(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジン部品の表面を腐食から保護すること。【解決手段】種々の実施形態によれば、システムは、流体流経路に曝される表面（２１５）を有し、第１の材料を含むタービンエンジン部品（２１２）と、表面（２１５）上に配置された犠牲アノード層（２１４）と、を備える。犠牲アノード層（２１４）は、第１の材料よりも電気化学的により活性の第２の材料を含み、該第２の材料が、優先的に腐食して第１の材料を腐食から保護するよう構成されている。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流経路に曝される表面（２１５）を有し、第１の材料を含むタービンエンジン部品（２１２）と、
前記表面（２１５）上に配置された犠牲アノード層（２１４）と
を備えるシステムであって、前記犠牲アノード層（２１４）が、前記第１の材料よりも電気化学的により活性の第２の材料を含み、該第２の材料が、優先的に腐食し前記第１の材料を腐食から保護するよう構成されている、システム。
【請求項２】
前記犠牲アノード層（２１４）が、前記第２の材料のパターン形成された層を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記パターン形成された層が、互いに接続された複数の犠牲アノード部分を含む、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記パターン形成された層が、互いに接続されていない複数の犠牲アノード部分を含む、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記パターン形成された層が、前記表面に連続的に接着されたパターン形成されたコーティングを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項６】
前記犠牲アノード層（２１４）が、前記第１の材料及び前記第２の材料よりも電気化学的により活性の第３の材料を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の材料が、複数の第１の犠牲アノード部分の第１のパターンで配置され、前記第３の材料が、複数の第２の犠牲アノード部分の第２のパターンで配置され、前記第１及び第２の犠牲アノード部分が、横並びで、又は表面に対して重なって配置される、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の材料が、前記第１の材料よりも電気化学的活性が少なくとも約１０％よりも大きい、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第２の材料が、炭素鋼、アルミニウム、混合金属酸化物、又はこれらの組合せを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記タービンエンジン部品（２１２）が、ガスタービン燃焼器（１２０）又はガスタービンエンジン（１１８）のガスタービンセクションの一部であり、前記流体流経路が燃焼ガス経路である、請求項１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る主題は、タービンエンジンに関し、より詳細にはタービンエンジンの表面を腐食から保護することに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンは、流体流からエネルギーを抽出し、該エネルギーを有効な仕事に変換する。例えば、統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電プラントは、１つ又はそれ以上のタービンエンジンを含み、シンガスなどのガスを燃焼させてエネルギーを発生する。ガスの燃焼は、腐食成分を含有する可能性のある高温の排気ガスを生成する。ガスタービンエンジンの通常の作動状態の間、腐食成分が高温の排気ガスと接触してガスタービンエンジンの表面を腐食する可能性がある。ガスタービンエンジンの腐食した部品は、補修又は交換される場合がある。高温排気ガスと接触するガスタービンエンジンの部品は、腐食を低減するために耐食性合金で作ることができる。しかしながら、これらの合金は、高価で、及び／又はガスタービンエンジンの部品に製作するのが困難な場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】MTO Investigates New Cathodic Protection Systems Revolutionising Bridge Rehabilitation; Ontario's Transportation Technology Transfer Digest - February 2004 - Vol. 10, Issue 1; Ministry of Transportation Road Talk; http://www.mto. gov.on.ca/english/transtek/roadtalk/rtlO-1/; page 1 and 2
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００５】
一実施形態では、システムは、流体流経路に曝される表面を有し且つ第１の材料を含むタービンエンジン部品と、該表面上に配置された犠牲アノード層とを備える。犠牲アノード層は、第１の材料よりも電気化学的により活性の第２の材料を含み、該第２の材料が、優先的に腐食して第１の材料を腐食から保護するよう構成されている。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、高温の凝縮燃焼ガスの流路に曝される表面を有し且つ第１の材料を含むガスタービンエンジンと、該表面上に配置される第２の材料を含むパターン形成されたアノード層とを備える。パターン形成されたアノード層は、高温凝縮燃焼ガスによって表面を腐食から防ぐよう構成されている。
【０００７】
