(57)【要約】【課題】アンモニア噴射システムを提供する。【解決手段】１つの実施形態では、システム（１０）は、エミッション低減システム（３３）を含み、エミッション低減システム（３３）は、触媒混合タンク（３４）と流体連通した圧縮機（３６）を含む。圧縮機（３６）は、触媒混合タンク（３４）から触媒噴射グリッド（３２）に触媒を送給するように設定された空気流を出力するように構成される。空気流の温度は、圧縮機（３６）によって高められる。【選択図】      図１
2011038511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア噴射システム（３３）を含み、前記アンモニア噴射システム（３３）が、
燃焼プロセスからの排気ガス（２６）内にアンモニアを噴射するように構成されたアンモニア噴射グリッド（ＡＩＧ）（３２）と、
前記ＡＩＧ（３２）と流体連通したアンモニア混合タンク（３４）と、
前記アンモニア混合タンク（３４）と流体連通した圧縮機（３６）と
を含むシステム（１０）であって、
前記圧縮機（３６）が、前記アンモニア混合タンク（３４）内でアンモニアを気化させる温度と前記ＡＩＧ（３２）を介して該気化アンモニアを前記排気ガス（２６）内に噴射させる圧力とを有する空気流を出力するように構成される、システム（１０）。
【請求項２】
前記圧縮機（３６）から出力された空気流の温度が３００°Ｆ以上である、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記圧縮機（３６）から出力された空気流の圧力が３０ｐｓｉ以上である、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記圧縮機（３６）及びアンモニア混合タンク（３４）間に配置されかつ前記空気流の圧力を調整するように構成された流量制御弁（５２）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記圧縮機（３６）の上流に配置されかつ前記空気流の圧力を調整するように構成された入口圧力制御弁（５６）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記圧縮機（３６）の速度を変化させることによって前記空気流の圧力を調整するように構成された制御装置（５４）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記アンモニア噴射システム（３３）の下流に配置された選択触媒還元システム（４０）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記ＡＩＧ（３２）内に前記排気ガス（２６）を出力するように構成されたタービンエンジン（１２）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記圧縮機（３６）が、遠心圧縮機、往復動圧縮機、回転スクリュー圧縮機、軸流圧縮機又はスクロール圧縮機を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記空気流の温度が、前記圧縮機（３６）によってのみ高められる、請求項１記載のシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、アンモニア噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素燃料のような燃料の燃焼は、種々の排気生成物を生成する。例えば、圧縮点火エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）、火花点火内燃機関及びガスタービンエンジンは一般的に、二酸化炭素（ＣＯ2）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子及び／又は一酸化炭素（ＣＯ）を放出する。さらに、一部の排気生成物の量及び／又は濃度は、法令によって制限されている。従って、一部のシステムは、排気生成物の放出（エミッション）を規制レベルに低減するように構成された排気処理装置を含む。これらのシステムは、エミッションを低減するように構成された様々な構成要素のための大きな空間を消費する不利益がある。さらに、各構成要素は一般的に、エネルギーを消費する。従って、様々な構成要素の空間及びエネルギー消費は、装置のコスト及び複雑さを増大させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
