JP5715753B2 - 排気ガス循環システムを制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス再循環システムに関し、より詳細には排気ガス再循環システムを制御するための方法及びシステムに関する。

窒素酸化物（以下ＮＯｘ）及び二酸化炭素（以下ＣＯ₂）、並びに限定ではないがＳＯ₂及びＳＯ₃などの硫黄酸化物（以下ＳＯｘ）排出物の環境に対する長期的影響への懸念が高まっている。ガスタービンなどのターボ機械によって放出される可能性のある排出物の許容可能なレベルは厳しく規制されている。ターボ機械のオペレータは、放出されるＮＯｘ、ＣＯ₂、及びＳＯｘのレベルを低減する方法を求めている。

排気ガス再循環（ＥＧＲ）は一般に、ターボ機械の吸入部分を通って放出される排気の一部を再循環することを伴う。次いで、排気は燃焼前の流入空気流と混合される。ＥＧＲプロセスは、濃縮ＣＯ₂の除去及び隔離を可能にし、また、ＮＯｘ及びＳＯｘ排出物レベルを低減することができる。

一般に、ＥＧＲプロセスは、排気流中にＣＯ₂を濃縮し、下流側プロセスにおいてＣＯ₂をより容易に隔離することができるように、排気流の容積を低減する。しかしながら、燃料内に含まれている幾らかの硫黄の濃縮の影響が同様にある。硫黄は酸素と反応してＳＯｘを生成し、再循環するとより濃縮されるようになる。飽和し冷却された排気流は、周囲空気と混合され、ガスタービン入口内で吸入流体を生成する。ここで生成される凝縮物から含有する硫酸が除かれ、これが下流の圧縮機入口に運ばれた場合には、圧縮機ブレードを腐食する可能性がある。

排気ガスストリー中にはかなりの量の凝縮性蒸気が存在する。これらの蒸気には通常、水、酸、アルデヒド、炭化水素、硫黄酸化物、及び塩素化合物などの様々な構成成分が含まれる。未処理のままでは、これらの成分は、ガスタービンへの流入が可能である場合に内部部品の腐食及び汚損を促進することになる。

現在知られているＥＧＲシステムに関しての幾つかの問題がある。排気ガス内に不純物及び湿気があることにより、ＳＯｘ排出物のような排出物生成を低減するための単純な再循環ループを利用することができなくなる。タービンの汚損、腐食、及び内部のターボ機械部品の促進摩耗は、ターボ機械の吸入部分への排気ガスの直接導入によって生じることになる。その結果、分流排気ガスは、吸入空気と配合される前に処理する必要がある。

上記の理由により、ＥＧＲシステムを制御する方法に対する必要性がある。本方法は、ＳＯｘ排出物から生じる液体生成物のレベルを低減する。本方法は、吸入流体の温度を凝縮温度よりも上回るように維持しようとする。

本発明の実施形態によれば、ターボ機械（１００）によって生成される排気流（１６５）内で液体生成物が形成される可能性を低減する方法（２００）であって、該方法（２００）は、吸入空気（１１５）及び排気流（１６５）を含む吸入流体（１２５）の温度を高めるための、１以上のバルブ（１９３）を有する吸入抽気加熱（ＩＢＨ）システム（１９０）と、吸入システムから吸入流体（１２５）を受け取り且つ加圧する圧縮機（１０５）とを備えたターボ機械（１００）を提供する段階と、ＥＧＲスキッド（１７５）及びＥＧＲ流れ制御デバイス（１７０）の少なくとも１つを備えた１以上の排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム（１５０）を提供する段階と、ＩＢＨシステム（１９０）を利用して吸入流体（１２５）の温度を凝縮温度よりも高くする段階と、ＥＧＲ流れ制御デバイス（１７０）を調整して排気流（１６５）の流量を調節する段階と、を含む。

本発明の実施形態が動作する環境を示す概略図。 ＳＯｘ排出物から生じた液体生成物のレベルを低減する方法を示すフローチャート。 ＳＯｘ排出物から生じた液体生成物のレベルを低減する方法を示すフローチャート。 本発明の例示的な実施形態に係るＥＧＲシステムを利用してＳＯｘ排出物から生じる液体生成物のレベルを低減する例示的なシステムのブロック図。

好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。異なる構造及び作動を有するその他の実施形態も、本発明の技術的範囲から逸脱するものではない。

本明細書では、特定の用語は、専ら読者の便宜のために使用しており、本発明の技術的範囲に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上部」、「下部」、「左側」、「右側」、「前方」、「後方」、「頂部」、「底部」、「水平方向」、「垂直方向」、「上流側」、「下流側」、「前部」、「後部」などの用語は、図に示す構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、本発明の実施形態の１つ又は複数の要素は、あらゆる方向に配向することができ、従って、特に明記しない限り、この用語は、このような変形形態を含むものとして理解されたい。