第３の実施形態では、システムは、高温凝縮燃焼ガスによって燃焼システムを腐食から防ぐよう構成されたパターン形成されたアノード層と、高温凝縮燃焼ガスと接触する参照電極と、該参照電極からのフィードバックに応答してパターン形成されたアノード層への電流を調整するよう構成されたコントローラとを備える。
【０００８】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態によるガスタービンエンジンを導入したＩＧＣＣ発電プラントのブロック図。
【図２】図１のガスタービンエンジンの一実施形態の長手方向軸線を通る断面図。
【図３】隆起したアノード層を備えたタービンエンジン部品の一実施形態の部分断面図。
【図４】凹型アノード層を備えたタービンエンジン部品の一実施形態の部分断面図。
【図５】２つのアノード層の一部が積み重ねられた、タービンエンジン部品の一実施形態の部分断面図。
【図６】２つのアノード層の一部が交互して横並びにされた、タービンエンジン部品の一実施形態の部分断面図。
【図７】中空円形としてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図８】菱形としてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図９】中実円形としてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１０】山形としてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１１】矩形ストリップとしてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１２】波形としてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１３】グリッドとしてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１４】角度付きクロスメンバーを有するグリッドとしてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１５】山形部を有するグリッドとしてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１６】三角部を有するグリッドとしてパターン形成されたアノード層を備えるタービンエンジン部品の一実施形態の部分表面図。
【図１７】パターン形成されたアノード層への電流を制御するシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の部品について紹介する際、単数形で記載したものは、その部品が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した部品以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１２】
腐食とは、酸素などの酸化剤と反応する金属の電気化学的酸化を指すことができる。金属酸化物は元の金属と特性が同じではない可能性があるので、腐食した金属部品は交換又は補修を行う場合がある。ＩＧＣＣ発電プラントのガスタービンエンジンのような、タービンエンジンの状態は、少なくとも２つのタイプの腐食の一因となる可能性がある。蒸気タービン又は水力タービンなどの他のタービンにおいても同様の腐食機構が発生する可能性がある。最初に、水溶性腐食は、水媒体中に電気的に接続された２つの異なる金属の電位差に伴う電気化学的反応によって生じることができる。２つの異なる金属は、活性金属と貴金属と呼ぶことができる。貴金属のイオンは、活性金属のイオンよりも表面に強く結合している。加えて、貴金属及び活性金属は、互いに物理的に接触させることによって電気的に接続することができる。更に、一般に電解質とも呼ばれる水媒体の実施例は、限定ではないが、酸、塩基、又は塩の水溶液、高温の特定のガス、溶融塩、或いはこれらの組合せを含むことができる。具体的には、タービンエンジンにおける高温ガスは、凝縮してタービンエンジンの壁又は他の設備上に液体を形成することができる。
【００１３】
水溶性腐食の電気化学的反応の間、活性金属からイオンが放出され、水媒体を通って流れて貴金属と結びつく。同時に、電子は、活性金属すなわちアノードから電気的接続を介して貴金属すなわちカソードに流れる。活性金属は、イオンを放出することにより、完全に使い果たされるまで腐食を継続することができる。対照的に、貴金属は影響を受けないか、又は活性金属よりも緩慢に腐食することができる。貴金属の実施例には、限定ではないが、銀、プラチナ、及び金が挙げられる。更に、活性金属又は卑金属の実施例には、限定ではないが、鉄、ニッケル、鉛、及び亜鉛が挙げられる。特定のガスタービンエンジンにおいて、水溶性腐食は、水の存在下での塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）のように、塩の存在下で２つの異なる金属が互いに接触している場合に生じる可能性がある。ＮＨ４Ｃｌは、ガスタービンエンジンの上流側のガス化装置における副生成物として生成することができ、水は、ガス化装置に蒸気を注入することによって導入することができる。
【００１４】
他のガスタービンエンジンでは、２つの異なる金属が存在しない場合があるが、以下に示すプロセスによっても水溶性腐食が生じる可能性がある。ガスタービンエンジンの特定の金属表面はパッシベートすることができ、これは、金属に固有の状態下で更なる腐食に対する障壁層としての役割を果たす金属酸化物の薄層の形成を指す。パッシベーションを受けることができる金属の実施例には、限定ではないが、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、又はこれらの組合せが挙げられる。水の存在下でＮＨ４Ｃｌのような塩堆積物が不活性膜の破断した金属領域に形成されたときに、活性−不活性セルが生成される。貴金属又はカソードとして働く不活性膜の大きな領域と、アノードとして働く非パッシベート活性金属の小さな領域との間に電位が生じる。従って、単一の金属から作られたガスタービンエンジン部品であっても、水溶性腐食を受ける可能性がある。
