(57)【要約】【課題】燃焼器に装着するように構成された触媒反応器を提供する。【解決手段】触媒反応器は、燃焼器での燃焼に伴う排出物を低減するように構成された触媒を含む。触媒反応器はまた、触媒反応器を燃焼器に装着する前に触媒上に配置される第１の犠牲皮膜を含んでおり、第１の犠牲皮膜は、触媒反応器が燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である。【選択図】図１
2014066510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器に装着するように構成された触媒反応器を備え、前記触媒反応器が、前記燃焼器での燃焼に伴う排出物を低減するように構成された触媒と、前記触媒反応器を前記燃焼器に装着する前に前記触媒上に配置された第１の犠牲皮膜とを含み、前記第１の犠牲皮膜は、前記触媒反応器が前記燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である、システム。
【請求項２】
前記触媒反応器を前記燃焼器に装着する前に前記第１の犠牲皮膜上に配置された第２の犠牲皮膜を備え、前記第１および第２の犠牲皮膜が互いに異なるものであり、前記第１および第２の犠牲皮膜は、前記触媒反応器が前記燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記触媒反応器を前記燃焼器に装着する前に前記第２の犠牲皮膜上に配置された第３の犠牲皮膜を備え、前記第２および第３の犠牲皮膜が互いに異なるものであり、前記第２および第３の犠牲皮膜は、前記触媒反応器が前記燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である、請求項２のシステム。
【請求項４】
前記第２の犠牲皮膜が、前記第１の犠牲皮膜より高い耐熱性を有する、請求項２のシステム。
【請求項５】
前記第２の犠牲皮膜が熱により経時的に劣化し、前記第１の犠牲皮膜が水溶性である、請求項２のシステム。
【請求項６】
前記触媒反応器を前記燃焼器に装着する前に前記第２の犠牲皮膜上に配置された第３の犠牲皮膜を備え、前記第１、第２、および第３の犠牲皮膜は、前記触媒反応器が前記燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能であり、前記第３の犠牲皮膜は触媒材料を含む、請求項５のシステム。
【請求項７】
前記第１の犠牲皮膜上に配置された第２の犠牲皮膜と、前記第２の犠牲皮膜上に配置された第３の犠牲皮膜を備え、前記第１、第２、および第３の犠牲皮膜のうちの少なくとも１つが水溶性であり、前記第１、第２、および第３の犠牲皮膜のうちの少なくとも１つは触媒材料を含む、請求項１のシステム。
【請求項８】
前記第１の犠牲皮膜が、無機酸化物、ケイ酸塩、無機ハロゲン化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、金属酢酸塩、硫酸金属、水酸化金属、有機金属化合物、有機無機混合酸化組成物、ハロゲン化炭素化合物、またはこれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１のシステム。
【請求項９】
前記第１の犠牲皮膜が未硬化のセラミックを含む、請求項１のシステム。
【請求項１０】
前記触媒反応器を有する前燃焼器を備える、請求項１のシステム。
【請求項１１】
前記触媒反応器を装着した前記燃焼器を有するガスタービンエンジンを備える、請求項１０のシステム。
【請求項１２】
触媒反応器の触媒上に第１の犠牲皮膜を塗布するステップと、前記触媒上に前記第１の犠牲皮膜を塗布した後に前記触媒反応器を燃焼器に装着するステップからなり、前記保護皮膜が、前記触媒反応器が前記燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である、方法。
【請求項１３】
前記第１の犠牲皮膜を塗布するステップが、グリーンスラリーまたはゾルゲルを塗布して前記触媒上に前記第１の犠牲皮膜を形成するステップを含む、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記第１の犠牲皮膜が、無機酸化物、ケイ酸塩、無機ハロゲン化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、金属酢酸塩、硫酸金属、水酸化金属、有機金属化合物、混合性有機無機酸化物組成、またはこれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２の方法。
【請求項１５】
前記触媒反応器を前記燃焼器に装着する前に前記第１の犠牲皮膜上に第２の犠牲皮膜を塗布するステップからなり、前記第１および第２の犠牲皮膜が互いに異なるものである、請求項１２の方法。
【請求項１６】
第１の除去工程によって前記第２の犠牲皮膜を除去するステップと、その後第２の除去工程によって前記第１の犠牲皮膜を除去するステップからなる、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記第１の除去工程が、前記第２の犠牲皮膜を除去するために、経時的に熱を加えて前記第２の犠牲皮膜を熱劣化させるステップを含み、前記第２の除去工程は、前記第１の犠牲皮膜を除去するために、前記第２の犠牲皮膜を除去した後に、前記第１の犠牲皮膜を水洗するステップを含む、請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記触媒反応器を前記燃焼器に装着した後に前記第１の犠牲皮膜を除去して、前記触媒を露出させるステップからなる、請求項１２の方法。
【請求項１９】
前記第１の犠牲皮膜を除去するステップが、前記第１の犠牲皮膜を除去するために、水洗浄を行うステップ、振動を加えるステップ、圧力波を加えるステップ、熱的に劣化させるステップ、融蝕させるステップ、脆弱工程を用いるステップ、またはこれらの組合せを含む、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記触媒反応器を装着した前記燃焼器を有するガスタービンエンジンを運転するステップからなり、前記第１の犠牲皮膜が、前記燃焼器の第１期燃焼の間に、前記触媒を保護して、前記触媒の汚損を阻止する、請求項１２の方法。
【請求項２１】
前記燃焼器の第１期燃焼の間、少なくとも１つの犠牲皮膜を有する、燃焼器に装着された触媒反応器の触媒を保護するステップと、前記燃焼器の前記第１期燃焼後の第２期燃焼の間に、前記触媒を用いて排出物を低減させるステップからなり、前記少なくとも１つの犠牲皮膜が、前記第１期燃焼の後であってかつ前記第２期燃焼より前に、前記触媒反応器を前記燃焼器に装着した状態で、前記触媒から除去される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は触媒反応器に関し、より詳細には、触媒反応器内で使用することができる犠牲皮膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒反応器は概して、燃焼中に発生する排出物を低減するために、燃焼工程内、例えば、ガスタービンエンジンまたは接触改質装置内で使用することができる。燃焼中、高温、例えば約１４３０℃超の温度で、一酸化窒素および二酸化窒素（総称してＮＯｘとして知られている）等の化合物が形成される場合がある。触媒反応器は、燃焼を発生させるための反応温度を低下させ、それによってこれらの化合物の形成を低減させる触媒を使用することができる。一定の燃焼運転の間、触媒反応器内の触媒を保護することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２０１００１８０５９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
元の特許請求の発明の範囲に相当する一定の実施形態を下記に要約する。これらの実施形態は、特許請求される本発明の範囲を限定することを意図したものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の概要を提供することのみを意図したものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様または異なり得る様々な形態を包含する場合がある。
