の開示によれば、配列対３０内の第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂは、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に応じて、同じであっても異なっていてもよい。同様に、温調区画２８内の配列対３０は、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に応じて、同じであっても異なっていてもよい。さらに、第１の複数のパイプ３４のグループ３１と第２の複数のパイプ３５のグループ３１が整列しており、つまり第２の複数のパイプ３５のグループ３１は、第１の複数のパイプ３４のグループ３１の下流にあり、すぐ後ろにある。パイプ３４、３５は、細長いパイプ３４、３５の全長に沿った開口部３７Ａからの温調流体ＴＦの流れのために構成されるか、またはパイプ３４、３５の第１の端部領域３１Ａの１つまたは複数の開口部３７Ａのみ、パイプ３４、３５の中間領域３１Ｂの１つまたは複数の開口部３７Ａのみ、もしくはパイプ３４、３５の第２の端部領域３１Ｃの１つまたは複数の開口部３７Ａのみへの温調流体ＴＦの流れのために構成されてもよい。そのようなものとして、開口部３７Ａは、温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧの流れ、温調流体ＴＦの注入に関して、下流のパイプ３４の側面３７Ｂに配置される。反対に、開口部３７Ａは、温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧの流れ、温調流体ＴＦの注入に関して、上流のパイプ３５の側面３７Ｂに配置される。図８および図９の実施形態によれば、第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５は各々、垂直に、すなわち、温調区画２８の底部２８Ｅから頂部２８Ｄに、したがって温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに対して概して直角に延びる縦軸Ａ−Ａで配置される。図１０に示すこの実施形態の変形例によれば、第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５は各々、水平に、すなわち、温調区画２８の対向する側壁２８Ａから、したがって温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに対して概して直角に延びる縦軸Ｂ−Ｂで配置される。主題の開示によれば、主題の温調区画２８は、ガスタービンエンジンシステム１０、選択的触媒還元システム３８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに関して、関連する下流の動作要件に応じて、１〜２０以上の配列対３０を備えることができる。しかし、図８〜図１０には、限定ではなく単純化および明確化の目的で、１つの配列対３０のみが示されている。

複数の比較的高温環境の自立型パイプ３４、３５は、好ましくは、約１０００℃の高さの温度に達する環境内で安定した材料から製作される。そのような材料の例は、米国ペンシルベニア州フィラデルフィアのＳａｎｄｍｅｙｅｒＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙから市販されている合金耐熱ステンレス鋼３２１ＨＳＳ、およびそれと同様の利用可能な金属製品を含む。パイプ３４、３５は、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に基づいてサイズを変えることができる。パイプ３４、３５の開口部３７Ａは、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件を達成するために、円形、正方形、三角形、または任意の他の幾何学的形状などのサイズおよび形状とすることができる。同様に、開口部３７Ａの各々は、同じであっても異なっていてもよく、選択的触媒還元システム３８の最適な動作のための温調流体ＴＦの要件に応じて、温調流体ＴＦを内部エリア２９内に単一の方向または複数の方向に注入するように動作可能である。

温調区画２８には、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂのパイプ３４、３５に流体接続された流体接続ダクト４０Ａを介して、温調流体供給部４０から周囲空気、冷気などの温調流体ＴＦが供給される。温調流体供給部４０は、周囲空気を温調流体ＴＦとして供給するファンまたはポンプであり得る。あるいは、温調流体供給部４０は、温調流体ＴＦとして供給される冷却空気または冷気を生成する熱交換器または冷却システムであってもよい。温調区画２８内では、供給された温調流体ＴＦは、パイプ３４、３５を通って流れ、パイプ３４、３５の側面３７Ｂに沿って１つまたは複数の開口部３７Ａから内部エリア２９に注入される。好ましくは、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂ内では、開口部３７Ａは、側面３７Ｂと交互に並び、それにより開口部３７Ａはパイプ３４による下流注入およびパイプ３５による上流注入のためにパイプ３４、３５の反対側の側面３７Ｂに配置される。また、開口部３７Ａは、同じであっても異なっていてもよく、単一の方向または複数の方向に注入してもよく、互いに整列もしくはオフセットしてもよく、かつ／またはパイプ３４、３５の全長、第１の端部領域３１Ａ、中間領域３１Ｂ、および／もしくは第２の端部領域３１Ｃからの注入のために配置されてもよい。