本発明は、ＳＯｘの濃縮物、ＮＯｘ、濃縮ＣＯ₂、及び他の有害な構成成分（これらの全ては排気の一部分内に存在することができる（以下、「排気流」又は同様のもの））を低減するためのシステムを制御する技術的作用を有する。次いで、排気の一部は、ユニットの信頼性及び可用性に影響を及ぼすことなく、ターボ機械に再流入する前に吸入空気と混合することができる。吸入流体は、再循環排気流と吸入空気との混合気とみなすことができる。ＥＧＲシステムは、ターボ機械が、限定ではないがスピンニングリザーブ、部分負荷、ベース負荷、又はこれらの組み合わせなどのモードで運転している間に機能することができる。

本発明の実施形態は、ＳＯｘ排出物から生じた液体生成物のレベルを低減する技術的作用を有するシステムの形態をとる。本発明は、吸入流体の温度を凝縮温度よりも上回るように維持しようとする方法を提供する。

本発明は、限定ではないが、高出力ガスタービン、航空転用ガスタービン、又は同様のものなどのガス状流体を生成する様々なターボ機械に適用することができる。本発明の実施形態は、単一ガスタービン又は複数のターボ機械の何れにも適用することができる。本発明の実施形態は、単純サイクル又は複合サイクル構成で作動するターボ機械に適用することができる。

一般に、本発明の実施形態の排気ガス再循環システムは、複数の要素を含む。要素の構成及び順序は、排気ガスの組成及び使用される冷却流体のタイプによって決定付けることができる。一般に、排気ガス再循環プロセスを構成するステップは、分流、構成成分低減、及び混合である。

ここで各図を参照すると、種々の参照符号は幾つかの図を通して同じ符号を示し、図１は、本発明の一実施形態が作動する環境を示す概略図である。図１は、限定ではないが、ターボ機械１００、ＥＧＲシステム１５０、及び熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１９５を有する発電プラント施設などの施設を示している。或いは、本発明は、ＨＲＳＧ１９５の無い施設と統合することもできる。

本発明の一実施形態では、ＥＧＲスキッド１７５は、淡水、海水、又はこれらの組み合わせを含むことができる流体を使用して、排気流１６５を冷却することができる。本発明の一実施形態は、ＥＧＲシステム１５０の性能に対するＥＧＲスキッド流体特性の影響を最小限にすることを目的として、１以上のＥＧＲスキッドに導入される前に、海水と淡水とを配合することができる。配合流体は、海水組成の変化の影響を最小限にすることができる。

本発明の要素は、排気ガス再循環システムが機能し作動することができる動作環境に耐え得るあらゆる材料で作製することができる。

以下で説明するように、本発明の実施形態は、１以上のＥＧＲスキッド１７５及びＥＧＲ流れ制御デバイス１７０を利用して、排気ガスの一部を再循環することができる。ＥＧＲスキッド１７５は、１以上の熱交換器の形態をとることができる。

本発明の一実施形態は、ＥＧＲシステム１５０と共にターボ機械１００の吸入抽気加熱システム（ＩＢＨ）１９０を組み込むことができる。本発明において、ＩＢＨシステム１９０は、凝縮温度を上回って吸入流体の温度を維持するのに使用することができる。これにより、ターボ機械１００の吸入システム内でＳＯｘが凝縮して硫酸になる（ターボ機械１００の圧縮機１０５の部品の腐食を生じさせる恐れがある）可能性を低減することができる。

ターボ機械１００は、シャフト１１０を有する圧縮機１０５を備える。一般に、吸入流体１２５は、圧縮機１０５に流入して加圧され、次いで燃焼システム１３０に吐出され、ここで、限定ではないが天然ガスなどの燃料１３５が燃焼し、高エネルギー燃焼ガス１４０を提供して、タービンセクション１４５を駆動する。タービンセクション１４５において、高温ガスのエネルギーは仕事に変換され、その一部は、シャフト１１０を介して圧縮機１０５を駆動するのに使用され、残りは、負荷（図示せず）を駆動する有用な仕事に使用可能である。全排気１２０はタービンセクション１５０から出て、ＨＲＳＧ１９５に入ることができる。

図１に示すように、ターボ機械１００はまた、ＩＢＨ１９０を備えることができる。一般に、ＩＢＨシステム１９０は、圧縮機１０５中の加圧空気の一部を除去する。これは、幾つかの動作上の目的で行うことができる。幾つかのターボ機械１００の始動中に、加圧されている空気の一部を除去し、圧縮機ストール又は圧縮機サージを防ぐことができる。ここで、ＩＢＨシステム１９０を用いて、加圧空気の一部を除去し、これらの事象の可能性を低減することができる。

ＩＢＨシステム１９０はまた、圧縮機１０５の部品の氷結を防ぐのに用いることができる。ここで、圧縮機１０５から抽出された加圧空気は再循環されて、圧縮機１０５の部品の氷結を生じる可能性のある温度を超えるまで、流入する吸入空気１１５を加熱する。

