【誤訳訂正書】
【提出日】平成19年7月13日(2007.7.13)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における燃料空気比を決定する工程；および
該燃料空気比と該触媒入口での気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口での気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項２】
前記燃料空気比が、前記燃料噴射器への燃料流れをモニターし燃焼器への空気流れをモニターすることにより、決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記燃焼器への空気流れが、該燃焼器に空気を供給する圧縮機の入口ベルマウスでの圧力低下を測定することにより、決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーへの燃料流れを変えることにより、調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーと前記噴射器との間の燃料分割割合を変えることにより、調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における断熱燃焼温度を決定する工程；および
該断熱燃焼温度と該触媒入口での気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口での気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項７】
前記断熱燃焼温度が、燃焼器への全燃料流れ、該燃焼器への全空気流れおよび該燃焼器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記断熱燃焼温度が、前記触媒の上流の前記噴射器への燃料流れ、前記燃焼器への全空気流れおよび該噴射器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記燃焼器への空気流れが、該燃焼器に空気を供給する圧縮機の入口ベルマウスでの圧力低下を測定することにより、決定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーへの燃料流れを変えることにより、調節される、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーと前記噴射器との間の燃料分割割合を変えることにより、調節される、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、熱交換器、燃料噴射器および触媒を含み、該熱交換器は、排気ガスを使用して、燃焼器に入る空気に熱を与え、該燃料噴射器は、該熱交換器の下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における燃料空気比を決定する工程；および
該熱交換器を貫流する燃焼空気の割合を調節することにより、該触媒入口での燃料空気比と該触媒入口での温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項１３】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、熱交換器、燃料噴射器および触媒を含み、該熱交換器は、プロセス排気熱を使用して、燃焼器に入る空気に熱を与え、該燃料噴射器は、該熱交換器の下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における燃料空気比を決定する工程；および
該熱交換器を貫流する排気ガスの割合を調節することにより、該触媒入口での燃料空気比と該触媒入口での温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項１４】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、熱交換器、燃料噴射器および触媒を含み、該熱交換器は、排気ガスを使用して、燃焼器に入る空気に熱を与え、該燃料噴射器は、該熱交換器の下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における断熱燃焼温度を決定する工程；および
該熱交換器を貫流する排気ガスの割合を調節することにより、該触媒入口での断熱燃焼温度と該触媒入口での温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項１５】
前記断熱燃焼温度が、燃焼器への全燃料流れ、該燃焼器への全空気流れおよび該燃焼器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記断熱燃焼温度が、前記触媒の上流の前記噴射器への燃料流れ、前記燃焼器への全空気流れおよび該噴射器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記燃焼器への空気流れが、該燃焼器に空気を供給する圧縮機の入口ベルマウスでの圧力低下を測定することにより、決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃焼器への空気流れが、該燃焼器に空気を供給する圧縮機の入口ベルマウスでの圧力低下を測定することにより、決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、熱交換器、燃料噴射器および触媒を含み、該熱交換器は、排気ガスを使用して、燃焼器に入る空気に熱を与え、該燃料噴射器は、該熱交換器の下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における断熱燃焼温度を決定する工程；および
該熱交換器を貫流する燃焼空気の割合を調節することにより、該触媒入口での断熱燃焼温度と該触媒入口での温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項２０】
前記断熱燃焼温度が、燃焼器への全燃料流れ、該燃焼器への全空気流れおよび該燃焼器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記断熱燃焼温度が、前記触媒の上流の前記噴射器への燃料流れ、前記燃焼器への全空気流れおよび該噴射器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記燃焼器への空気流れが、該燃焼器に空気を供給する圧縮機の入口ベルマウスでの圧力低下を測定することにより、決定される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記燃焼器への空気流れが、該燃焼器に空気を供給する圧縮機の入口ベルマウスでの圧力低下を測定することにより、決定される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
プロセスの下流の排気ガス温度を測定する工程；および
測定した該プロセスの下流の排気ガス温度と１００％負荷で計算したプロセスの下流の排気ガス温度との間の差に触媒入口気体温度を関係付ける所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、工程。
【請求項２５】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーへの燃料流れを変えることにより、調節される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーと前記噴射器との間の燃料分割割合を変えることにより、調節される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記排気ガス温度が、プロセスの下流の気体温度を測定する熱電対で測定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記触媒入口での温度が、該触媒入口での気体の温度をモニターする熱電対で測定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
触媒燃焼システムを制御する方法であって、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼プロセス波において、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒の下流の領域をモニターするためにセンサを位置付ける工程であって、該センサが、該均一燃焼プロセス波の位置に応答する出力信号を有する；および
該センサ信号を使用して、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口の気体温度を調節し、該均一燃焼プロセス波の位置を制御する工程。
【請求項３０】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、以下：
測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程、
を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、以下：
燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程、
を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、以下：
断熱燃焼温度と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程、
を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、以下：
断熱燃焼温度と該触媒入口気体温度との間の一連の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該一連のスケジュールのうちから所定スケジュールを選択する工程、
を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、
燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、
燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定の一連のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該一連のスケジュールのうちから該所定スケジュールを選択する工程を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、
（ｉ）測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差、および（ｉｉ）該触媒入口気体温度に関係する所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程が、
（ｉ）測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差、および（ｉｉ）該触媒入口気体温度に関係する所定の一連のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および
該センサ信号に基づいて、該一連のスケジュールのうちから該所定スケジュールを選択する工程を包含する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記センサが、１００〜１０００ナノメーターの波長の放射線スペクトル領域で感受性の光学センサである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
前記センサが、２００〜４００ナノメーターの波長の放射線スペクトル領域で感受性の光学センサである、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記センサが、荷電イオンセンサである、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
前記センサが、前記触媒の下流の気体にある温度センサである、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
前記センサが、ポスト触媒反応ゾーンチャンバの壁に位置している、請求項２９に記載の方法。
【請求項４３】
気体が、前記触媒の下流の領域から抽出され、そして前記センサが、抽出された該気体の温度を測定する、請求項２９に記載の方法。
【請求項４４】
気体が、前記触媒の下流の領域から抽出され、そして前記センサが、抽出された該気体中の一酸化炭素または未燃燃料の濃度を測定する、請求項２９に記載の方法。
【請求項４５】
前記センサが、燃焼工程の排気ガスにおける一酸化炭素または炭化水素のセンサを含み、そして前記均一燃料プロセス波の位置が、一酸化炭素または炭化水素の測定濃度から決定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４６】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーへの燃料流れを変えることにより、調節される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４７】