その技術的範囲が最初に特許請求した発明に相応する一部の実施形態について以下に概説する。これらの実施形態は、本特許請求発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な要約を示すことのみを意図している。当然ながら、本発明は、以下に説明する実施形態と同様であるか又は異なるものとなる可能性がある多様な形態を包含することができる。
【０００４】
第１の実施形態では、システムは、アンモニア噴射システムを含み、アンモニア噴射システムは、燃焼プロセスからの排気ガス内にアンモニアを噴射するように構成されたアンモニア噴射グリッドを含む。アンモニア噴射システムはまた、アンモニア噴射グリッドと流体連通したアンモニア混合タンクを含む。アンモニア噴射システムはさらに、アンモニア混合タンクと流体連通した圧縮機を含む。圧縮機は、アンモニア混合タンク内でアンモニアを気化させる温度とアンモニア噴射グリッドを介して気化アンモニアを排気ガス内に噴射させる圧力とを有する空気流を出力するように構成される。
【０００５】
第２の実施形態では、システムは、アンモニア噴射グリッド（ＡＩＧ）空気圧縮機を含み、アンモニア噴射グリッド（ＡＩＧ）空気圧縮機は、アンモニア混合タンクに空気流を供給するように構成される。空気流の温度は、アンモニア混合タンク内でアンモニアを気化させるように設定され、また空気流の圧力は、燃焼反応の排気ガス内に気化アンモニアを噴射させるように設定される。
【０００６】
第３の実施形態では、システムは、エミッション低減システムを含み、エミッション低減システムは、触媒混合タンクと流体連通した圧縮機を含む。圧縮機は、触媒混合タンクから触媒噴射グリッドに触媒を送給するように設定された空気流を出力するように構成される。空気流の温度は、圧縮機によって高められる。
【０００７】
本発明のこれら及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部品を表している添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより一層良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本技術の特定の実施形態による、圧縮機内で加熱されかつ加圧された空気によって駆動されるアンモニア噴射システムを含むタービンシステムのブロック図。
【図２】本技術の特定の実施形態による、圧縮機の出力を調整するために流量制御弁を使用している図１に示すようなアンモニア噴射システムのブロック図。
【図３】圧縮機出力を調整するために入口圧力制御弁を使用している図２のアンモニア噴射システムの第１の代替的実施形態のブロック図。
【図４】圧縮機出力を調整するために電動機制御装置を使用している図２のアンモニア噴射システムの第２の代替的実施形態のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の１以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これら実施形態の簡潔な説明を行なうために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。あらゆる工学技術又は設計プロジェクトにおけるのと同様にあらゆるそのような実際の実施態様の開発では、多数の実施態様仕様の決定を行って、実施態様間で変化する可能性があるシステム関連及びビジネス関連制約条件の順守のような開発者の特定の目標を達成するようにしなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑なものとなりかつ時間がかかる可能性があるが、それにも拘わらず、本開示の利点を有する当業者には、設計、組立及び製造の定型業務であることになることを理解されたい。
【００１０】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する場合に、数詞のない表現は、その要素の１以上が存在することを意味しようとしている。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は、記載した要素以外の付加的要素が存在し得ることを包含しかつ意味することを意図している。
【００１１】