【００１５】
ガスタービンエンジンにおいて発生する可能性のある腐食の第２のタイプは、溶融塩腐食である。ガスタービンエンジンを通って流れる排気ガスは、十分に高温であるので、腐食性ガスとしてＮＨ４Ｃｌが存在する可能性がある。ＮＨ４Ｃｌガス及び／又は他の腐食性ガスがガスタービンエンジンの低温表面と接触すると、ガスが凝縮して液体になる可能性があり、これは溶融塩とも呼ばれる。上述のように、ガスタービンエンジンの特定の金属表面はパッシベートされる可能性がある。残念なことに、保護金属酸化物層は、接触時に溶解して溶融塩層になる場合がある。すなわち、ガスタービンエンジンにおいて存在し得る何らかの酸素が溶解して溶融塩層になる場合があり、表面からの金属の損失を引き起こし、失なわれた保護層に代わる追加の金属酸化物を形成する。このプロセスの間、保護されていない金属波アノードとして働き、電子を放出して、カソードとして働く他の領域の金属に流れる。更に、このプロセスにより、溶融金属と接触する金属の更なる腐食が生じる可能性がある。溶融塩腐食は、高温であることが必要とされるので、通常は高温ガス経路又は燃焼ガス経路と呼ばれる、高温排気ガスと接触したガスタービンエンジンの表面に限定される。加えて、限定ではないが、ピッチング腐食、粒間腐食、隙間腐食、高温腐食、又はこれらの組合せなど、他のタイプの腐食がガスタービンエンジン又はタービンエンジンにおいて一般的に生じる可能性がある。
【００１６】
以下で検討する特定の実施形態では、アノードは、水溶性腐食、溶融塩腐食、又は場合によってはタービンエンジンにおいて発生する可能性がある他のタイプの腐食の低減を助けるのに用いることができる。例えば、犠牲アノード層は、腐食から保護すべき金属表面と電気的に接触して配置することができる。具体的には、犠牲アノード層は、ガスタービンエンジン部品の金属表面よりも電気化学的により活性な金属から作られる。ガルバニ列と呼ばれる金属の序列は、特定の金属がアノード金属よりも電気化学的に活性が高いか又は低いかを判定するのに用いることができる。より貴金属であるほど、ガルバニ列の一方端近くに存在することができ、より活性金属であるほど、ガルバニ列の他方端近くに存在することができる。２つの金属は、電解質に浸漬され且つ電気的に接続されて、ガルバニ列の金属の順序が判定される。あまり貴でない金属はガルバニック腐食を生じる。更に、金属が貴であることの差違は、ガルバニック腐食の速度に影響し、これは電圧電位の差として測定することができる。従って、電圧電位の差が大きい２つの金属は、ガルバニ列において離れた位置に存在することができる。加えて、ガルバニック腐食の速度は、電解質により影響を受ける可能性がある。従って、ガルバニ列における金属の順序は、電解質に応じて異なる可能性がある。
【００１７】
犠牲アノード層の金属は、ガスタービンエンジンの状態に基づいた適切なガルバニ列を用いて、ガスタービンエンジン部品に使用されている金属よりも電気化学的に活性の金属から選択される。従って、犠牲アノード層は、ガスタービンエンジン部品の金属よりも優先的に腐食する。犠牲アノード層に用いることができる金属の実施例には、限定ではないが、炭素鋼、アルミニウム、混合金属酸化物、又はこれらの組合せが挙げられる。混合金属酸化物は、チタン製基材を覆う白金族金属の混合物から作られた表面を有する犠牲アノード層と呼ぶことができる。白金族金属の混合物は導電性があり、チタンを活性化するので、犠牲アノード層として機能を果たす。加えて、優先的に腐食される犠牲アノード層に十分な推進力を提供するために、２つの金属間の電圧電位の差は、約０．１から１．５ボルト、０．２から１．０ボルト、又は０．３から０．５ボルトの間とすることができる。換言すると、犠牲アノード層の金属は、ガスタービンエンジン部品の金属よりも電気化学的に約１０％、５０％、５００％、又は１，５００％活性とすることができる。適切に選択されると、イオン及び電子は、犠牲アノード層が完全に使い果たされるまで、腐食条件下で十分な速度で犠牲アノード層からカソードとして働くガスタービンエンジン部品の金属へと流れる。この時点で、新しい犠牲アノード層が導入され、引き続きガスタービンエンジン部品を腐食から保護する。
【００１８】
他の実施形態では、印加電流システムを用いて、金属を腐食から能動的に保護することができる。上記で検討した犠牲アノード層とは対照的に、印加電流システムのアノード層は使い果たされることがなく、或いは、ガスタービンエンジン部品の保護中は極めて緩慢に消費される。その代わりに、アノード層は、外部電源及び変圧整流器に接続され、アノード層と保護構造体との間に電位差をもたらす。電位差は、アノード層の表面における化学的酸化／還元反応によって水媒体からの電子をガスタービンエンジン部品の表面に印加又は移動させる。このため、適切に構成されたシステムではアノード層が使い果たされることはない。印加電流システムのアノード層が使い果たされることはないことから、該アノード層は、犠牲アノード層よりも小さくすることができる。アノード層からガスタービンエンジン部品に電子又は電流を付加すると、ガスタービンエンジンの金属が電子を放出して腐食されるのを防ぐことにより水溶性及び／又は溶融塩腐食を低減することができる。しかしながら、アノード層からの電子の流れが不十分である場合、ガスタービンエンジン部品の腐食が依然として生じる可能性がある。或いは、電子の流れが多すぎる場合、ガスタービンエンジン部品は、水素脆化により損傷を受ける可能性がある。一定の条件下では、電解質中に存在する水素イオンは、カソードにおいて水素原子に還元することができる。水素原子は、高張力鋼などの特定金属の粒状構造に浸透し、水素脆化を引き起こす可能性がある。従って、アノード層から電子の適正な流れが移動していることを判定する１つの方法は、ガスタービンエンジン内に参照電極を導入することである。参照電極を用いて、ガスタービンエンジン部品及び参照電極にわたる電位を監視し、信号をコントローラに送信して、参照電極及びガスタービンエンジン部品にわたる電位を許容範囲内に維持することができる。参照電極はまた、犠牲アノード層と共に用いて、該犠牲アノード層を交換するタイミングを示すことができる。
