(57)【要約】【課題】五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）の形成を防止し、排気の中の三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）および四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子のうち少なくとも１つの濃度を低下させる。【解決手段】燃焼器は、三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）および／または四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子を含む燃焼器排気ガスを発生させるように、ならびに、バナジウム含有燃料、周囲空気、および、燃焼器排気ガスの一部分を含む低酸素混合物を燃焼させるように構成されている。また、燃焼システムは、実質的に全てのＶ2Ｏ3および／またはＶ2Ｏ4粒子を燃焼器排気ガスから除去するように構成されている粒子セパレーターも含む。また、燃料を燃焼させるための方法、および、発電システムも提供される。【選択図】図１
2014109271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バナジウム含有燃料供給部と、
少なくとも１つの燃焼器であって、前記少なくとも１つの燃焼器は、
三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）粒子および四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子のうちの少なくとも１つを含む燃焼器排気ガスを発生させ、かつ、
前記バナジウム含有燃料、周囲空気、および、前記燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を含む低酸素混合物を燃焼させ、それによって、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）粒子の形成を防止することを促進する
ように構成されている、少なくとも１つの燃焼器と、
前記燃焼器排気ガスを受け入れ、かつ、実質的に全ての前記Ｖ2Ｏ3粒子および前記Ｖ2Ｏ4粒子を前記燃焼器排気ガスから除去するように構成されている、粒子セパレーターと
を含む、燃焼システム。
【請求項２】
前記粒子セパレーターが、金属製基板およびセラミック製基板のうちの少なくとも１つの上に形成された少なくとも１つの吸収材料の層を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記吸収材料が、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ゼオライト、ウォッシュコート、およびメゾスフェアのうちの少なくとも１つを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの燃焼器が、さらに、実質的に化学量論的な燃焼のために構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記システムが、前記燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を前記燃焼器に導くように構成されている排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムをさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記システムが、前記少なくとも１つの燃焼器に流れ連通して連結される少なくとも１つの流体移送デバイスをさらに含み、前記少なくとも１つの流体移送デバイスが、周囲空気および前記燃焼器排気ガスの少なくとも一部分のうちの少なくとも１つを前記少なくとも１つの燃焼器に導くように構成されている、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記ＥＧＲシステムが、前記粒子セパレーターの下流に流れ連通して連結される少なくとも１つの熱交換器を含み、かつ、熱エネルギーの少なくとも一部分を前記燃焼排気ガスの少なくとも一部分から除去するように構成されている、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
燃料を燃焼させるための方法であって、前記方法は、
バナジウム含有燃料を少なくとも１つの燃焼器に導くステップと、
燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を前記少なくとも１つの燃焼器に導き、前記バナジウム含有燃料、周囲空気、および、前記燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を含む低酸素混合物を発生させるステップと、
三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）粒子および四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子のうちの少なくとも１つを含む前記燃焼器排気ガスを発生させるために、前記少なくとも１つの燃焼器の中で前記低酸素混合物を燃焼させるステップであって、前記低酸素混合物を燃焼させるステップは、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）粒子の形成を防止することを促進する、ステップと、
前記燃焼器排気ガスを粒子セパレーターに導くステップと、
実質的に全ての前記Ｖ2Ｏ3粒子および前記Ｖ2Ｏ4粒子を前記燃焼器排気ガスから除去するステップと
を含む、方法。
【請求項９】
前記低酸素混合物を燃焼させるステップは、酸素が実質的にない前記燃焼器排気ガスを実質的に化学量論的に発生させるように実施される、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
実質的に全ての前記Ｖ2Ｏ3粒子および前記Ｖ2Ｏ4粒子を前記燃焼器排気ガスから除去するステップは、少なくとも１つの吸収材料の層を、金属製基板およびセラミック製基板のうちの少なくとも１つの上に形成するステップをさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記吸収材料が、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ゼオライト、ウォッシュコート、およびメゾスフェアのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
主空気圧縮機によって、前記少なくとも１つの燃焼器に周囲空気を導くステップをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
周囲空気を導くステップが、前記主空気圧縮機の上流で、前記周囲空気および前記燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を組み合わせるステップを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
バナジウム含有燃料供給部と、
少なくとも１つのガスタービンエンジンであって、
回転可能なシャフトと、
少なくとも１つの燃焼器であって、