ガスタービンシステムのような一部の燃焼ベースのシステムでは、アンモニア噴射システムを使用して、排気ガス内にアンモニア蒸気を噴射し、それによってＮＯｘのエミッションを低減している。そのようなアンモニア噴射システムを作動させることは、アンモニアを排気ガスに送給するために使用する動力の故に費用がかかる不利益がある。例えば、一部のアンモニア噴射システムは、空気を加圧しかつ加熱するように構成されたブロワ及び熱交換器を含む。空気は次に、アンモニア貯蔵タンクによって供給されたアンモニアを収容するアンモニア混合タンクに送られる。高温加圧空気は、アンモニアを気化させかつそれを排気ガス内に噴射させる。空気流の温度及び圧力は特に、エミッションを規制レベルまで低減するのに十分なアンモニア流量を確立するように設定することができる。ブロワ及び熱交換器を作動させてそのようなアンモニア流量を供給するために使用するエネルギーは、ガスタービンシステムを運転することに関連するコストを大幅に増大させる。
【００１２】
本開示の実施形態は、アンモニアを排気ガスに運ぶ空気の加熱及び加圧の両方を行なう圧縮機を使用することによって、アンモニア噴射システムの運転コストを大幅に低減することができる。理解されるように、圧縮機（つまり、単一のユニット）は、ブロワ及び熱交換器（つまり、２つの独立したユニット）の両方と置き換わって、装置の空間消費及び複雑さを減少させると同時に、加圧空気を供給することによって性能を増大させる。具体的には、アンモニア噴射システムは、燃焼プロセス（例えば、ガスタービンエンジンの運転）からの排気ガス内にアンモニアを噴射するように構成されたアンモニア噴射グリッドを含むことができる。アンモニア噴射システムはまた、アンモニア噴射グリッドと流体連通したアンモニア混合タンクを含むことができる。そのような構成は、アンモニア混合タンクと流体連通状態であり、かつアンモニア混合タンク内でアンモニアを気化させるように設定された温度とアンモニア噴射グリッドを介して気化アンモニアを排気ガス内に噴射させるように設定された圧力とを有する空気流を出力するように構成された圧縮機を含むことができる。圧縮機は、空気の加熱及び加圧の両方を行なうので、別個の熱交換器の使用を不要にすることができる。そのような構成は、構成要素の減少によってメインテナンスコストを減少させることができ、また熱交換器を作動温度まで上昇させることに関連する熱遅延を大幅に減少又は排除することができる。さらに、圧縮機は、ブロワを使用している構成よりも高い空気圧を供給することができる。より高圧の空気は、ブロワによって供給される空気よりも少ない流量でアンモニア及び排気ガスの効果的な混合を可能にすることができる。空気流量がより少ないことにより、より少ないエネルギーを使用して空気を加熱かつ加圧し、それによって運転コストを低減することができる。
【００１３】
次に図面に移ると、図１は、ガスタービンエンジン１２と排気処理システム１４とを含む例示的なタービンシステム１０のブロック図である。一部の実施形態では、タービンシステム１０は、発電システムとすることができる。タービンシステム１０は、天然ガス及び／又は水素リッチ合成ガスのような液体又は気体燃料を使用して運転することができる。さらに別の実施形態では、排気処理システム１４は、別のエンジン構成（例えば、往復動ディーゼルエンジン）或いは排気ガスを放出するその他の燃焼装置（例えば、バーナ）に結合することができる。
【００１４】
本実施形態では、ガスタービンエンジン１２は、空気取入セクション１６、圧縮機１８、燃焼器セクション２０及びタービン２２を含む。タービン２２は、シャフトを介して圧縮機１８に駆動結合することができる。運転中に、空気は、空気取入セクション１６を通してタービンエンジン１２に流入し（矢印２４で示す）、かつ圧縮機１８内で加圧される。圧縮機１８は、シャフトに結合された複数の圧縮機ブレードを含むことができる。シャフトの回転は、圧縮機ブレードの回転を引き起こし、それによって圧縮機１８内に空気を引込みかつ該空気を加圧した後に燃焼器セクション２０内に流入させる。
【００１５】
燃焼器セクション２０は、１以上の燃焼器を含むことができる。１つの実施形態では、シャフトの周りにほぼ円形又は環状構成で複数の燃焼器を円周方向に配置することができる。加圧空気が圧縮機１８から流出しかつ燃焼器セクション２０に流入すると、加圧空気は、燃焼器内で燃料と混合して燃焼させるようにすることができる。例えば、燃焼器は、最適な燃焼、エミッション、燃料消費量、出力等々に適した比率で燃料−空気混合気を燃焼器内に噴射することができる１以上の燃料ノズルを含むことができる。空気及び燃料の燃焼により、高温の加圧排気ガスを発生させることができ、この高温排気ガスは次に、タービン２２内で１以上のタービンブレードを駆動するために使用することができる。運転中に、タービン２２内に流入かつ該タービン２２を通って流れる燃焼ガスは、タービンブレードに衝突しかつ該タービンブレード間を流れ、それによってタービンブレードを駆動し、従ってシャフトを回転させて、発電プラント内の発電機のような負荷を駆動する。上述したように、シャフトの回転により、圧縮機１８内におけるブレードは、空気取入口１６で受けた空気を引込みかつ加圧する。