前記触媒入口での気体温度が、前記火炎バーナーと前記燃料噴射器との間の燃料分割割合を変えることにより、調節される、請求項２９に記載の方法。
【請求項４８】
触媒燃焼システムを制御するシステムであって、該システムは、以下：
火炎バーナー；
燃料噴射器であって、該火炎バーナーの下流に位置している、燃料噴射器；
触媒であって、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼する、触媒；
該触媒入口での燃料空気比を決定するシステム；および
該燃料空気比と該触媒入口での気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口での気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、システム、
を含む、システム。
【請求項４９】
触媒燃焼システムを制御するシステムであって、該システムは、以下：
火炎バーナー；
燃料噴射器であって、該火炎バーナーの下流に位置している、燃料噴射器；
触媒であって、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼する、触媒；
該触媒入口での断熱燃焼温度を決定するシステム；および
該断熱燃焼温度と該触媒入口での気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口での気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、システム、
を含む、システム。
【請求項５０】
触媒燃焼システムを制御するシステムであって、該システムは、以下：
火炎バーナー；
燃料噴射器であって、該火炎バーナーの下流に位置している、燃料噴射器；
触媒であって、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼する、触媒；
排気ガス温度を測定するシステム；および
測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差に触媒入口気体温度を関係付ける所定スケジュールに基づいて、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御する、システム、
を含む、システム。
【請求項５１】
触媒燃焼システムを制御するシステムであって、該システムは、以下：
火炎バーナー；
燃料噴射器であって、該火炎バーナーの下流に位置している、燃料噴射器；
触媒であって、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼プロセス波において、該触媒の下流の領域で燃焼する、触媒；
センサであって、該触媒の下流の領域をモニターするために位置付けられ、該均一燃焼プロセス波の位置に応答する出力信号を有する、センサ；および
該センサ信号を使用して、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口の気体温度を調節し、該均一燃焼プロセス波の位置を制御するシステム、
を含む、システム。
【請求項５２】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節するシステムが、
測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節するシステム；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正するシステムを含む、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節するシステムが、
燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節するシステム；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正するシステムを含む、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節するシステムが、
断熱燃焼温度と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節するシステム；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正するシステムを含む、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５５】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節するシステムが、
燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節するシステム；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正するシステムを含む、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５６】
前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節するシステムが、
（ｉ）測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差、および（ｉｉ）該触媒入口気体温度に関係する所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節するシステム；および
該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正するシステムを含む、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５７】
前記センサが、１００〜１０００ナノメーターの波長の放射線スペクトル領域で感受性の光学センサである、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５８】
前記センサが、２００〜４００ナノメーターの波長の放射線スペクトル領域で感受性の光学センサである、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５９】
前記センサが、荷電イオンセンサである、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６０】
前記センサが、前記触媒の下流の気体にある温度センサである、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６１】
前記センサが、ポスト触媒反応ゾーンチャンバの壁に位置している、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６２】
気体を、前記触媒の下流の領域から抽出するシステムをさらに備え、ここで、前記センサが、抽出された該気体の温度を測定する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６３】
さらに、前記触媒の下流の領域から気体を抽出するシステムを含み、ここで、前記センサが、抽出された該気体中の一酸化炭素または未燃燃料の濃度を測定する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記センサが、燃焼工程の排出部において一酸化炭素または炭化水素のセンサを含み、そして前記均一燃焼プロセス波の位置が、一酸化炭素または炭化水素の測定濃度から決定される、請求項５２に記載のシステム。
【請求項６５】
触媒燃焼システムであって、該システムは、以下の部分を含む：
触媒であって、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼波において、該触媒の下流の領域で燃焼する；および
センサであって、該センサは、該触媒の下流に位置しており、該均一燃焼波をモニターし、該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口の気体温度を調節し、均一燃焼プロセス波の位置を制御するための、センサ。
【請求項６６】
前記センサが、１００〜１０００ナノメーターの波長の放射線スペクトル領域で感受性の光学センサである、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記センサが、２００〜４００ナノメーターの波長の放射線スペクトル領域で感受性の光学センサである、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６８】
前記センサが、荷電イオンセンサである、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６９】
前記センサが、前記触媒の出口面のすぐ下流の領域をモニターするように位置付けられている、請求項６５に記載のシステム。
【請求項７０】
触媒燃焼システムを制御し、均一燃焼プロセス波の位置を制御するのに使用される操作線を修正する方法であって、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器、触媒およびセンサを含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼プロセス波において、該触媒の下流の領域で燃焼し、該センサは、該触媒の下流に位置しており、ここで、該操作線は、予想センサ信号を有し、該方法は、以下の工程を包含する：
該触媒入口における燃料空気比を制御して、該触媒入口気体温度を段階的に変える工程；
該センサ信号をモニターする工程；
測定したセンサ信号と該予想センサ信号との間の差を計算する工程；および
該測定したセンサ信号と該予想センサ信号との間の計算した差に基づいて、該操作線を修正する工程。
【請求項７１】
さらに、以下により、時間の経過に伴う前記操作線の移動の変化速度が所定限度より高いことをオペレータに通知する工程を包含する、請求項７０に記載の方法：
時間の経過に伴う該操作線の予想変化速度を予め決定する工程；
時間の経過に伴う該操作線の変化速度を測定する工程；および
該操作線の測定した変化速度が該操作線の予想変化速度を超えるとき、時間の経過に伴う該操作線の移動の変化速度が所定限度より高いことをオペレータに通知する工程。
【請求項７２】
前記時間の経過に伴う前記操作線の予想変化速度を予め決定する工程が、前記触媒または燃焼器システムのモデルから、該操作線の予想変化速度を決定する工程を包含する、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記モデルが、触媒操作条件を決定するために、ガスタービンおよび燃焼器システムの操作条件を使用し、それにより、前記操作線の予想変化速度を決定する、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
時間の経過に伴う前記操作線の測定した変化速度と、時間の経過に伴う該操作線の予想変化速度とを比較することにより、前記燃焼システムが好ましい排気性能を満たす残り時間を概算する工程をさらに包含する、請求項７１に記載の方法。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】可撓性触媒燃焼システムの制御方法
【背景技術】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００１年１月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／２６２，２８２号（その内容は、本明細書中で参考として援用されている）の通常出願であり、また、その出願から優先権を主張している。
【０００２】
（発明の背景）
従来のガスタービンエンジンでは、エンジンは、エンジン速度をモニターすることにより、そしてエンジン速度を制御する正しい量の燃料を加えることにより、制御される。具体的には、エンジン速度が遅くなったなら、燃料流れが多くされ、それにより、エンジン速度は、速くなる。同様に、エンジン速度が速くなったなら、燃料流れが少なくされ、エンジン速度は、遅くなる。この場合、このエンジン速度は、対照に対してモニターされる制御変数またはプロセス変数である。
【０００３】
このガスタービンをＡＣ電気グリッドに接続するとき、類似のエンジン制御方法が使用され、ここで、そのエンジン速度は、そのグリッド周波数に対する発生装置のカップリングの結果として、一定で保持される。このような場合、そのエンジンへの全燃料流れは、排気ガス温度またはタービン入口温度を制御することに基づいて、所定の出力レベルを与えるか、このような制御を使って出力を最大にするべく運転するように、制御され得る。この場合もやはり、その制御変数が設定値よりも上昇すると、燃料は、少なくされる。あるいは、この制御変数が設定値より低下すると、その燃料流れは、多くされる。この制御方法は、事実上、燃料制御弁を使ったフィードバック制御方法であり、これは、設定値と比較して、制御変数またはプロセス変数の値に基づいて、変えられる。
【０００４】