三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）粒子および四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子のうちの少なくとも１つを含む燃焼器排気ガスを発生させ、かつ、
前記バナジウム含有燃料、周囲空気、および、前記燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を含む低酸素混合物を燃焼させ、それによって、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）粒子の形成を防止することを促進する
ように構成されている、少なくとも１つの燃焼器と、
前記回転可能なシャフトに回転可能に連結されている少なくとも１つの圧縮機であって、前記少なくとも１つの圧縮機が、前記少なくとも１つの燃焼器に流れ連通して連結されている、少なくとも１つの圧縮機と、
前記回転可能なシャフトに回転可能に連結されている少なくとも１つのタービンであって、前記少なくとも１つのタービンが、前記少なくとも１つの燃焼器の下流に流れ連通して連結されており、前記燃焼器排気ガスからエネルギーを受け入れ、かつ抽出し、ならびに、タービン排気ガスを排出させるように構成されている、少なくとも１つのタービンと
を含む、少なくとも１つのガスタービンエンジンと、
前記燃焼器排気ガスおよび前記タービン排気ガスのうちの少なくとも１つを受け入れるように構成されている粒子セパレーターであって、前記粒子セパレーターが、実質的に全ての前記Ｖ2Ｏ3粒子および前記Ｖ2Ｏ4粒子を、前記燃焼器排気ガスおよび前記タービン排気ガスから除去するように構成されている、粒子セパレーターと
を含む、発電システム。
【請求項１５】
前記粒子セパレーターが、前記少なくとも１つのタービンの上流に位置付けられている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの圧縮機が、前記少なくとも１つの燃焼器の上流に流れ連通して連結される主空気圧縮機を含み、前記主空気圧縮機が、周囲空気を圧縮するように、および、圧縮周囲空気を前記少なくとも１つの燃焼器へ排出するように構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの圧縮機が、前記主空気圧縮機の下流に、および、前記少なくとも１つの燃焼器の上流に、流れ連通して連結されるブースター圧縮機をさらに含み、前記ブースター圧縮機が、前記圧縮周囲空気をさらに圧縮するように構成されている、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムが、前記タービン排気ガスの少なくとも一部分を前記少なくとも圧縮機に導くように構成されている排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムをさらに含む、請求項１４記載のシステム。
【請求項１９】
前記粒子セパレーターが、前記少なくとも１つのタービンの下流に位置付けられている、請求項１４記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムが、前記粒子セパレーターの下流に流れ連通して連結される熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）をさらに含み、前記ＨＲＳＧが、蒸気を発生させるために前記タービン排気ガスを受け入れるように構成されている、請求項１９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示されている主題は、バナジウム含有燃料を燃やすことに関し、より詳細には、燃料添加剤を使用することなく、ガスタービンエンジンの中で、バナジウム含有燃料を燃やすためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油系燃料の中のバナジウム濃度は、留出燃料における０．５ｐｐｍよりも小さい値から、低品位燃料における４００ｐｐｍもの大きさまでの範囲にわたる。低品位燃料は、費用のかからない燃料であり、ガスタービンエンジンに使用するには望ましい。しかし、ガスタービンエンジン表面上のバナジウム含有の堆積物に関係する腐食問題が、より安価な低品位燃料の使用を制限する。燃焼中に、バナジウムが、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）を含む酸化バナジウムを形成させ、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）は、ガスタービンエンジンコンポーネントに対して高度に腐食性の影響を及ぼす。
【０００３】
現行の実務では、マグネシウム添加剤などのような酸化バナジウム抑制剤で低品位燃料を処理し、酸化バナジウム抑制剤は、バナジウム汚染物質を固体のバナジウム酸マグネシウムに変換し、結果として、タービンブレードの上に、固体の非腐食性の灰堆積物を生じさせる。これらの灰堆積物は、非腐食性であるが、堆積物は、ガスタービンエンジン運転に有害である可能性がある。添加剤としてマグネシウムを使用することは、結果として、ガスタービンエンジン部品の内部に、これらの灰状の堆積物の蓄積を生じさせ、それは、堆積物を除去するために、ガスタービンエンジンの定期的な運転停止およびクリーニングを必要とする。場合によっては、ガスタービンエンジンは、毎週、運転停止、および、水洗浄プロセスでクリーニングされることが必要である可能性がある。短い水洗浄の周期に加えて、高い燃焼温度を有する、より高い効率のガスタービンエンジンは、これらの部品の表面を横切って空気を注入することによる、ノズルおよびバケットの冷却に左右される可能性がある。固体のバナジウム酸マグネシウムの堆積物が、空気冷却ポートを閉塞させ、過熱をもたらす可能性がある。したがって、清浄な留出燃料によって高い効率の運転が可能なガスタービンエンジンは、低品位のバナジウム含有燃料による運転に関して、一般的に出力レベルが下げられる。したがって、マグネシウム添加剤を使用することなく、低品位のバナジウム含有燃料を燃やすときには、Ｖ2Ｏ5の形成を減少させることが望ましく、かつ、より低い酸化状態にある酸化バナジウムを排気ガスから除去することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８１９１３４９号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、燃焼システムが提供される。燃焼システムは、燃焼器に供給されるバナジウム含有燃料を含む。また、燃焼システムは、少なくとも１つの燃焼器も含み、少なくとも１つの燃焼器は、バナジウム含有燃料、周囲空気、および、燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を含む低酸素混合物を燃焼させるように構成され、それによって、Ｖ2Ｏ5の形成の防止を促進する。さらに、燃焼器は、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4粒子のうちの少なくとも１つを含む燃焼器排気ガスを発生させるように構成されている。また、燃焼システムは、燃焼器から燃焼器排気ガスを受け入れる粒子セパレーターも含む。さらに、粒子セパレーターは、実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子および／またはＶ2Ｏ4粒子を燃焼器排気ガスから除去するように構成されている。
【０００６】