ＩＢＨシステム１９０の一実施形態は、１以上のバルブ１９３と、１以上のＩＢＨデバイス１９９とを備えることができる。１以上のバルブ１９３は、圧縮機１０５から抽出される加圧流体の流れを制御するのに役立つ。１以上のＩＢＨデバイス１９９は、湿球温度、乾球温度、絶対湿度、相対湿度、又はこれらの組み合わせのうちの１以上の測定を行うことができる。本発明の一実施形態では、ＩＢＨデバイス１９９は、ターボ機械１００の吸入セクション内に配置することができる。

ＥＧＲシステム１５０は複数の要素を備える。これらの要素の構成及び順序は、排気流１６５の組成及びＥＧＲシステム１５０の構成要素によって使用される冷却流体のタイプによって決定付けることができる。更に、ＥＧＲシステム１５０の代替の実施形態は、以下で説明する部品以外の追加の部品又はそれよりも少ない部品を含むことができる。従って、図１とは異なる種々の配列、及び／又は構成を本発明の実施形態と一体化することができる。

図１に示すように、ＥＧＲシステム１５０の一実施形態は、ＥＧＲダンパ１５５、ＥＧＲ流れ制御デバイス１７０、ＥＧＲスキッド１７５、混合ステーション１８０、ミスト分離器１８５、及び１以上の成分フィードバックデバイス１９７を備えることができる。

使用中、本発明のＥＧＲシステム１５０の一実施形態は、ターボ機械１００が排気流１６５を生成している間に作動することができる。ＥＧＲダンパ１５５は、排気流１６５の所望の流量を可能にするよう位置付けることができ、非再循環排気１６０は、排気スタック（図示せず）又は同様のものを通って流れることができる。次いで、排気流１６５は、ファン、ブロア、又は同様のものの形態をとることができるＥＧＲ流れ制御デバイス１７０を通って下流側に流れることができる。

次に、排気流１６５は、ＥＧＲスキッド１７５に流れることができる。ここで、排気流１６５は、第１の温度から低温の第２の温度まで冷却することができる。第２の温度は、ＳＯｘ排出物の一部の再循環を可能にすることができる。次いで、排気流１６５は、混合ステーション１８０に流れることができ、ここで排気流１６５は、吸入空気１１５と混合されて、吸入流体１２５を形成することができる。混合プロセスの間、排気流１６５の温度は、凝縮を可能にするよう下げることができる。次に、吸入流体１２５は、ミスト分離器１８５を通じて流れることができ、該ミスト分離器１８５は、吸入流体１２５内の凝縮物小滴を低減することができる。

次に、吸入流体１２５は、ターボ機械１００の吸入セクション（図示せず）を通って流れることができる。ここで、ＩＢＨシステム１９０は、吸入流体１２５が圧縮機１０５の部品内に凝縮するのを防ぐことができる温度範囲を超えて吸入流体１２５の温度を高めることができる。

ＥＧＲシステム１５０の作動中、制御システムは、作動データを受け取ることができる。このデータは、１以上の成分フィードバックデバイス１９７からの吸入流体１２５内の１以上の成分のレベルに関するデータを含むことができる。このデータはまた、上述のように１以上のＩＢＨデバイス１９９により受け取ることができる湿球温度データ、乾球温度データ、絶対湿度データ、及び相対湿度データを含むことができる。作動データを使用して、ターボ機械１００及び／又はＥＧＲシステム１５０の作動を制御することができる。

理解されるように、本発明は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。更に、本発明は、媒体内に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。

あらゆる好適なコンピュータ読み取り可能媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、限定ではないが、例えば電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ読み取り可能媒体のより具体的な実施例（非網羅的リスト）には、以下のもの、すなわち、１以上のワイヤを有する電気的接続部、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能・プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットをサポートするものなどの伝送媒体、或いは磁気記憶装置が含まれることになる。プログラムは、例えば紙又は他の媒体を光学的にスキャンすることにより電子的に取り込み、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイルし、解釈し、又は他の方法で処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができるので、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、プログラムを印刷する紙又は他の好適な媒体であってもよい点に留意されたい。本明細書の文脈に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって或いはこれらと関連して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝播、又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。

本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）７、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋、或いは、上述の言語の様々なバージョンを含めた同様のものなどの、オブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような、従来の手続き形プログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして全体的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、或いは、部分的にユーザコンピュータ上で且つ部分的にリモートコンピュータ上で、又は全体的にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者の場合には、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク及びこれらの組み合わせを介してユーザコンピュータに接続することができ、或いは外部コンピュータに対して接続することができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。

以下では、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する手段をもたらすようにすることができる。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶させることができ、該命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して特定の方式で機能させることができ、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する命令手段を含む製品をもたらすようにする。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行させてコンピュータに実装されるプロセスを生成し、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックで指定された機能／動作を実施するステップを提供するようにする。