【００１６】
タービン２２を通って流れる燃焼ガスは、ほぼ下流方向２８に流れる排気ガス２６のストリームとしてタービン２２から流出することができる。タービンエンジン１２は、一般的に排気処理システム１４の上流（つまり、上流方向３０に沿って）に配置されるので、タービンエンジン１２によって下流方向２８に排出された排気ガス２６は、排気処理システム１４内に流れる。例えば、タービン２２は、排気処理システム１４に対して、特にアンモニア噴射システム３３のアンモニア噴射グリッド（ＡＩＧ）３２のような触媒噴射グリド又はその他のエミッション低減システムに対して流体結合することができる。上述したように、燃焼プロセスの結果として、排気ガス２６は、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、炭素酸化物（ＣＯｘ）及び未燃炭化水素のような特定の副生成物を含む可能性がある。特定の規制要求により、排気処理システム１４を使用して、排気ガスストリームを大気中に放出するのに先立ってそのような副生成物の濃度を大幅に低下させることができる。
【００１７】
排気ガスストリーム内のＮＯｘを除去するか又はその量を減少させるための１つの方法は、選択触媒還元（ＳＣＲ）プロセスを使用することによるものである。例えば、排気ガスストリーム２６からＮＯｘを除去するＳＣＲプロセスでは、アンモニア（ＮＨ3）が、アンモニア噴射システム３３を介して排気ガスストリーム内に噴射され、ＮＯｘと反応して窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）を生成する。アンモニア噴射グリッド３２は、排気ガスストリーム２６内にアンモニア（ＮＨ3）を噴射するように構成することができる。１つの実施形態では、アンモニア噴射グリッド３２は、排気ガスストリーム２６内にアンモニアを噴射するオリフィスを備えたパイプのネットワークを含むことができる。
【００１８】
以下に詳細に説明するように、アンモニア噴射システム３３は、ＡＩＧ３２、アンモニア又はその他の触媒混合タンク３４、アンモニア又はその他の触媒貯蔵タンク３５、ポンプ３７、及び圧縮機３６を含む。アンモニア貯蔵タンク３５からのアンモニアは、アンモニアポンプ３７によってアンモニア混合タンク３４に移送される。さらに、空気は、矢印３８で示すように圧縮機３６に流入し、圧縮機３６において、空気は加圧される。理解されるように、空気を加圧するプロセスは、その温度及び圧力の両方を高める。圧縮機３６から出力された空気は、水成形態でアンモニアを収容するアンモニア混合タンク３４内に流入する。圧縮機３６からの高温加圧空気の流れは、アンモニアを気化又は蒸発させ、気化アンモニアを希釈し、かつＡＩＧ３２にアンモニア蒸気を運ぶ。本実施形態では、圧縮機３６は、外部熱源なしに所望の量のアンモニアを気化させるのに十分な温度を有する空気流を出力するように構成される。例えば、圧縮機３６から出力される空気の温度は、約３００〜６００°Ｆ、３５０〜５５０°Ｆ、４００〜５００°Ｆ、又は約４５０°Ｆとすることができる。さらに別の実施例では、出力空気流の温度は、約３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０又は６００°Ｆよりも高くすることができる。高温空気とアンモニアとの間の相互作用により、アンモニアが気化しかつ空気流と混合し、それによってアンモニア蒸気及び空気の希釈混合物を確立する。理解されるように、アンモニア水の蒸発潜熱により、アンモニア／空気混合物の温度は、アンモニアが気化するにつれて低下することになる。例えば、アンモニア混合タンク３４から流出するアンモニア／空気混合物は、約２００〜３００°Ｆ、２２５〜２７５°Ｆ、又は約２５０°Ｆとすることができる。そのようなアンモニア温度範囲は、アンモニアと排気ガスとの間の反応を高めることができる。これに対して、ブロワは、約１５０〜２５０°Ｆ、１７５〜２２５°Ｆ、又は約２００°Ｆの空気を放出することができるに過ぎない。従って、アンモニアを気化させかつアンモニア／空気混合物を所望の温度範囲でＡＩＧ３２に供給するのに十分なレベルに空気温度を上昇させるためには、別個の熱交換器を使用することになる。本実施形態では、圧縮機のみで所望のアンモニア／空気混合物の温度を確立することができるので、ブロワを使用している構成内に見られる熱交換器は、不要にすることができる。その結果、構成要素の減少により、タービンシステムのメインテナンスコストを低減することができ、また熱交換器を所望の温度に上昇させることに関連する熱遅延を大幅に減少させるか又は排除することができる。加えて、圧縮機３６（つまり、単一の構成要素）は、ブロワ及び熱交換器（つまり、２つの構成要素）よりも小さい空間を使用することになる。