別の態様では、燃料を燃焼させるための方法が提供される。方法は、バナジウム含有燃料を少なくとも１つの燃焼器に導くステップを含む。また、方法は、燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を少なくとも１つの燃焼器に導き、低酸素混合物を発生させるステップを含む。追加的に、方法は、Ｖ2Ｏ3粒子および四酸化バナジウムＶ2Ｏ4粒子のうちの少なくとも１つを含む燃焼器排気ガスを発生させるために、少なくとも１つの燃焼器の中で、低酸素混合物を燃焼させるステップを含み、低酸素混合物を燃焼させるステップが、五酸化バナジウムＶ2Ｏ5の形成を防止することを促進する。方法は、燃焼器排気ガスを粒子セパレーターに導き、かつ、実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子および／またはＶ2Ｏ4粒子を燃焼器排気ガスから除去するステップをさらに含む。
【０００７】
別の態様では、発電システムが提供される。発電システムは、少なくとも１つのガスタービンエンジンと、ガスタービンエンジンへのバナジウム含有燃料供給部とを含む。ガスタービンエンジンは、回転可能なシャフトと、少なくとも１つの燃焼器と、少なくとも１つの圧縮機と、回転可能なシャフトに接続されている少なくとも１つのタービンとを含む。燃焼器は、バナジウム含有燃料、空気、および、ガスタービンエンジン排気ガスの少なくとも一部分の低酸素混合物を燃やし、それによって、Ｖ2Ｏ5粒子の形成を防止することを促進するように構成されている。追加的に、燃焼器は、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4粒子のうちの少なくとも１つを含有する燃焼器排気ガスを発生させるように構成されている。タービンは、燃焼器の下流に接続されており、燃焼器排気ガスからエネルギーを受け入れ、かつ抽出し、ならびに、タービン排気ガスを排出させるように構成されている。そのうえ、発電システムは、実質的に全てのＶ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4粒子を、燃焼器排気ガスおよびタービン排気ガスのうちの少なくとも１つから除去するように構成されている粒子セパレーターも含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】バナジウム含有燃料を燃やすために構成されている例示的な燃焼システムの概略図である。
【図２】図１の例示的な燃焼システムの別の例示的な燃焼システムの概略図である。
【図３】図１の例示的な燃焼システムの燃焼器排気ガスの中の三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）および四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子のうちの少なくとも１つの濃度を低下させるための方法のフローチャートである。
【図４】図１の例示的な燃焼システムを使用してバナジウム含有燃料を燃やす少なくとも１つのガスタービンエンジンを含む例示的な発電システムの概略図である。
【図５】図４の例示的な発電システムの一つの例示的な発電システムの概略図である。
【図６】図４の例示的な発電システムの別の例示的な発電システムの概略図である。
【図７】図４および図６の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【図８】図４、図５、および図６の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【図９】図４、図７、および図８の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【図１０】図４および図７の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【図１１】図４、図７、および図１０の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【図１２】図４、図５、および図１０の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【図１３】図４、図１１、および図１２の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
様々な実施形態の特定の特徴が、ある図面には示されており、他の図面には示されていないという可能性があるが、これは、単に、便宜のためである。任意の図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせられて、参照および／または特許請求されることが可能である。
【００１０】
本明細書で説明されている特徴、機能、および利点は、本開示の様々な実施形態において、独立して実現されることが可能であり、または、さらなる他の実施形態に組み合わせられることが可能であり、そのさらなる詳細は、以下の説明および図面を参照して理解することが可能である。本明細書で使用されているように、単数形で記載されているエレメントまたはステップ、および、「一つの（ａ）」または「一つの（ａｎ）」の語が前に置かれたエレメントまたはステップは、そのような除外が明確に述べられていなければ、複数形の前記エレメントまたはステップを除外するものとして理解されるべきではない。そのうえ、「一実施形態」を参照することは、記載されている特徴も組み込む追加的な実施形態の存在を除外するものとして解釈されることは意図されていない。そのうえ、明確に反対のことが述べられていなければ、特別の特性を有する１つまたは複数のエレメントを「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さないような追加的なエレメントを含むことが可能である。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において使用されているような近似的な言語は、任意の定量的表現を修正するために適用されることが可能であり、任意の定量的表現は、それが関連する基本的な機能の変化を結果として生じることなく、許容範囲で変化することが可能である。したがって、「おおよそ」、「約」、および「実質的に」などのような１つまたは複数の用語によって修正される値は、特定されている正確な値に限定されるべきではない。少なくともいくつかの場合において、近似的な言語は、値を測定するための器具の精度に対応することが可能である。以下の明細書および特許請求の範囲において、範囲限定は、組み合わせられるか、または、置き換えられることが可能である。そのような範囲は、特定されており、かつ、文脈または言語が別のことを指示していなければ、その中に含有される全ての部分的範囲を含む。
【００１２】
本明細書で説明されているシステムおよび方法は、マグネシウム添加剤などのような酸化バナジウム抑制剤を使用することなく、低品位のバナジウム含有燃料を燃やすことに関する。低品位のバナジウム含有燃料を燃やす燃焼システムにおいて、本システムおよび方法は、固体の三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）および／または四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子を排気ガスの中に発生させること、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4粒子を排気ガスから除去すること、および、排気ガスの中における五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）の形成の防止を促進することを提供する。Ｖ2Ｏ5の形成を制限しながら、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4を発生させることが望ましい。何故なら、最初の２つの酸化物（Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4）は、（華氏３４５０度（°Ｆ）を超える融点を有する）耐火性酸化物であると考えることが可能であるからである。しかし、Ｖ2Ｏ5の融点は、約１２７０°Ｆである。したがって、Ｖ2Ｏ5は、典型的なガスタービンエンジン運転温度において液体であり、エンジンコンポーネントに高度の腐食性の影響を及ぼす。