【００１９】
犠牲アノード層又は印加電流システムの何れの場合においても、腐食保護システムの仕様を決定するための複数のステップを実施することができる。最初に、作動中にガスタービンエンジン部品に使用される金属の好適な防食電位が決定される。ポテンシオスタットを用いた実験室試験は、実際の作動中に測定できない場合に所要防食電位を予測するのに用いることができる。次に、ガスタービンエンジン部品の防食電流が決定される。防食電流は、保護すべき構造体の表面積、電解質流量、作動温度範囲、及び保護構造体の幾何形状の関数である。加えて、好適なアノードカバレッジ方式及び構成は、保護構造体の幾何形状及びアノードスローイングパワーに基づいて決定され、アノードスローイングパワーとは、構造体の凹部又は死角を保護するアノードの能力を指すことができる。次いで、防食電流よりも大きなアノード電流を得るのに好適なアノード表面積が決定される。アノードの表面積は、アノードの表面積及びアノード用に選択された材料の関数である。最後に、アノード材料の質量は、防食電流及び好適な供用時間の関数として決定される。この最後のステップは、通常はアノードが消費されないので、印加電流システムには適用されなくてもよい。これらの仕様が既知となると、腐食保護システムは、ガスタービンエンジン部品の腐食の低減を助けるよう構成することができる。
【００２０】
上述の両方のシステムは、別個に説明されたが、ガスタービンエンジンの特定の実施形態では同時に用いることもできる。例えば、印加電流システムにおいて電流が利用可能でない場合、犠牲アノード層が引き続きガスタービンエンジン部品の表面を保護することができる。或いは、犠牲アノード層が完全に使い果たされた場合、印加電流システムが引き続き腐食の低減を助けることができる。他の実施形態では、犠牲アノード層又は印加電流システムを個別に導入し、複雑さ及び／又はコストを低減することができる。当初は、参照電極、電源、変圧整流器、及び／又はコントローラを使用しないので、犠牲アノード層を用いると、印加電流システムよりも安価で簡素にすることができる。しかしながら、犠牲アノード層は消費されるので、定期的に交換され、結果として継続的に交換コスト及び保守停止時間が生じる。
【００２１】
犠牲アノード層及び印加電流システムの両方は、他の腐食保護方法よりも優れた幾つかの利点をもたらす。例えば、これらのシステムは、高価な耐腐食性合金を用いるよりも安価にすることができる。加えて、これらのシステムは、より効率的になる高圧高温でガスタービンエンジンを作動させることができる。低圧低温は腐食が低減されるが、効率も低下する可能性がある。最後に、これらのシステムは、ガスタービンエンジンにおいて低品質及び／又は安価な燃料を燃焼可能にすることができる。高品質の燃料は、腐食性ガスの含有が少ない可能性があるが、低品質燃料よりも高価である場合が多い。
【００２２】
ここで図面に移ると、図１は、シンガスを生成し燃焼できるＩＧＣＣシステム１００の一実施形態の図である。ＩＧＣＣシステム１００は、腐食を生じやすく、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムによって保護される表面を有するタービンエンジンの一実施形態を含むことができる。ＩＧＣＣシステム１００の他の要素は、固体又は液体とすることができる燃料源１０２を含むことができ、これはＩＧＣＣシステムのエネルギー源として利用できる。燃料源１０２は、石炭、石油コークス、オイル、バイオマス、木質系材料、農業廃棄物、タール、コークス炉ガス及びアスファルト、又は他の炭素含有物を含むことができる。
【００２３】
燃料源１０２の燃料は、原材料調製ユニット１０４に送ることができる。原材料調製ユニット１０４は、例えば、燃料源１０２を細断、ミル加工、破砕、微粉砕、ブリケット、又はパレタイジングして原材料を生成することにより、該燃料源１０２のサイズ変更及び形状変更をすることができる。加えて、水又は他の好適な液体を原材料調製ユニット１０４において燃料源１０２に添加し、スラリー状原材料を生成することができる。他の実施形態では、燃料源に液体が添加されず、すなわち乾燥原材料を生じさせる。別の実施形態では、燃料源１０２が液体である場合には、原材料調製ユニット１０４を省くことができる。
【００２４】
原材料は、原材料調製ユニット１０４からガス化装置１０６に送ることができる。ガス化装置１０６は、原材料をシンガス、例えば一酸化炭素（ＣＯ）と水素の組合せに転化することができる。この転化は、利用するガス化装置１０６のタイプに応じて、高圧（例えば、約２０バールから８５バール）及び高温（例えば、約７００℃から１６００℃）で蒸気及び酸素の制御された量に原材料を曝すことにより達成することができる。ガス化プロセスは、原材料が熱分解プロセスを受けることを含むことができ、これにより加熱される。ガス化装置１０６の内部温度は、原材料を生成するのに利用される燃料源１０２に応じて、熱分解プロセス中に約１５０℃から７００℃の範囲にわたることができる。熱分解プロセス中の原材料の加熱は、固体物（例えば、チャー）と、残留ガス（例えば、ＣＯ、水素、及び窒素）とを生成することができる。熱分解プロセスによる原材料からの残留チャーは、元の原材料の重量の最大約３０％の重さしかない可能性がある。
【００２５】
熱分解プロセス中に生成される揮発性物質は液化としても知られ、ガス化装置１０６に酸素を導入することによって部分的に燃焼することができる。揮発性物質は、酸素と反応し、後続のガス化反応に熱を提供する燃焼反応においてＣＯ２及びＣＯを形成することができる。燃焼反応により発生する温度は、約７００℃から１６００℃の範囲に及ぶ場合がある。次に、ガス化ステップ中に蒸気をガス化装置１０６に導入することができる。チャーは、ＣＯ２及び蒸気と反応し、約８００℃から１１００℃の範囲の温度でＣＯと水素を生成することができる。本質的に、ガス化装置は蒸気と酸素を利用して、原材料の一部を「燃焼」してＣＯを生成し、エネルギーを放出することができ、該エネルギーにより、原材料を水素と追加のＣＯ２とに更に転化させる第２の反応を開始させる。