【０００５】
第１の実施形態において、システムは、燃焼器に装着するように構成された触媒反応器を含む。触媒反応器は、燃焼器での燃焼に伴う排出物を低減するように構成された触媒を含む。触媒反応器はまた、触媒反応器を燃焼器内に装着する前に触媒上に配置される第１の犠牲皮膜を含んでおり、この第１の犠牲皮膜は、触媒反応器が燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である。
【０００６】
第２の実施形態において、１つの方法は、触媒反応器の触媒上に第１の犠牲皮膜を塗布する工程と、触媒上に第１の犠牲皮膜を塗布した後に、触媒反応器を燃焼器に装着する工程とを含む。この保護皮膜は、触媒反応器が燃焼器に装着されている間に、損傷させることなく除去することが可能である。
【０００７】
第３の実施形態において、１つの方法は、燃焼器に装着された触媒反応器の触媒を、燃焼器の第１期燃焼の間、少なくとも１つの犠牲皮膜を用いて保護する工程と、燃焼器の第１期燃焼の後の第２期燃焼の間、触媒を用いて排出物を低減させる工程とを含む。少なくとも１つの犠牲皮膜は、第１期燃焼の後であって第２期燃焼より前に、触媒反応器を燃焼器に装着した状態で、触媒から除去される。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、その全体を通して同様の符号が同様の部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、より深く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】犠牲皮膜を使用することができる触媒反応器を有するガスタービンエンジンの一実施形態の概略系統図である。
【図２】縦軸に沿った図１のガスタービンエンジンの一実施形態の断面図である。
【図３】触媒反応器を有する燃焼器を表す、図２のガスタービンエンジンの一部分の詳細図である。
【図４】一定の実施形態に従う、図３に示された触媒反応器の一部分の断面図である。
【図５】一定の実施形態に従う、犠牲皮膜を使用する例示的な１つの方法を表すフローチャートである。
【図６】一定の実施形態に従う、複数の犠牲皮膜を例示する図３に示される触媒反応器の一部分の断面図である。
【図７】一定の実施形態に従う、複数の犠牲皮膜を例示する図３に示される触媒反応器の一部分の断面図である。
【図８】一定の実施形態に従う、複数の犠牲皮膜を使用するための例示的な方法を表すフローチャートである。
【図９】一定の実施形態に従う、複数の犠牲皮膜を塗布するための例示的な方法を表すフローチャートである。
【図１０】一定の実施形態に従う、触媒反応器および複数の犠牲皮膜を有する燃焼システムを運転するための例示的な方法を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態の説明を簡潔にするため、本明細書では、実際の運用形態におけるすべての特徴が説明されない場合がある。斯様な実際の運用形態の開発では、技術または設計の計画段階における場合と同様、運用形態ごとに異なるシステムおよびビジネス上の制約を遵守するなどの、開発者固有の目標を達成するために、運用形態に特化した多数の判断を行っていかなければならないことを理解しておく必要がある。また、斯様な開発努力は複雑かつ時間を要するものとなり得るが、この開示の恩恵に浴する技術者においては、設計、製作および製造の日常的業務となるものであることを理解しておく必要がある。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図している。用語「備える」、「含む」および「有する」は、包括的であり、記載された要素以外の追加の要素が存在する可能性があることを意味することを意図している。
【００１２】
本開示は、触媒を保護するために触媒反応器内で使用することができる犠牲皮膜を対象とする。一定の運転期間中、例えば、ガスタービンエンジン内の燃焼器の始動中または試運転中、あるいは新たに圧縮機を設置した後に、より高濃度の汚染物質および／または微粒子が燃焼器の下流に循環する場合がある。これらの汚染物質および／または微粒子は触媒反応器に流入し、反応器内の触媒を汚損させるか、あるいは劣化させてしまう場合がある。例えば、一定の微粒子が触媒に付着し、燃焼中の触媒相互作用に使用可能な面積部分を低減させてしまう場合がある。したがって、これらの運転期間中に触媒を保護するために、これら運転期間より前に触媒に１層または複数層の犠牲皮膜を塗布することが望ましい場合がある。
【００１３】
犠牲皮膜は、触媒反応器の製造、保守点検、または修理の間に塗布することができる。具体的には、犠牲皮膜は、触媒反応器の製造時に触媒上に塗布することができる。例えば、犠牲皮膜は、触媒反応器を燃焼器内に設置する前、および／または燃焼器をガスタービンエンジン内に設置する前に、触媒反応器に塗布することができる。更なる実施例によると、犠牲皮膜は、燃焼器および／またはガスタービンエンジンが接続されていない、または運転されていない状態にある間、即ち、保守または修理の作業時にみられ得る燃料／空気混合気の燃焼が出力を発生させる程に活発ではない間に、触媒反応器に塗布することができる。
【００１４】
こうすることで、犠牲皮膜は、燃焼器および／またはガスタービンエンジンの始動時には直ちに、触媒反応器上のしかるべき位置に所在している。新たなガスタービンエンジンの初期運転が約１０時間から１０００時間、約２５時間から５００時間、または約５０時間から２００時間経過した後など、求められる触媒保護が終了した運転期間の後に、１つまたは複数の除去手法（例えば、水洗浄、熱的除去、化学的除去、圧力波除去、他）により犠牲皮膜を除去することができる。しかしながら、犠牲皮膜を維持しておく時間は様々に異なる場合があり、用途に応じて異なるものである。具体的には、犠牲皮膜は、触媒反応器が燃焼器内に設置されている間に化学的または機械的に除去することが可能な、脆弱性の、すなわち破壊容易な皮膜を含む場合がある。例えば、犠牲皮膜は、圧縮機、燃焼器、および／またはタービンの洗浄中に除去することができる水溶性の皮膜を含んでいてもよい。犠牲皮膜はまた、例えば、完全に除去されるまで一定の時間に亘り犠牲皮膜を徐々に熱劣化させるなど、熱を用いて除去することが可能である。さらに、犠牲皮膜は、例えば、音響ホーンまたはスピーカーから音波を適用したり、あるいは燃焼駆動式装置から圧力波を適用するなど、機械振動および／または圧力波を用いて除去することができる。いくつかの実施形態では、犠牲皮膜は、燃焼器内に燃焼動態を惹起させて、圧力波および振動を発生させることで、触媒反応器の犠牲皮膜の破壊を促進することにより、除去することができる。一定の実施形態では、触媒が保護されている間に、犠牲皮膜を触媒作用により活性化させて、触媒特性を付与することができる。例えば、犠牲皮膜が触媒上に配置されている間、触媒の表面が隠れる場合があり、それにより触媒としての利点が損なわれることがある。犠牲皮膜を反応器内に配置した状態で、犠牲皮膜の触媒特性を用いて一時的に触媒の代用としたり触媒を補助することで、反応温度を低下させ、かつ排出物を低減させることができる。
【００１５】
一般的に、犠牲皮膜は、ガスタービン、エンジン、改質装置等の燃焼装置領域内の触媒反応器に塗布することができる。図１は、犠牲皮膜の例示的な用途を示しており、犠牲皮膜を有する触媒反応器１４を使用することができるガスタービンエンジン１２を備えるシステム１０を表している。犠牲皮膜は、ガスタービンエンジン１２の組立および運転の前に塗布される犠牲皮膜と、ガスタービンエンジン１２の組立後に塗布することができる犠牲皮膜とを含むことができる。一定の実施形態では、システム１０は、航空機、船舶、機関車、発電システムまたはそれらの組合せを含むことができる。図示されるガスタービンエンジン１２は、空気吸入セクション１６、圧縮機１８、燃焼器セクション２０、タービン２２および排気セクション２４を含む。タービン２２は、シャフト２６を介して圧縮機１８に結合されている。
【００１６】