【００１９】
加えて、圧縮機３６からの空気流の圧力は、ブロワを使用している構成から出力される圧力よりも高くすることができる。例えば、ブロワは、約１５〜２５ｐｓｉ、１６〜２２ｐｓｉ、１７〜１９ｐｓｉ、又は約１７ｐｓｉの絶対圧力の空気を供給することになる。これに対して、圧縮機３６は、約３０〜８０ｐｓｉ、３５〜７０ｐｓｉ、４０〜６０ｐｓｉ、又は約４５ｐｓｉの出力絶対空気圧力を供給するように構成される。さらに別の実施例では、出力絶対空気圧力は、約３０、４０、５０、６０、７０、又は８０ｐｓｉよりも大きくすることができる。従って、圧縮機３６は、ブロワよりも少なくとも約１．５、２、２．５、３、３．５、４倍、又はそれ以上の倍数ほど大きい出力圧力を供給する。以下に詳細に説明するように、この付加的圧力は、ブロワを使用している実施形態よりも少ない空気を流しながら、ＡＩＧ３２内で排気ガス及びアンモニアの良好な混合流を確立することができる。例えば、ＡＩＧ３２内で排気ガス及びアンモニアの良好な混合流を確立するために、ブロワは、約３００００〜５００００ポンド／時、３５０００〜４５０００ポンド／時、３５０００〜４００００ポンド／時、又は約３８０００ポンド／時の空気質量流量を供給することになる。これに対して、圧縮機３６は、約１５０００〜２５０００ポンド／時、１７０００〜２３０００ポンド／時、１９０００〜２１０００ポンド／時、又は約２００００ポンド／時の空気質量流量を提供するのみで良好な混合流を達成することができる。従って、圧縮機３６は、ブロワよりも少なくとも約１．５、２、２．５、３、３．５、４倍、又はそれ以上の倍数ほど少ない空気を流すことができる。
【００２０】
圧縮機３６は、該圧縮機３６によって供給される大きな圧力の故に、より低い流量を使用してＡＩＧ３２内でアンモニア及び排気ガスの良好な混合流を確立することができる。理解されるように、より高いアンモニア／空気混合物を排気ガスに供給することにより、ブロワによって供給される空気に関連するより低い圧力と比べて、混合効率が増大する。具体的には、所定のＡＩＧオリフィス寸法の場合に、より高い圧力流がより大きな速度でオリフィスから流出し、それによって排気ガスとアンモニア／空気混合物との間の速度差を増大させることになる。この速度差により、アンモニアと排気ガスとの間の質量拡散を高める乱流を確立することができる。圧縮機３６は少ない空気質量流量を供給するので、より少ないエネルギーを使用して空気を加圧しかつ加熱し（つまり、圧縮機３６を駆動し）、それによってアンモニア噴射システム３３の運転コストを低減することができる。
【００２１】
加えて、より高い圧力は、アンモニア及び排気ガスの混合を高め、それによってエミッションを規制レベルに低減するのに十分なアンモニアの量を低下させることができる。例えば、一部の構成では、また完全な混合であると仮定すると、約３００ポンド／時のアンモニアを排気ガス内に噴射して、ＮＯｘの放出に関する規制に適合させることができる。しかしながら、ブロワを使用している実施形態は、アンモニアとＮＯｘとの間の不十分な質量拡散により完全な混合を達成することができない。従って、これを補うために、付加的なアンモニアを排気ガス内に噴射することになる。例えば、所望の３００ポンド／時をさらに５％、１０％、１５％、２０％、２５％、又はそれ以上越えたアンモニアが、排気ガスに混合されることになる。これに対して、圧縮機３６からのより高い圧力に関連する混合の増強により、本実施形態は、より少ないアンモニア（つまり、所望の量により近い）を使用して、規制排気ガスの許容可能な出力を達成することができる。アンモニア消費量の減少は、コストを低減すると共に未反応アンモニアの放出を減少させることができる。
【００２２】
さらに、圧縮機３６からのより高圧の空気は、低圧ブロワを使用している実施形態において存在する調整弁の使用を不要にすることができる。具体的には、ブロワによって供給される低圧空気により、アンモニア／空気混合物は、ＡＩＧ３２の各オリフィスに均等に分配することができない。従って、ブロワを使用している実施形態は、調整弁を使用してＡＩＧ３２の一部の区域への流量を制限しまた他の区域への流量を増加させることができる。そのような実施形態では、オペレータは、これらの調整弁の各々を通る流量を周期的に調製して、ＡＩＧ３２全体にわたるアンモニア／空気混合物の均等な分配を維持することができる。本実施形態では、圧縮機３６からのより高圧の空気流は、調整弁を使用しないでＡＩＧオリフィスの各々に対してアンモニア／空気混合物を均等に分配する働きをし、それによって製造及び運転コストを低減することができる。