【００２６】
このようにして、ガス化装置１０６は結果として得られるガスを製造する。この結果として得られるガスは、等分で約８５％のＣＯ及び水素、並びにＣＨ４、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＮＨ３、ＨＣＮ、及びＨ２Ｓ（原材料の硫黄含量に基づく）を含むことができる。この結果として得られるガスは、例えば、Ｈ２Ｓを含むので、未処理シンガスと呼ぶことができる。ガス化装置１０６はまた、湿潤灰物質とすることができる、スラグ１０８などの廃物を生成する場合がある。このスラグ１０８は、ガス化装置１０６から取り除かれ、例えば、道路基盤材料又は他の建築材料として処分することができる。未処理シンガスを清浄化するために、ガス清浄器１１０を利用することができる。一実施形態では、ガス清浄器１１０は、水性ガスシフト反応器とすることができる。ガス清浄器１１０は、未処理シンガスをスクラビング処理して、該未処理シンガスからＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及びＨ２Ｓを除去することができ、これは、硫黄処理装置１１２における硫黄１１１の分離を含むことができる。更に、ガス清浄器１１０は、水処理ユニット１１４により未処理シンガスから塩１１３を分離することができ、該水処理ユニット１１４は、浄水技術を利用して未処理シンガスから利用可能な塩１１３を生成することができる。続いて、ガス清浄器１１０からのガスは、処理済みシンガス（例えば、シンガスから硫黄１１１が除去された）と、微量の他の化学物質（例えば、ＮＨ３（アンモニア）及びＣＨ４（メタン））を含むことができる。
【００２７】
一部の実施形態では、ガス処理装置を利用して、アンモニア及びメタンなどの追加の残留ガス成分、並びに処理済みシンガスからメタノール又は何らかの残留化学物質を除去することができる。しかしながら、処理済みシンガスは、残留ガス成分（例えば、排ガス）を含む場合でも燃料として利用できるので、処理済みシンガスからの残留ガス成分の除去は任意選択である。現時点では、処理済みシンガスは、約３％のＣＯ、約５５％のＨ２、及び約４０％のＣＯ２を含むことができ、実質的にＨ２Ｓが取り去られている。
【００２８】
一部の実施形態では、炭素捕捉システム１１６は、シンガスに含まれる炭素含有ガス（例えば、約８０〜１００又は９０〜１００容量％ピュアの二酸化炭素）を除去し処理することができる。炭素捕捉システム１１６はまた、圧縮機、清浄器、隔離又は増進回収用にＣＯ２を供給するパイプライン、ＣＯ２貯蔵タンク、或いはこれらの何れかの組合せを含むことができる。捕捉された二酸化炭素は、二酸化炭素膨張器に移送することができ、該膨張器が二酸化炭素の温度を低下させ（例えば、約５〜１００℃、又は約２０〜３０℃）、その結果、二酸化炭素がシステムに好適な冷却剤として使用可能になる。冷却された二酸化炭素（例えば、約２０〜４０℃、又は約３０℃）は、その冷却要件に適合するようシステムを通って循環され、或いは、後続の段を通って膨張されて更に低温にすることができる。次に、硫黄含有成分と二酸化炭素の大部分とが除去された処理済みシンガスは、ガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０（例えば、燃焼室）に可燃性燃料として送ることができる。
【００２９】
ＩＧＣＣシステム１００は更に、空気分離ユニット（ＡＳＵ）１２２を含むことができる。ＡＳＵ１２２は、例えば、蒸留技術によって空気を成分ガスに分離するよう動作することができる。ＡＳＵ１２２は、補助空気圧縮機１２３により供給される空気から酸素を分離することができ、分離した酸素をガス化装置１０６に移送することができる。加えて、ＡＳＵ１２２は、分離した窒素を希釈窒素（ＤＧＡＮ）圧縮機１２４に送ることができる。
【００３０】
ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、ＡＳＵ１２２から受け取った窒素を少なくとも燃焼器１２０内の圧力に等しい圧力レベルにまで圧縮し、シンガスの適正燃焼を妨げないようにすることができる。従って、ＤＧＡＮ圧縮機１２４が適正レベルまで窒素を十分に圧縮すると、該ＤＧＡＮ圧縮機１２４は、圧縮窒素をガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に送ることができる。窒素は、例えば、エミッション制御を向上させるための希釈剤として用いることができる。
【００３１】
上述のように、圧縮窒素は、ＤＧＡＮ圧縮機１２４からガスタービンエンジン１１８の燃焼器１２０に送ることができる。ガスタービンエンジン１１８は、タービン１３０、駆動シャフト１３１、及び圧縮機１３２、並びに燃焼器１２０を含むことができる。燃焼器１２０は、シンガスなど、燃料ノズルから圧力を受けて注入することができる燃料を受け取ることができる。この燃料は、圧縮空気並びにＤＧＡＮ圧縮機１２４からの圧縮窒素と混合されて、燃焼器１２０内で燃焼することができる。この燃焼は、高温の加圧された排気ガスを生成することができる。
【００３２】
燃焼器１２０は、排気ガスをタービン１３０の排気出口に向けて配向することができる。その成分が凝縮して液体になることができる排気ガスと接触するガスタービンエンジン１１８の表面は、腐食を受けやすい可能性があり、従って、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムによって保護することができる。燃焼器１２０からの排気ガスがタービン１３０を通過すると、該排気ガスによって、タービン１３０のタービンブレードがガスタービンエンジン１１８の軸線に沿って駆動シャフト１３１を回転させる。図示のように、駆動シャフト１３１は、圧縮機１３２を含む、ガスタービンエンジン１１８の種々の部品に接続される。
【００３３】