本発明は、ＳＯｘ排出物から生じた液体生成物のレベルを低減する技術的作用を有する制御システム又は同様のものを含むことができる。制御システムは、１以上の成分フィードバックデバイス１９７から１以上の成分の濃縮に関するデータを受け取ることができる。制御システムはまた、１以上のＩＢＨデバイス１９９により湿球温度、乾球温度、絶対湿度、相対湿度、又は同様のものに関するデータを受け取ることができる。受信データの一部に基づいて、制御システムはまた、ＥＧＲシステム１５０及び／又はＩＢＨシステム１９０の作動に適応することができる。

本発明の実施形態の制御システムは、ターボ機械１００を自動的に及び／又は連続して監視し、ＥＧＲシステム１５０が作動するかどうかを判断するよう構成することができる。或いは、制御システムは、ＥＧＲシステム１５０の開始動作に対するユーザ動作を必要とするよう構成することができる。本発明の制御システムの一実施形態は、スタンドアロンシステムとして機能することができる。或いは、制御システムは、タービン制御又はプラント制御システムなど、広範なシステム内でモジュール又は同様のものとして一体化することができる。

図２Ａ及び２Ｂ、すなわち総称して図２は、ＳＯｘ排出物から生じた液体生成物のレベルを低減する方法を示すフローチャートである。本発明の一実施形態では、ＥＧＲシステム１５０は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと一体化することができる。ＧＵＩにより、オペレータは、以下に説明される方法２００を進めることが可能になる。ＧＵＩはまた、ＥＧＲシステム１５０のステータスの１以上の通知を提供することができる。

方法２００のステップ２０５では、ターボ機械１００が排気を生成する。ターボ機械１００のタイプ及び／又は作動に応じて、生成された排気は、限定ではないが、約１０，０００Ｌｂ／ｈｒから約５０，０００，０００Ｌｂ／ｈｒの流量、及び約１００°Ｆから約１５００°Ｆの温度を有することができる。

ステップ２１０では、方法２００は、１以上の初期設定許容条件が満たされるかどうかを判断することができる。本発明の一実施形態は、ＥＧＲシステム１５０が排気流１６５を処理し始める前に、１以上の初期設定許容条件が満たされることを必要とすることができる。初期設定許容条件は、一般に、ターボ機械１００及びＥＧＲシステム１５０が排気流１６５を処理できる状態になっていることを確認する許容条件とみなすことができる。本発明の一実施形態では、ユーザは、１以上の初期設定許容条件を定めることができる。

１以上の初期設定許容条件は、ＥＧＲシステム１５０の予熱ステータス、ＥＧＲシステム１５０の作動即応性、ＥＧＲシステム１５０の１以上の故障状態のステータス、及びこれらの組み合わせを含むことができる。１以上の初期設定許容条件が満たされた場合、方法２００はステップ２１５に進むことができ、そうでない場合、１以上の初期設定許容条件が満たされるまで、ステップ２０５に戻ることができる。

ステップ２１５では、方法２００は、ＥＧＲシステム１５０が初期設定され、排気流１６５を処理できる状態にあることをユーザに通知することができる。本発明の一実施形態では、ＧＵＩは、ポップアップウィンドウ、アラーム、又は他の類似の方法で通知することができる。

ここで方法２００は、図２に示すように、２以上の並列経路に進むことができる。初期設定許容条件が満たされた後、方法２００は、ステップ２１５及びステップ２５５に同時に進むことができる。

ステップ２２０では、方法２００は、１以上の流れ制御デバイスを調整することができる。流れ制御デバイスは、排気流１６５がＥＧＲシステム１５０の特定の一部分を流れることができるようにするＥＧＲシステム１５０の部品とみなすことができる。１以上の流れ制御デバイスは、ＥＧＲダンパ１５５又は同様のものの形態をとることができる。

ＥＧＲダンパ１５５は、ターボ機械１００により生成された全排気１２０の一部をＥＧＲシステム１５０に分流することができ、ここでこの分流部分が排気流１６５になる。例えば、限定ではないが、ＥＧＲダンパ１５５が開いて、全排気１２０の最大４５％の分流を排気流１６５にし、該排気流１６５をＥＧＲシステム１５０が受け取ることができるようすることができる。

ここで再度ステップ２２５を参照すると、方法２００は、ＥＧＲシステム１５０内の排気流１６５の流量を調節することができる。方法２００は、１以上のＥＧＲ制御デバイス（図示せず）を利用して、排気流１６５の流量を調節することができる。ＥＧＲダンパ１５５は、全排気１２０の最大約４５％の分流を排気流１６５に割り当てることができる。ＥＧＲシステム１５０の効率は、排気流１６５の流量が増大した場合に改善することができる。１以上のＥＧＲ制御デバイスによって、排気流１６５がＥＧＲシステム１５０の圧力低下を克服し、１以上の排気流１６５がＥＧＲシステム１５０を貫流できるようにすることができる。１以上のＥＧＲ制御デバイスは、排気流１６５の流量を増大させることができる、ファン、ブロア、又は同様のデバイスの形態をとることができる。