矢印によって示されているように、空気は、吸入セクション１６を通ってガスタービンエンジン１２に入り、圧縮機１８内に流入することができ、圧縮機１８は燃焼器セクション２０に入る前に空気を圧縮する。図示される燃焼器セクション２０は、圧縮機１８とタービン２２の間にあるシャフト２６に対して同心状または環状に配置された燃焼器ハウジング２８を含む。圧縮機１８からの圧縮空気は燃焼器３０に入り、燃焼器３０で、圧縮空気は燃料と混合し、触媒反応器１４内で燃焼することができる。燃焼の一部またはすべてを、触媒反応器１４内で発生させてもよく、触媒反応器１４は、上述のごとく、反応温度を低下させて排出物を低減させることができる。
【００１７】
燃焼器セクション２０からの高温の燃焼ガスは、タービン２２内を流れると、タービン２２がシャフト２６を介して圧縮機１８を駆動する。例えば、燃焼ガスは、タービン２２内のタービン動翼に原動力を加えることで、シャフト２６を回転させることができる。タービン２２内を流れた後、高温の燃焼ガスは、排気セクション２４を通ってガスタービンエンジン１２を出ることができる。
【００１８】
図２は、縦軸２９に沿った図１のガスタービンエンジン１２の一実施形態の側断面図である。ガスタービンエンジン１２は、燃焼器セクション２０内に配置された１つまたは複数の燃料ノズル３２を含む。一定の実施形態では、ガスタービンエンジン１２は、環状に配置された複数の燃焼器３０を含む場合がある。さらに、燃焼器３０は各々、個々の燃焼器３０のベースに環状にまたは他の配置構成で取り付けられた複数の燃料ノズル３２を含むことができる。
【００１９】
図１に関して上述したとおり、空気は、空気吸入セクション１６を通ってエンジン１２に入り、圧縮機１８によって圧縮することができる。圧縮機１８からの圧縮空気は、次いで、圧縮空気を燃料と混合することができる燃焼器セクション２０内に導入することができる。例えば、燃料ノズル３２は、燃焼、排出物、燃料消費および出力を最適化させるのに適した比率で、燃料空気混合物を燃焼器３０内に噴射することができる。燃焼器３０内では、燃料空気混合物を触媒反応器１４内で燃焼して、高温の加圧された排気ガスを発生させることができる。触媒反応器１４は概して、反応温度を低下させることで、ＮＯｘや一酸化炭素等の望ましくない副生成物の発生を低減させ、かつ／または火炎安定性を向上させる、１つまたは複数の種類の触媒を含むことができる。燃焼はまた、触媒反応器１４の外側の燃焼器３０内で発生する場合もある。燃焼反応によって発生した高温の加圧された排気ガスは燃焼器セクション２０を出て、移行セクション３６内を通ってタービン２２へと流れることができる。タービン２２内で、この加圧された排気ガスは、タービン２２内において放射状に延びる翼３８を回して、排気セクション２４を通って出る前にシャフト２６（図１）を回転させることができる。
【００２０】
図３には、燃焼器セクション２０の一実施形態の詳細図を示している。予混合燃料ノズル３２は、燃焼器３０の頭端近傍のエンドカバー４２に取り付けられている。圧縮された燃料は、エンドカバー４２を通って燃料ノズル３２の各々に誘導され、燃料ノズル３２は、予混合された空気燃料混合物を燃焼器３０内へ送達する。燃焼器３０は概して、ケーシング４６、ライナ４８およびフロースリーブ５０によって画定された燃焼室４４を含む。一定の実施形態では、フロースリーブ５０をライナ４８の周りに同軸状に配置して、矢印によって概略的に示されるように、圧縮機からの空気を、ライナ予混合セクション４５の穿孔または他の開口を通して燃焼室４４内へ誘導することができる。
【００２１】
燃料ノズル３２は、加圧された燃料を触媒反応器１４の手前に送達して、燃料と空気を触媒反応器１４よりも前方で予混合させることができる。燃焼室４４内では、燃料空気混合物が触媒反応器１４内を流れることができる。触媒反応器１４は概して、燃焼反応を促進して排出物を低減させる触媒を含むことができる。触媒は概して、燃料と空気の安定した低温反応を促進して、燃焼排気ガス５２を発生させることができる。触媒反応器１４からの燃焼排気ガス５２は、燃焼室４４の主セクションおよび移行セクション３６内を流れることができ、そこでさらなる燃焼が生じる場合がある。例えば、部分的に燃焼または反応した排気ガス５２は、燃焼室４４および／または移行セクション３６内で熱燃焼を起こす場合がある。
【００２２】
触媒反応器１４は、ライナ４８に沿っておよび／またはチャンバ４４と交差させて配置することができるため、様々な方法で燃焼器セクション２０に装着または適用することができる。例えば、触媒反応器１４は概して、触媒床を形成するために触媒で被覆されたセラミックまたは金属製の基体を含むことができる。触媒床は、ハニカムセル、充填層、網状発泡体、長管、複合管、格子または網目、モノリス、円筒体、板状構造体等の適切な任意の構造物物を含むことができる。基体は、金属合金、セラミック、金属酸化物、金属間材料、炭化物、窒化物などの高温材料で構成または形成することができる。この触媒床の構造体は概して、燃焼反応を促進するために反応触媒で被覆することができる。例えば、触媒床は、反応触媒で被覆されたハニカムセルを含む断面を有する円筒体を含むことができる。触媒の種類は、その燃焼用途に特化したものとすることができ、使用する燃料の種類に基づいて変更することができる。例えば、炭化水素系の燃料では、触媒は、ジルコニウム、バナジウム、クロム、マンガン、銅、白金、オスミウム、イリジウム、ロジウム、セリウム、ランタン、他のランタノイド系元素、銅、ニッケル、鉄、マグネシウム、白金、および白金族金属（ＰＧＭ）等の元素を含むことができる。触媒はまた、貴金属、ＶＩＩＩ族貴金属、卑金属、金属酸化物、またはこれらの任意の組合せからなる他の活性成分を含むことができる。
【００２３】
他の実施形態では、燃焼器セクション２０内での触媒反応器１４の位置は多様に異なる場合がある。例えば、この反応器は概して、主燃焼室４４の上流側または下流側に配置することができる。さらに、触媒反応器は、リッチ燃焼または希薄燃焼の環境下で使用することができる。また、プレバーナ、プレミキサ、多段ステージ、１つまたは複数の触媒パイロットあるいはパイロットバーナ、他の追加の構成部品を、燃焼器セクション２０内に含めることもできる。一定の実施形態では、触媒反応器１４を、これらの追加の構成部品のうちの１つの内部に配置することができる。例えば、リッチ触媒反応器、希薄触媒反応器、予混合燃焼器、触媒パイロットまたはプレバーナ内に、触媒反応器を配置することができる。さらに、ある一定の燃焼器３０は、それぞれ同一または異なる犠牲皮膜を有する同一または異なる触媒材料で作成された、複数の触媒反応器を含むことができる。例えば、第１の触媒反応器１４は、犠牲皮膜の第１の組を有する第１の触媒材料から作成することができ、第２の触媒反応器１４は、犠牲皮膜の第２の組を有する第２の触媒材料から作成することができ、第３の触媒反応器１４は、犠牲皮膜の第３の組を有する第３の触媒材料から作成でき、その他も同様の方法で作成される。犠牲皮膜の各組は、同一または異なる犠牲材料で作成され、かつ同一または異なる除去技法（例えば、水洗浄、化学除去、熱除去、圧力波除去、等）によって除去することが可能な、１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたはそれより多くの犠牲皮膜を含むことができる。
【００２４】
図４は、一定の実施形態に基づく触媒反応器１４の一部分の断面図である。この反応器は概して、基体５４上に配置された触媒皮膜５６を含むことができる。図３に関して上述したとおり、触媒皮膜５６は概して、燃焼反応を促進することができる。例えば、炭化水素系燃料の場合、触媒皮膜５６は、一酸化炭素および炭化水素の反応を促進して、この反応に要する温度を低下させることで、排出物を低減することができる。反応器１４内を流れる際、燃料空気混合物５９は触媒皮膜５６上を通過して燃焼し、排気ガスを発生させることができる。燃料空気混合物５９は、炭化水素燃料、非炭化水素燃料（すなわちプロセスガス、精油所ガス、合成ガス、等）およびこれらの混合物など、様々な種類の燃料を含むことができる。
【００２５】