駆動シャフト１３１は、タービン１３０を圧縮機１３２に接続し、ロータを形成することができる。圧縮機１３２は、駆動シャフト１３１に結合されたブレードを含むことができる。従って、タービン１３０のタービンブレードが回転することにより、タービン１３０を圧縮機１３２に接続する駆動シャフト１３１が圧縮機１３２内でブレードを回転させることができる。圧縮機１３２におけるこのブレードの回転によって、圧縮機１３２は、該圧縮機１３２内の吸気口を介して受け取る空気を圧縮する。次いで、圧縮空気は、燃焼器１２０に送給されて燃料及び圧縮窒素と混合され、高効率の燃焼を可能にすることができる。駆動シャフト１３１はまた、負荷１３４に接続することができ、該負荷は、例えば、発電プラントにおいて電力を生成する発電機のような定置負荷とすることができる。実際に、負荷１３４は、ガスタービンエンジン１１８の回転出力により動力が供給される何れかの好適な装置とすることができる。
【００３４】
ＩＧＣＣシステム１００はまた、蒸気タービンエンジン１３６及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム１３８を含むことができる。蒸気タービンエンジン１３６及びＨＲＳＧ１３８の表面は、腐食を受けやすい可能性があり、従って、同様に犠牲アノード層及び／又は印加電流システムによって保護することができる。蒸気タービンエンジン１３６は、第２の負荷１４０を駆動することができる。第２の負荷１４０はまた、電力を発生する発電機とすることができる。しかしながら、第１の負荷１３０及び第２の負荷１４０は共に、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６によって駆動できる他のタイプの負荷であってもよい。加えて、ガスタービンエンジン１１８及び蒸気タービンエンジン１３６は、図示の実施形態で示すように、個別の負荷１３４及び１４０を駆動することができ、縦一列の形態で利用して単一のシャフトにより単一負荷を駆動することもできる。蒸気タービンエンジン１３６並びにガスタービンエンジン１１８の特定の構成は、実装時固有とすることができ、任意の組合せのセクションを含むことができる。
【００３５】
本システム１００はまた、ＨＲＳＧ１３８を含むことができる。ガスタービンエンジン１１８からの加熱した排気ガスは、ＨＲＳＧ１３８に運ばれ、水を加熱するのに使用され、更に蒸気タービンエンジン１３６を駆動するのに用いる蒸気を発生することができる。例えば、蒸気タービンエンジン１３６の低圧セクションからの排気は、凝縮器１４２内に配向することができる。凝縮器１４２は、冷却塔１２８を利用して加熱水を冷却水に換えることができる。冷却塔１２８は、凝縮器１４２に低温水を供給して、蒸気タービンエンジン１３６から凝縮器１４２に送られた蒸気の凝縮を助ける働きをする。凝縮器１４２からの凝縮液は次に、ＨＲＳＧ１３８内に配向することができる。この場合も同様に、ガスタービンエンジン１１８からの排気もまたＨＲＳＧ１３８内に配向され、凝縮器１４２からの水を加熱して蒸気を発生させることができる。
【００３６】
ＩＧＣＣシステム１００のような複合サイクルシステムでは、高温排気は、ガスタービンエンジン１１８からＨＲＳＧ１３８に流れることができ、ＨＲＳＧ１３８において、高温排気を使用して高圧高温蒸気を発生させることができる。ＨＲＳＧ１３８によって発生した蒸気は次に、電力発生のために蒸気タービンエンジン１３６を通すことができる。加えて、発生した蒸気はまた、ガス化装置１０６のような蒸気を使用することができる他の何れかのプロセスに供給することができる。ガスタービンエンジン１１８の発電サイクルは、「トッピングサイクル」と呼ばれることが多く、他方、蒸気タービンエンジン１３６の発電サイクルは、「ボトミングサイクル」と呼ばれることが多い。これら２つのサイクルを図１に示すように組合せることによって、ＩＧＣＣシステム１００は両サイクルにおいてより大きな効率をもたらすことができる。具体的には、トッピングサイクルからの排熱を捕捉して、ボトミングサイクルにおいて使用するための蒸気を発生させるのに使用することができる。
【００３７】
図２は、長手方向軸線１６２に沿った、図１のガスタービンエンジン１１８の一実施形態の側断面図である。上述のＩＧＣＣシステム１００の部品として使用されることに加えて、ガスタービンエンジン１１８は、航空機、船舶、列車、発電システム、又はこれらの組合せにおいて位置付けることができる。ガスタービンエンジン１１８は、燃焼器セクション１６６内部に位置付けられる１つ又はそれ以上の燃料ノズル１６４を含む。幾つかの実施形態では、ガスタービンエンジン１１８は、環状配列で配置される複数の燃焼器１２０を含むことができる。更に、各燃焼器１２０は、環状又は他の配列で各燃焼器１２０のヘッド端部又はその近傍に取り付けられる複数のノズル１６４を含むことができる。
【００３８】
図１に関して上述したように、空気は、空気吸入セクション１６８を通ってガスタービンエンジン１１８に流入することができ、圧縮機１３２により加圧することができる。理解されるように、圧縮機１３２は、順次的に配置される１つ又はそれ以上の圧縮機段を含むことができる。圧縮機１３２からの加圧空気は次いで、燃焼器セクション１６６に配向することができ、ここで加圧空気は燃料と混合することができる。例えば、燃料ノズル１６４は、燃料空気混合気を最適燃焼、エミッション、燃料消費量、及び出力において好適な比率で燃焼器１２０に噴射することができる。
【００３９】
各燃焼器１２０は、１次燃焼領域１７２と２次燃焼領域１７４とを含むことができる。一般に、燃料ノズル１６４は、１次燃焼領域１７２の一部とすることができる。１次燃焼領域１７２内では、燃料空気混合気が燃焼し、高温加圧燃焼ガスを発生することができる。次いで、燃焼ガスは２次燃焼領域１７４に入り、ここで追加燃料を噴射して、燃料空気混合気を更に燃焼することができる。加圧燃焼ガスは、２次燃焼領域１７４から燃焼セクション１６６を出て、移行部品１７６を通ってタービン１３０に流れることができる。タービン１３０内では、加圧燃焼ガスは、タービン１３０内で半径方向に延びるブレード１７８を転回させ、排気ガスとして排気セクション１８０を通って流出する前に駆動シャフト１３１（図１）を回転させることができる。例えば、燃焼ガスは、順次的に配置された１つ又はそれ以上の圧縮機段を通って流れることができる。１次燃焼領域１７２、２次燃焼領域１７４、移行部品１７６、タービン１３０、及び排気セクション１８０全てが高温の凝縮燃焼ガスと接触することができるので、これらの領域における表面は、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムによって保護することができる。例えば、犠牲アノード層及び／又は印加電流システムは、ガスタービンエンジン１１８を通る高温燃焼ガスの流路に沿った何れかの場所の定置又は可動部品に結合することができる。