【００１３】
例示的な燃焼システムでは、燃焼システムからの排気ガスの一部分が、燃焼システムの入口の中へ循環させられ、次いで、燃焼システムの燃焼器に導入される前に、周囲空気と混合させられる。結果として、燃焼のために使用される混合物は、周囲空気よりも低い酸素の比率を有する。この低酸素ガスは、燃焼器の中で、バナジウム含有燃料とともに燃やされ、結果として、実質的に無酸素の排気ガスを生じさせる。追加的に、排気ガスの一部分が燃焼システム入口に循環させられるので、排気ガスの中の二酸化炭素（ＣＯ2）の比率がより高くなり、それは、下流のＣＯ2分離プロセスを強化させる。排気ガスが、燃焼システム入口に循環させられる前に、酸化バナジウム粒子セパレーターを通過させられ、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4などのような固体の酸化バナジウムが除去される。この分離プロセスが、清浄な排気ガスを燃焼システム入口に提供し、それによって、燃焼システムの内部コンポーネントへの損傷を防止する。
【００１４】
上記の例示的な燃焼システムでは、マグネシウム添加剤などのような酸化バナジウム抑制剤を使用することなく、低品位のバナジウム含有燃料を燃やすということ、および、（おおよそ３０体積％と７０体積％の間の範囲にある）高いレベルの排気ガス再循環（ＥＧＲ）を使用するということが、燃焼器の中で燃やされる低酸素混合物の中の酸素の比率を低減させることによって、Ｖ2Ｏ5の形成を防止することを促進するということが、予想外に発見された。実質的に無酸素の排気ガスを作り出すことによって、すなわち、排気ガスの中の酸素の濃度を１体積％よりも少なく制限することによって、腐食性のＶ2Ｏ5への、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4の酸化反応を停止させることが可能であるということが発見された。
【００１５】
例示的な燃焼システムからの実質的に無酸素の排気は、燃焼器の中で実質的に化学量論的に燃やすことによって達成させられることが可能である。すなわち、酸素含有の新鮮な空気の供給が、化学量論比からのわずかな偏差内で燃焼が作動されるように、燃料流量に適合させられることが可能である。換言すれば、燃焼器の中で混合させられるバナジウム含有燃料および空気の量は、モル比が化学量論的比からわずかに逸脱する組成を含むことが可能である。
【００１６】
腐食性のＶ2Ｏ5の形成を排除することによって、マグネシウム添加剤、または、他のバナジウム酸化抑制剤を必要とすることなく、バナジウム含有燃料の使用が可能になり、そして、それは、例示的な燃焼システムが、より高い燃焼温度で作動せられることを可能にし、したがって、効率を向上させる。高い比率のＥＧＲを使用することは、窒素酸化物（ＮＯX）排出物を低減させること、および、排気ガスの中のＣＯ2の濃度を上昇させることなどのような追加的な利益を提供する（したがって、従来の手段を使用してＣＯ2を隔離および分離することの困難性およびコストを著しく低減させる）。
【００１７】
図１は、バナジウム含有燃料を燃やすために構成された例示的な燃焼システム１０の概略図である。燃焼システム１０は、バナジウム含有燃料１４を燃やすように構成された燃焼器１２を含む。また、燃焼システム１０は、燃焼器排気ガス１８の一部分と周囲空気２０とを受け入れるように構成された流体移送デバイス１６も含む。流体移送デバイス１６は、燃焼器排気ガス１８の一部分と周囲空気２０とを燃焼器１２にさらに導くように構成されている。燃焼器１２は、バナジウム含有燃料１４、周囲空気２０、および燃焼器排気ガス１８の一部分を含む低酸素混合物を実質的に化学量論的に燃焼させるように構成されており、燃焼器１２において、燃焼器１２の中に存在する実質的に全ての酸素が燃やされる。結果として生じる燃焼器排気ガス２２は、酸素が実質的にない状態、例えば、１体積％よりも少ない酸素を含有することが可能である。一実施形態では、流体移送デバイス１６は、圧縮機である。他の実施形態では、流体移送デバイス１６は、燃焼システム１０が本明細書で説明されているような機能を果たすことを可能にする任意のデバイスであることが可能である。
【００１８】
例示の実施形態では、燃焼システム１０は、ＥＧＲシステム２６をさらに含む。ＥＧＲシステム２６は、酸化バナジウム粒子セパレーター２４（「粒子セパレーター」）を含み、粒子セパレーターは、燃焼器排気ガスが、粒子セパレーター２４を通って流れ、粒子セパレーター２４に接触するときに、燃焼器排気ガス２２の中に存在する実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子およびＶ2Ｏ4粒子を除去するように構成されている。燃焼器排気ガス２２は、粒子セパレーター２４からの出口において、少なくとも２つの部分に分割されることが可能である。燃焼器排気ガス１８の一部分は、流体移送デバイス１６へ循環させられる。一実施形態では、排気ガス２８の残りの部分は、大気に放出され、また、別の実施形態では、排気ガス２８の残りの部分は、ＣＯ2分離ユニット（図示せず）へ送られ、大気に放出される前にＣＯ2を分離する。
【００１９】
ＥＧＲシステム２６は、燃焼システム１０とともに使用され、燃焼システム１０の燃焼器排気ガス２２の中のより高いＣＯ2の濃度を実現し、燃焼器排気ガス２２の中のＶ2Ｏ5の形成を制限することが可能である。周囲空気２０が燃焼器排気ガス１８の一部分と混合させられるときに、燃焼器１２の中で燃やされた低酸素混合物の中の酸素含有率を減少させることによって、Ｖ2Ｏ5の形成が停止させられることが可能であり、燃焼器排気ガス１８は、低減された酸素レベルを含む。加えて、ＥＧＲシステム２６は、燃焼器排気ガス２２の中のＣＯ2レベルを上昇させるために使用されることが可能である。一実施形態では、上述の通り、排気ガス２８の残りの部分は、ＣＯ2分離ユニットへ方向付けされる。例えば、アミン処理、ＰＳＡ、膜などの、任意のＣＯ2分離技術が、利用されることが可能である。分離の後、ＣＯ2リッチガスは、ＣＯ2圧縮システムを含むＣＯ2調整システムへ方向付けされることが可能である。燃焼システム１０からの燃焼器排気ガス２２の中のＣＯ2濃度の上昇は、ＣＯ2分離プロセスの効率を高める。いくつかの実施形態では、燃焼器１２の中で燃やされた低酸素混合物の中の酸素レベルは、おおよそ１４体積％からおおよそ１６体積％の間の範囲にあり、燃焼器１２からの燃焼器排気ガス２２の中の酸素レベルは、おおよそ０体積％とおおよそ１体積％の間の範囲にある。この低い酸素のレベルは、結果として、Ｖ2Ｏ5の形成の防止、および、燃焼器排気ガス２２の中において、最大でおおよそ１０体積％までのＣＯ2濃度の上昇を促進するという結果をもたらす。
【００２０】