【００２３】
さらに下流において、ハニカム又はプレート構成のようなあらゆる適当な幾何学形状を使用しているＳＣＲシステム４０を実装することができる。ＳＣＲシステム４０内で、アンモニアは本質的に、触媒として作用しかつ排気ガスストリーム２６内のＮＯｘと反応して窒素（Ｎ2）及び水（Ｈ2Ｏ）を生成し、従って、流れ矢印４４で示すように排気筒４２を通して大気中に放出するのに先立って排気ガス２６からＮＯｘを除去する。幾つかの実施形態では、排気筒４２は、消音器つまりマフラを含むことができる。一例として、また現行の規制基準に応じて、排気処理システム１４は、ＳＣＲシステム４０を使用して、参照符号４６で示す処理済み排気ガスストリーム内のＮＯｘ成分を約３ｐｐｍ又はそれ以下に減少させることができる。
【００２４】
本実施形態は一般的に排気ガスストリーム２６からのＮＯｘの処理及び除去に焦点を合わせているが、他の実施形態は、一酸化炭素又は未燃炭化水素のようなその他の燃焼副生成物の除去を行なうことができる。従って、供給触媒は、排気ガスストリーム２６から除去しようとしている成分に応じて変化させることができる。加えて、本明細書に開示した実施形態は、１つのＳＣＲシステム４０の使用に限定されるものではなく、さらに複数ＳＣＲシステム４０を含むことができることを理解されたい。さらに、システム１０はまた、排気筒４２から流出する処理済み排気ストリーム４６の成分を連続的に監視する連続エミッション監視（ＣＥＭ）システム４８を含むことができる。処理済み排気ストリーム４６の成分が１以上の規制要求に適合していないことをＣＥＭシステム４８が検出した場合には、ＣＥＭシステム４８は、適切な規制団体（例えば、環境保護庁）に対して通知を行なうことができ、この規制団体は、運転パラメータを調整するように、保守整備を行なうように、或いはさもなければシステム１０により発生する処理済み排気ストリーム４６が規制要求を満たしていると判定することができるまで該システム１０の運転を停止するようにシステム１０のオペレータに通知するなどの更なる行動を起こすことができる。幾つかの実施形態では、ＣＥＭシステム４８はまた、圧縮機の能力（つまり、空気加圧の度合い）、温度、流量、その他を調整するなどの是正措置を行なうことができる。
【００２５】
図２は、圧縮機の出力を調整するために流量制御弁を使用している図１に示すようなアンモニア噴射システムのブロック図である。前述したように、圧縮機３６は、アンモニア混合タンク３４に空気流を供給し、空気流は、タンク３４内でアンモニアを気化させるのに十分な温度と気化アンモニアをアンモニア噴射グリッド３２に流すのに十分な圧力とを有する。本実施形態は、あらゆる適当な圧縮機構成を使用することができる。例えば、一部の実施形態では、遠心圧縮機、往復動圧縮機、回転スクリュー圧縮機、軸流圧縮機、スクロール圧縮機又はその他の圧縮機構成を含むことができる。本実施形態では、圧縮機３６は、電動機５０によって回転するように駆動される。代替的実施形態では、空気圧モータ、油圧モータ又は燃焼機関のようなその他の駆動ユニットを使用することができる。
【００２６】
本実施形態では、圧縮機３６は、ほぼ一定の速度で回転するように駆動される。特定の速度は、圧縮機３６がアンモニアの気化のために望ましい温度の空気流を生成するように選択することができる。しかしながら、所望の温度を達成するように空気を加圧することは、所望の圧力よりも大きな圧力を生じさせる可能性がある。従って、この図示した実施形態は、圧縮機３６及びアンモニア混合タンク３４間に配置された流量制御弁５２を含む。流量制御弁５２は、アンモニア貯蔵タンク３５から送給されたアンモニアを十分に気化させるためにアンモニア混合タンク３４内への空気流を制限して、適量のアンモニアがＡＩＧ３２に運ばれるように構成される。適量のアンモニアは、検出されるエミッションの量又はプラント負荷に応じて決まる。例えば、タービンエミッションがより高い（例えば、より高い負荷、より高い検知エミッション、より高い温度など）期間中には、流量制御弁５２は、より多くのアンモニアがＡＩＧ３２に供給されるようにより大きな流量を可能にすることができる。逆に、タービンエミッションが低い（例えば、より低い負荷、より低い検知エミッション、より低い温度など）期間中には、流量制御弁５２は、ＡＩＧ３２に供給されるアンモニアを十分に気化させかつ適正に加熱するように流量を制限することができる。
【００２７】