制御システムは、複数の圧力トランスミッタ又は同様のものと一体化することができる。トランスミッタは、ＥＧＲシステム１５０全体にわたって配置することができ、ＥＧＲシステム１５０内の圧力低下を判断することができる。制御システムは、圧力低下に関するデータを受け取ることができる。次いで制御システムは、必要に応じてこの圧力低下を克服するようにＥＧＲ制御デバイスの速度を調節することができる。

ステップ２３０では、方法２００は、排気成分を分析して、ＳＯｘ成分が液体生成物を凝縮及び形成する可能性を判断することができる。

ステップ２３５では、方法２００は、前述の成分が許容可能な範囲内にあるかどうかを判断することができる。本発明は、種々のセンサ、熱電対、及び他の類似のデバイスを利用して、排気流１６５内に残留する成分の濃度を測定することができる。排気成分が許容可能な範囲内にある場合、方法２００はステップ２４０に進むことができ、そうでない場合には、方法２００はステップ２３５に戻ることができる。

ステップ２４０では、方法２００は、排気流１６５がターボ機械１００に再流入できるように１以上の流れ制御デバイスを調整することができる。成分が許容可能な範囲内にあると方法２００が判断した後、必要に応じて前述の流れ制御デバイスを調整することができる。

ステップ２４５では、方法２００は、ＥＧＲシステム１５０の動作を中止できるようにすることができる。図２に示すように、ＥＧＲシステム１５０の動作は、ＥＧＲシステム１５０がステップ２１５で初期化された後に中止することができる。本発明の一実施形態では、ユーザは、ＥＧＲシステム１５０の動作を手動で中止できるようにすることができる。或いは、方法２００は、ＥＧＲシステム１５０の動作を自動的に中止できるようにするシステムと一体化することができる。ＥＧＲシステム１５０の動作が中止された場合、方法２００は、ステップ２０５に戻ることができ、そうでない場合、方法２００は次のステップに進む。

ステップ２５０では、方法２００は、ＥＧＲシステム１５０の動作中に１以上の動作許容条件が維持されるかどうかを判断することができる。ステップ２５０は、ＥＧＲシステム１５０の動作を連続的に監視することができる。

動作許容条件は、ＥＧＲ分率、１以上の成分の濃度域、ＥＧＲスキッド１７５が動作範囲内で作動していること、ＥＧＲシステム１５０の１以上の故障状態のステータス、燃焼ダイナミックスマージン、圧縮機ストール及び／又はサージマージン、及びこれらの組み合わせの少なくとも１つを含むことができる。

本発明の一実施形態では、ＧＵＩは、動作許容条件が維持されないかどうかをユーザに通知することができる。本発明の代替の実施形態では、方法２００は、動作許容条件が維持されない場合にはステップ２０５に自動的に戻ることができる。

ＥＧＲスキッド１７５は、排気流１６５の温度を飽和温度付近にまで低下させることができる。これにより、ターボ機械１００が、吸入質量流を増大させることで定常ガスタービン出力を維持できるようにすることができる。排気流１６５の冷却は通常、圧縮機１０５に流入する単位容積当たりの排気のより高い質量流を生じさせる。排気流１６５の冷却により、ターボ機械１００が、吸入流体のより高い平均吸入温度によって起こる可能性のある性能低下を生じることなく、より高い出力を生成できることになる。

冷却プロセスはまた、排気流１６５における濃縮ＳＯｘ成分の一部の隔離及び除去を可能にする。ＥＧＲスキッド１７５は、排気流１６５を約３５°Ｆから約１００°Ｆの範囲まで低下させることができる。

方法２００は、追加部品を利用して、粒子状物質及び／又は他の成分を排気流１６５から除去することができる。追加部品はまた、上述の冷却プロセスの間に排気流１６５の凝縮によって粒子状物質を除去できるように、排気流１６５の温度を低下させることができる。追加部品は、既に説明された混合ステーション１８０及びミスト分離器１８５の少なくとも１つを含むことができる。

本発明の一実施形態は、ＩＢＨシステム１９０をＥＧＲシステム１５０と連動して利用し、ＳＯｘ濃度を所望の範囲内にすることができる。以下で説明するように、ＥＧＲスキッド１７５は、ＳＯｘ封入物（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｓ）の一部を除去することができる。次いで、ＩＢＨシステム１９０は、ＳＯｘを含む吸入流体１２５が凝縮する場合に圧縮機１０５上に形成される可能性がある硫酸の形成を防ぐことができる。