汚染物質含有物ＮＣを有する汚染燃焼ガスＰＧは、ダクト１２Ａから入口壁２８Ｂの入口４２を通って、温調システム２６の温調区画２８の内部エリア２９に流入する。入口４２を通って温調区画２８に入る汚染燃焼ガスＰＧは、比較的高温であり、約６５０℃に及ぶ温度を有する。温調区画２８を通るこの比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧの流れは、パイプ３４のグループ３１によって迂回され、したがって比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧが配列対３０の第１のパイプ配列３２Ａのパイプ３４のグループ３１間の流路ＦＰに流される。パイプ３４の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを温調区画２８に、したがってパイプ３４間の流路ＦＰを流れる比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧに供給する。開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給される温調流体ＴＦは、比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧを冷却し、さらに比較的乱流の混合エリア３２Ｃで汚染燃焼ガスＰＧと混合し、いくつかのシステム１０では約５００℃〜約６００℃の範囲の温度が低下した汚染混合ガスＭＧを発生する。配列対３０の第１のパイプ配列３２Ａの下流の温調区画２８を通る汚染混合ガスＭＧの流れは、パイプ３５のグループ３１によって再び迂回され、したがって比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧが配列対３０の第２のパイプ配列３２Ｂのパイプ３５のグループ３１間の流路ＦＰに流される。パイプ３５の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを温調区画２８に、したがってパイプ３５間の流路ＦＰを流れる汚染混合ガスＭＧに供給する。パイプ３５の開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給される温調流体ＴＦは、汚染混合ガスＭＧを冷却して汚染混合ガスＭＧと混合し、約３５０℃〜約５００℃の範囲の温度を有するより低温の混合ガスＣＭを発生する。第２のパイプ配列３２Ｂの下流のより低温の混合ガスＣＭは、出口壁２８Ｃに平行であり、入口４２から出口４４への温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧ／より低温の混合ガスＣＭの全体的な流れに対して直角である温調区画２８の断面Ｓ−Ｓにわたって比較的均一な温度プロファイルである。比較的均一な温度プロファイルのより低温の混合ガスＣＭを達成することは、それらの間の比較的乱流の混合エリア３２Ｃにおける流体混合を可能にするための第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂによって促進される。パイプ３４、３５のグループ３１に配置された第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂにより、汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧの流れは迂回され、それによって完全な混合が生成され、汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧはパイプ３４、３５間の流路ＦＰを比較的排他的に流れ、そこから流れる温調流体ＴＦと共に開口部３７Ａを通過するようになる。結果として生じる比較的均一な温度プロファイルのより低温の混合ガスＣＭは、温調区画２８の出口４４から流体接続ダクト２６Ａを介して、関連する選択的触媒還元システム３８の入口４６に流入する。