設置後の始動時など、一定の燃焼期間において、より高濃度の微粒子および／または汚染物質が触媒反応器１４に移送されることがある。これらの汚染物質は、触媒５６の表面に付着または接着することがあり、これにより触媒反応器が汚損されて、触媒反応器の効率が低下する場合がある。よって、犠牲皮膜５８を、触媒５６を覆う保護皮膜として配置することで、これらの運転期間中触媒５６を保護することができる。例えば、タービンエンジンの初期始動の間、または空気圧縮機、燃料供給装置等の一定の装置部品の交換後に、犠牲皮膜５８を触媒５６上に配置することができる。一定の実施形態では、製造業者は、燃焼器の始動時に利用可能となるように、犠牲皮膜５８を所定の位置に配置した状態で触媒反応器１４を提供する場合がある。しかし、他の実施形態では、燃焼器内に触媒反応器１４を設置した後、例えば、ガスタービンエンジン１２の始動前、ガスタービンエンジンが接続されていない、または運転されていない状態にある間（例えば、燃焼セクション２０に燃焼が発生していない間）、あるいはこれらの任意の組合せにおいて、犠牲皮膜５８を塗布することができる。さらに、犠牲皮膜５８は、触媒皮膜５６上の１つまたは複数の皮膜または層に塗布することができ、その場合、各々の犠牲皮膜５８は、（例えば、犠牲材料が同一または異なる、あるいは除去機構が同一または異なる、等）同じまたは異なるものであってもよい。一定の実施形態では、１つまたは複数の犠牲皮膜５８を、ブラシ、スポンジ、ファブリックアプリケーター、スプレーガン（例えば、エアスプレーガンまたは静電スプレーガン）、液浴（例えば、浸漬被覆）、触媒皮膜５６上に装着されたシート、あるいはこれらの任意の組合せを用いて、塗布することができる。このように、犠牲皮膜５８は、液体、蒸気、固体、グリーンスラリー等のスラリー（例えば、液中に分散した固体）、ゾルゲル等のゲル、ガス（例えば、空気、窒素または他の不活性ガス）中に担持される蒸気や噴霧物、あるいは他の任意の適切な形態にて、塗布することができる。
【００２６】
犠牲皮膜５８は概して、触媒５６上に保護層を提供することで、触媒５６への損傷を阻止することができる。一定の実施形態では、犠牲皮膜５８は触媒５６と物理的な結合を形成することができる。犠牲皮膜５８は、反応器を燃焼器内に設置した状態で、化学的または機械的に除去することができる、脆弱性の（例えば、破壊容易な）任意の適切な皮膜を含むことができる。例えば、犠牲皮膜は、水、アルコール、エタノール、エチレングリコール、脱脂剤、洗剤、他の単純な溶媒を用いて化学的に除去することができる。皮膜はまた、超音波振動、圧力波、とりわけ機械的衝撃等の機械的な力を加えることによって、機械的に除去することもできる。例えば、触媒反応器１４内に胡桃の殻を誘導して、犠牲皮膜５８を破壊することができる。犠牲皮膜５８の破片は、次いで、例えば、圧縮機の洗浄サイクル中において、反応器１４から洗い流すことができる。更なる実施例によると、ガスタービンエンジン１２は、燃焼セクション２０内に燃焼動態を惹起するための命令を有する制御態様を含み、燃焼動態（例えば、圧力波およびそれにより生じる振動）を発生または増大させて、犠牲皮膜５８を除去することができる。ガスタービンエンジン１２はさらに、１つまたは複数の音響スピーカーまたは爆轟波ホーンを制御して音響波を生じさせる命令、あるいは１つまたは複数の燃焼駆動型装置を制御して圧力波を生じさせる命令を有する制御態様を含むことができる。除去方法に関わらず、犠牲皮膜５８は概して、その下に位置する触媒５６を損傷させることなく除去可能とすることができる。さらに、犠牲皮膜５８は、燃焼器の構成部品を取り外すことなく除去可能とすることができる。
【００２７】
一定の実施形態では、犠牲皮膜５８は、触媒５６以外に、触媒反応器１４の他のセクション上にも配置することができる。例えば、犠牲皮膜５８はライナ４８の部品に塗布することができ、そうすることで、始動中またはそれ以外の運転期間中に、熱障壁を提供することができる。犠牲皮膜５８は、触媒５６から除去する際に、反応器１４の他のセクションから除去することができる。
【００２８】
犠牲皮膜５８（および本明細書に開示される犠牲皮膜の各々）は、無機酸化物、ケイ酸塩、無機ハロゲン化物、金属硝酸塩、金属塩素酸塩、金属酢酸塩、金属硫酸塩、金属水酸化物、有機金属化合物、有機無機混合酸化組成物、ハロゲン化炭素化合物、これらの組合せ、あるいは化学的、機械的および／または熱的に除去可能な他の脆弱皮膜などの、任意な種類の適切な皮膜を含むことができる。例えば、金属酸化物皮膜は、水性溶媒を使用して除去可能な酸化カルシウム（ＣａＯ）、または水酸化物系溶媒を使用して除去可能な酸化ニッケル（ＮｉＯ）などのカルシウムと酸素の組合せを含むことができる。別の例では、有機皮膜を使用して、酸化中または熱揮発する間に除去することが可能な酸素障壁を形成することができる。一定の実施形態では、犠牲皮膜５８は、米オハイオ州シンシナティのＰｒｏｃｔｏｒ  ａｎｄ  Ｇａｍｂｌｅ社から市販されているＰｅｐｔｏ−Ｂｉｓｍｏｌ（登録商標）、または米デラウェア州ウィルミントンのＤｕＰｏｎｔ社から市販されているＴｅｆｌｏｎ（登録商標）などのサリチル酸ビスマス含むことができる。いくつかの実施形態では、犠牲皮膜は、マグネシア乳、水酸化マグネシア、または次サリチル酸ビスマスの溶液を含むことができる。一定の実施形態では、犠牲皮膜５８を、比較的に安定した環境にやさしい化合物で形成することで、犠牲皮膜５８を除去する際の環境に対する懸念を緩和することができる。さらに、犠牲皮膜５８は、液体、蒸気、固体、グリーンスラリー等のスラリー（例えば、液中分散した固体）、ゾルゲル等のゲル、ガス（例えば、空気、窒素または他の不活性ガス）中に担持される蒸気や噴霧物、あるいは他の任意の適切な形態で、塗布することができる。したがって、犠牲皮膜５８は、ブラシ、スポンジ、ファブリックアプリケーター、スプレーガン（例えば、空気スプレーガンまたは静電スプレーガン）、液浴（例えば、浸漬塗装）またはこれらの任意の組合せなどの、種々の塗布手段を用いて塗布することができる。犠牲皮膜５８はまた、触媒皮膜５６上に装着されるシートとして、例えば、接着剤、ファスナー、または他の装着用ハードウェアを用いて適用することができる。下記表１には、すべてではないが、１つまたは複数の犠牲皮膜５８（および、本明細書に開示される犠牲皮膜の各々）として、単独または様々に組み合せることによって使用できる潜在的に適切な犠牲材料のいくつかを記載している。
表１：適切な犠牲皮膜材料の例
分類
材料
グリーンスラリー
ゾルゲルの塗布
単層膜
二重層膜の基層
二重層膜の半透上層膜（ＨＴ  Ｔｏｐ）
水溶性
Ｔｃｄ（圧縮機吐出温度）＋１００Ｆ（華氏）を超える温度での急速な劣化
酸化物＋有機物
酸化物＋有機物
ケイ酸塩
ケイ酸塩／酸化物
酸化物
イオニックス
Ｘ−ｔａｌｉｎｅ有機物
有機金属
窒化物／酸化物
Ａｌ2Ｏ3  ＋  Ｚｒ2Ｏ3  ＋  ＮａＰＯ4  ＋  糖類
高分子量界面活性ポリマー＋セラミック粉末（ＣａＯ、ＳｉＣ、等）
Ｓｉ−Ｃ（炭化ケイ素）
ＭｏＳｉ2（二珪化モリブデン）
鋳込み成形粘土／磁器
ムライト
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）
ＳｒＴｉＯ3（チタン酸ストロンチウム）
Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）
ゲル状アルミナイド
ＴＢＣ（熱遮蔽皮膜）（イットリア安定型）
ジルコニア
三酸化鉄
酸化カルシウム
酸化ニッケル（ＮｉＯ）
リン酸塩アルミナ
ＮＨ４ｙ型ゼオライト
Ｎａｙ型ゼオライト
Ｋｙ型ゼオライト
ＮＯ3−（硝酸イオン）の金属化合物
Ｃ１Ｏ3−（塩素酸イオン）の金属化合物
ＣＨ3ＣＯＯ−（酢酸イオン）の金属化合物
ＳＯ4−2（硫化物イオン）の金属化合物：硫酸鉄（II）、硫酸マグネシウム
水酸化マグネシウム
ダイアモンド様炭素
次サリチル酸ビスマス
六方晶窒化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）
有
無