拡散火炎バーナーまたは単純リーンプリミックスバーナーを使用する典型的な燃焼システムでは、その燃焼器は、燃料噴射器を１個だけ有する。このようなシステムでは、そのエンジンの燃料流れを制御するために、典型的には、単一の弁が使用される。しかしながら、さらに最近のリーンプリミックスシステムでは、その燃焼器の異なる部分への２つ以上の燃料流れがあり得、このようなシステムは、それゆえ、２個以上の制御弁を有する。このようなシステムでは、閉鎖ループ制御は、そのガスタービンの必要出力に基づいて、全燃料流れを制御することに基づくのに対して、一定（予め計算した）割合の流れは、この燃焼器の種々の部分へと転送される。この全燃料流れは、時間の経過と共に、変わる。
【０００５】
それに加えて、種々の燃料通路（これらは、この燃焼器の種々の部分に通じる）間の所定の燃料分割割合は、特定入力変数の関数であり得るか、またはプロセス入力（例えば、温度、空気流れ、圧力など）を使用する計算アルゴリズムに基づき得るか、いずれかであり得る。このような制御システムは、主に、これらの通常の燃焼器の操作範囲が非常に広いために、また、そのタービンが種々のタービン部品に対する損傷なしで短時間の高温スパイクに耐える性能があるために、制御が簡単である。さらに、これらの燃焼器に給送される燃料空気比は、有利なことに、燃焼器を運転可能なままにしつつ、広範囲にわたって変わり得る。このような広範囲の制御方法が使用でき、それらの多数は、文献で記述されている。
【０００６】
正しく操作した触媒燃焼システムは、特に、ＮＯｘの排気レベルを著しく低くできる。残念なことに、このようなシステムは、従来の拡散火炎燃焼器またはリーンプリミックス燃焼器と比較して、ずっと限られた操作範囲（ｗｉｎｄｏｗ  ｏｆ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）しか有し得ない。例えば、一定限界より高い燃料空気比では、この触媒は、非常に短時間で、過熱して活性を失い得る。それに加えて、その入口温度は、エンジン負荷を変えるにつれて、または室温または他の操作条件が変わるにつれて、調節しなければならない場合がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本発明に従って、触媒燃焼システム用の改良された制御システムが提供され、該システムは、火炎燃焼器、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎燃焼器の下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置している。このようなシステムでは、燃料の一部は、該触媒それ自体内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼プロセス波において、該触媒の下流の領域で燃焼する。
【０００８】
他の局面では、本発明は、触媒燃焼システム用の改良された制御システムを提供し、該システムは、熱交換器、燃料噴射器および触媒を含み、該熱交換器は、排気ガスまたはプロセス排気熱のいずれかを使用して、燃焼器に入る空気の温度を上げ、該燃料噴射器は、該熱交換器の下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼する。
【０００９】
好ましい局面では、本発明は、触媒燃焼システムを制御する方法を提供し、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：該触媒入口における燃料空気比を決定する工程；および該燃料空気比と該触媒入口での気体温度との間の所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口での気体温度を好ましい値に調節する工程。
【００１０】
他の好ましい局面では、本発明は、触媒燃焼システムを制御する方法を提供し、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：該触媒入口における断熱燃焼温度を決定する工程；および該断熱燃焼温度と該触媒入口での気体温度との間の所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口での気体温度を好ましい値に調節する工程。
【００１１】
他の好ましい局面では、本発明は、触媒燃焼システムを制御する方法を提供し、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：排気ガス温度を測定する工程；および測定した排気ガス温度と計算される１００％負荷での排気ガス温度との間の差を触媒入口気体温度と関係付ける所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を所定の値に調節する工程。
【００１２】
熱交換器を使用する（そして火炎バーナーを使用し得ない）本発明のこれらの局面では、本発明はまた、触媒燃焼システムを制御する方法を提供する。このような方法は、以下の工程を包含し得る：該触媒入口における燃料空気比を決定する工程；および該熱交換器を貫流する燃焼空気の割合または廃棄ガスの割合を調節することにより、該触媒入口での燃料空気比と該触媒入口での気体温度との間の所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節する工程。
【００１３】
あるいは、このような方法は、以下の工程を包含し得る：該触媒入口における断熱燃焼温度を決定する工程；および該熱交換器を貫流する燃焼空気の割合または廃棄ガスの割合を調節することにより、該触媒入口での燃料空気比と該触媒入口での断熱燃焼温度との間の所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節する工程。
【００１４】
好ましい局面では、本発明はまた、触媒燃焼システムを制御する方法を提供し、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：排気ガス温度を測定する工程；および測定した排気ガス温度と計算される１００％負荷での排気ガス温度との間の差を触媒入口気体温度と関係付ける所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を所定の値に調節する工程。
【００１５】
好ましい局面では、前記触媒入口での気体温度は、前記火炎バーナーへの燃料流れを変えることにより、調節され得る。最も好ましい局面では、前記触媒入口での気体温度は、前記火炎バーナーと前記燃料噴射器との間の燃料分割割合を変えることにより、調節され得る。これらの局面では、前記排気ガス温度は、プロセスの下流の気体温度を測定する熱電対で測定され得るか、該触媒入口での気体の温度をモニターする熱電対で測定され得る。
【００１６】
それに加えて、本発明はまた、制御の方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する：該触媒入口における燃料空気比を決定する工程；および該燃料空気比と該触媒入口での温度との間の所定のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を好ましい値に調節する工程。このような所定のスケジュールは、操作線として表わされ得、これは、前記制御システムにおいて、探索表または数学関数として、保存され得る。システム制御は、該所定のスケジュールで規定された条件の好ましいセットまたはほぼその条件で、前記燃焼システムを操作することにより、維持される。言い換えれば、システム制御は、該システムを、データポイントの所定の「操作線」スケジュールで規定される好ましい操作条件のセットで操作することにより、達成される。
【００１７】
好ましい１局面では、この所定のスケジュールは、燃料空気比と触媒入口での気体温度との間の「操作線」関係を規定する。好ましい代替局面では、この所定のスケジュールは、断熱燃焼温度と触媒入口での気体温度との間の「操作線」関係を規定する。好ましい代替局面では、この所定のスケジュールは、この触媒入口気体温度と、測定した排気ガス温度と計算される１００％負荷での排気ガス温度との間の差（これは、ＥＧＴｄｅｌｔａと呼ばれる）、との間の「操作線」関係を規定する。
【００１８】
好ましい局面では、この所定スケジュールの初期構成は、好ましい「操作点」のセットを規定するか検出するか読み取ることを包含し得、ここで、これらの操作点は、種々の操作条件下にて、システムの排気が最小となる条件を反映している。種々の局面では、これらの操作点は、値の探索表または他の所定のスケジュールとして、保存され得る。このような操作点はまた、「操作線」として知られている関数（すなわち、数学的な）関係により規定され得る（これは、プロットするとき、例えば、「触媒入口気体温度」対「燃料空気比」のグラフ上の好ましい操作線として、種々の操作点を通って合流する線として、現れる）。
【００１９】
本発明に基づくシステム制御は、このシステムを、操作線データセットで規定される条件またはほぼその条件で操作する工程を包含することが理解され、ここで、第一変数（例えば、この触媒入口での燃料空気比）は、第二変数（例えば、この触媒入口気体温度）を特定するのに使用され、この制御システムは、この火炎バーナーへの燃料流れを調節することにより、この第二変数を特定値に制御するように作用する。本発明のシステムの利点は、ガスタービン／触媒燃焼システムの操作を制御するのに使用でき、非常に低い排気で、広い負荷範囲にわたって、このガスタービンを始動し操作できることにある。
【００２０】
上で述べたように、システムの制御は、２個のシステム操作変数（例えば、触媒入口気体温度および燃料空気比）間の好ましい関係を描写するデータ点の所定スケジュールに基づいて、そのシステムを操作することにより、維持される。好ましくは、触媒入口気体温度は、それゆえ、感知または計算した燃料空気に基づいて、調節される。あるいは、データ点の所定スケジュールは、断熱燃焼温度と触媒入口気体温度との間；または触媒入口気体温度と、測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差（これは、ＥＧＴｄｅｌｔａと呼ばれる）との間の好ましい関係を描写し得る。
【００２１】
好ましい１アプローチでは、この触媒入口気体温度は、この火炎燃焼器に供給した燃料の割合を変えることにより、変えられる（残りの燃料は、次いで、この触媒に供給される）。好ましい局面では、この関係は、このタービンシステムに由来のパラメータ（例えば、このガスタービンに入る全燃料、およびそのタービンのある位置での燃料／空気比）に依存しているか、または測定した温度（例えば、排気ガス温度）または他のパラメータに依存している。具体的には、本発明の制御システムは、その燃焼器システムの種々の部分に分割される燃料の割合を変え得る。例えば、この火炎燃焼器および燃料噴射器の各々の向かう燃料の割合は、変えられ得る。例えば、より大きい割合の燃料を火炎燃焼器に向けると、その触媒入口での温度が高くなる。逆に、この火炎燃焼器に入る燃料の割合を少なくすると、この触媒入口での温度が低くなる。
【００２２】
任意の好ましい代替局面では、使用される所定スケジュールは、一群の所定スケジュールから選択され、ここで、その選択は、異なる操作条件下で均一燃焼プロセス波の位置に基づく。適切な所定スケジュールのこの選択は、均一燃焼プロセス波が移動するにつれて、時間の経過と共に、連続的または定期的に「更新される」。具体的には、本発明に従って、好ましいスケジュールの選択は、この均一燃焼プロセス波の位置を感知すること、次いで、一群のこのような所定スケジュールから、（例えば、この燃料空気比と触媒入口気体温度との間で）好ましい所定スケジュールを選択することに基づいている。この均一燃焼プロセス波が時間の経過と共に移動するにつれて、この所定（操作線）スケジュールは、一群の所定操作スケジュールから新しい操作線を選択することにより、更新される。時間の経過と共に、種々の新しい所定スケジュールで操作するために、このシステムの操作を修正または更新することにより、この均一燃焼プロセス波は、この触媒の下流の好ましい位置に維持（または回復）できる。
【００２３】
本発明の任意の第二局面は、それゆえ、触媒燃焼システムを制御する方法を包含し得、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器および触媒を含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼プロセス波において、該触媒の下流の領域で燃焼し、該方法は、以下の工程を包含する：該触媒の下流の領域をモニターするためにセンサを位置付ける工程であって、該センサは、該均一燃焼プロセス波の位置に応答する出力信号を有する；および該センサ信号を使用して、該触媒入口の気体温度を調節し、該均一燃焼プロセス波の位置を制御する工程。
【００２４】
好ましい局面では、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含し得る。
【００２５】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含し得る。
【００２６】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、断熱燃焼温度と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含し得る。