主題の開示によるガスタービンエンジンシステム１０を使用する方法は、各々がガスタービンエンジン１２への流体接続を有する温調システム２６および選択的触媒還元システム３８を配置することと、ガスタービンエンジン１２の燃焼器１８が生成した汚染燃焼ガスＰＧの汚染物質に吸着し、汚染物質含有物が削減された、例えば、窒素酸化物および／または炭素酸化物含有物が削減された処理ガスＴＧを得ることとを含む。そのような方法によれば、主題のガスタービンエンジンシステム１０のガスタービンエンジン１２は、圧縮機１４と、ガス供給部１６と、燃焼器１８と、燃料供給部２０と、シャフト２２と、外部負荷２４とを備える。ガスタービンエンジン１２の圧縮機１４は、流体接続ダクト１６Ａを介してガス供給部１６から圧縮機１４に供給される、例えば空気などのガスＧを圧縮し、それによって圧縮ガスＣＧを生成する。圧縮ガスＣＧは、圧縮機１４から流体接続ダクト１４Ａを介して燃焼器１８に流れる。燃焼器１８内では、供給された圧縮ガスＣＧは、流体接続ダクト２０Ａを介して燃料供給部２０から燃焼器１８に供給される加圧燃料流Ｆと混合される。燃料Ｆは、天然ガス、様々な種類の合成ガス、液体燃料、他の燃料および／またはそれらの混合物であり得る。燃焼器１８内で混合された圧縮ガスＣＧと燃料Ｆに点火すると、燃焼を介して汚染燃焼ガスＰＧが生成される。生成された汚染燃焼ガスＰＧは、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、炭素酸化物（ＣＯ_ｘ）、および同様の規制汚染物質を含む。燃焼器１８から、汚染燃焼ガスＰＧは、ダクト１８Ａを介してガスタービンエンジン１２に供給される。供給された汚染燃焼ガスＰＧは、ガスタービンエンジン１２を駆動して機械的仕事ＭＷを発生させる。ガスタービンエンジン１２の機械的仕事ＭＷは、シャフト２２を介して圧縮機１４を駆動し、かつ外部負荷２４を駆動する。外部負荷２４は、発電機または同様の機器であり得る。

温調システム２６は、ダクト１２Ａを介してガスタービンエンジン１２に流体接続される。温調システム２６は、入口壁２８Ｂ、出口壁２８Ｃ、頂部２８Ｄおよび底部２８Ｅと一体に形成または取り付けられた対向する側壁２８Ａを備え、共に内部エリア２９を画定する温調区画２８を備える。内部エリア２９は、少なくとも１つの配列対３０を備える。少なくとも１つの配列対３０の各々は、それらの間の比較的乱流の混合エリア３２Ｃにおける流体混合を可能にするための第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂを備える。第１のパイプ配列３２Ａは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第１の複数のパイプ３４を備え、第２のパイプ配列３２Ｂは、１つまたは複数の開口部３７Ａを有する第２の複数のパイプ３５を備える。主題の開示によれば、主題の温調区画２８は、ガスタービンエンジンシステム１０、選択的触媒還元システム３８を通る汚染燃焼ガスＰＧの流れに関して、関連する下流の動作要件に応じて、１〜２０以上の配列対３０を備えることができる。しかし、図１〜図１０には、限定ではなく単純化および明確化の目的で、１つの配列対３０のみが示されている。

温調区画２８には、第１のパイプ配列３２Ａおよび第２のパイプ配列３２Ｂのパイプ３４、３５に流体接続された流体接続ダクト４０Ａを介して、温調流体供給部４０から空気などの温調流体ＴＦが供給される。温調流体供給部４０は、周囲空気を温調流体ＴＦとして供給するファンまたはポンプであり得る。あるいは、温調流体供給部４０は、温調流体ＴＦとして供給される冷却空気を生成する冷却システムであってもよい。温調区画２８内では、供給された温調流体ＴＦは、パイプ３４、３５を通って流れ、パイプ３４、３５の側面３７Ｂに沿って開口部３７Ａから流出する。