図２は、図１の例示的な燃焼システム１０の別の例示的な燃焼システム１００の概略図である。図１を参照して述べられているように、一実施形態では、熱交換器３０が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能であり、燃焼器排気ガス１８の一部分を受け入れるように構成されることが可能である。熱交換器３０が、燃焼器排気ガス１８の一部分の温度を、おおよそ華氏６０度（°Ｆ）から約１６０°Ｆの間の範囲に低減させるように提供されることが可能である。熱交換器３０は、粒子セパレーター２４の下流のどこかで、ＥＧＲシステム２６の中へ組み込まれることが可能である。代替的に、または、同時に、ブロワー３２が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６の中で、熱交換器３０の上流に位置付けられることが可能である。他の実施形態では、ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６の中で、熱交換器３０の下流に位置付けられることが可能である。ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６を介して流体移送デバイス１６の中へ送達する前に、燃焼器排気ガス１８の一部分の圧力を上昇させるように構成されることが可能である。
【００２１】
図３は、図１の例示的な燃焼システム１０の排気ガスの中の三酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ3）および四酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ4）粒子のうちの少なくとも１つの濃度を低下させるための方法２００のフローチャートである。例示的な燃焼システム１０の運転中、バナジウム含有燃料が、少なくとも１つの燃焼器の中へ導かれる（２０２）。また、燃焼器排気ガス１８の少なくとも一部分が、流体移送デバイス１６から燃焼器１２に導かれ、燃焼器内に低酸素混合物を作り出すことを促進する（２０４）。そのうえ、流体移送デバイス１６が、燃焼器１２の中へ周囲空気２０を導くことが可能である。代替的に、周囲空気２０は、主空気圧縮機によって、燃焼器１２に導かれることが可能である。別の実施形態では、ブースター圧縮機が、主空気圧縮機から周囲空気２０を受け入れることが可能であり、かつ、燃焼器１２に導く前に、周囲空気２０をさらに圧縮することが可能である。
【００２２】
加えて、例示的な燃焼システム１０の運転中に、燃焼器１２の中の低酸素混合物が、燃焼させられ、Ｖ2Ｏ3粒子およびＶ2Ｏ4粒子のうちの少なくとも１つを含む燃焼器排気ガス２２を発生させる（２０６）。一実施形態では、低酸素混合物の燃焼は、実質的に化学量論的に実施され、燃焼器排気ガス２２を発生させる。結果として生じる燃焼器排気ガス２２は、酸素が実質的にない状態、例えば、１体積％よりも少ない酸素を含有することが可能である。この低い酸素レベルは、結果として、Ｖ2Ｏ5の形成の防止、燃焼器排気ガス２２の中において、最大でおおよそ１０体積％までのＣＯ2濃度の上昇を促進する結果をもたらす。
【００２３】
さらに、例示的な燃焼システム１０の運転中に、燃焼器排気ガス２２が、粒子セパレーターに導かれる（２０８）。粒子セパレーターは、燃焼器排気ガスから実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子およびＶ2Ｏ4粒子を除去する（２１０）。燃焼器排気ガス２２の中に存在する実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子およびＶ2Ｏ4粒子の除去は、燃焼器排気ガス２２が、粒子セパレーター２４を通って流れ、粒子セパレーター２４に接触するときに達成される。
【００２４】
粒子セパレーター２４は、Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4などのような酸化バナジウム粒子を、燃焼器排気ガス２２のうちの少なくとも１つから分離および除去する際に有用であり、タービン排気ガス３６（全体的に図４〜図１３参照）は、以前には、バナジウム含有燃料１４を燃やすガスタービンエンジンとともに使用するためには使用されてこなかった（または、出願人の知識に対して示唆もされてこなかった）。何故なら、主として、腐食性のＶ2Ｏ5などのような酸化バナジウムを管理するための努力は、マグネシウム添加剤などのような抑制剤の使用とともにバナジウム含有燃料１４を前処理し、バナジウム汚染物質を固体のバナジウム酸マグネシウムへ変換することに焦点を合わせられてきたからである。
【００２５】
例示的な燃焼システムでは、粒子セパレーター２４は、一般的に、燃焼器１２の下流に位置付けられる。粒子セパレーター２４は、一般的に、金属製またはセラミック製基板を含むことが可能である。基板は、モノリス、ハニカム構造のセル、充填層、網状フォーム、長管、多数管、グリッドもしくはスクリーン、円筒状の形状、プレートなどのような、任意の適切な構造を含むことが可能である。基板は、合金、セラミックなどのような高温材料から構成されるか、または、製造されることが可能である。基板の構造は、一般的に、排気ガスから酸化バナジウムＶ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4を抽出するように作動する吸収材料でコーティングされることが可能である。例えば、基板は、吸収材料でコーティングされたハニカム構造のセルを含む断面を備えたシリンダーを含むことが可能である。
【００２６】
他の実施形態では、粒子セパレーター２４の場所は、変化することが可能である。一実施形態では、粒子セパレーター２４は、タービン４６とＨＲＳＧ５２との間の排気ダクト（図示せず）に直接的に付与された吸収材料を含むことが可能である（図４参照）。別の実施形態では、例えば、特定の運転条件の下で、および、ガスタービンエンジン４０の内側の異なる点における温度に応じて、粒子セパレーターの下流での分離を利用するよりも、ガスタービンエンジンの内側の粒子セパレーター２４を、タービン４６の上流に位置付けることが望ましい可能性がある。別の実施形態では、粒子セパレーター２４は、燃焼器１２内に位置付けられることが可能である。特定の実施形態では、燃焼システムは、例えば、燃焼器１２の中の第１の粒子セパレーター、タービン４６の下流の第２の粒子セパレーターなど、複数の粒子セパレーター２４を含むことが可能である。
【００２７】
Ｖ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4などのような酸化バナジウム粒子を燃焼排気ガス２２から抽出するのに有用な吸収材料のタイプは、使用されるバナジウム含有燃料のタイプに基づいて変化することが可能である。吸収材料は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）（ジルコニアとして知られる場合もある）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、ゼオライト、ウォッシュコート、メゾスフェア（ｍｅｓｏｓｐｈｅｒｅｓ）、ならびに、アルミナ、シリカ、そのブレンドのような他の金属酸化物および硝酸塩などのような元素などの、任意の適切なタイプのコーティングを含むことが可能である。以下の表１は、全てではないが、単独で、または、様々な組み合わせで一緒に、１つまたは複数の吸収材料として使用されることができる潜在的に適切ないくつかの材料をリストアップしている。
【００２８】
【表１】
2014109271.tif 000003
追加的に、吸収材料は、容易に除去可能なコーティングとして粒子セパレーター２４に付与されることが可能であり、燃焼排気ガス２２から除去した後に、酸化バナジウム粒子の収集を可能にする。酸化バナジウム粒子の収集のためのコーティングの除去後に、粒子セパレーターの基板は、新しい吸収材料の層でコーティングされ、排気ガスから酸化バナジウムＶ2Ｏ3およびＶ2Ｏ4をさらに抽出することが可能である。