【００２７】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、断熱燃焼温度と該触媒入口気体温度との間の所定の一連のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、一連のスケジュールのうちから該所定スケジュールを選択する工程を包含し得る。
【００２８】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含し得る。
【００２９】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、燃料空気比と該触媒入口気体温度との間の所定の一連のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、一連のスケジュールのうちから該所定スケジュールを選択する工程を包含し得る。
【００３０】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、（ｉ）測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差、および（ｉｉ）該触媒入口気体温度に関係する所定スケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、該所定スケジュールを修正する工程を包含し得る。
【００３１】
あるいは、前記センサ信号を使用して触媒入口気体温度を調節する工程は、（ｉ）測定した排気ガス温度と１００％負荷で計算した排気ガス温度との間の差、および（ｉｉ）該触媒入口気体温度に関係する所定の一連のスケジュールに基づいて、該触媒入口気体温度を調節する工程；および該センサ信号に基づいて、一連のスケジュールのうちから該所定スケジュールを選択する工程を包含し得る。
【００３２】
時間の経過と共にシステムの操作を新しい所定スケジュールに修正する第二操作アプローチは、下記のとおり、特に有利である。
【００３３】
長期間の操作中にて、この触媒は、エージングし得、全体的な触媒性能は、変わり得ることが分かっている。それに加えて、そのタービン仕様は、時間の経過と共に、変わり得る。例えば、その圧縮機は、汚染され得、それにより、この触媒の所望の操作条件が変わる。また、その燃料の組成は、変わり得、この場合もやはり、その触媒燃焼システムの性能が変わる。残念なことに、この種の変化は、時間の経過と共に、好ましい操作線（これは、最小の排気を達成するための好ましいセットのシステム操作条件を規定する）を移動させる。
【００３４】
本発明の任意の第二局面によれば、このシステム触媒の下流の均一燃焼波の位置を決定するために、１個以上のセンサが使用され得る。好ましい局面では、センサは、必要に応じて、ポスト触媒燃焼ゾーンにある紫外線センサ、イオンセンサ、一酸化炭素センサまたは温度センサを含み得る。好ましい代替局面では、この一酸化炭素センサまたは炭化水素センサは、この出力タービンの下流にある排気管に位置できる。この均一燃焼波の移動が測定できるように、この燃焼波の位置を決定することにより、本発明の制御システムは、時間の経過と共に、その操作線を「更新する」（すなわち、新しい所定操作線スケジュールに切り換える）のに使用できる。言い換えれば、本発明は、必要に応じて、好ましい所定操作線スケジュールの選択を修正し得る。時間の経過と共に、この均一燃焼波の位置を変えることは、それゆえ、所望のシステム操作線の位置を変えることを示している。従って、本発明の制御システムは、（この燃焼波の位置の変化を決定することにより）どの操作線を使用すべきであるかを計算し、次いで、このシステムが「更新した」操作線により規定される条件で作動するように指示する。
【００３５】
本発明の第二局面によれば、本発明は、触媒燃焼制御システムを提供し、これは、それゆえ、時間の経過と共に、触媒性能の変化を追跡し、次いで、システム操作を新しい操作線に更新する（すなわち、一群の所定操作スケジュールから新しい操作スケジュールを選択する）ように適合されている。これは、事実上、均一燃焼プロセス波の位置をまた所望位置（これは、上流（すなわち、この触媒の近く）に行き過ぎず、また、下流（すなわち、このタービン入口の近く）にも行き過ぎない）に戻すように移動させるために、システム操作条件を変える。
【００３６】
本明細書中で使用する「操作線」との用語は、任意の２個以上のシステムパラメータ間の関係であり、これは、最小の排気条件および良好な触媒およびシステムの耐久性が達成されるときに示されることが理解できるはずである。好ましい局面では、この操作線は、その触媒入口での燃料／空気比と、その触媒入口での気体混合物温度との間の好ましい関係を規定している。そういうものとして、この所定スケジュールは、以下の間の「操作線」関係を含む：（ｉ）この触媒入口での燃料空気比、および（ｉｉ）最小排気条件が達成されたときの、この触媒に供給された気体混合物の温度。
【００３７】
他の例では、この操作線は、この触媒入口気体温度での気体混合物の温度を、この触媒入口での断熱燃焼温度に関係付ける。
【００３８】
さらに他の例では、この操作線は、以下の間の関係である：（ｉ）タービン排気ガス温度と１００％負荷での計算した排気ガス温度との間の差、および（ｉｉ）触媒入口での気体混合物の温度。
【００３９】
好ましくは、この操作線はまた、気体タービン始動、装填および１００％負荷操作中でのシステム条件を規定する。
【００４０】
本発明によれば、その均一燃焼プロセス波の位置を定期的（または連続的）に再決定するために、１個以上のセンサが使用され得、その結果、そのシステム操作は、均一燃焼プロセス波が好ましい位置に移動するように、制御され得る。そういうものとして、本発明のシステムは、定期的（または連続的）に、触媒操作仕様の変化を追跡し、次いで、新しい操作線に「更新する」（すなわち、一群の所定操作スケジュールから新しい操作スケジュールを選択する）ことにより、システム操作をシフトする。従って、この操作線（すなわち、燃料空気比と触媒入口での温度（この温度では、最小排気が起こる）との間の好ましい関係）は、その触媒が時間と共に性能を変えるにつれて、少ない（または好ましくは、最小の）排気を達成するように、定期的（または連続的）に更新できる。
【００４１】
本発明のこの任意の第二局面によれば、この均一燃焼プロセス波の位置の定期的なモニタリングが実行される。燃料空気比と気体温度との間の関数関係のこのような更新のタイミングは、所定の不変スケジュールで行うことができるか、そのシステムの性能は、連続的にモニターでき、制御している関数関係は、連続的に変更できる。その波の位置が（所望位置から）十分に大きく偏位していることが検出されたなら、システム操作は、新しい操作線で機能するように「更新」され、それにより、この均一燃焼プロセス波は、所望位置に戻される。言い換えれば、システム操作は、（すなわち、一群の所定スケジュールから所望の所定スケジュールを選択することにより）新しい所定スケジュールに沿った位置またはその近くで作動するように、更新され得る。例えば、その操作線が、（ｉ）触媒入口での燃料空気比と、（ｉｉ）触媒入口での温度との間の関係により規定される場合、この関係は、以下のいずれかを変えることにより、更新できる：（ｉ）燃料空気比値、または（ｉｉ）触媒入口気体温度値。
【００４２】
この操作線スケジュールを「更新すること」は、多様には、以下のいずれかを含み得ることが理解できるはずである：（ｉ）そのセンサ信号に基づいて、所定スケジュールを変更すること（すなわち、新しい操作線を計算すること）、または（ｉｉ）一連または一群のこのような所定スケジュールから所定スケジュールを選択すること（すなわち、新しい「予め計算した」操作線を選択すること）。
【００４３】
本発明の代表的な１局面では、この操作線は、不変線（すなわち、既知の一連のデータ点）であり、これは、燃料空気比と触媒入口気体温度との間の好ましい不変操作条件関係として、本発明の制御システムにコード化され得る（すなわち、その中に保存され得る）。このような操作線は、探索テーブルフォーマットで、または１つ以上の予め保存した等式により、いずれかで、規定できる。
【００４４】
本発明によれば、燃料空気比および触媒入口気体温度に関係している所定スケジュールは、コンピュータ化された制御システム（これは、この情報を使用して、システム操作を制御する）のメモリに保存されたスケジュール、探索表または数学関数に基づき得る。必要に応じて、このコンピュータ化された制御システムには、追加情報（例えば、温度、燃料または空気の流速、負荷および他の値）が入力できる。好ましい局面では、この制御システムの計算速度は、この制御システムがそのプロセス内の変化に非常に迅速に応答できてプロセスの非常に良好な制御を提供できるように、十分に速い。
【００４５】
（火炎バーナーの代わりにまたはそれに加えて）熱交換器を使用する本発明の局面では、そのプロセスからの排気ガスは、熱交換器の一面を通ることができるのに対して、その燃焼プロセスに流れる気体は、この熱交換器の他面を通る。このようにして、この燃焼プロセスに流れる空気は、加熱できる。この熱交換器を貫流する排気ガスおよび／または燃焼空気の量または割合を変えることにより、この燃焼プロセスおよび触媒に入る気体の温度を変えることができる。
【００４６】
（特定の実施形態の説明）
図１は、触媒燃焼システムを使用する典型的な既存のガスタービンの一例を概略的に示す。このシステムでは、圧縮機１１０は、圧縮機ベルマウス１１１を通って、外気１２０を摂取して、この空気を高圧に圧縮し、次いで、圧縮した空気を、少なくとも一部、燃焼器１３０に通し、次いで、ドライブタービン１４０に通す。燃焼器１３０は、この空気と燃料とを混ぜ合わせ、この混合物を燃焼して、熱高速気体ストリームを形成し、これは、タービン１４０（これは、この圧縮機を駆動する出力を供給する）および負荷１５０（例えば、発電機）を貫流する。
【００４７】
図２は、図１の燃焼器１３０の詳細図である。具体的には、図２で示すように、触媒燃焼器２６０が設けられる。触媒燃焼器２６０は、４個の主要部品を含み、これらは、流路に連続して配列されている。具体的には、これらの４個の部品は、火炎燃焼器２２０（これは、その触媒の上流に位置しており、熱気体混合物２７０を生成する）、燃料噴射器および混合システム２８０、触媒２１０およびバーンアウトゾーン２１１を含む。この燃焼システムから出てドライブタービン２１５に入る熱い気体は、負荷を駆動する出力を生じる。好ましい局面では、２つの独立して制御される燃料ストリームがあり、図示しているように、一方のストリーム２２４は、火炎バーナー２２０に向けられ、また、他のストリーム２２５は、触媒燃料噴射混合システム２８０に向けられる。
【００４８】
触媒燃焼器２６０は、以下のようにして作動する。ガスタービン圧縮機排出口２１４からの空気の大部分は、火炎バーナー２２０および触媒２１０を貫流する。火炎バーナー２２０は、このガスタービンの始動を助けて、位置２９０で触媒に入る空気および燃料混合物の温度を、主要燃料ストリーム２２５（これは、触媒燃料噴射混合システム２２５により、噴射され、その火炎バーナー排出気体と混合される）の触媒燃焼を支持するレベルまで調節するように機能する。種々の局面では、触媒２１０は、単段触媒または多段触媒のいずれかからなり得る。
【００４９】
触媒２１０では、この燃料／空気混合物の部分燃焼が起こり、その燃焼の残りは、バーンアウトゾーン２１１（すなわち、触媒２１０の出口面の下流）で起こる。典型的には、この燃料の１０％〜９０％が、触媒２１０で燃焼される。好ましくは、良好な触媒耐久性を得つつ、少ない排気を達成することを含めたガスタービン操作サイクルの一般要件に適合させるためには、触媒２１０にて、２０％〜７０％が燃焼され、最も好ましくは、触媒２１０にて、約３０％〜約６０％の間の量が燃焼される。
【００５０】
この触媒で燃焼しなかった残りの燃料の反応、および残留している一酸化炭素の二酸化炭素への反応は、バーンアウトゾーン２１１で起こり、それにより、有利なことに、高い温度が得られるが、この触媒は、これらの温度に晒されず、また、未燃炭化水素および一酸化炭素のレベルが非常に低くなる。バーンアウトゾーン２１１で完全燃焼が起こった後、冷えつつある空気または残留している圧縮機排出空気は、次いで、この熱気体ストリーム（すなわち、２１５であって、これは、典型的には、このタービン入口のすぐ上流である）に導入される。それに加えて、もし望ましいなら、空気は、必要に応じて、その温度プロフィールを位置２１５でタービンセクションが要求するものに調節する手段として、ライナー壁２２７を通って導入できる。この温度プロフィールを調節するためのこのような空気の導入は、出力タービン２１５の設計パラメータの１つである。タービン２１５に近い領域でライナー２２７を通って空気を導入する他の理由は、２１５で非常に低い温度のタービンのためにある。例えば、一部のタービンは、９００〜１２００℃の範囲のタービン入口温度を有し、これらの温度は、残留している不燃炭化水素および一酸化炭素を完全燃焼するには、低すぎる。これらの場合、この空気の相当な割合が、タービン２１５に近い領域で、ライナー２２７を通って、逸らされ得る。これにより、領域２１１での温度が上がり、それにより、残留している燃料および一酸化炭素を迅速かつ完全に燃焼することが可能となる。図３は、図１および２で示したシステムに対応する典型的な既存の部分燃焼触媒システムの一例を示す。このようなシステムでは、この触媒では、燃料の一部分だけが燃焼され、この燃料の大部分は、この触媒の下流で、ポスト触媒均一燃焼ゾーンにて、燃焼される。部分燃焼触媒システムおよびそれらの使用方法の例は、例えば、以下の先行特許で記述されている：Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許第５，１８３，４０１号；Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許第５，２３２，３５７号；Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許第５，２５０，４８９号；Ｄａｌｌａ  Ｂｅｔｔａらの米国特許第５，２８１，１２８号；およびＴｓｕｒｕｍｉらの米国特許第５，４２５，６３２号。