汚染物質含有物ＮＣを有する汚染燃焼ガスＰＧは、ダクト１２Ａから入口壁２８Ｂの入口４２を通って、温調システム２６の温調区画２８の内部エリア２９に流入する。入口４２を通って温調区画２８に入る汚染燃焼ガスＰＧは、比較的高温であり、約６５０℃に及ぶ温度を有する。温調区画２８を通るこの比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧの流れは、パイプ３４および任意にフローベーン３６Ａによって迂回され、したがって比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧが第１のパイプ配列３２Ａのパイプ３４間に流される。パイプ３４の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを温調区画２８に、したがってパイプ３４間を流れる比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧに供給する。開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給される温調流体ＴＦは、比較的高温の汚染燃焼ガスＰＧを冷却し、汚染燃焼ガスＰＧと混合し、いくつかのシステム１０では約５００℃〜約６００℃の範囲の温度が低下した汚染混合ガスＭＧを発生する。第１のパイプ配列３２Ａの下流の温調区画２８を通る汚染混合ガスＭＧの流れは、再びパイプ３５および任意にフローベーン３６Ｂによって迂回され、したがって汚染混合ガスＭＧが第２のパイプ配列３２Ｂのパイプ３５間に流される。パイプ３５の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを温調区画２８に、したがってパイプ３５間を流れる汚染混合ガスＭＧに供給する。開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給される温調流体ＴＦは、汚染混合ガスＭＧを冷却して汚染混合ガスＭＧと混合し、約３５０℃〜約５００℃の範囲の温度を有するより低温の混合ガスＣＭを発生する。第２のパイプ配列３２Ｂの下流のより低温の混合ガスＣＭは、出口壁２８Ｃに平行であり、入口４２から出口４４への温調区画２８を通る汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧ／より低温の混合ガスＣＭの全体的な流れに対して直角である温調区画２８の断面Ｓ−Ｓにわたって比較的均一な温度プロファイルである。比較的均一な温度プロファイルのより低温の混合ガスＣＭを達成することは、パイプ３４、３５、第１の複数のフローベーン３６Ａおよび第２の複数のフローベーン３６Ｂ、または温調区画２８内に配置されたパイプ３４、３５のグループ３１によって促進される。パイプ３４、３５、第１の複数のフローベーン３６Ａおよび第２の複数のフローベーン３６Ｂにより、または温調区画２８内に配置されたパイプ３４、３５のグループ３１によって、汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧの流れは迂回され、それによって完全な混合が生成され、汚染燃焼ガスＰＣ／汚染混合ガスＭＧはそこから流れる温調流体ＴＦと共に開口部３７Ａを通過して流れるようになる。結果として生じる比較的均一な温度プロファイルのより低温の混合ガスＣＭは、温調区画２８の出口４４から流体接続ダクト２６Ａを介して、関連する選択的触媒還元システム３８の入口４６に流入する。

主題の開示によれば、選択的触媒還元システム３８は、入口４６および出口６４を有するハウジング５２によって画定される内部エリア５０内に配置された触媒４８を備えた１つまたは複数の触媒床４８Ａを備える。選択的触媒還元システム３８のハウジング５２の入口４６に流入するより低温の混合ガスＣＭは、触媒４８の表面５４に接触する。触媒４８は、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）および／または二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの従来の市販の材料のものであってもよい。触媒４８は、完全に触媒材料の均質な構造として、または機械的に強いが触媒的に不活性な構造もしくは支持体４９上に支持された不均質な触媒コーティングとして存在し得る。触媒４８は、任意の適切なサイズ、形状、または構成のものであってもよい。さらに、注入システム５６は、例えば入口４６に隣接するダクト２６Ａ内など、触媒４８の上流に位置決めすることができる。注入システム５６は、ノズル６０および静的ミキサ７０を備えた配管５８を備える。配管５８には、還元剤供給部６２が流体接続される。還元剤供給部６２は、例えばアンモニアおよび／または尿素などの還元剤ＲＡを配管５８に供給する。配管５８から、還元剤ＲＡがノズル６０によってより低温の混合ガスＣＭに注入される。触媒４８は、より低温の混合ガスＣＭから窒素酸化物および供給された還元剤ＲＡを選択的に吸着し、それによってより低温の混合ガスＣＭと比較して汚染物質含有物が削減された、例えば、窒素酸化物が削減された処理ガスＴＧを発生する。吸着された窒素酸化物および還元剤ＲＡは、触媒４８の表面５４で化学反応を起こし、発生した反応生成物が脱離される。より具体的には、還元剤ＲＡは、より低温の混合ガスＣＭ中の窒素酸化物と反応して水および窒素を生成する。発生した処理ガスＴＧは、さらなる処理のために、または大気への環境保全的な放出のために出口６４を介してハウジング５２から流出する。