本発明の一実施形態は、１以上のデバイスを利用して、湿球及び乾球温度を測定することができる。これらの温度を用いて、ＩＢＨシステム１９０の動作を制御することができる。ここで、ＩＢＨシステム１９０のバルブ１９３を調節し、凝縮温度を上回って吸入流体１２５の温度を維持するのに十分な熱を提供することができる。このプロセスの実施例は、図２Ｂのステップ２５５から２９５で説明されている。

ステップ２５５では、方法２００は、相対湿度、湿球温度、又は同様のものが第１のマージンを上回るかどうかを判断することができる。ここで、方法２００は、周囲条件に関するデータを受け取ることができる。このデータは、湿球温度、乾球温度、又は同様のものを含むことができる。制御システムは、マージンを吸入流体１２５の凝縮温度を上回って維持しようとすることができる。例えば、限定ではないが、第１のマージンは、露点温度を上回る約５°Ｆ以上とすることができる。周囲温度が第１のマージンを上回らない場合、方法２００はステップ２６０に進むことができ、そうでない場合、方法２００はステップ２８５に進むことができる。

ステップ２６０では、方法２００は、ＩＢＨシステム１９０がバルブ１９３の最小位置で動作している（上述のように）かどうか判断することができる。ここで方法２００は、過剰な量のＩＢＨ流れが提供されていることを判断することができる。ＩＢＨシステム１９０が動作中である場合、方法２００はステップ２６５に進むことができ、そうでない場合、方法２００はステップ２７０に進むことができる。

ステップ２６５では、方法２００は、ＩＢＨシステム１９０の流量を低減することができる。ここで制御システムは、バルブ１９３を閉鎖位置に向けて移動させることができる。

ステップ２７０では、方法２００は、周囲温度が第２のマージン内にあるかどうかを判断することができる。ここでは、方法２００は、バルブ１９３を更に閉鎖できる程の十分なマージンが周囲温度と露点との間に存在するかどうかを判断することができる。第２のマージンは、周囲露点温度を上回る許容マージを維持する最小範囲と考えることができる。例えば、限定ではないが、第２のマージンは、露点温度よりも高い約１５°Ｆ以上とすることができる。周囲温度が第２のマージン以内にある場合、方法２００は、ステップ２７５に進むことができ、そうでない場合、方法２００はステップ２８０に進むことができる。

ステップ２７５では、方法２００はＩＢＨ動作を停止することができる。これにより、圧縮機１０５から抽出される加圧空気の量が低減されることで、ターボ機械１００の全体効率を高めることができる。

ステップ２８０では、方法２００は、ＩＢＨシステム１９０が現在の動作を維持できるようにすることができる。これにより、吸入流体１２５が露点を上回る温度で動作し、圧縮機１０５内で凝縮物形成の可能性を低減することを確保するようにすることができる。

ここでステップ２８５を参照する。ステップ２５５において、方法２００は、周囲温度が第１のマージンを上回らないと判断することができる。ステップ２８５において、方法２００は、ＩＢＨシステム１９０が動作中であるかどうかを判断することができる。制御システムは、ＩＢＨシステム１９０の動作ステータスに関するフィードバックを受け取ることができる。ＩＢＨシステム１９０が動作状態にある場合、方法２００はステップ２９０に進むことができ、そうでない場合、方法２００はステップ２９５に進むことができる。

ステップ２９０において、方法２００は、ＩＢＨ流量を増大させることができる。ここで、制御システムは、バルブ１９３のストロークを増大させることができる。

ステップ２９５では、方法２００は、ＩＢＨシステム１９０の動作を開始することができる。ここで、制御システムは、バルブ１９３のストロークをＩＢＨ動作の最小位置にまで増大させることができる。

図３は、本発明の例示的な実施形態に係るＥＧＲシステムを利用してＳＯｘ排出物から生じる液体生成物のレベルを低減する例示的なシステム３００のブロック図である。方法２００の要素は、システム３００において具現化し、且つシステム３００によって実行することができる。システム３００は、１以上のユーザ又はクライアント通信デバイス３０２又は類似のシステムもしくはデバイス（図３にはその２つが図示されている）を含むことができる。各通信デバイス３０２は、例えば限定ではないが、電子メッセージを送信及び受信することができる、コンピュータシステム、パーソバルデジタルアシスタント、携帯電話又は同様のデバイスとすることができる。

通信デバイス３０２は、システムメモリ３０４又はローカルファイルシステムを含むことができる。システムメモリ３０４は、限定ではないが、例えば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。ＲＯＭは、基本入／出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信デバイス３０２の要素又は部品間で情報を伝達するのに役立つ基本ルーチンを含むことができる。システムメモリ３０４は、通信デバイス３０２の動作全体を制御するオペレーティングシステム３０６を含むことができる。システムメモリ３０４はまた、ブラウザ３０８又はウェブブラウザを含むことができる。システムメモリ３０４はまた、図２に示す方法２００の要素と同様のものか又は該要素を含むことができるＥＧＲシステム１５０を利用するためのデータ構造３１０又はコンピュータ実行可能コードを含むことができる。