【００４０】
上記のことを考慮すると、図３は、ガスタービンエンジン構成部品２１２及びアノード層２１４を備え、該アノード層２１４は、表面２１５の上に隆起し、犠牲アノード層又は印加電流システムで使用するアノード層とすることができるシステム２１０の一実施形態の部分断面図である。図示の実施形態では、ガスタービンエンジン部品２１２は、高温排気ガスのように流体流路に曝される場合がある。ガスタービンエンジン部品２１２は、タービン燃焼器、燃料ノズル、タービンノズル、タービンシュラウド、タービンブレード、又は高温排気ガスに曝される何れかの表面を含むことができる。アノード層２１４は、ガスタービンエンジン部品２１２を保護するためにガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に結合することができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、アノード層２１４は、接合面２１６においてガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に連続的に接着される。限定ではないが、プリンティング、スプレーコーティング、ブラッシング、電気化学的堆積、浸漬、フォトエッチング、スパッタリング、又はこれらの組合せなど、金属を共に取り付ける好適な方法を接合面２１６において用いることができる。例えば、金属の層は、ガスタービンエンジン部品２１２、及び金属層上に施工される別の層２１４のためパターンを有する一時的マスクに接合することができる。次いで、エッチング又はミル加工を用いて、パターン形成されたアノード層２１４を残して、不要な金属を除去することができる。従って、アノード層２１４は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５の上に高さ２１８だけ隆起する。例えば、高さ２１８は、約０．１と５ｍｍ、０．３と３ｍｍ、又は０．５と１ｍｍｍの間とすることができる。幾つかの実施形態では、アノード層２１４は幅２２０を有することができ、アノード層２１４の一部は、分離距離２２２だけ互いに離隔することができる。
【００４２】
アノード層２１４は、犠牲アノード層として構成することができ、上述のようにガスタービンエンジン１１８の作動中に使い果たされる可能性がある。このことは、アノード層２１４に使用される金属が、ガスタービンエンジン部品２１２に使用される金属よりも電気化学的に活性であることに起因して生じる。従って、アノード層２１４は、優先的に腐食してガスタービンエンジン部品２１２を保護する。これに加えて、又は代替的に、印加電流システムを用いることができ、該アノード層２１４は、水媒体との酸化／還元反応により該水媒体から電子を提供し、使い果たされることなくガスタービンエンジン部品２１２の腐食の低減を助ける。以下で説明するように、アノード層２１４の一部は、互いに電気的に接続され、単一の変圧整流器がアノード層２１４の全ての接続部分に電流を加えることを可能にすることができる。
【００４３】
図４は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５下に凹型のアノード層２１４によって保護されるガスタービンエンジン部品２１２を備えた、システム２４０の一実施形態の部分断面図を示す。図３に示す要素と共通する要素は、同じ参照符号で表記されている。図示の実施形態では、アノード層２１４の外側表面は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５と同一平面にある。従って、アノード層２１４の部分は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５から取り除かれた陥凹部に適合する。特定の実施形態では、凹型アノード層２１４を備えたこのような構成は、高温排気ガスがガスタービンエンジン部品２１２に沿って流れるための平滑な表面を提供する。ガスタービンエンジン１１８を通って流れるガスが高い流量であることに起因して、ガスタービンエンジン１１８の内面がガスの流れに対して低い抵抗をもたらすような空気力学的形状にされるのが望ましいとすることができる。従って、図４に示す凹型アノード層２１４は、空気力学的性能が望ましいガスタービンエンジン１１８の表面１２５上で使用することができる。加えて、他の実施形態では、犠牲アノード層が使い果たされたときには、これらはガス流の妨げとなる可能性があるので、犠牲アノード層の代わりに印加電流システムを用いることもできる。
【００４４】
図５は、ガスタービンエンジン部品２１２及び２つの異なる犠牲アノード層を備えたシステム２５０の部分断面図である。図３に示す要素と共通する要素は、同じ参照符号で表記されている。具体的には、第１のアノード層２５２の一部は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に結合することができる。加えて、第２のアノード層２５４の一部は、接合面２５６にて第１のアノード層２５２に結合することができる。従って、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に対して垂直方向に積み重ねられる。金属を共に取り付ける好適な方法を接合面２５６にて用いて、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４を合わせることができる。金属を共に取り付けるこのような方法の特定の実施例は、図３を参照して上記で検討された。加えて、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の電気的活性は異なる可能性がある。例えば、特定の実施形態では、第２のアノード層２５４の電気的活性は、第１のアノード層２５２の電気的活性よりも高くすることができる。このような実施形態では、第２のアノード層２５４は、第１のアノード層２５２及びガスタービンエンジン部品２１２の両方を保護するために優先的に腐食することができる。第２のアノード層２５４が完全に使い果たされた場合には、第１のアノード層２５２が優先的に腐食し、ガスタービンエンジン部品２１２を保護することができる。