【００２９】
一実施形態では、吸収材料は、燃焼およびタービン材料に対して無害でありながら、水、アルコール、エタノール、エチレングリコール、ディグリーザー、洗剤などのような、簡単な溶剤を使用して化学的に除去されることが可能である。別の実施形態では、吸収材料は、超音波振動、圧力波、および、中でも機械的衝撃などのような、機械力を加えることによって機械的に除去されることが可能である。吸収材料が水溶性である場合には、吸収材料は、エンジン水洗中に、溶解させられることが可能である。別の実施形態では、洗剤または他の簡単な溶剤は、吸収材料を除去するために、粒子セパレーター２４を通して方向付けされることが可能である。特定の実施形態では、水以外の簡単な溶剤の使用の後に、水洗浄が、粒子セパレーター２４から任意の残りの溶剤を洗い流すために実施されることが可能である。いくつかの実施形態では、アブレーション、超音波振動、または、衝撃波などが、粒子セパレーター２４に適用され、吸収材料を粉砕することが可能である。例えば、吸収材料は、例えば、音響ホーンもしくはスピーカーから音波を加えることによって、または、燃焼駆動型デバイスから圧力波を加えることによって、機械的振動および／または圧力波によって除去されることが可能である。また、さらなる例として、例えば、吸収材料を、限定期間にわたって完全に除去されるまで、徐々に熱分解させることによって、吸収材料は、熱によって除去されることも可能である。振動、熱、機械的な、および／または、他の除去のための手段の後に、水洗浄が、粒子セパレーター２４から吸収材料の破片を洗い流すために適用されることが可能である。酸化バナジウム粒子の収集のために吸収材料を除去した後に
図４は、図１の例示的な燃焼システム１０を使用してバナジウム含有燃料１４を燃やす少なくとも１つのガスタービンエンジン４０を含む例示的な発電システム１０５の概略図である。ガスタービンエンジン４０は、バナジウム含有燃料１４を燃やすように構成された燃焼器１２を含む。また、ガスタービンエンジン４０は、圧縮機または流体移送デバイス１６を含み、圧縮機または流体移送デバイス１６は、低酸素ガス４２を受け入れ、圧縮された低酸素ガス４４を燃焼器１２に供給するように構成されている。運転中に、排気ガス５６の一部分が、周囲空気２０と混合させられ、低酸素ガス４２を発生させる。いくつかの実施形態では、「低酸素ガス」の用語は、おおよそ１体積％よりも少ない酸素含有量を参照する。また、ガスタービンエンジン４０は、タービン４６を含み、タービン４６は、燃焼器１２から燃焼器排気ガス２２を受け入れ、燃焼器排気ガス２２から仕事を抽出し、かつ、タービン排気ガス３６を排出させるように構成されている。圧縮機１６およびタービン４６は、ガスタービンシャフト４８に回転可能に連結されている。タービン４６が、燃焼器排気ガス２２を膨張させると、それは、ガスタービンシャフト４８を回転させる。ガスタービンシャフト４８が、発電機５０を回転させ、それによって、電気エネルギーを発生させる。
【００３０】
圧縮機１６からの圧縮された低酸素ガス４４は、例えば、空気、酸素リッチの空気、および酸素欠乏空気など、酸素を含有する任意の適切なガスを含むことが可能であるということが理解される。燃焼器１２の中の燃焼プロセスが、燃焼器排気ガス２２を発生させる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、発電システム１０５は、ＥＧＲシステム２６をさらに含む。ＥＧＲシステム２６は、粒子セパレーター２４を含み、粒子セパレーター２４は、タービン排気ガス３６が、粒子セパレーター２４を通って流れ、粒子セパレーター２４に接触するときに、タービン排気ガス３６の中に存在する実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子およびＶ2Ｏ4粒子を除去するように構成されている。加えて、ＥＧＲシステム２６は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）５２を含むことが可能であり、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）５２は、タービン排気ガス３６を受け入れ、蒸気を発生させるように構成されている。蒸気タービンは、さらに、ＨＲＳＧ５２からの蒸気を使用して、追加的な電気を発生させるように構成されることが可能であり、蒸気タービンは、蒸気発生器に接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、蒸気タービンは、タービンシャフト４８に接続されるように配置されることが可能である。熱交換器３０が、排気ガス５６の一部分を受け入れるように構成されることが可能である。いくつかの実施形態では、ＥＧＲシステム２６は、ＨＲＳＧ５２を含有しないことが可能であり、その代わりに、タービン排気ガス３６が、粒子セパレーター２４からの出口において、スプリッター５４の中へ直接的に導入されることが可能である。さらに他の実施形態では、ＥＧＲシステム２６は、熱交換器３０を含まないことが可能である。
【００３２】
図示されているように、燃焼器１２からの燃焼器排気ガス２２が、タービン４６に提供されることが可能である。示されているように、発電システム１０５は、ガスタービンエンジン４０に取り付けられた発電機５０を含む。いくつかの実施形態では、タービンシャフト４８が、「コールドエンドドライブ」構成であることが可能であり、それは、タービンシャフト４８が、ガスタービンエンジン４０の圧縮機端において、発電機５０に接続されることが可能であるということを意味している。他の実施形態では、タービンシャフト４８が、「ホットエンドドライブ」構成であることが可能であり、それは、タービンシャフト４８が、ガスタービンエンジン４０のタービン端において、発電機５０に接続されることが可能であるということを意味している。タービン４６の中に給送された燃焼器排気ガス２２の熱力学的膨張が、ガスタービンエンジン４０を駆動するための動力を作り出し、そして、それが、発電機５０を通して電気を発生させる。例示の実施形態では、発電機５０は、電力網に接続されることが可能であり、発電機５０によって作り出された電気エネルギーが、送電系統（図示せず）に提供されるようになっている。タービン４６からの膨張させられたタービン排気ガス３６が、粒子セパレーター２４に給送され、次いで、ＨＲＳＧ５２に給送されることが可能である。タービン４６によって排出されたタービン排気ガス３６の温度は、おおよそ華氏５００度（°Ｆ）から約１３００°Ｆの間の範囲にあり、ＨＲＳＧ５２によって排出された排気ガス３８は、おおよそ６０°Ｆから約４００°Ｆの間の範囲の温度である。
【００３３】
一実施形態では、ＥＧＲシステム２６は、排気ガス３８を少なくとも２つの部分に分割するように構成されたスプリッター５４をさらに含む。排気ガス５６の一部分が、ＥＧＲシステム２６を通して圧縮機１６へ循環させられる。一実施形態では、排気ガス２８の残りの部分が、大気に放出され、また、別の実施形態では、排気ガス２８残りの部分が、ＣＯ2分離ユニット（図示せず）へ送られ、大気に放出される前にＣＯ2を分離する。排気ガス５６の一部分が、熱交換器３０へ送られることが可能である。熱交換器３０は、排気ガス５６の一部分の温度を、おおよそ６０°Ｆから約１６０°Ｆの間の範囲にさらに低減させるように提供されることが可能である。熱交換器３０は、タービン４６の下流のどこかで、ＥＧＲシステム２６の中へ組み込まれることが可能である。