システムメモリ３０４は更に、ＥＧＲシステム１５０を利用するために図２の方法２００と共に使用できるテンプレートキャッシュメモリ３１２を含むことができる。

通信デバイス３０２はまた、該通信デバイス３０２の他の部品の動作を制御するプロセッサ又はプロセッシングユニット３１４を含むことができる。オペレーティングシステム３０６、ブラウザ３０８、及びデータ構造３１０は、プロセッシングユニット３１４上で作動することができる。プロセッシングユニット３１４は、システムバス３１６によって通信デバイス３０２のメモリシステム３０４及び他の部品に結合することができる。

通信デバイス３０２はまた、複数の入力デバイス、出力デバイス、又は組み合わせ入出力デバイス（Ｉ／Ｏ）３１８を含むことができる。各入出力デバイス３１８は、入出力インターフェース（図３には図示せず）によってシステムバス３１６に結合することができる。入力デバイス及び出力デバイス又は組み合わせＩ／Ｏデバイス３１８により、ユーザが通信デバイス３０２を動作させ且つこれとインターフェース接続することが可能になり、また、ブラウザ３０８及びデータ構造３１０の動作を制御して、ＥＧＲシステム１５０を利用するためのソフトウェアにアクセスし、当該ソフトウェアを動作及び制御することが可能になる。Ｉ／Ｏデバイス３１８には、本明細書で説明された動作を行わせるためのキーボード、コンピュータポインティングデバイス、又は同様のものを含むことができる。

Ｉ／Ｏデバイス３１８はまた、限定ではないが、例えば、ディスクドライブ、光学、機械、磁気、又は赤外線入出力デバイス、モデム、又は同様のものを含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス３１８を使用して、記憶媒体３２０にアクセスすることができる。媒体３２０は、通信デバイス３０２のようなシステムによって又は該システムと関連して使用するためのコンピュータ読み取り可能命令又はコンピュータ実行可能命令もしくは他の情報を収容、記憶、通信、又は伝送することができる。

通信デバイス３０２はまた、ディスプレイ又はモニタ３２２のような他のデバイスを含むか、又はこの他のデバイスに接続することができる。モニタ３２２により、ユーザは通信デバイス３０２とインターフェース接続可能にすることができるようになる。

通信デバイス３０２はまた、ハードドライブ３２４を含むことができる。ハードドライブ３２４は、ハードドライブインターフェース（図３には図示せず）によってシステムバス３１６に結合することができる。ハードドライブ３２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ３０４の一部を形成することができる。システムメモリ３０４及びハードドライブ３２４間でプログラム、ソフトウェア及びデータを伝達且つ交換し、通信デバイス３０２を動作させることができる。

通信デバイス３０２は、１以上のユニットコントローラ３２６と通信することができ、ネットワーク３２８を介して他のサーバ又は通信デバイス３０２と類似した他の通信デバイスにアクセスすることができる。システムバス３１６は、ネットワークインターフェース３３０によってネットワーク３２８に結合することができる。ネットワークインターフェース３３０は、ネットワーク３２８に結合するためのモデム、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標）カード、ルータ、ゲートウエイ、又は同様のものとすることができる。結合は、有線接続又は無線接続とすることができる。ネットワーク３２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネット、又は同様のものとすることができる。

１以上のユニットコントローラ３２６はまた、システムメモリ３３２を含むことができ、該システムメモリ３３２は、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又は同様のものを含むことができる。システムメモリ３３２は、通信デバイス３０２においてオペレーティングシステム３０６と類似したオペレーティングシステム３３４を含むことができる。システムメモリ３３２はまた、ＥＧＲシステム１５０を利用するためのデータ構造３３６を含むことができる。データ構造３３６は、ＥＧＲシステム１５０を利用するための方法２００に関して説明したのと同様の動作を含むことができる。サーバシステムメモリ３３２はまた、他のファイル３３８、アプリケーション、モジュール、及び同様のものを含むことができる。

１以上のユニットコントローラ３２６はまた、１以上のユニットコントローラ３２６において他のデバイスの動作を制御するためのプロセッサ３４２又はプロセッシングユニットを含むことができる。１以上のユニットコントローラ３２６はまた、Ｉ／Ｏデバイス３４４を含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス３４４は、通信デバイス３０２のＩ／Ｏデバイス３１８と同様のものとすることができる。１以上のユニットコントローラ３２６は更に、Ｉ／Ｏデバイス３４４と共に１以上のユニットコントローラ３２６に対してインターフェースを提供する、モニタ又は同様のもののような他のデバイス３４６を含むことができる。１以上のユニットコントローラ３２６はまた、ハードディスクドライブ３４８を含むことができる。システムバス３５０は、１以上のユニットコントローラ３２６の異なる部品を接続することができる。ネットワークインターフェース３５２は、システムバス３５０を介して１以上のユニットコントローラ３２６をネットワーク３２８に結合することができる。