【００５１】
本明細書中で述べたこのような部分燃焼触媒システムの説明では、以下の用語は、以下の意味を有することが分かる：
（１）「断熱燃焼温度」：燃料および空気の混合物中の燃料の全部を周囲への熱エネルギー損失なしで燃焼した後のその混合物の温度であって、この熱エネルギーは、その気体混合物の成分の温度を上げるのに使用される。
【００５２】
（２）「燃料空気比」：全燃料量と全空気量との比であって、これは、体積比または質量比のいずれかで表わされる。この比は、実際の混合物組成としての静止または固定気体混合物の組成から計算できるか、または燃料および空気の流量比として流動している気体混合物から計算できるか、いずれかである。
【００５３】
（３）「ポスト触媒反応ゾーン」：触媒のすぐ下流であるが何らかの追加空気導入前およびタービン（この場所にて、この触媒を出ていく気体混合物は、さらに反応を受け得る）の前の流路の一部。
【００５４】
（４）「点火遅延時間」（Ｔｉｇｎｉｔｉｏｎ）：その熱気体が、残留している燃料含量を完全に燃焼するまで、この触媒を出ていくときからの時間。
【００５５】
（５）「均一燃焼ゾーン」または「均一燃焼プロセス波」：触媒の下流の領域であって、ここで、その触媒から出ていく残留未燃燃料が燃焼される。
【００５６】
（６）「排気ガス温度」：その作業を抽出した後にプロセスから出ていく気体混合物の温度。ガスタービンの場合には、これは、その負荷に典型的に接続される出力タービンのすぐ下流の気体の温度である。
【００５７】
（７）「排気ガス温度デルタ」（ＥＧＴｄｅｌｔａ）：任意の時点での排気ガス温度と、１００％負荷で計算した排気ガス温度との数値差。
【００５８】
図３（これは、その下で示した流路に沿って、種々の位置で、その気体温度および燃料濃度を使った典型的な部分燃焼触媒システムの線形略図である）では、空気３７０は、燃料噴射混合システム３８０に入り、これは、流動している空気ストリームに燃料を噴射する。
【００５９】
この燃料の一部は、触媒３１０で燃焼され、この気体混合物が触媒３１０を通るにつれて、その温度を上げる。分かるように、触媒３１０に入る混合物は、高温である。この燃料／空気混合物は、残留している未燃燃料を含有し、これは、ポスト触媒反応ゾーン３１１にて、自己点火を受ける。具体的には、この燃料は、ＣＯ２およびＨ２Ｏの最終反応生成物を形成するように燃焼され、その温度は、均一燃焼プロセス波３３０にて、最終燃焼温度３３１まで上昇する。得られる熱い高エネルギー気体（これは、ポスト触媒反応ゾーン３１１にある）は、次いで、この出力タービン（図１では１４０）および負荷（図１では１５０）を駆動する。
【００６０】
図３の下部は、気体温度を縦軸で表示し燃焼器に沿った位置を横軸で表示したグラフを示し、この位置は、その真上の線形燃焼器に対応している。分かるように、この気体温度は、その混合物が触媒３１０を通るにつれて、上昇を示す。しかしながら、触媒３１０の下流では、この混合物の温度は、ある期間（これは、点火遅延時間３３２、Ｔｉｇｎｉｔｉｏｎと呼ばれる）にわたって一定であり、次いで、残留している燃料は、（均一燃焼プロセス波３３０で）燃焼して、その温度をさらに上げる。
【００６１】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、図３と類似しているが、下記のとおり、３つの異なる位置での均一燃焼プロセス波（４３０）を示す。図４Ａで図示しているように、均一燃焼波４３０の好ましい部分は、触媒４１０のすぐ下流の領域内にある。
【００６２】
出願人は、予想外に、この均一燃焼プロセス波の位置が物理的プロセスまたは固定火炎ホルダーに関連せず、触媒出口の気体の状態に関連することを発見した。
【００６３】
それゆえ、本発明に従って、このような触媒出口状態は、この均一燃焼プロセス波の位置がポスト触媒反応ゾーン内の好ましい位置に移動／維持できるように、制御される。好ましくは、この均一燃焼波は、この触媒のすぐ下流に位置しているが、長い反応ゾーンまたは容量が必要なほどには遠く下流ではない。この均一燃焼プロセス波の位置は、その触媒出口温度を高くして触媒の近くに移動するか低くして触媒からさらに下流に移動することにより、制御される。このようにして、本発明の制御システムは、有利なことに、低い排気を維持しつつ、良好な触媒耐久性を得るために、その触媒操作を好ましい操作手順内で保つ。具体的には、このような好ましい操作手順で操作するとき、ＮＯｘ、ＣＯおよび未燃炭化水素の排気は、全て、少なくできるのに対して、この触媒の耐久性は、維持できる。
【００６４】
本発明に従って、この気体／触媒燃焼器システム内の状態は、均一燃焼プロセス波４３０（これは、図３の３３０と類似している）の位置がポスト触媒反応ゾーン内の好ましい位置で維持できるように、制御される。図４Ａは、触媒４１０の下流の所望位置に位置している均一燃焼波４３０を図示しているが、燃焼波４３０の実際の位置は、点火遅延時間Ｔｉｇｎｉｔｉｏｎ（図３を参照）の規模により、制御される。点火遅延時間Ｔｉｇｎｉｔｉｏｎが長くなるにつれて、均一燃焼波４３０は、図４Ｂで示すように、タービン４４０に向かって下流に移動する。もし、均一燃焼波４３０がタービン４４０に近づきすぎて移動するなら、残留している燃料および一酸化炭素は、十分に燃焼する時間がないことがあり、それらの排気は、高くなる。このことは、触媒燃焼システムの操作条件が限られることに相当する。そういうものとして、図４Ｂは、燃焼波４３０に対する好ましくない位置を図示している。逆に、点火遅延時間Ｔｉｇｎｉｔｉｏｎが短くなるにつれて、均一燃焼波４３０は、触媒４１０に向かって移動し、その燃料の未燃部分は、十分に燃焼する時間があり、それにより、炭化水素および一酸化炭素の排気が少なくなる。これは、図４Ａで示されている。しかしながら、点火遅延時間Ｔｉｇｎｉｔｉｏｎは、均一燃焼波４３０が図４Ｃで示す触媒４１０に近づきすぎて移動するか（または触媒４１０の内側に入る）ほどには短くできない。何故なら、これは、触媒４１０を、効率的な触媒操作には高すぎる温度に晒し、その耐久性がある程度低下するからである。そういうものとして、図４Ｃは、燃焼波４３０の潜在的に好ましくない位置または限界位置を図示している。
【００６５】
本発明に従って、この触媒燃焼器システムは、そのシステムをデータ点の好ましい所定スケジュール（すなわち、操作線）上の点で操作することにより、均一燃焼波４３０の位置が好ましい範囲内で維持されるように制御され、ここで、好ましい操作線は、その触媒燃焼器の操作条件および触媒の性能により、予め決定される。
【００６６】
好ましい局面では、均一燃焼波４３０の位置の制御は、その火炎バーナー（例えば、図２の燃料線２２４および火炎バーナー２２０）に送られる燃料の割合（および必要に応じて、全量）および触媒燃料噴射混合システム（例えば、図２の燃料線２２５および燃料噴射システム２８０）を制御することにより、達成される。例えば、２２４に燃料を追加すると、火炎バーナー２２０において、より多くの燃料が燃え、位置２９０（触媒入口）での気体混合物の温度を上げる。これは、触媒出口での温度を上げ、この波を上流に移動させる。２８０で燃料を追加すると、２９０での燃料／空気比が変わり、これもまた、この波を上流にシフトする。
【００６７】
図２で示した型のガスタービン／触媒燃焼システムについて、また、所定範囲のシステム操作条件（例えば、圧力、空気流れおよび燃料組成）について、また、特定の触媒設計について、特徴的な「Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｄｉａｇｒａｍ」があり、ここで、このダイアグラム上の点のラインは、「操作線」に相当し、これは、排気が最も低い状態に対応している。
【００６８】
このような操作線ダイアグラムは、初期には、多数の異なる様式で、決定できる。
【００６９】
第一のアプローチでは、その触媒ユニットは、実物のガスタービンで操作され得るか、そのガスタービンは、フルスケール燃焼器試験リグを使用して、またはサブスケール燃焼器試験リグを使用して、シミュレートできる。図５を参照すると、燃料空気比の値は、図５の横軸に沿ったいくつかの点で、このガスタービンの操作の所望領域にあるように選択される。この触媒入口気体温度は、次いで、排気およびシステム性能が許容できるまで、その上流火炎バーナーに燃料を加えることにより、高められる。この燃料空気比が領域５４１内に入るなら、領域５４１の下限は、ＣＯ、ＵＨＣおよびＮＯｘの低い排気により、確立される。この触媒入口気体温度がさらに高くなるにつれて、領域５４１の上限は、その触媒材料操作温度が十分な耐久性には高すぎるときに、達する。このプロセスは、プロセスは、燃料空気比の他の数個の値について繰り返すことができ、領域５４１の限界は、それにより、規定できる。操作線の点の実際の好ましいスケジュール（すなわち、最も好ましい操作条件のスケジュール）は、次いで、他の変数（例えば、上流火炎燃焼器の特性または上流部品（例えば、図２での燃料空気ミキサー２８０）の耐久性）を考慮することにより、領域５４１内で確立できる。一旦、燃料空気比および触媒入口気体温度の変数を使用して、図５の基本操作線ダイアグラム（これは、線５４３、５４２および５４４で表わされる）が決定されると、この燃料空気比は、周知の関係を使用して、燃焼器出口温度またはタービン入口温度または断熱燃焼温度へと変換できる。
【００７０】
他のアプローチでは、その操作範囲および好ましい操作線スケジュールは、その触媒の性能モデルに基づいて計算でき、この場合、その排気および触媒材料操作温度が計算される。
【００７１】
さらに他のアプローチでは、このガスタービンの測定値から得た種々のＥＧＴ（排気ガス温度）デルタの値および触媒入口気体温度を使用して、操作ダイアグラムおよび操作線が作成できる。ＥＧＴｔ値は、そのプロセス排気管（すなわち、タービン１４０の下流）で測定され得る。次いで、ＥＧＴｆｕｌｌ  ｌｏａｄ−ｔ値が計算され得、ＥＧＴｆｕｌｌ  ｌｏａｄ−ｔからＥＧＴｔを差し引くことにより、ＥＧＴｄｅｌｔａｔ値が計算され得る。
【００７２】
このアプローチでは、この触媒は、種々の負荷で操作され、最適な操作手順を保証するように、また、低い排気が達成されるのを保証するように、その触媒にて、測定がなされる。次いで、ＥＧＴｔ、ＥＧＴｄｅｌｔａｔおよびＥＧＴｆｕｌｌ  ｌｏａｄ−ｔが測定されるか計算される。これは、操作負荷範囲にわたって繰り返されて、この操作線を確立する。代替アプローチには、触媒燃料空気比およびＥＧＴ  ｄｅｌｔａを実際に計算するために、ガスタービンおよび燃焼器システムの空気分割の熱力学サイクルシミュレーションを使用することがある。これは、操作負荷範囲にわたって行われ、この操作線が規定できる。本発明に従って、任意の２個のシステム変数間の関係（これは、この触媒およびポスト触媒燃料領域のための正しい操作手順を効果的に規定する）を説明するのに使用でき、ここで、このようなダイアグラムでの操作線は、最も低い排気および良好なシステム耐久性の条件に対応していることが理解できるはずである。
【００７３】
上で説明したように、本発明の好ましい１局面では、「操作ダイアグラム」は、この触媒入口での混合物の触媒入口気体混合物温度（これは、Ｙ軸に沿って示される）と燃料空気比（これは、Ｘ軸に沿って示される）との関係を説明する。本発明に従って、触媒入口気体温度および燃料空気比は、そのシステムが図５で示すような低排気領域５４１で作動するように、好ましい関係で維持できる。最も好ましくは、システム制御は、そのシステムを好ましい操作線５４２に沿った位置で操作することにより、好ましく維持される。好ましい局面では、任意の所定燃料空気比について、このシステムは、この触媒入口気体温度が操作線５４２に沿った値（またはその近く）で維持されるように、操作される。
【００７４】
好ましい代替局面では、操作線５４２は、下記のとおり、Ｔａｄと触媒入口気体温度との間の好ましい関係を規定することにより、選択的に決定できる。
【００７５】