一定の実施形態において、マグネシウム、マンガン、鉄、ニッケルまたはクロム系皮膜を使用することで、犠牲皮膜５８にさらなる触媒特性を付与することができる。これらの触媒特性は、犠牲皮膜５８を触媒５６上に配置した場合に、燃焼反応の促進を可能にすることができる。例えば、犠牲皮膜５８は、ガスタービンエンジン１２（図１）の初回の始動の前またはその間に触媒５６上に配置することができる。一定の実施形態では、ガスタービンエンジン１２の組立前、ガスタービンエンジンが接続されていない、または運転されていない状態にある間（例えば、燃焼セクション２０に燃焼が発生していない間）、ガスタービンエンジン１２の修理または保守点検作業の間、あるいはそれらを任意に組み合せて行う際に、犠牲皮膜５８を触媒５６に塗布することができる。図４に示されるように、犠牲皮膜５８は、燃焼ガス５２が触媒５６に接触できないように、触媒上に配置することができる。但し、燃焼ガス５２は犠牲皮膜５８と接触することができ、犠牲皮膜５８の触媒特性は、犠牲皮膜５８が反応器１４内に配置されたときに燃焼反応を促進することで、排出物を低減するように機能することができる。他の実施形態では、犠牲皮膜５８を触媒でドープすることができる。例えば、犠牲皮膜５８を、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、および／または白金などの白金族金属をドープして、犠牲皮膜５８の触媒特性を強化させることができる。他の実施形態では、鉄、コバルト、ニッケル等の触媒特性を有する他のドープ剤を犠牲皮膜５８とともに使用することができる。
【００２９】
前述のとおり、通常の試運転時に沈積するような汚染物質および／または微粒子等によって触媒が損傷する恐れがある場合は、犠牲皮膜５８を触媒上に一時的に配置することで、運転期間中触媒を保護することができる。図５は、触媒反応器１４内で犠牲皮膜を使用するための例示的な方法６０を示す。この方法は、犠牲皮膜を触媒に塗布する工程（ブロック６２）から開始することができる。一定の実施形態では、犠牲皮膜５８は、ガスタービンエンジン１２の運転を行う前（または非接続状態にある間）の、触媒反応器１４の組立時、燃焼セクション２０の組立時、ガスタービンエンジン１２の組立時、または他の任意の組立工程の間に、製造業者によって塗布される場合がある。例えば、犠牲皮膜５８は、触媒反応器１４を最初に設置する間、または燃焼器３０に手直しを行う間に、触媒反応器１４上に塗布することができる。しかしながら、犠牲皮膜５８はまた、触媒反応器１４の組立後および／またはガスタービンエンジン１２の運転中に、例えば、燃焼セクション２０の点検口を通して、（例えば、燃料系、水または蒸気の噴射装置、窒素噴射装置、他）既存の流体系を通して、あるいは他の任意の適切な技法を用いて塗布することもできる。例えば、犠牲皮膜５８は、組立を行う間ある種類のマスキングを用いて、触媒上に吹き付けることができ、あるいは、噴霧、刷毛塗り、液浸、塗装、メニスカスコーティング、他の方法を行って塗布することができる。いくつかの実施形態では、犠牲皮膜５８はグリーンスラリーまたはゾルゲルの形態で塗布することができ、その場合、担持媒体を用いて犠牲皮膜を送達し、その担持媒体が乾燥することで結晶状の犠牲皮膜を形成することができる。ただし、犠牲皮膜５８は、ブラシ、スプレーガン、浴槽等の種々の塗布器具を用いて、液体、蒸気、ゲル、スラリー、固体、またはこれらの任意の組合せの形態にて塗布することができる。塗布中、犠牲皮膜５８は、触媒５６上、および燃焼ライナ４８（図３）等の燃焼器３０（図３）の他の領域に、配置することができる。塗布の後に、乾燥処理または塗布後処理を行う場合があり、一定の実施形態では、ガスタービンエンジン１２を運転させて熱を供給することで、これらの塗布後処理を促進することができる。
【００３０】
犠牲皮膜２８を塗布した後、一定期間、燃焼器を運転する（ブロック６４）ことで、この方法を継続することができる。その期間は、製造業者の推奨事項、設置の種類、製造上の配慮、他の様々な因子に基づいて設定することができる。例えば、ガスタービンエンジンの始動中には、燃焼器３０を約１０時間から２５０時間運転させることができる。より詳細には、燃焼器３０を約５０時間から１５０時間運転させることができる。この運転期間中に、遊離した微粒子および汚染物質がガスタービンエンジン内を流れる場合がある。別の例では、圧縮機１８の交換後、燃焼器３０を約２００時間運転させることができる。
【００３１】
この運転期間の後、犠牲皮膜５８は、ブロック６６に示すように、１つまたは複数の除去手法（例えば、水洗浄、熱的除去、化学的除去、圧力波除去、他）を用いて除去することができる。この除去工程は、触媒反応器１４および燃焼器３０がガスタービンエンジン１２内に収容されている間に、行うことができる。例えば、犠牲皮膜５８が水溶性であれば、圧縮機洗浄システムの試験中に、エンジンの水洗を行って犠牲皮膜５８を溶解することができる。別の例では、洗剤または他の単純な溶媒を燃焼器内に誘導して、犠牲皮膜を除去することができる。一定の実施形態では、水以外の単純な溶媒を使用した後に、水洗を行うことで、何らかの残った溶媒を燃焼器から洗い流すことができる。いくつかの実施形態では、融蝕、超音波振動、またはガス圧力パルス（例えば、衝撃波等）を燃焼器３０に加えて、犠牲皮膜５８を破壊することができる。例えば、犠牲皮膜５８は、例えば、音響ホーンまたはスピーカーから音響波を加えることで、あるいは燃焼駆動型装置から圧力波を加えることで、機械的振動および／または圧力波により除去することができる。更なる例によると、犠牲皮膜５８は、燃焼器内に燃焼動態を惹起させることで圧力波および振動を発生させ、犠牲皮膜５８が触媒反応器１４から崩落するようにして、除去することができる。犠牲皮膜５８はまた、例えば、完全に除去するまで一定時間、犠牲皮膜５８を段階的に熱劣化させるなど、熱を用いて除去することもできる。振動除去、熱的除去、機械的除去および／または他の除去方法を用いた後、水洗浄を行うことで、燃焼器３０およびガスタービンエンジン１２から犠牲皮膜５８の断片を洗い流すことができる。
【００３２】
多くの場合、犠牲皮膜５８は、水溶性、高温耐久性、触媒活性、その他の多数の好都合な特性を有していることが望ましい場合がある。このためには、図６に示すように、犠牲皮膜に複数の層を設けることが、有利な場合がある。本実施形態では、それぞれ異なる材料からなる２つの犠牲皮膜が、触媒反応器１４上に配置されている様子が示されている。第１の犠牲皮膜５８は、触媒５６と直接接触している。第２の犠牲皮膜７０は、第１の犠牲皮膜５８の上部に配置されている。第２の犠牲皮膜７０は、燃料空気混合物５９と接触することができる。犠牲皮膜５８および７０のうちの少なくとも１つはまた、少なくとも一部の触媒材料を含むことができる。一定の実施形態では、第１の犠牲皮膜５８および第２の犠牲皮膜７０は、同一または異なる除去技術、例えば以下に記載されるように、液洗浄（例えば、水または溶媒）、融蝕、振動、（例えば、スピーカー、ホーンまたは燃焼により生じる）音響波、圧力波、燃焼動態、あるいは熱除去のうちの任意の１つまたは複数の方法により、除去することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、第１の犠牲皮膜５８は水溶性材料を含むことができ、第２の犠牲皮膜７０は、高温耐熱性の材料または外皮を含むことができる。例えば、第２の犠牲皮膜７０は、第１の犠牲皮膜５８より、少なくとも約１．１倍から１０倍、１．２倍から５倍、または１．３倍から３倍耐熱性を高くすることができる。更なる例によると、第２の犠牲皮膜７０は、第１の犠牲皮膜５８より、少なくとも１０℃から１，０００℃、２０℃から５００℃、または３０℃から２５０℃高い耐熱性を有することができる。第２の犠牲皮膜７０を形成する高温耐熱性外被は、ＴＣＤ（圧縮機吐出時の温度）によって環境温度が第１の犠牲皮膜の５８の温度限界に接近している場合に、第１の犠牲皮膜５８を保護することができる。例えば、第１の犠牲皮膜５８は水溶性の硫酸マグネシウム（ＭｇＳＣＵ）とし、第２の犠牲皮膜７０は、硫酸マグネシウムより水溶性は低いが、硫酸マグネシウムより耐熱性が高いマグネシア（ＭｇＯ）とすることができる。一定の実施形態では、第２の犠牲皮膜７０は、ガスタービンエンジン１２の始動状態下で、例えば、１０から１，０００時間、２０〜５００時間、または３０〜２５０時間の一定の時間に亘って熱的に劣化する材料組成物などの、熱的に除去可能な材料とすることができる。第２の犠牲皮膜７０の熱による劣化／除去の後もなお、第１の犠牲皮膜５８は、触媒反応器１４の触媒５６を有効に保護している。その後、第１の犠牲皮膜５８を水洗浄によって除去することで、下層の触媒５６を露出させることができる。他の実施形態では、第２の犠牲皮膜７０は、融蝕、振動、（例えば、スピーカー、ホーンまたは燃焼により生じる）音響波、圧力波、あるいは燃焼動態によって除去することができる。例えば、ガスタービンエンジン１２を制御して、燃焼セクション２０内にて燃焼動態を惹起または高めることにより圧力波および振動を増強させて、第２の犠牲皮膜７０および／または第１の犠牲皮膜５８を除去させることができる。あらゆる犠牲皮膜５８の残留物が、水洗浄により取り除くことができる。