要約すると、主題のガスタービンエンジンシステム１０は、ガスタービンエンジン１２と、入口４２、出口４４、第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂを備える少なくとも１つの配列対３０、第１のパイプ配列３２Ａと第２のパイプ配列３２Ｂとの間の距離Ｗにある混合エリア３２Ｃであって、第１のパイプ配列３２Ａは、第１の複数のパイプ３４を備え、第２のパイプ配列３２Ｂは、第２の複数のパイプ３５を備える混合エリア３２Ｃ、ならびに第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５の各パイプ３４、３５の１つまたは複数の開口部３７Ａを備える温調区画２８を備える温調システム２６と、選択的触媒還元システム３８とを備える。主題のガスタービンエンジンシステム１０は、第１のパイプ配列３２Ａ内に配置されたフローベーン３６Ａと、温調流体ＴＦを複数の開口部３７Ａを介して温調区画２８に供給するように動作可能な温調流体供給部４０とをさらに備える。主題のガスタービンエンジンシステム１０の一実施形態では、第１のパイプ配列３２Ａは、温調区画２８の対向する側壁２８Ａ間に水平に延びるように配置される。主題のガスタービンエンジンシステム１０の一実施形態では、第１のパイプ配列３２Ａは、温調区画２８の底部２８Ｅから頂部２８Ｄに垂直に延びるように配置される。主題のガスタービンエンジンシステム１０によれば、１つまたは複数の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを複数の方向で温調区画２８に供給する。主題のシステム１０の一実施形態では、フローベーン３６Ａ、３６Ｂは、第１のパイプ配列３２Ａ内に配置され、第２のパイプ配列３２Ｂ内に配置される。また、主題のシステム１０の一実施形態によれば、１つまたは複数の開口部３７Ａは、パイプ３４、３５の第１の端部領域３１Ａ、パイプ３４、３５の中間領域３１Ｂ、パイプ３４、３５の第２の端部領域３１Ｃ、またはそれらの組み合わせにパイプ３４、３５の全長に沿って配置される。

要約すると、ガスタービンエンジンシステム１０を使用する方法は、ガスタービンエンジン１２によって生成された汚染物質含有物ＮＣを含む汚染燃焼ガスＰＧを下流の温調システム２６に供給することであって、温調システム２６は、入口４２、出口４４、第１のパイプ配列３２Ａおよび距離Ｗを置いて配置された第２のパイプ配列３２Ｂを備える少なくとも１つの配列対３０、第１のパイプ配列３２Ａと第２のパイプ配列３２Ｂとの間の距離Ｗにある混合エリア３２Ｃであって、第１のパイプ配列３２Ａは、第１の複数のパイプ３４を備え、第２のパイプ配列３２Ｂは、第２の複数のパイプ３５を備える混合エリア３２Ｃ、ならびに第１の複数のパイプ３４および第２の複数のパイプ３５の各パイプ３４、３５の１つまたは複数の開口部３７Ａを備える温調区画２８を備えることと、温調流体ＴＦを１つまたは複数の開口部３７Ａを介して温調区画２８内の汚染燃焼ガスＰＧに供給し、温度が低下した混合ガスＭＧを得ることと、温度が低下した混合ガスＣＭを下流の選択的触媒還元システム３８に供給し、汚染燃焼ガスＰＧと比較して汚染物質含有物ＮＣが削減された処理ガスＴＧを得ることとを含む。また、主題の方法によれば、フローベーン３６Ａは、第１のパイプ配列３２Ａ内に配置されるか、またはフローベーン３６Ａ、３６Ｂは、第１のパイプ配列３２Ａと第２のパイプ配列３２Ｂの両方内に配置される。主題の方法による温調流体ＴＦは、空気または冷却空気である。また、主題の方法によれば、第１のパイプ配列３２Ａは、温調区画２８の対向する側壁２８Ａ間を延びるように水平に配置されるか、または第１のパイプ配列３２Ａは、温調区画２８の底部２８Ｅから頂部２８Ｄに延びるように垂直に配置される。さらに、主題の方法によれば、１つまたは複数の開口部３７Ａは、温調流体ＴＦを複数の方向で温調区画２８に供給する。１つまたは複数の開口部３７Ａは、パイプ３４、３５の第１の端部領域３１Ａ、パイプ３４、３５の中間領域３１Ｂ、パイプ３４、３５の第２の端部領域３１Ｃ、またはそれらの組み合わせにパイプ３４、３５の全長に沿って配置される。