【００３４】
バナジウム含有燃料１４は、残留燃料油などのような任意の適切なバナジウム含有燃料を含むことが可能である。燃焼器１２からの燃焼器排気ガス２２は、酸化バナジウム（ＶXＯY）、水、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素（Ｎ2）、窒素酸化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）、未燃焼燃料、および、他の有機化合物を含むことが可能である。
【００３５】
ＥＧＲシステム２６は、ガスタービンエンジン４０とともに使用され、ガスタービンエンジン４０の作動流体の中に、より高いＣＯ2の濃度を実現し、Ｖ2Ｏ5の形成を制限することが可能である。周囲空気２０が排気ガス５６の一部分と混合させられるときに、圧縮された低酸素ガス４４の中の酸素含有率を減少させることによって、燃焼器１２からのＶ2Ｏ5形成が停止させられ、排気ガス５６は、低減された酸素レベルを含む。加えて、ＥＧＲシステム２６は、排気ガス３８の中のＣＯ2レベルを上昇させるために使用されることが可能である。一実施形態では、上述の通り、排気ガス２８の残りの部分は、ＣＯ2分離ユニットへ方向付けされる。例えば、アミン処理、ＰＳＡ、膜などの、任意のＣＯ2分離技術が、利用されることが可能である。分離の後、ＣＯ2リッチガスは、ＣＯ2圧縮システムを含むＣＯ2調整システムへ方向付けされることが可能である。ガスタービンエンジン４０からの排気ガス３８の中のＣＯ2濃度の上昇は、ＣＯ2分離プロセスの効率を高める。いくつかの実施形態では、圧縮された低酸素ガス４４の中の酸素レベルは、おおよそ１４体積％からおおよそ１６体積％の間の範囲にあり、燃焼器１２からの燃焼器排気ガス２２の中の酸素レベルは、おおよそ０体積％とおおよそ１体積％の間の範囲にある。より低い酸素のレベルは、Ｖ2Ｏ5の形成の防止、および、燃焼器１２からの燃焼器排気ガス２２の中のおおよそ１０体積％までのＣＯ2濃度の上昇を促進する。
【００３６】
図５は、図４の例示的な発電システム１０５の例示的な発電システム１１０の概略図である。図４を参照して述べられているように、一実施形態では、ブロワー３２が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、ブロワー３２が、熱交換器３０の上流または下流に、ＥＧＲシステム２６の中に位置付けられることが可能である。ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６を介して圧縮機１６の中へ送達する前に、排気ガス５６の一部分の圧力を上昇させるように構成されることが可能である。
【００３７】
図６は、図４の例示的な発電システム１０５の別の例示的な発電システム１１５の概略図である。図４を参照して述べられているように、一実施形態では、発電システム１１５が、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されることが可能である。示されているように、圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。
【００３８】
図７は、図４および図６の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１２０の概略図である。図４および図６を参照して述べられているように、一実施形態では、発電システム１２０が、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されることが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。そのうえ、一実施形態では、ブースター圧縮機６２が、主空気圧縮機５８の下流に、主空気圧縮機５８に流体連通して含まれることが可能であり、かつ、燃焼器１２の上流に、燃焼器１２に流体連通して含まれることが可能である。ブースター圧縮機６２は、燃焼器１２の中へ送達する前に、圧縮周囲空気６０をさらに圧縮するように構成されることが可能である。
【００３９】
図８は、図４、図５、および図６の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１２５の概略図である。図４、図５、および図６を参照して述べられているように、一実施形態では、ブロワー３２が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、ブロワー３２が、熱交換器３０の上流または下流に、ＥＧＲシステム２６の中に位置付けられることが可能である。ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６を介して圧縮機１６の中へ送達する前に、排気ガス５６の一部分の圧力を上昇させるように構成されることが可能である。そのうえ、一実施形態では、発電システム１２５は、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されることが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。
【００４０】
図９は、図４、図７、および図８の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１３０の概略図である。図４、図７、および図８を参照して述べられているように、一実施形態では、発電システム１３０が、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されることが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。そのうえ、一実施形態では、ブースター圧縮機６２が、主空気圧縮機５８の下流に、主空気圧縮機５８に流体連通して含まれることが可能であり、かつ、燃焼器１２の上流に、燃焼器１２に流体連通して含まれることが可能である。ブースター圧縮機６２は、燃焼器１２の中へ送達する前に、圧縮周囲空気６０をさらに圧縮するように構成されることが可能である。追加的に、ブロワー３２が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、ブロワー３２が、熱交換器３０の上流または下流に、ＥＧＲシステム２６の中に位置付けられることが可能である。ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６を介して圧縮機１６の中へ送達する前に、排気ガス５６の一部分の圧力を上昇させるように構成されることが可能である。
【００４１】
図１０は、図４および図７の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１３５の概略図である。図４および図７を参照して述べられているように、一実施形態では、発電システム１３５は、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されないことが可能である。そのうえ、一実施形態では、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８に接続されないことが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。
【００４２】