【００３４】
図６に示される層構成を得るために、第１の犠牲皮膜５８は、噴霧、浸漬、ブラッシング、塗装、他の塗布工程、またはこれらの組合せにより、触媒５６に塗布することができる第１の犠牲皮膜５８の厚さは、その特性に応じて、約０．００１  ｍｍから１０  ｍｍ、０．０１  ｍｍから１  ｍｍ、または０．０５  ｍｍから０．３  ｍｍの範囲内とすることができる。第２の犠牲皮膜７０を塗布する前に、乾燥期間を置いたり、他の断続的な工程を施すこともできる。同様に、第２の犠牲皮膜７０は、噴霧、浸漬、ブラッシング、塗装、別の塗布工程、またはこれらの組合せにより、塗布することができる。第２の犠牲皮膜７０の厚さは、その特性に応じて、約０．００１  ｍｍから１０  ｍｍ、０．０１  ｍｍから１  ｍｍ、または０．０５  ｍｍから０．３  ｍｍの範囲内とすることができる。一定の実施形態では、第１の犠牲皮膜５８および第２の犠牲皮膜７０は、同一または異なる厚さ、同一または異なる材料を有する場合があり、同一または異なる技法（例えば、噴霧、浸漬、ブラッシングまたは塗装）を用いて塗布することができる。２回目の塗布後処理は、第２の犠牲皮膜７０に対して行うことができる。犠牲皮膜５８および７０の両方が完成した後、触媒反応器１４を燃焼器３０に装着することができる。燃焼器３０は、その後に初回の運転を行うことができ、その初回運転の間、犠牲皮膜５８および７０は、タービンエンジン１２の初期始動の間や圧縮機１８または燃料供給装置等の設備の一定の部分を交換した後に生じる粒状の副生成物から触媒５６を保護することができる。
【００３５】
図６中の触媒５６を露出させるために、第２の犠牲皮膜７０を、第１の犠牲皮膜５８より先に除去する場合がある。例えば、第２の犠牲皮膜７０は熱劣化によって除去でき、第１の犠牲皮膜は水洗浄によって除去することができる。他の実施形態では、第２の犠牲皮膜７０および第１の犠牲皮膜５８は、１つまたは複数の除去技法を用いて、同時に除去することができる。犠牲皮膜５８および７０の同時除去は、融蝕工程、崩壊工程、別の形態の機械的除去、または異なる方法によって、達成できる。例えば、犠牲皮膜５８および７０は、水洗浄、振動、音響波、圧力波、融蝕、熱のうちの１つまたは２つ以上、あるいはこれらの任意の組合せを同時に行うことにより、除去することができる。水洗浄を行うことで、あらゆる犠牲皮膜５８および７０の残留微粒子を取り除くことができる。例えば、高多孔質セラミックからなる犠牲皮膜は、水によるフラッシング蒸発を行うことで、水洗浄後に高温の圧縮機吐出ガスがこの高多孔質セラミックと接触するため、あるいは先の除去の過程の後に残った犠牲皮膜５８および７０の残存物が簡単に分解および除去されるため、除去が可能となる。この除去工程は、触媒反応器１４が燃焼器３０に装着された状態で、完了させることができる。燃焼器３０は、その後、触媒５６が混合気５９に曝露する第２運転期に入ることができる。第２期運転の間、触媒５６は、ＮＯｘ排出物の量を低減するなどの方法で、燃焼反応動態に影響を及ぼすことができる。図６によって説明される実施形態では、２種類の犠牲皮膜５８および７０が塗布されているが、任意数の犠牲皮膜を塗布してもよい。
【００３６】
図７の中で表される更なる実施形態では、５種類の犠牲皮膜が、触媒５６上に配置されている。第１の犠牲皮膜５８は、触媒５６と直接接触することができる。第２の犠牲皮膜７０は、第１の犠牲皮膜５８の上に配置することができる。第３の犠牲皮膜７２は、第２の犠牲皮膜７０の上に配置することができる。第４の犠牲皮膜７４は、第３の犠牲皮膜７２の上に配置することができる。さらに、第５の犠牲皮膜７６は、第４の犠牲皮膜７４の上に配置することができる。第５の犠牲皮膜７６は、燃料空気混合物５９と接触することができる。犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６で層を形成することで、触媒反応器１４内に複数の利点を提供することができる。例えば、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６のいくつかを、高水溶性としたり、高温耐熱性としたり、触媒活性としたり、吸湿性としたりすることができ、いくつかの犠牲皮膜は他の好都合な化学的性質を有することができる。複数の犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６はまた、層状配置において有用な複数の物理的特性を有することもできる。例えば、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６のいくつかを粘土状にして、ガスタービンエンジンからの熱により硬化させてもよく、いくつかを粉末状にしたり、結晶質としたり、泡沫状のかつ実質的に多孔質のものとしたり、ゼラチン状としてもよく、またいくつかは他の物理的特性を維持するものとしてもよい。図７によって表される実施形態では、第１の犠牲の層５８は、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＣＵ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、水酸化マグネシウム（ＭｇＯＨ２）等の水溶性の物質とすることができる。第２の犠牲皮膜７０は、マグネシア（ＭｇＯ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、または別の耐熱材料等の高温耐熱特性を有する物質とすることができる。第３の犠牲皮膜層７２は、酸化マンガン（ＭｎＯ）、ヘマタイト（酸化鉄（III）−Ｆｅ２Ｏ３）または別の触媒活性
材料等の触媒活性物質とすることができる。第４の犠牲皮膜７４は結晶構造を有するものとし、第５の犠牲皮膜７６は粉末状とすることができる。
【００３７】
一定の実施形態では、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々は、これらに限定されるものではないが、噴霧（例えば、空気噴霧、液体専用噴霧、静電噴霧、等）、槽内浸漬（例えば、液槽、ゲル槽、スラリー槽、等）、鍍金（例えば、電気鍍金）、塗装（例えば、ブラシ、スポンジ、またはファブリックアプリケーターを使用）を含む同一または異なる塗布技法によって塗布することができる。同様に、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々は、これらに限定されるものではないが、液体、固体（例えば、粉末または粘土）、ゲル（例えば、ゾルゲル）、スラリー（例えば、水やグリーンスラリー等の液体中に分散した固体粒子群）、蒸気、あるいはそれらの任意の組合せを含む、同一または異なる物理的形態で塗布することができる。さらに、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々は、これらに限定されるものではないが、厚さ、耐熱性、水溶性、化学溶解度、耐化学性（耐薬品性）、材料組成、硬度、耐摩耗性、触媒効率、あるいはそれらの任意の組合せを含む、同一または異なる特徴を有することができる。例えば、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々は、これらに限定されるものではないが、下記に示すような無機酸化物、ケイ酸塩、無機ハロゲン化物、金属硝酸塩、塩素酸金属、金属酢酸塩、硫酸金属、水酸化金属、有機金属化合物、有機無機混合酸化組成物、ハロゲン化炭素化合物、これらの組合せ、または化学的、機械的および／または熱的に除去可能な他の脆弱皮膜のいずれか１つまたは複数を含むことができる。さらに、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々の材料組成は、表１に記載の材料のいずれか１つまたは複数を含むことができる。追加的に、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々は、これらに限定されるものではないが、熱除去（例えば、一定時間に亘る熱劣化）、水洗浄、化学洗浄、融蝕（例えば、胡桃または粒状物を使用）、あるいはそれらの任意の組合せを含む、同一または異なる除去技法を用いて除去することができる。