主題の開示について多数の実施形態を参照して説明してきたが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。加えて、本開示の本質的な範囲を逸脱せずに特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本開示は、主題のシステムおよび方法について開示された特定の実施形態に限定されないが、主題の開示は、添付の特許請求の範囲に該当するすべての実施形態を含むことが意図される。さらに、「第１の」、「第２の」などの用語の使用は、いかなる順序または重要性も意味するものではなく、むしろ１つの要素と別の要素とを区別するために使用される。さらに、「下流」および「上流」という用語の使用は、ガスタービンエンジンシステム１０を通る煙道ガスＦＧの流れの全体の一般的な方向に関して相対的である。

１０ガスタービンエンジンシステム
１２ガスタービンエンジン
１２Ａダクト
１４圧縮機
１４Ａ流体接続ダクト
１６ガス供給部
１６Ａ流体接続ダクト
１８燃焼器
１８Ａダクト
２０燃料供給部
２０Ａ流体接続ダクト
２２シャフト
２４外部負荷
２６温調システム
２６Ａ流体接続ダクト
２８温調区画、温調空気区画
２８Ａ対向する側壁
２８Ｂ入口壁
２８Ｃ出口壁
２８Ｄ頂部
２８Ｅ底部
２９内部エリア
３０配列対
３１パイプのグループ
３１Ａ第１の端部領域
３１Ｂ中間領域
３１Ｃ第２の端部領域
３２Ａ第１のパイプ配列
３２Ｂ第２のパイプ配列
３２Ｃ混合エリア
３３端部パイプ
３４第１の複数のパイプ、自立型パイプ、平行パイプ
３５第２の複数のパイプ、自立型パイプ、平行パイプ
３６Ａ第１の複数のフローベーン
３６Ｂ第２の複数のフローベーン
３６Ｃ端部
３６Ｄ頂点
３６Ｅ端部パイプ
３６Ｆ中央パイプ
３７Ａ開口部
３７Ｂ側面
３８選択的触媒還元システム
４０温調流体供給部
４０Ａ流体接続ダクト
４２入口
４４出口
４６入口
４８触媒
４８Ａ触媒床
４９支持体
５０内部エリア
５２ハウジング
５４表面
５６注入システム
５８配管
６０ノズル
６２還元剤供給部
６２Ａパイプ
６４出口
７０静的ミキサ
Ｃ内部エリアの断面
Ｆ加圧燃料流、燃料
Ｇガス
Ｗ距離
Ｙ距離
Ｚ断面の面積
ＣＧ圧縮ガス
ＣＭより低温の混合ガス
ＦＧ煙道ガス
ＦＰ流路
ＭＧ汚染混合ガス
ＭＷ機械的仕事
ＮＣ汚染物質含有物
ＰＣ汚染燃焼ガス
ＰＧ汚染燃焼ガス
ＲＡ還元剤
ＴＦ温調流体
ＴＧ処理ガス
α 角度