各図のフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施形態に係るシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施形態のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この点に関して、フローチャート又はステップ図における各ステップは、特定の論理機能を実施するための１以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコード部分を表すことができる。幾つかの別の実施形態においては、ステップ内に記載された機能は、図に記載された順序とは異なる順序で行うことができる点に留意されたい。例えば、連続して示す２つのステップは、実際には、実質的に同時に実行することもでき、或いはこれらのステップは、含まれる機能に応じて逆の順序で実行してもよい場合がある。また、ステップ図及び／又はフローチャート図の各ステップ及びステップの組合せは、特定の機能又は動作を行う専用ハードウェアベースのシステム或いは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって実行することができる点に留意されたい。

本明細書で使用する用語は、専ら特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞のない表現は、文脈がそうでないことを明示していない限り、複数の形態も同様に含むことを意図している。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「有する」という用語は、そこに述べた形状部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は部品の存在を明示しているが、１以上の形状部、完全体、ステップ、動作、要素、部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。

本明細書では特定の実施形態を図示し且つ説明してきたが、図示した特定の実施形態は、同一の目的を達成するために考えられるあらゆる構成と置き換えることができこと、また本発明は他の環境におけるその他の用途も有することを理解されたい。本出願は、本発明のあらゆる改造及び変更を保護することを意図している。提出した特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲を本明細書に記載した特定の実施形態に限定することを決して意図するものではない。

１００ ターボ機械
１０５ 圧縮機
１１０ Ｓｈａｆｔ
１１５ 吸入空気
１２０ 全排気
１２５ 吸入流体
１３０ 燃焼システム
１３５ 燃料
１４０ 燃焼ガス
１４５ タービンセクション
１５０ 排気再循環システム（ＥＧＲ）
１５５ ＥＧＲダンパ
１６０ 非再循環排気
１６５ 排気流
１７０ ＥＧＲ流れ制御デバイス
１７５ ＥＧＲスキッド
１８０ 混合ステーション
１８５ ミスト分離器
１９０ 吸入抽気加熱システム（ＩＢＨ）
１９３ バルブ
１９５ ＨＲＳＧ
１９７ 成分フィードバックデバイス
１９９ ＩＢＨデバイス

Claims (10)

1. ターボ機械（１００）によって生成される排気流（１６５）内で液体生成物が形成される可能性を低減する方法（２００）であって、
   吸入空気（１１５）及び排気流（１６５）を含む吸入流体（１２５）の温度を高めるための吸入抽気加熱（ＩＢＨ）システム（１９０）と、吸入システムから吸入流体（１２５）を受け取り且つ加圧する圧縮機（１０５）とを備えるターボ機械（１００）であって、前記ＩＢＨシステム（１９０）が１以上のバルブ（１９３）と、前記圧縮機（１０５）から抽出した加圧吸入流体を再循環する再循環ループとを含んでいる、ターボ機械（１００）を提供する段階と、
   ＥＧＲスキッド（１７５）及びＥＧＲ流れ制御デバイス（１７０）の少なくとも１つを備えた１以上の排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム（１５０）を提供する段階と、
   ＩＢＨシステム（１９０）を利用して吸入流体（１２５）の温度を露点温度よりも高くする段階と、
   ＥＧＲ流れ制御デバイス（１７０）を調整して排気流（１６５）の流量を調節する段階と
   を含む方法（２００）。
2. １以上の周囲温度が第１のマージン内にあるかどうかを判断する段階を更に含む、請求項１に記載の方法（２００）。
3. １以上の周囲温度が、乾球温度、湿球温度、又はこれらの組み合わせの少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法（２００）。
4. １以上の周囲温度が第１のマージンを上回る場合、ＩＢＨシステム（１９０）が動作しているかどうかを判断する、請求項２に記載の方法（２００）。
5. ＩＢＨシステム（１９０）が動作している場合、ＩＢＨ流量を低下させる段階を更に含む、請求項４に記載の方法（２００）。
6. １以上の周囲温度が第２のマージン内にあるかどうかを判断する段階を更に含む、請求項４に記載の方法（２００）。
7. １以上の周囲温度が第２のマージン内にある場合、ＩＢＨシステム（１９０）を作動停止する段階を更に含む、請求項６に記載の方法（２００）。
8. １以上の周囲温度が第２のマージンを上回る場合、ＩＢＨ動作を許容する段階を更に含む、請求項６に記載の方法（２００）。
9. ＩＢＨシステム（１９０）が動作している場合、ＩＢＨ流量を増大させる段階を更に含む、請求項７に記載の方法（２００）。
10. ＩＢＨシステム（１９０）の動作を初期化する段階を更に含む、請求項７に記載の方法（２００）。
    

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