これらの除去技法を、単独、または相互に任意に組み合せて用いて、皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々を、単独または任意の組合せにおいて除去することができる。別言すると、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６は、異なる除去技法を用いて、１つずつ順番に除去することができ、あるいは第２、第３、第４、または第５の犠牲皮膜を、これらの除去技法の１つまたは複数を用いることで、同時に除去することができる。種々の実施形態において、前述の塗布技法、物理的形態、特徴および除去技法はいずれも、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々に対して様々に組み合せて用いることができる。さらに、前述の塗布技法、物理的形態および特徴の１つまたは複数を用いて、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々が触媒５６から遠ざかるのに伴って、層ごとに緩徐な変化（例えば、漸増、漸減、または交互（１層おきに）に変化するパターン）を与えることができる。例えば、厚さ、硬度、耐熱性、耐摩耗性、触媒特性、水溶性、または化学溶解性は、触媒５６から遠ざかるのに伴って、皮膜ごとに漸増、漸減、または交互（一層おきに）に変化させることができる。
【００３８】
さらに、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の各々は、燃焼器３０内に触媒反応器１４を組み立てる前および／またはガスタービンエンジン１２内に燃焼器３０を組み立てる前に、順次塗布することができる。図７の実施形態では、第１の犠牲皮膜５８を触媒５６に塗布した後に、残りの皮膜７０、７２、７４および７６を塗布することができる。第１の犠牲皮膜５８は、浸漬、噴霧、塗装（例えば、ブラシ、スポンジ、またはファブリックアプリケーターを使用）、鍍金、あるいは別の塗布方法を用いて、塗布することができる。犠牲皮膜５８は、ゾルゲル、スラリー（例えば、グリーンスラリー）、液体、または他の任意の適切な形態を用いて、塗布することができる。塗布後処理（例えば、乾燥、加熱、蒸発、硬化、他）を行う場合があり、処理の後に、第２の犠牲皮膜７０を、浸漬、噴霧、塗装、鍍金、または別の方法により塗布することができる。第２の犠牲皮膜７０の塗布後処理（例えば、乾燥、加熱、蒸発、硬化、他）を行った後に、第３の犠牲皮膜７２を、第２の犠牲皮膜７０上に塗布することができる。第３の犠牲皮膜７２は、上記のように様々な塗布方法のいずれかを用いて塗布することができ、その後に、塗布後処理（例えば、乾燥、加熱、蒸発、硬化、他）を行う。例えば、第３の犠牲皮膜７２を塗布した後に、蒸発工程、加熱工程、または別の工程を行う場合がある。第４の犠牲皮膜７４は、第３の犠牲皮膜７２の完成後に塗布することができる。ある特定の実施形態では、第４の犠牲皮膜７４は、溶射にて塗布することができる。塗布後処理（例えば、乾燥、加熱、蒸発、硬化、他）を行うことも可能であり、その後処理を行ってから、第５の犠牲皮膜７６を塗布することができる。再度、塗布後処理（例えば、乾燥、加熱、蒸発、硬化、他）を行うことで、第５の犠牲皮膜７６を完成させることができる。５つの犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６にはすべて、最終的な塗布後処理を施すことができる。犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６を作成するために、他の工程または処理を行うこともでき、それらを行った後に、触媒５６および５つの犠牲皮膜５８、７０、７２、７４、７６を含む触媒反応器１４を、燃焼器３０に装着することができる。燃焼器３０は、その後ガスタービンエンジン１２の始動中または準備運転段階において、初回の運転を行うことができる。この初回運転の間、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６は、粒状物、遮蔽物または他の汚染物質から触媒５６を保護することができる。初回運転の時間は、システムの要件により、１０〜５００時間、５０〜３００時間、または１００〜２００時間の範囲とすることができる。図７の実施形態は、５つの犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の使用を表しているが、より多数または少数の犠牲皮膜を塗布することもできる。
【００３９】
初回運転の後、５つの犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６は、図７に示す触媒５６を露出させるために、前述の除去技法の少なくとも１つまたは複数を用いて取り除くことができる。皮膜の各々は個別に除去することができ、あるいは複数の皮膜を単一の工程によって除去することもできる。この除去工程は、システムを水洗浄する前または後に行うことができる。除去工程は、犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の下にある触媒５６を破損させない、機械的、化学的および／または、熱を用いた形態を含むことができる。すべての除去工程は、触媒反応器１４が燃焼器３０内に配置される間に、行うことができる。犠牲皮膜５８、７０、７２、７４および７６の大部分またはすべてが除去された後に、第２期燃焼が発生する場合があり、その時に触媒５６は混合気５９に曝露することができる。触媒５６の存在により、燃焼反応により生じるＮＯｘ排出物を低減させることができる。
【００４０】
図８は、１つまたは複数の犠牲皮膜を触媒反応器１４内の触媒５６上に用いる方法９０を含む。図８に表された複数の犠牲皮膜を使用する方法９０は、単なる１つの可能な実施形態にすぎず、実際には、さらに多数のあるいはより少数の過程を含むことができる。方法９０は、少なくとも１つの犠牲皮膜を触媒反応器１４の触媒５６上に塗布することによって開始される（ブロック９２）。前述の実施形態に記載するように、１、２、３、４、５またはそれより多数の犠牲皮膜（例えば、１層から１００層の犠牲皮膜）を、触媒５６上に配置することができる。犠牲皮膜各々に、塗布方法は、異なっても同じであってもよい。塗布法には、噴霧、塗装、浸漬、鍍金および他の方法がある。犠牲皮膜は各々、ゾルゲルやグリーンスラリーとして、あるいは液体、蒸気、固体またはスラリーの任意の形態で塗布することができる。犠牲皮膜は、個別にまたは同時に塗布することができ、塗布を行う度に、乾燥、蒸発、硬化、加熱、または他の塗布後処理を行うことができる。
【００４１】
犠牲皮膜の塗布が終了した後に、触媒反応器１４を燃焼器３０に装着することができる（ブロック９４）。燃焼器３０を運転することで、ガスタービンエンジン１２内に第１期燃焼を発生させることができる（ブロック９６）。第１期燃焼は、ガスタービンエンジン１２の初期始動の間、例えば、製造、保守作業、または他の修理作業の後の初回運転時に生じる場合があり、その時点では、ガスタービンエンジン１２（またはその構成部品の少なくとも１つまたは複数）は、まだ通常運転には入っていない。例えば、初期始動は、燃焼器３０（またはライナ、ノズル、等の構成部品のうちの１つ）圧縮機１８（または圧縮機ブレード等の構成部品の１つ）、燃料供給装置、あるいは他の任意の機器の設置、交換、または修理の後に行うことができる。これらの作業を行う間に、特に触媒５６を損傷させる可能性がある粒状物、閉塞物および他の汚染物質が、触媒反応器１４に曝露する場合がある。犠牲皮膜（例えば、皮膜５８、７０、７２、７４および／または７６）は、ガスタービンエンジン１２内で第１期燃焼が発生している間、触媒反応器１４の触媒５６を保護することができる（ブロック９８）。第１期燃焼の後に、少なくとも１つの犠牲皮膜を、触媒から除去することができる（ブロック１００）。除去手法には、融蝕、熱劣化、振動または圧力波の適用、水洗浄、化学洗浄、あるいはそれらの任意の組合せの１つまたは複数を含むことができ、これらは触媒反応器１４をエンジン１２内に装着した状態で行うことができる。複数の犠牲皮膜を同時に除去してもよく、あるいは犠牲皮膜各々を、順次個別に除去してもよい。個々の犠牲皮膜の大部分が除去された後に、触媒５６を燃焼反応に曝露させることができる。燃焼反応の排出物は、犠牲皮膜除去の後、触媒５６によって低減することができる（ブロック１０２）。触媒５６は、燃焼反応動態に影響を及ぼして、反応によって生成されるＮＯｘ排出物の量を低減することができる。塗布および除去の工程については、更なる実施形態においてより詳細に述べる。