図示するように、流量制御弁５２は、所望のアンモニア流量に基づいて弁５２を通る流量を調整するように構成された制御装置５４に対して通信結合される。圧縮機３６は、ブロワを使用している構成よりも高圧力の空気を提供給するように構成されるので、アンモニア及び排気ガス間の混合の増強をＡＩＧ３２内で達成することができる。混合の増強は、ＡＩＧ３２内へ噴射されてエミッションを規制レベルに低減させるアンモニア及び／又は空気の量（つまり、質量流量）を減少させることができる。アンモニアの減少により、運転コストを低減しかつ未反応アンモニアの放出を減少させることができる。同様に、空気流量の減少は、ブロワ及び熱交換器を使用している実施形態において使用するより大きい空気流量と比較して、より小さなエネルギー消費で加熱及び加圧を行なうことができ、それによって運転コストをさらに低減することができる。
【００２８】
図３は、圧縮機出力を調整するために入口圧力制御弁５６を使用しているアンモニア噴射システム３３の第１の代替的実施形態のブロック図である。本構成では、入口圧力制御弁５６は、圧縮機３６の上流に配置される。この配置では、外部空気流３８は、圧縮機３６に流入する前に弁５６を通って流れる。入口圧力制御弁５６を通る流れを調整することによって、圧縮機３６は、所望の圧力で空気流をアンモニア混合タンク３４に排出することができる。前述した実施形態と同様に、制御装置５４は、弁５６に対して通信結合される。制御装置５４は、圧縮機３６からのより高い圧力が望ましい期間中には圧縮機３６内へのより大きな流量を可能にし、またより低い圧力が望ましい期間中には圧縮機３６内への流量を制限するように弁５６に命令するように構成される。前述したように、より高い圧力は、タービンエミッションがより高い期間中に使用することができ、またより低い圧力は、タービンエミッションがより低い期間中に使用することができる。圧縮機３６内への空気の流れを調整することによって、アンモニアをＡＩＧ３２内に供給するのに望ましい加熱空気の流量を達成することができる。
【００２９】
図４は、圧縮機出力を調整するために電動機制御装置５４を使用しているアンモニア噴射システム３３の第２の代替的実施形態のブロック図である。この図示した実施形態では、圧縮機３６からの圧力は、該圧縮機３６の回転速度を調整することによって調整される。前述したように、圧縮機３６は、図示した電動機５０のような駆動ユニットに結合される。電動機５０の速度を変化させることによって、制御装置５４は、圧縮機３６の能力（つまり、空気加圧の度合い）を制御することができる。例えば、一部の構成では、制御装置５４は、可変周波数駆動装置（ＶＦＤ）とすることができ、また電動機５０は、誘導電動機とすることができる。そのような構成では、ＶＦＤは、電動機速度の連続的可変調整を可能にする。例えば、電動機５０が８極３相の交流誘導電動機でありかつ供給電力の周波数が６０Ｈｚである場合には、電動機５０は、９００ＲＰＭ（つまり、電動機５０の同期速度）で回転することができる。ＶＦＤは、電動機５０に供給される電力の周波数を変更して、該電動機５０が異なる速度で作動することができるようにすることができる。電動機５０の速度を変化させることにより、圧縮機３６の回転速度を変更させ、それによってアンモニア混合タンク３４内への空気流の圧力及び温度を調整する。
【００３０】
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、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か又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００３１】
１０  タービンシステム
１２  ガスタービンエンジン
１４  排気処理システム
１６  空気取入口
１８  圧縮機
２０  燃焼器
２２  タービン
２４  空気
２６  排気ガス
２８  下流方向
３０  上流方向
３２  アンモニア噴射グリッド
３３  アンモニア噴射システム
３４  アンモニア混合タンク
３５  アンモニア貯蔵タンク
３６  圧縮機
３７  ポンプ
３８  空気
４０  選択触媒還元システム
４２  排気筒
４４  流れ方向
４６  処理済み排気ガスストリーム
４８  連続エミッション監視システム
５０  電動機
５２  流量制御弁
５４  制御装置
５６  入口圧力制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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