その燃焼器出口温度は、この燃料の全部が燃焼したと仮定して、この触媒入口での燃料／空気混合物の触媒入口気体温度および組成から計算できる。図２を参照すると、位置２９０での触媒入口気体温度および位置２９０での燃料空気比は、この燃料の全部が燃焼したと仮定して、位置２１１での温度を計算するのに使用できる。この温度は、Ｆｅｌｄｅｒ  ａｎｄ  Ｒｏｕｓｓｅａｕ，４１４ページ（Ｒ．Ｍ．Ｆｅｌｄｅｒ  ａｎｄ  Ｒ．Ｗ．Ｒｏｕｓｓｅａｕ，「Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９７８）で記述されているように、断熱燃焼温度と呼ばれ、または時には、断熱炎温度と呼ばれている。この計算は、この参考文献で詳細に記述されているが、この燃料または燃料成分の既知の燃焼熱、この気体混合物の成分の熱容量、気体混合物の組成および気体混合物の温度を使用して、その燃料の完全燃焼および気体混合物への燃焼熱の放出後、その気体温度を決定する。この気体温度は、燃焼熱の断熱放出から生じる温度であるので、断熱燃焼温度と呼ばれている（断熱とは、外部の成分に熱が失われず全て気体混合物に捕捉されてその温度を上げることを意味する）。所定触媒入口気体温度および混合物の燃料空気比に対して、この計算により、独特の断熱燃焼温度が得られ、これは、Ｔａｄと呼ばれている。それゆえ、図５のようなダイアグラムは、ここで、水平軸が、断熱燃焼温度Ｔａｄであり、操作線５４２、５４３および５４４は、この触媒入口気体温度を、この気体混合物の断熱燃焼温度に関係付けて、描き直される。
【００７６】
図２の位置２１１で計算した温度を使用するよりもむしろ、その実際の温度は、種々の手段（例えば、熱電対、光学センサおよび他の装置）を使用して、この触媒を出ていく残留燃料が燃焼した後、領域２１１で測定できる。それに加えて、このプロセスのさらに下流の温度が測定でき、次いで、介在段階における温度損失を仮定して、その燃焼器出口温度が計算できる。例えば、タービン入口２１５での温度が測定でき、次いで、任意の追加パターンまたは冷却空気について補正されて、位置２１１での温度が概算できる。
【００７７】
図２の位置２１１での断熱燃焼温度はまた、位置２１４での気体ストリームの温度、位置２９０での燃焼器を通る空気流量、および火炎バーナー２２０への２２４での燃料入力と燃料空気ミキサー２８０への燃料入力２２５との合計から計算できる。それゆえ、このプロセスの所望の操作線は、以下の（ａ）と（ｂ）との間の関数関係として、特定できる：（ａ）２１１での断熱燃焼温度（これは、２１４での気体温度、位置２９０を通る空気流量、およびプロセスに供給される全燃料から計算できる）；および（ｂ）触媒入口（位置２９０）での温度。
【００７８】
上記の各々のまたはその関数関係は、この触媒入口（図２の位置２９０）での気体温度を使用する。しかしながら、この関数関係は、位置２９０での温度が以下から計算できるので、位置２７０での温度によって特定できる：（ａ）位置２７０で測定される温度、（ｂ）位置２７０での質量気体流速および（ｃ）燃料流れ２２５。あるいは、この操作範囲および操作線が、このガスタービンシステムで実行される試験により規定されるとき、この火炎バーナー（位置２７０）の出口での実測値が計算できる。
【００７９】
当業者には、この触媒入口気体温度と触媒入口燃料空気比との間の基本的な関係（これは、図５では、操作線５４３、５４２および５４４により、示される）を表わす多数の他の方法がある。これらの基本的な類似の関係の全ては、本明細書中で参考として援用され、本発明の制御方法は、好ましい操作線関数関係を表わす本明細書中で記述した代替アプローチには限定されないことが理解できるはずである。
【００８０】
驚くべきことに、本出願人は、そのガスタービンの出力、または出力抽出タービンの下流の排気ガス温度が、この触媒での燃料空気比の良好な指標であることを決定した。このことにより、有利なことに、操作線（これは、タービン負荷を触媒入口気体温度に関係付けるか、または排気ガス温度を触媒入口気体温度に関係付ける）を規定できるようになる。従って、このような操作線を作成するには、その触媒への空気流れまたは燃料流れの知見は、必要ではない。その熱い気体がドライブタービン（図１の１４０）を通過するにつれた温度低下は、その負荷、質量空気流れ、そのタービンの効率および他の変数の関数であるので、この排気ガス温度が、この触媒入口におれる混合物の燃料空気比または断熱燃焼温度と一定不変の関係にはないことを考慮すると、このことは、さらに驚くべきことである。
【００８１】
さらに、出願人は、排気ガス温度デルタ（これは、１００％負荷で計算した排気ガス温度−現在の排気ガス温度値として、定義される）が操作線での好ましい点における操作を特定するのに使用され得ることを発見した。
【００８２】
ＥＧＴｄｅｌｔａｔ＝ＥＧＴｆｕｌｌ  ｌｏａｄ−ｔ−ＥＧＴｔ
１００％負荷での排気ガス温度（ＥＧＴｆｕｌｌ  ｌｏａｄ−ｔ）は、現在の操作パラメータ（例えば、任意の時点ｔでの周囲温度および大気圧）から計算され得、このタービンを１００％負荷で運転しているときに予想される排気ガス温度に相当している。現在の排気ガス温度（ＥＧＴｔ）は、任意の時点ｔでの排気ガス温度の測定値である。これらの値を差し引くと、時点ｔでのＥＧＴｄｅｌｔａｔが得られる。
【００８３】
この制御システムに従って、種々のタービン操作段階について、操作範囲ダイアグラム（例えば、図５）が作成される。例えば、ガスタービンの始動中にて、その燃焼室内の圧力は、大気圧またはタービン吸気口での圧力に近くなる。この一般操作条件には、図５のようなダイアグラムが開発されている。同様に、操作ダイアグラムは、そのタービンおよび触媒燃焼プロセス条件が極めて異なる他の操作段階に対して、作成できる。この一連のダイアグラムは、次いで、始動から全出力または１００％負荷までの操作全体をカバーするプロセス制御のために、安全な操作手順（これは、操作線と呼ばれる）を作成するのに使用される。この操作線は、正しく操作するために、このプロセスの必要性と組み合わされる。例えば、ガスタービンは、そのサイクルの所定点で操作する一定出力要件を有する。このエンジンを始動するには、一定の燃焼エネルギーが必要であり、この燃焼エネルギー要件は、その回転速度と共に、変わる。アイドリング（すなわち、必要なタービンローター速度で運転するが、出力を発生しない）で操作するには、一定レベルの燃料の燃焼が必要である。本発明によれば、操作線は、好ましくは、タービン操作の各領域でのエンジン燃料要件に基づいて、作成される。
【００８４】
本発明に従って、その触媒性能のモデルに基づいて、またはサブスケールまたはフルスケール試験システムにおける触媒の実際の試験に基づいて、操作範囲ダイアグラムが作成できる。あるいは、その操作線は、エンジン試験の試行錯誤により展開でき、この場合、この触媒の操作限界は、一般に知られており、そのエンジン燃料スケジュールは、エンジン試験により、作成される。この後者のアプローチには、この触媒がその「安全操作ゾーン」内にあるかどうかを規定するために、触媒性能測定の一定レベルのデータが必要である。
【００８５】
その結果、制御システム操作線またはスケジュールが得られ、これに、この制御システムは、フィードフォワードおよびフィードバック原理によって作動して、その制御装置スケジュール（これは、この触媒入口での所定燃料／空気比に対して許容できる気体温度からなる）を使って、このガスタービン操作の種々の点に対して許容できる触媒入口気体温度および燃料／空気比領域を規定する。
【００８６】
図５に戻ると、境界５４０は、領域５４１を取り囲む。領域５４１内の任意の点では、この触媒燃焼器システムは、排気が少ないことが分かった。従って、領域５４１内でのシステム操作が好ましい。しかし、領域５４１は、好ましい低排気操作領域を描写しているものの、この触媒およびガスタービンはまた、領域５４５（すなわち、低排気領域５４１の外側）で操作され得ることが理解できるはずである。これは、特に、このガスタービンの始動中または非常に低い負荷で、短い時間にわたって、必要であり得る。
【００８７】
本発明に従って、このシステムは、好ましくは、操作が領域５４１の操作範囲内で実行されるように、制御される。しかしながら、システム操作が線操作５４２に沿った位置で実行されることは、さらに好ましい。本発明に従って、システム操作は、好ましくは、線５４２（すなわち、領域５４１内）または線５４３または５４４に沿った点（すなわち、５４１の外側）で実行される。線５４２が触媒入口気体温度および触媒入口燃料空気比を関係付ける予定点のスケジュールを描写しているので、線５４２に沿った操作は、事実上、スケジュールに従った操作である。
【００８８】
領域５４１内での操作は、排気が少ないので望ましいものの、この領域で操作することが常に可能であるわけではないかもしれない。例えば、このガスタービンの始動中または低負荷操作中にて、そのタービンには、この触媒を領域５４５内で操作する必要があり得る。領域５４５の線５４３または５４４上での操作は、達成可能な最低の排気により、また、他の要因（例えば、この触媒の安全な操作および良好な触媒耐久性）により、規定される。従って、操作線５４３または５４４（これは、操作線５４２の伸長部である）に沿った点での操作は、それゆえ、領域５４５内の好ましい操作条件での操作である。線５４３、５４２および５４４は、それゆえ、一緒になって、特定のガスタービン用の触媒に好ましい操作線（すなわち、好ましいシステム条件）を規定する。
【００８９】
好ましい局面では、好ましい操作範囲の種々の境界（すなわち、領域５４１と領域５４５と線５４０の上の領域との間の境界）は、実験により決定され得るか、または使用している触媒または触媒燃焼システムの半経験的モデルにより推定できる。このような試験の結果は、高排気操作領域５４５と低排気操作領域５４１との間の境界を規定するのに使用でき、所望の排気レベル、最大操作温度および他の要因のような性能仕様に基づき得る。
【００９０】
本発明に従って、この触媒燃焼システムは、領域５４１内で操作されるように制御され、ここで、この燃焼システムは、有利なことに、少ない排気を達成し、その触媒は、工業用途に必要な耐久性を示す。
【００９１】
本発明のシステムを境界５４０の限界の外側（すなわち、領域５４５内）の触媒入口気体温度および燃料空気比の組合せで作動するように制御する場合には、一定の性能仕様（例えば、操作温度限界、システム耐久性、排気など）が満たされ得ないことが理解できるはずである。これは、その操作サイクルの一部（例えば、始動、停止）の間で、または部分負荷操作または緊急操作中にて、必要であり得、このシステムを領域５４５内で操作することが必要であり得る。領域５４５内での操作は、排気要件を満たさないかもしれないか、一部の他の燃焼器システム仕様を満たさないかもしれないものの、このような操作は、触媒耐久性をそれ程低下させないことが理解できるはずである。
【００９２】
図５のグラフは、一般的な特徴的関数関係を図示していること、このグラフ上の線の特定の位置（すなわち、境界５４０および線５４２、５４３および５４４）が、典型的には、始動、アイドリング、ランプアップおよび種々の負荷レベルでの操作といった規定タービン操作段階において、経験的試験または理論的分析から誘導されることが理解されるはずである。それゆえ、異なるガスタービンシステムは、異なる操作ダイアグラムを有するが、一般に、この操作ダイアグラムは、図５で示したものと類似して見える。
【００９３】
本発明の制御システムに従って、この燃焼器／触媒システムは、好ましくは、好ましいセットの操作条件（これは、操作線５４２、５４３または５４４上の点に対応している）またはその近くで、作動する。
【００９４】
図５は、この触媒入口での触媒入口気体温度と燃料空気比との間の関係として、この操作線を示す。その入口気体温度が、測定され得る。この燃料空気比は、測定できるか、測定した他のパラメータから計算できるか、このガスタービンの他のパラメータ（例えば、タービン速度、その圧縮機の出口での圧力、周囲温度および大気圧など）から推定できるか、いずれかである。あるいは、この操作ダイアグラムおよび操作線は、触媒入口気体温度およびＥＧＴ−Δを関係付けるように、作成できる。
【００９５】
上述のように、図５は、単に、好ましい操作ダイアグラム（これは、触媒入口気体温度と燃料空気比との間の関係を規定する）の代表例にすぎないことが理解されるべきである。あるいは、この操作ダイアグラムおよび操作線はまた、触媒入口気体温度と燃焼器出口での断熱燃焼温度（Ｔａｄ）との間の関係として、規定できる。第三の代案は、これらの値が触媒入口気体温度および触媒入口での燃料空気比を誘導するのに使用できるので、この操作ダイアグラムおよび操作線を、燃焼器入口温度およびガスタービンの各部分への燃料の分割として規定することである。当業者は、この操作線を規定する他の代替方法をいくつでも規定でき、また、方法を開発する際に、これらの値を計算または推定できる。
【００９６】
各場合において、この制御システムは、この触媒入口気体温度および触媒入口燃料空気比が常に操作線５４３、５４２および５４４上かそのできるだけ近くにあるように、この燃焼器内での燃料分割を調節するように機能する。これにより、所望の好ましい操作が得られる。
【００９７】
燃料空気比対触媒入口気体温度の操作線を使用する本発明の局面では、この燃料空気比は、その燃料噴射器への燃料流れおよび燃焼器への空気流れをモニターすることにより、決定され得る。この燃焼器への空気流れは、順に、図１での圧縮機１１１の入口ベルマウスを横切る圧力低下を測定することにより、決定され得る。
【００９８】
断熱燃焼温度対触媒入口気体温度の操作線を使用する本発明の局面では、断熱燃焼温度は、その燃焼器への全燃料流れ、燃焼器への全空気流れおよび燃焼器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定され得る。あるいは、Ｔａｄは、その触媒の上流の噴射器への燃料流れ、燃焼器への全空気流れおよび噴射器に入る気体の温度をモニターすることにより、決定され得る。この場合もやはり、この燃焼器への空気流れは、順に、この圧縮機の入口ベルマウスを横切る圧力低下を測定することにより、決定され得る。
【００９９】