【００４２】
図９は、触媒反応器１４の触媒５６上に複数の犠牲皮膜を塗布するための例示的な方法１２０を表すフローチャートを示している。方法１２０は、燃焼器３０の触媒反応器１４の触媒５６上に、第１の犠牲皮膜５８を塗布することから開始することができる（ブロック１２２）。一実施形態において、第１の犠牲皮膜５８は、例えば、酸化ニッケル（ＮｉＯ）または酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）などの水溶性の基層とすることができる。第１の犠牲皮膜５８は、噴霧、塗装、浸漬、鍍金、または別の塗布方法、あるいはこれらの任意の組合せを用いて、塗布することができる。第１の犠牲皮膜５８を塗布した後、塗布後処理として、乾燥、硬化、加熱、蒸発または別の塗布後処理を行うことができる。
【００４３】
第２の犠牲皮膜７０は、第１の犠牲皮膜５８上に配置することができる（ブロック１２４）。ある実施形態では、第２の犠牲皮膜７０は、例えば、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ2）または三酸化ジジルコニウム（Ｚｒ2Ｏ3）などの高温耐性材料とすることができる。第２の犠牲皮膜７０は、触媒５６に追加的な保護を施すことができる。第２の犠牲皮膜７０は、任意の適切な方法を用いて塗布することができ、第１の犠牲皮膜５８とは独立して、または同時に塗布することができる。第２の犠牲皮膜７０との関連で、塗布後処理（例えば、乾燥、硬化、加熱、または蒸発）を行う場合がある。
【００４４】
第３の犠牲皮膜７２は、第２の犠牲皮膜７０上に塗布することができる（ブロック１２６）。ある実施形態では、第３の犠牲皮膜７２は、例えば、酸化マンガン（ＭｎＯ）やヘマタイト（酸化鉄（III）−Ｆｅ2ＣＯ3）などの触媒活性物質とすることができる
。触媒活性を有する第３の犠牲皮膜７２を用いることで、触媒５６が被覆されているにも拘わらず、触媒環境下で燃焼反応を生じさせることができる。この方法により、存在し得る不純物から触媒５６を保護しつつも、燃焼反応より生じる排出物を低減させることができる。第３の犠牲皮膜７２は、第１の犠牲皮膜５８および第２の犠牲皮膜７０と、独立してまたは同時に塗布することができる。上記で詳述するように、任意の適切な塗布方法を用いることができる。可能な塗布後処理（例えば、乾燥、硬化、加熱、または蒸発）を行った後、触媒反応器１４は、ガスタービンエンジン１２の燃焼器３０内に組立および装着することができる（ブロック１２８）。方法１２０によって説明される実施形態では、３つの犠牲皮膜５８、７０および７２が触媒５６上に配置されている。ただし、方法１２０は、触媒反応器１４を燃焼器３０内に組み立てる前に、任意の数（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上）の犠牲皮膜を触媒５６に塗布するために使用することができる。
【００４５】
図１０は、一定の実施形態に従う、触媒反応器１４および複数の犠牲皮膜を有する燃焼システムを運転するための例示的な方法１４０を表すフローチャートである。方法１４０によって説明される実施形態では、３つの犠牲皮膜が触媒５６に配置されている。図９の方法１２０によって説明するように、複数の犠牲皮膜は、触媒反応器１４を燃焼器３０内に組み立てる前、および／または燃焼器３０をガスタービンエンジン１２内に組み立てる前に、触媒反応器１４の触媒５６に塗布することができる。設置または組立の後、燃焼器３０は、複数（例えば、２、３、４、５、またはそれ以上）の犠牲皮膜を触媒５６上に配置して、運転することができる（ブロック１４２）。触媒５６は、第１期燃焼の間、第１、第２、および第３の犠牲皮膜５８、７０および７２によって保護される。（ブロック１４４）。第１期燃焼が、ガスタービンエンジン１２の始動中、またはシステム１０の構成部品を交換した際に発生する場合があり、この時に粒状物が触媒反応器１４内を通過する。例えば、この始動期間は、ガスタービンエンジン１２内の部品、例えば、燃焼器３０やその構成部品等を製造、修理、保守、あるいは交換した後で最初に運転する時としてもよい。犠牲皮膜が一切存在しない場合、粒状物が触媒５６を劣化させる可能性がある。このため、犠牲皮膜５８、７０および７２（または任意の数の犠牲皮膜）を、触媒５６上に配置して初期始動の間保護を行う。この始動初期に保護が行われていないと、汚染物質が触媒５６を破損したり早期に劣化させてしまう可能性がある。第１期燃焼の時間は、システム要件により、約１０〜５００時間、約５０〜３００時間、または約１００〜２００時間の範囲とすることができる。触媒反応器１４内に放出される粒状物の量を十分に低減した後に、第３の犠牲皮膜７２を、第１の除去工程により第２の犠牲皮膜７０から除去することができる（ブロック１４６）。
【００４６】
第３の犠牲皮膜７２の大部分を除去するために行う第１の除去工程（ブロック１４６）は、触媒５６、第１の犠牲皮膜５８、および第２の犠牲皮膜７０が、触媒反応器１４上でほぼ完全な状態で残るように行うことができる。複数の除去方法を用いることが可能である。例えば、第１の除去工程（ブロック１４６）には、第３の犠牲皮膜７２を除去するために、熱（例えば、熱劣化）化学洗浄、振動または加圧波を適用する工程を含むことができる。第３の犠牲皮膜７２を除去した後、第１および第２の犠牲皮膜５８および７０は、第２期燃焼の間、触媒５６を保護することができる（ブロック１４８）。第２の犠牲皮膜７０は、第２の除去工程を用いて第１の犠牲皮膜５８から除去することができる（ブロック１５０）。第２の犠牲皮膜７０は、第３の犠牲皮膜７２と同時、第３の犠牲皮膜７２の除去の直後、または第３の犠牲皮膜７２を除去した後任意な時間を置いて、除去することができる。第２の除去工程（ブロック１５０）は、熱劣化または経時的劣化、化学洗浄（例えば、第３の犠牲皮膜７２に行う任意の洗浄方法と同一または異なる方法）、あるいは第１の犠牲皮膜５８および触媒５６を結果的に保護することができる別の除去方法を含むことができる。第２の犠牲皮膜７０の除去の後、触媒５６は、第３期燃焼の間、第１の犠牲皮膜５８によって保護することができる（ブロック１５２）。第３期燃焼は、任意の適切な時間とすることができる。第３期燃焼の終了後、第１の犠牲皮膜５８は、第３の除去工程を用いて触媒５６から除去することができる（ブロック１５４）。第３の除去工程（ブロック１５４）は、例えば、触媒５６を損なわずに第１の犠牲皮膜５８を溶解させることができるシステムの化学洗浄または水洗浄である。第３の除去工程（ブロック１５４）はまた、第２および第３の犠牲皮膜７０および７２の残存物を除去することもできる。第１の犠牲皮膜５８を除去した後、燃焼器３０は、触媒５６を露出させて運転することで、目標とする排出削減量を達成することができる（ブロック１５６）。例えば、ガスタービンエンジン１２は、触媒５６がＮＯｘ排出物等の排出物を低減させつつ、通常の運転条件下で運転することができる。
【００４７】
本明細書に記載の説明は、本発明を、最良の形態を含めて開示するため、ならびに任意の装置またはシステムを製作および使用する工程、ならびに組み込まれた任意の方法を実行する工程を含めて当業者が本発明を実施することを可能にするために、いくつかの例を使用している。特許可能な本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含む場合がある。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と本質的に相違しない等価の構造要素を含む場合に、特許請求の範囲に含まれることが意図される。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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