図１１は、図４、図７、および図１０の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１４０の概略図である。図４、図７、および図１０を参照して述べられているように、一実施形態では、発電システム１４０が、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されないことが可能である。さらに、一実施形態では、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８に接続されないことが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。そのうえ、一実施形態では、ブースター圧縮機６２が、主空気圧縮機５８の下流に、主空気圧縮機５８に流体連通して含まれることが可能であり、かつ、燃焼器１２の上流に、燃焼器１２に流体連通して含まれることが可能である。ブースター圧縮機６２は、燃焼器１２の中へ送達する前に、圧縮周囲空気６０をさらに圧縮するように構成されることが可能である。
【００４３】
図１２は、図４、図５、および図１０の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１４５の概略図である。図４、図５、および図１０を参照して述べられているように、一実施形態では、ブロワー３２が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、ブロワー３２が、熱交換器３０の上流または下流に、ＥＧＲシステム２６の中に位置付けられることが可能である。ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６を介して圧縮機１６の中へ送達する前に、排気ガス５６の一部分の圧力を上昇させるように構成されることが可能である。さらに、一実施形態では、発電システム１４５は、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されないことが可能である。そのうえ、一実施形態では、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８に接続されないことが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。
【００４４】
図１３は、図４、図１１、および図１２の例示的な発電システム配置の別の例示的な発電システム１５０を図示している。図４、図１１、および図１２を参照して述べられているように、一実施形態では、発電システム１５０が、周囲空気２０を圧縮して圧縮周囲空気６０にするように構成された主空気圧縮機５８を含むことが可能である。主空気圧縮機５８は、燃焼器１２の上流に流体連通して接続されることが可能である。示されているように、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８を介してガスタービンエンジン４０によって発生させられた動力によって駆動されないことが可能である。さらに、一実施形態では、主空気圧縮機５８は、タービンシャフト４８に接続されないことが可能である。圧縮機１６は、排気ガス５６の一部分を受け入れ、それを燃焼器１２に導き、その中に低酸素混合物を発生させるように構成されている。そのうえ、一実施形態では、ブースター圧縮機６２が、主空気圧縮機５８の下流に、主空気圧縮機５８に流体連通して含まれることが可能であり、かつ、燃焼器１２の上流に、燃焼器１２に流体連通して含まれることが可能である。ブースター圧縮機６２は、燃焼器１２の中へ送達する前に、圧縮周囲空気６０をさらに圧縮するように構成されることが可能である。追加的に、いくつかの実施形態では、ブロワー３２が、ＥＧＲシステム２６に流体連通して接続されることが可能である。いくつかの実施形態では、ブロワー３２が、熱交換器３０の上流または下流に、ＥＧＲシステム２６の中に位置付けられることが可能である。ブロワー３２は、ＥＧＲシステム２６を介して圧縮機１６の中へ送達する前に、排気ガス５６の一部分の圧力を上昇させるように構成されることが可能である。
【００４５】
マグネシウム添加剤などのような酸化バナジウム抑制剤を使用することなく、低品位のバナジウム含有燃料を燃やすためのシステムおよび方法の例示的な実施形態が、詳細に上述されている。システムおよび方法は、本明細書で説明されている特定の実施形態に限定されるのではなく、方法の運転、および、システムのコンポーネントは、本明細書で説明されている他の運転またはコンポーネントから独立して、および、分離して、利用されることが可能である。例えば、本明細書で説明されているシステムおよび方法は、他の工業用または民生用アプリケーションを有することが可能であり、本明細書で説明されているようなガスタービンエンジンとともに実施されることに限定されない。むしろ、１つまたは複数の実施形態は、他の産業と関連して実施および利用されることが可能である。
【００４６】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、ある図面には示されており、他の図面には示されていないという可能性があるが、これは、単に、便宜のためである。本発明の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせられて、参照または特許請求されることが可能である。
【００４７】
この書面による説明は、本発明を開示するために、また、任意の当業者が本発明を実施（任意のデバイスまたはシステムを製造および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含む）することができるように、例（最良の形態を含む）を使用している。本発明の特許の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含んでいる場合には、または、特許請求の範囲の文言とわずかに異なる、均等な構造的要素を含んでいる場合には、そのような他の例は、特許請求の範囲内に含まれるということが意図されている。
【符号の説明】
【００４８】
１０  燃焼システム
１２  燃焼器
１４  バナジウム含有燃料
１６  圧縮機
１８  燃焼器排気ガスの一部分
２０  周囲空気
２２  燃焼器排気ガス
２４  粒子セパレーター
２６  ＥＧＲシステム
２８  排気ガス
３０  熱交換器
３２  ブロワー
３６  タービン排気ガス
３８  排気ガス
４０  ガスタービンエンジン
４２  低酸素ガス
４４  圧縮された低酸素ガス
４６  タービン
４８  タービンシャフト
５０  発電機
５２  ＨＲＳＧ
５４  スプリッター
５６  排気ガスの一部分
５８  主空気圧縮機
６０  圧縮周囲空気
６２  ブースター圧縮機
１００  燃焼システム
１０５  発電システム
１１０  発電システム
１１５  発電システム
１２０  発電システム
１２５  発電システム
１３０  発電システム
１３５  発電システム
１４０  発電システム
１４５  発電システム
１５０  発電システム
２００  燃料を燃焼させるための方法
２０２  バナジウム含有燃料を少なくとも１つの燃焼器に導くステップ
２０４  燃焼器排気ガスの少なくとも一部分を導くステップ
２０６  低酸素混合物を燃焼させるステップ
２０８  燃焼器排気ガスを粒子セパレーターに導くステップ
２１０  実質的に全てのＶ2Ｏ3粒子およびＶ2Ｏ4粒子を除去するステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014109271.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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