触媒燃焼システムにある燃焼システムまたはタービンの触媒もしくは他の成分の性能は、時間の経過と共に、変わる。結果的に、操作ダイアグラム（例えば、図５中の上で示したもの）は、特定の触媒状態で好ましい操作条件に対応しているにすぎない。言い換えれば、時間の経過と共に触媒が劣化するにつれて、好ましい操作線を規定するデータ点のスケジュール（すなわち、そのシステムが排気を最少にするように操作される好ましい条件）は、それに対応して、変わる（すなわち、この操作ダイアグラム上で位置がシフトする）傾向にある。それに加えて、この触媒システムの性能特性もまた、このタービンの操作条件により、そして、周囲の状態（例えば、空気温度および圧力）により、影響され得る。
【０１００】
本発明の任意の第二局面では、本発明は、時間の経過と共に触媒の性能の変化をモニターすること、次いで、新しい操作線にシステム操作を変えることにより、触媒燃焼システムの操作を制御する新規システムを提供する。具体的には、好ましい局面では、本発明は、触媒の性能の変化をモニターすること、次いで、新しい操作線上の点へとシステム操作をシフトして、それにより、この触媒および触媒燃焼システムの所望の最適な低排気性能を維持することにより、触媒の性能の変化について修正するように適合された制御システムを提供する。
【０１０１】
操作線を変化させる多数の条件があり、これには、以下が挙げられるが、これらに限定されない：
（１）この触媒のエージング、汚染物質による触媒の不活性化または他の現象が原因の触媒活性または性能の変化。
【０１０２】
（２）その燃料組成は、変わり得、それにより、その点火遅延時間を変え得る。例えば、典型的な天然ガスは、この触媒および燃焼器システムの所望の性能（例えば、所望の燃焼器出口温度および排気）が達成されるように、所望範囲の点火遅延時間（例えば、図３の３３２）を有し得る。しかしながら、もし、この燃料中にて、高級な炭化水素（例えば、プロパンまたはブタン）の濃度が高くなるなら、点火遅延時間３３２は、短くなる。これにより、そのシステム操作は、図５の好ましい操作領域５４１の外側に移動し得る。具体的には、その均一反応プロセス波は、この触媒に近づき過ぎ得、その触媒耐久性は、負に影響され得る。
【０１０３】
（３）これらのタービン部品は、そのタービンシステム仕様が時間の経過と共に変わるように、摩耗またはエージングし得る。例えば、そのタービン圧縮機は、その入口空気内の混入物で汚され得、空気流れの低下および圧縮機排出温度の上昇を引き起こす。もし、この燃料空気比が、圧縮機の速度および周囲の状態から推定される空気流れを使用して決定される場合、推定された空気流れは、間違っており、見かけ操作線は、移動する。
【０１０４】
上記の３つの効果は、例にすぎないものの、それぞれ、この触媒燃焼システムの操作を必要に応じて定期的にモニターしてシステム操作条件を「新しい」操作線または「修正した」操作線に変更する本発明のシステムが望ましいことを明らかに示している。
【０１０５】
図６〜８で図示しているように、本発明は、その触媒の下流での均一燃焼波の位置／移動をモニターするように適合した種々のシステムを提供する。本発明は、下記の代表的なシステムおよびセンサ（これは、そのポスト触媒燃焼波の位置をモニターする）には限定されないことが理解できるべきである。むしろ、本発明の範囲内において、任意の適当な位置モニタリングセンサが使用できる。
【０１０６】
本発明の第一実施形態に従って、図６で示すように、この触媒燃焼システムの操作をモニターする１つのアプローチは、均一燃焼プロセス波６３０の位置を決定するために、光学センサ６６０を使用することである。好ましい１局面では、センサ６６０は、紫外線センサを含み、この紫外線センサは、所望波長での紫外線に対する応答を示す。好ましい１実施形態では、センサ６６０は、炭化ケイ素半導体紫外線感受性の光ダイオードを含む固体状態装置であり得、この光ダイオードは、この光ダイオードは、炭化水素放射状燃焼反応（例えば、このポスト触媒均一反応ゾーンで起こるもの）で発する放射線に感受性である。
【０１０７】
図６で示すように、センサ６６０は、ポスト触媒反応ゾーン６１１を「見る」ように位置付けられている。必要に応じて、センサ６６０は、ポスト触媒反応ゾーン６１１を一定角度で「見る」ことができるように、取付フランジ６６１を通過し、ポスト触媒反応ゾーンライナー６６２にある開口部を通って伸長し得る。センサ６６０は、ポスト触媒反応ゾーン６１１の領域６６３からの光学信号を集める。特に、センサ６６０は、領域６６３から紫外線を集め得、検出する紫外線の強度に比例した出力信号を生じ得る。未燃燃料を含有する熱い燃焼気体が触媒６１０から出ていくにつれて、この混合物は、一定の点火遅延時間（すなわち、図３の点火遅延時間３３２）後、発火する。もし、この点火遅延時間の値によって、均一燃焼波６３０がセンサ視野領域６６３の下流に配置される場合、そのセンサ信号は、本質的に、ゼロと読み取られる。例えば、その触媒入口気体温度を上げることにより、この点火遅延時間を短くするにつれて、この均一燃焼波は、触媒６１０の方へと移動する。従って、均一燃焼波が、このセンサの視野領域６６３内に位置しているとき、そのセンサ信号は、大きくなる。センサ視野領域６６３内での均一燃焼波の移動が大きくなる程、センサ６６０からの信号は、さらに増加する。図６では、このセンサは、このポスト触媒反応ゾーンの広い領域を覆うように、一定の角度で設置されている。角度を付けたセンサを使用することは、波６３０が燃焼チャンバ内で前後に移動するにつれて波６３０を最も良く見ることができる点、また、その燃焼波が触媒に近づき過ぎないように設計できる点で、有利である。好ましくは、このセンサは、この触媒の出口面からすぐ下流の領域をモニターするように、位置付けられる。
【０１０８】
任意の好ましい局面では、本発明の制御システムは、以下の両方を含み得る：（ｉ）燃焼プロセス波６３０の位置を決定すること、および（ｉｉ）燃焼プロセス波６３０を好ましい位置に移動すること。そのように、センサ６６０からの信号は、それゆえ、この均一燃焼波の位置を検査または測定できる機構を提供し、適当な操作線を選択できるようにする。例えば、センサ６６０は、均一燃焼波６３０がセンサ視野領域６６３内に位置しているように位置付けることができ、例えば、そのセンサ信号は、この燃焼システムを最適に操作した場合、フルスケールの５０％である。従って、もし、均一燃焼波６３０が触媒出口からさらに下流に移動するように、触媒６１０が変わるか燃焼器システムの性能が変わる場合、このセンサ信号は、フルスケールの５０％未満である。本発明に従って、システムの操作は、燃焼波６３０がフルスケールの５０％のセンサ６６０の信号で先の位置に戻るようするような新しい操作が選択できるように、変えられる。一般に、これには、５４２（図５）の上方または右側に位置付けられた新しい操作線に切り換えることが関与している。この新しい操作線に沿った操作は、その触媒入口気体温度を上げるか、その燃料空気比を高くする（これらの作用のいずれも、この点火遅延時間を短くする）からである。同様に、万一燃焼プロセス波６３０が触媒６１０に近づき過ぎる場合、センサ６６０からの信号は、フルスケールの５０％を超えるようになり、図５の５４２の下方または左側にある新しい操作線が選択されて、そのセンサ信号をフルスケールの５０％に戻す。
【０１０９】
例えば、図５Ｂを参照すると、その触媒活性が低下する（すなわち、この触媒が時間の経過と共に劣化する）につれて、好ましい触媒操作範囲は、５４０ａから５４０ｂへと移動する。従って、所望位置にある均一燃焼波を保つために、好ましい操作線は、５４３ａ、５４２ａ、５４４ａから、５４３ｂ、５４２ｂ、５４４ｂへと移動されなければならない。例えば、図６Ｂを参照すると、この触媒活性が低下するにつれて、その燃焼波は、６３０ａから６３０ｂへと移動し、その操作線がシフトすることにより、その燃焼波は、（５４３ｂ、５４２ｂ、５４４ｂから、５４３ａ、５４２ａ、５４４ａへと）移動して、６３０ａ（すなわち、この均一燃焼波の所望位置）に戻る。
【０１１０】
図５および図５Ｂで示した操作ダイアグラムは、触媒入口気体温度と燃料空気比との間の代表的な関係を示す。本発明は、このような操作ダイアグラムには限定されない。例えば、他の代替例は、その操作ダイアグラムを、例えば、以下の第三変数に対する触媒入口気体温度の関係として規定する：エンジン負荷、排気ガス温度、燃焼器出口温度、タービン入口温度、圧縮機排出温度、圧縮機排出圧力または一定の他のシステムパラメータまたはこれらのパラメータの一定の組合せ（これらは、この操作線を規定するのに使用できる）。そのようにして、操作ダイアグラムがプロットされ得、次いで、その燃料空気比が、この同じシステムパラメータとの好ましい関係で、表わされる。言い換えれば、この燃料空気比は、Ｘ軸でプロットされ得、次いで、選択した第三変数（または変数の組合せ）がＹ軸でプロットされ得る。図５および５Ｂの操作ダイアグラムと同様に、次いで、操作ダイアグラムに沿った操作線として、（排気を最小にする）好ましい操作条件のセットがプロットされ得る。
【０１１１】
本発明に従って、この操作線の位置を決定する方法は、以下のとおりである。１つの好ましい制御システムは、その均一燃焼波が光学センサの視野内にあってフルスケールの約５０％のセンサ信号を生じる、操作線を有する。もし、このセンサ信号が、ゼロの場合でも、十分に低い場合（例えば、フルスケールの５０％未満）でもないとき、その触媒入口気体温度は、このセンサ信号がフルスケールの５０％未満になるまで、低くできる。この触媒入口気体温度は、少しずつ高くでき、そのセンサ信号がモニターされ得る。このプロセスは、このセンサ信号がフルスケールの５０％になるまで高めることができ、対応する触媒入口気体温度が記され得る。この測定した触媒入口気体温度は、次いで、現在操作可能な操作線および計算した操作線シフトに対して指定した値と比較できる。もし、この操作線シフトが所定値よりも大きい場合、この操作線が変更できるか、新たな操作線が選択されて、その均一燃焼波は、所望位置に近づけられ得る。他の手順は、当業者に明らかである。例えば、好ましい操作線は、この均一燃焼波をセンサ視野領域のずっと下流に設置し得る。試験制御線が規定でき、これは、この均一燃焼波を、フルスケールの５０％でセンサ信号を生じる位置に置く。選択した時間にて、この触媒入口気体温度を上げる方法は、上記のように実行でき、フルスケールの５０％のセンサ信号での触媒入口気体温度が記され得る。この値は、試験制御線およびそのシフト（これは、好ましい操作線を変更するか新しい操作線を選択するかいずれかに使用される）で指定された値と比較できる。
【０１１２】
好ましい局面では、作動中の触媒の性能は、そのセンサ信号をモニターしている間にゆっくりと高まる触媒入口温度で試験される。代表的な１局面では、このセンサ信号が５０％フルスケールに達する点が記録される。もし、このセサン信号が、（上記例に続いて）２０℃に等しい温度上昇で、フルスケールの５０％に達した場合、その触媒製性能は、最初に指定したとおりであり、その操作線には、変化が起こらない。もし、５０％フルスケールのセンサ信号を得るのに３０℃の温度上昇が必要な場合、その操作範囲は、１０℃だけシフトされる。この操作線は、次いで、それに従って、１０℃だけ上げられる。
【０１１３】
上で説明したように、この触媒入口気体温度は、その火炎燃焼器に供給される燃料（例えば、図６の火炎バーナー６２０への燃料入力６２４）；および燃料空気ミキサーに入る燃料（例えば、図６の燃料空気ミキサー６８への燃料入力６２５）の割合を変えることにより、上昇および低下できる。
【０１１４】
本発明の種々の局面では、その操作線の位置の定期的な評価（すなわち、そのシステムを操作する操作線の決定）は、このシステムの設計および燃焼システムの性能の予想変化速度に依存して、毎時間、毎日、毎週または毎月のベースで行うことができる。あるいは、その評価プロセスは、その触媒入口気体温度の定期的変動により、事実上、連続的に行うことができる。例えば、この触媒入口気体温度は、「振れ」得、ここで、その触媒入口気体温度は、そのセンサ信号が定期的に増減する周期的様式で、上下に変化する。次いで、このセンサ信号がモニターでき、その定期的な変動の何らかの変化は、センサ信号の変動が事実上一定に維持されるように、その操作線のシフトを誘発するのに使用できる。
【０１１５】
このような連続的な調節の他のアプローチには、そのセンサ信号が所定レベル（例えば、５０％出力）になるように、均一燃焼波６３０をセンサの視野領域６６３内にすることがある。この操作線は、次いで、このセンサ信号が所望レベルになるように、均一燃焼波６３０を好ましい位置に位置付けるために、連続的に更新される。
【０１１６】
この操作線を変える１方法には、上記のように５０％センサ信号で測定した触媒入口気体温度のシフトを獲得し、このシフトを、燃料空気比の全範囲にわたって、この操作線に加えることがある。あるいは、この操作線を描写するのに関数関係が使用でき、任意の１点でのシフトは、この関数をその全有用範囲にわたって縮尺するのに使用できる。他の代替法には、５０％センサ出力で測定した触媒入口気体温度から一連の操作線を作成し、この一連の操作線から特定の操作線を選択することがある。それに代わるアプローチは、可能である。
【０１１７】
本発明の好ましい任意の実施形態に従って、このセンサは、図７で示したように構成でき、ここで、そのポスト触媒反応ゾーンの出口近くには、紫外線センサ７７１が位置しており、そのすぐ前では、燃焼した気体混合物がタービンに入る。図７で示したシステム構成は、図６のものと類似して作動するが、そのセンサは、その触媒からずっと遠くに位置している。図７で示したシステム構成の利点は、いつ、その燃焼波がポスト触媒反応ゾーンの出口に近くにある（すなわち、そのタービン入口の近くにある）かを決定するのに使用できることにある。この場合もやはり、その操作線は、必要に応じて、この触媒操作を所望範囲で維持するように調節または選択できる。