Claims

ガスタービンエンジン（１２）と、
入口（４２）、出口（４４）、第１のパイプ配列（３２Ａ）および距離（Ｗ）を置いて配置された第２のパイプ配列（３２Ｂ）を備える少なくとも１つの配列対（３０）、前記第１のパイプ配列（３２Ａ）と前記第２のパイプ配列（３２Ｂ）との間の前記距離（Ｗ）にある混合エリア（３２Ｃ）であって、前記第１のパイプ配列（３２Ａ）は、第１の複数のパイプ（３４）を備え、前記第２のパイプ配列（３２Ｂ）は、第２の複数のパイプ（３５）を備える混合エリア（３２Ｃ）、ならびに前記第１の複数のパイプ（３４）および前記第２の複数のパイプ（３５）の各パイプ（３４、３５）の１つまたは複数の開口部（３７Ａ）を備える温調区画（２８）を備える温調システム（２６）と、
選択的触媒還元システム（３８）と
を備える、ガスタービンエンジンシステム（１０）。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）内に配置されたフローベーン（３６Ａ、３６Ｂ）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）内に配置され、前記第２のパイプ配列（３２Ｂ）内に配置されたフローベーン（３６Ａ、３６Ｂ）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
温調流体（ＴＦ）を前記複数の開口部（３７Ａ）を介して前記温調区画（２８）に供給するように動作可能な温調流体供給部（４０）をさらに備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）は、前記温調区画（２８）の対向する側壁（２８Ａ）間に水平に延びるように配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）は、前記温調区画（２８）の底部（２８Ｅ）から頂部（２８Ｄ）に垂直に延びるように配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記１つまたは複数の開口部（３７Ａ）は、温調流体（ＴＦ）を複数の方向で前記温調区画（２８）に供給する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記１つまたは複数の開口部（３７Ａ）は、前記パイプ（３４、３５）の第１の端部領域（３１Ａ）、前記パイプ（３４、３５）の中間領域（３１Ｂ）、前記パイプ（３４、３５）の第２の端部領域（３１Ｃ）、またはそれらの組み合わせに前記パイプ（３４、３５）の全長に沿って配置される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム（１０）。
ガスタービンエンジンシステム（１０）を使用する方法であって、
ガスタービンエンジン（１２）によって生成された汚染物質含有物（ＮＣ）を含む汚染燃焼ガス（ＰＧ）を下流の温調システム（２６）に供給することであって、前記温調システム（２６）は、入口（４２）、出口（４４）、第１のパイプ配列（３２Ａ）および距離（Ｗ）を置いて配置された第２のパイプ配列（３２Ｂ）を備える少なくとも１つの配列対（３０）、前記第１のパイプ配列（３２Ａ）と前記第２のパイプ配列（３２Ｂ）との間の前記距離（Ｗ）にある混合エリア（３２Ｃ）であって、前記第１のパイプ配列（３２Ａ）は、第１の複数のパイプ（３４）を備え、前記第２のパイプ配列（３２Ｂ）は、第２の複数のパイプ（３５）を備える混合エリア（３２Ｃ）、ならびに前記第１の複数のパイプ（３４）および前記第２の複数のパイプ（３５）の各パイプ（３４、３５）の１つまたは複数の開口部（３７Ａ）を備える温調区画（２８）を備えることと、
温調流体（ＴＦ）を前記１つまたは複数の開口部（３７Ａ）を介して前記温調区画（２８）内の前記汚染燃焼ガス（ＰＧ）に供給し、温度が低下した混合ガス（ＭＧ）を得ることと、
前記温度が低下した混合ガス（ＣＭ）を下流の選択的触媒還元システム（３８）に供給し、前記汚染燃焼ガス（ＰＧ）と比較して汚染物質含有物（ＮＣ）が削減された処理ガス（ＴＧ）を得ることと
を含む、方法。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）内に配置されたフローベーン（３６Ａ、３６Ｂ）、または前記第１のパイプ配列（３２Ａ）と前記第２のパイプ配列（３２Ｂ）の両方内に配置されたフローベーン（３６Ａ、３６Ｂ）をさらに備える、請求項９に記載の方法。
前記温調流体（ＴＦ）は、空気または冷却空気である、請求項９または１０に記載の方法。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）は、前記温調区画（２８）の対向する側壁（２８Ａ）間に水平に延びるように配置される、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
前記第１のパイプ配列（３２Ａ）は、前記温調区画（２８）の底部（２８Ｅ）から頂部（２８Ｄ）に垂直に延びるように配置される、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
前記１つまたは複数の開口部（３７Ａ）は、前記温調流体（ＴＦ）を複数の方向で前記温調区画（２８）に供給する、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
前記１つまたは複数の開口部（３７Ａ）は、前記パイプ（３４、３５）の第１の端部領域（３１Ａ）、前記パイプ（３４、３５）の中間領域（３１Ｂ）、前記パイプ（３４、３５）の第２の端部領域（３１Ｃ）、またはそれらの組み合わせに前記パイプ（３４、３５）の全長に沿って配置される、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の方法。