【０１１８】
本発明の他の好ましい任意の実施形態に従って、図８で示すように、２個のセンサ８８１および８８２が設置できる。この構成では、その均一燃焼波の位置は、広範囲にわたって変えることができ、依然として、センサ８８１および８８２間のゾーン内で維持できる。図８で示したシステム構成の利点は、このようなアプローチが操作範囲の限界またはサイズを見極めるのに使用できることにある。この実施形態の他の利点には、その燃焼器制御システムが広い操作範囲にわたって制御でき得、このシステムが操作限界にあるとき（すなわち、この均一燃焼波が触媒に近すぎるかタービン入口に近すぎるとき）にのみ、その制御方法の修正が誘発されることにある。
【０１１９】
本発明は、信号出力を有する光学センサを使用して、触媒燃焼システムのリアルタイム性能を決定し操作線を変える方法を包含する。好ましい局面では、所望の操作線は、火炎強度または放射状燃焼プロセスの単調関数である。
【０１２０】
この均一燃焼プロセス波の位置を決定するために、種々の型のセンサが使用できることが理解できるはずである。このようなセンサには、そのポスト触媒反応ゾーンにある紫外線センサ（例えば、炭化ケイ素半導体紫外線感受性の光ダイオード）が挙げられ得る。このような好ましい光学センサは、好ましくは、１００〜１０００ナノメーターのスペクトル波長の放射線に感受性であり得、さらに特定すると、２００〜４００ナノメーターのスペクトル波長に感受性であり得る。しかしながら、以下を含めた、他の代表的な型のセンサもまた、使用できる：
（１）イオンセンサ−  イオン、ラジカルまたは他の荷電種に感受性のイオンセンサが使用され得る。イオンセンサの利点には、その均一燃焼プロセスがラジカル反応プロセスであり、これは、相当な濃度の荷電イオン種を発生し、そのイオン濃度は、この均一反応ゾーンの主要部において最も高いことにある。従って、イオンセンサは、この触媒のすぐ下流に位置できるか、このポスト触媒反応ゾーン内のどこにでも位置できる。典型的なイオンセンサは、リード線、プローブ、プレート、チューブまたは他の形状の２個の電気的に分離した電極からなる。あるいは、このイオンセンサは、単一の電気的に分離した電極と、その燃焼器ハードウェアの一部（例えば、図６の触媒出口面６１０にあるライナーまたは図６のライナー壁６６２）とから構成され得る。これらの電極間では、電圧または電位差が発生し、また、電極間の電流は、これらの電極の領域内の荷電イオン濃度の関数である。任意の好ましい局面では、このようなセンサは、このポスト均一燃焼ゾーンの軸中心に位置できる。例えば、それは、この触媒出口に装着できるか、図２のチャンバ壁２２７に位置できる。
【０１２１】
（２）一酸化炭素センサまたは分析器−  炭化水素燃料の均一燃焼は、相当量の一酸化炭素を発生させ、これは、次いで、その均一燃焼波のすぐ下流の高温気体混合物にて、急速に酸化される。この均一燃焼波がドライブタービンに近すぎるなら（例えば、図４Ｂ）、このドライブタービンの第一段階で起こる温度低下は、一酸化炭素の反応を停止し、一部の一酸化炭素は、このガスタービンから出ていく。それゆえ、この燃焼器の出口またはタービン排気位置で一酸化炭素を測定すると、この均一な燃焼波がドライブタービン入口に非常に近くなるにつれて、一酸化炭素が急速に増加する。本発明の任意の局面では、そのタービン排気管または均一燃焼プロセス波の下流の任意位置での一酸化炭素の測定は、次いで、そのシステムの初期性能と比較することにより、その触媒燃焼システムの性能をモニターするのに使用できる。
【０１２２】
（３）温度測定−  この均一燃焼波内にて、残留している燃料は、燃焼されて、その気体温度は、著しく上昇する。それゆえ、この均一燃焼波の位置を評価するために、温度測定が使用できる。例えば、その気体温度は、（例えば、図２のチャンバ壁２２７の近くか、その触媒の出口面におそらく装着された軸中心か、その触媒出口面の下流の任意位置のいずれかで）、この気体ストリームに挿入された熱電対により、測定できる。あるいは、この金属チャンバ（例えば、図２の２１７）の温度が測定され、その気体ストリームの温度が推測される。この気体ストリームの温度を測定するさらに他のアプローチには、気体ストリームの試料を抽出または引き出して、それを温度測定装置（例えば、熱電対または他の温度測定手段（これは、このポスト触媒反応ゾーンの外部にある））に通すことがある。あるいは、気体温度を測定できる光学センサもまた、利用可能である。
【０１２３】
あるいは、この気体は、この触媒の下流の領域から抽出でき、抽出した気体中の一酸化炭素または未燃燃料の濃度は、センサが測定する。
【０１２４】
あるいは、このセンサは、一酸化炭素または炭化水素センサ（これは、この燃焼プロセスの排気管に位置付けられる）を含み得、この均一燃焼プロセス波の位置は、一酸化炭素または炭化水素の測定した濃度から決定され得る。
【０１２５】
本明細書中で記述のセンサを使用すると、この燃焼システムの性能が測定できる。もし、この燃焼システムの性能が、定期的に測定され、次いで、時間の経過と共に記録されるなら、測定した燃焼システムの性能曲線が得られる。この測定した燃焼性能の曲線は、予測または予想燃焼システム性能と比較でき、測定した性能の予想性能からの逸脱が計算される。次いで、この逸脱の規模は、作用を開始するか、オペレータまたはユーザーに切迫した問題を知らせるのに使用できる。例えば、一部の部品（例えば、燃料噴射器システム、上流火炎燃焼器システムまたは触媒）の故障は、システム性能の急激な変化を引き起こし得る。この制御システム内のアルゴリズムは、この性能逸脱の規模または性能逸脱の変化速度をモニターでき、種々の作用を開始できる（例えば、オペレータに、差し迫った問題を警告できる）。あるいは、経時的にシステム性能の予測を行うことができ、次の点検が望ましい日付がオペレータに報告される。それに加えて、この制御システムは、測定した性能と予想性能との比較に基づいて、即時、対策を講じることができる。例えば、この燃焼システムは、停止でき、その燃料が代替源に切り換えられるか、その制御アルゴリズムは、安全なモードに切り換えることができ、これは、引き続いて、安全なパラメータ内で、この燃焼プロセスを操作する。
【０１２６】
例えば、本発明は、さらに、必要に応じて、触媒燃焼システムを制御するのに使用される操作線を修正する方法を包含し、該システムは、火炎バーナー、燃料噴射器、触媒およびセンサを含み、該燃料噴射器は、該火炎バーナーの下流に位置しており、そして該触媒は、該燃料噴射器の下流に位置しており、ここで、燃料の一部は、該触媒内で燃焼し、そして該燃料の残りは、均一燃焼プロセス波において、該触媒の下流の領域で燃焼し、該センサは、該触媒の下流に位置しており、ここで、該操作線は、予想センサ信号を有し、該方法は、以下の工程による：（ｉ）該触媒入口気体温度を段階的に変える工程；（ｉｉ）該センサ信号をモニターする工程；（ｉｉｉ）測定した排気ガス温度と該予想センサ信号との間の差を計算する工程；および（ｉｖ）該測定したセンサ信号と該予想センサ信号との間の計算した差に基づいて、該操作線を修正する工程。
【０１２７】
任意の好ましい局面では、前記方法は、さらに、以下により、時間の経過に伴う前記操作線の移動の変化速度が所定限度より高いことをオペレータに通知する工程を包含する：（ｉ）時間の経過に伴う該操作線の予想変化速度を予め決定する工程；（ｉｉ）時間の経過に伴う該操作線の変化速度を測定する工程；および（ｉｉｉ）該操作線の測定した変化速度が該操作線の予想変化速度を超えるとき、時間の経過に伴う該操作線の移動の変化速度が所定限度より高いことをオペレータに通知する工程。
【０１２８】
任意の好ましい局面では、前記時間の経過に伴う前記操作線の予想変化速度を予め決定する工程は、前記触媒または燃焼器システムのモデルから、該操作線の予想変化速度を決定する工程を包含する。この局面では、前記モデルは、触媒操作条件を決定するために、ガスタービンおよび燃焼器システムの操作条件を使用し、それにより、前記操作線の予想変化速度を決定する。さらに、前記方法は、時間の経過に伴う前記操作線の測定した変化速度と、時間の経過に伴う該操作線の予想変化速度とを比較することにより、前記燃焼システムが好ましい排気性能を満たす残り時間を概算する工程を包含する。
【０１２９】
本発明は、有利なことに、以下の燃焼プロセスに適用できる：このプロセスでは、２個以上の燃焼チャンバがあり、これらのチャンバは、共通空気供給源に連結され、共通プロセスに熱気体を供給する。これは、ガスタービンプラントの場合であり得、ここで、単一の大きい圧縮機が存在しており、これは、２個以上の燃焼チャンバに圧縮空気を供給し、これらの燃焼チャンバからの熱気体は、共通ドライブタービンを貫流する。一般に、単一燃料制御弁が存在し、これは、これらの複数燃焼チャンバへの燃料を制御する。本発明では、センサは、１個のチャンバまたは複数のチャンバのいずれかで、この均一反応波をモニターするように位置付けることができる。もし、これらのチャンバが性能の点でよく合致するなら、単一チャンバ中のセンサにより、全てのチャンバでの触媒燃焼プロセスの良好な制御およびガスタービンプラントの制御が可能となる。あるいは、センサは、数個のチャンバ内の燃焼プロセスをモニターでき、これらのセンサからの信号は、そのプロセスの最適な制御を行う様式で、平均化または処理される。しかしながら、もし、これらの燃焼チャンバがうまく合致されていないなら、これらのチャンバの全てにセンサを位置付けることができ、これらの全センサからの信号は、そのプロセス全体を制御するだけでなく、類似の性能を与える各別個の燃焼チャンバの操作を調節するのに使用される。各燃焼チャンバの操作は、そのプロセスへの全燃料流れを変えることなく、各燃焼チャンバへの燃料流れを変えるトリム値により、達成できる。所定燃焼チャンバ内の所定燃料流れストリームのトリム値は、その燃焼チャンバ上のセンサにより制御されるのに対して、全プロセス燃料流れは、一定様式で平均化または処理されたセンサ信号の１つ以上により、制御される。
【０１３０】
最後に、図９Ａおよび９Ｂは、本発明の各個の実施形態を示し、これらは、その圧縮機に入る空気を加熱するのにプロセス排気空気を使う熱交換器を使用する。図９Ａで示すように、弁９１０は、熱交換器９００を貫流する燃焼空気の割合を調節するのに使用できる。同様に、図９Ｂで示すように、弁９１２は、熱交換器９１３を貫流する排気空気の割合を調節するのに使用できる。いずれかの場合、（例えば、好ましい操作線に従って）、この触媒入口気体温度を調製するために、熱交換器９００または９１３を貫流する空気の割合を変えることが使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】図１は、典型的な既存のガスタービンシステムの一例である。
【図２】図２は、図１のシステムの燃焼器（部品１３０）の拡大断面図であり、これは、その触媒の上流に火炎燃焼器を備えた触媒燃焼システムとして、構成される。
【図３】図３は、操作中の典型的な既存の部分燃焼触媒システムの一例であり、その下には、それに対応した温度および燃料濃度のグラフが位置付けられている。
【図４】図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、図３に対応しているが、３つの異なる位置での均一燃焼プロセス波を示す。図４Ａは、この均一燃焼プロセス波の好ましい位置を示す。図４Ｂは、そのタービン入口の望ましくない程に近づけて位置付けた均一燃焼プロセス波を示す。図４Ｃは、その触媒の望ましくない程に近づけて位置付けた均一燃焼プロセス波を示す。
【図５】図５は、触媒燃焼触媒の操作ダイアグラムであり、これは、典型的な既存の部分燃焼触媒システムに対する触媒入口気体温度  対  燃料空気比のグラフとして描写されており、好ましい操作範囲および好ましい操作線を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５と類似した操作ダイアグラムであるが、２本の好ましい操作線を示す（ここで、システム操作は、好ましくない位置に移動する燃焼プロセス波に応答して、第一操作線から第二操作線へと更新される）。
【図６】図６は、本発明の第二局面の第一実施形態であり、これは、その触媒のすぐ下流の領域を観察するＵＶセンサを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６と類似の図であるが、燃焼プロセス波の移動を示す。
【図７】図７は、本発明の第二局面の第二実施形態である。
【図８】図８は、本発明の第二局面の第三実施形態である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第一局面の１実施形態であり、これは、その圧縮機に入る空気を加熱するのにプロセス排気熱を使う熱交換器を使用し、ここで、この熱交換器を貫流する燃焼空気の割合は、調節可能である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第一局面の代替実施形態であり、これは、その圧縮機に入る空気を加熱するのにプロセス排気熱を使う熱交換器を使用し、ここで、この熱交換器を貫流する排気空気の割合は、調節可能である。