【００４５】
特定の実施形態では、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の電気的活性が異なる可能性があるので、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の表面積及び構成もまた異なる場合がある。具体的には、第１のアノード層２５２の一部は、第１の高さ２５８を有することができ、第２のアノード層２５４の一部は、第２の高さ２６０を有することができる。種々の実施形態では、第１及び第２の高さ２５８及び２６０は同じであっても又は異なっていてもよい。例えば、特定の実施形態では、第２のアノード層２５４は第１のアノード層２５２よりも速い速度で消費することができるので、第２の高さ２６０は、第１の高さ２５８よりも高くすることができる。更に、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の一部の幅２２０は、種々の実施形態では同じか又は異なることができる。加えて、幾つかの実施形態では、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の一方又は両方は、図４に示す凹型アノード層２１４と同様に凹型にされ、ガスタービンエンジン部品２１２に空気力学的表面を提供することができる。
【００４６】
図６は、ガスタービンエンジン部品２１２及び横並びに交互する２つのアノード層の一部を備えた、システム２７０の一実施形態の部分断面図である。図５に示す要素と共通する要素は、同じ参照符号で表記されている。図示の実施形態では、第１のアノード層２５２及び第２のアノード層２５４の両方の一部は、接合面２１６にてガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に結合される。第１のアノード層２５２の一部は、第１の幅２７２を有することができ、第２のアノード層２５４の一部は、第２の幅２７４を有することができ、これらは図６に示すように異なることができる。図５に示すシステム２５０と同様に、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の一部の高さ、幅、及び／又は形状は、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の相対的電気化学活性に基づいて構成することができる。図６では交互するパターンで示していたが、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の一部は、異なるように構成することができる。例えば、一部の実施形態では、第１のアノード層２５２の一部は、ガスタービンエンジン部品２１２のある区域に共に位置付けることができ、第２のアノード層２５４の一部は、ガスタービンエンジン部品２１２の異なる区域に共に位置付けることができる。従って、電気化学的により活性の第２のアノード層２５４は、ガスタービンエンジン部品２１２の腐食の影響をより受けやすい区域に位置付けることができる。加えて、他の実施形態では、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４は、ガスタービンエンジン部品２１２に対してより滑らかな表面を提供するような凹型にすることができる。更に、幾つかの実施形態では、分離距離２２２はゼロとすることができ、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の一部は、互いに接触することができる。加えて、分離距離２２２は、第１及び第２のアノード層２５２及び２５４の間で同じであってもよく、或いは、異なっていてもよい。
【００４７】
ここで、図３から６又はその他の実施形態で使用できるアノード層の種々のパターンを参照すると、図７は、中空の円形（例えば、リング）で構成されたアノードシステム２９０の一実施形態の部分表面図を示している。何れかの図で示した要素と共通する図７から１７の要素は、同じ参照符号で表記されている。図示の実施形態では、パターン形成されたアノード層２１４の各部分は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に結合されたリング２９２を含む。種々の実施形態では、パターン形成されたアノード層２１４のリング２９２は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５において凹型にすることができ、及び／又はガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５の上に位置付けることができる。リング２９２は、限定ではないが、プリンティング、スプレーコーティング、ブラッシング、電気化学的堆積、浸漬、フォトエッチング、スパッタリング、又はこれらの組合せを含む、種々の技術を用いてガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に取り付けることができる。図７に示すパターン形成されたアノード層２１４のリング２９２は、接続又は接触していないので、アノードシステム２９０は、犠牲アノードを使用し、印加電流システムを使用していない。他の実施形態では、リング２９２は、互いに接続することができ、印加電流システムとして用いるために電流源がパターン形成されたアノード層２１４に接続されている。リング２９２は、列及び行をなして示されているが、アノードシステム２９０のリング２９２は、他のパターンで、或いは別の実施形態では不規則なパターンで配列することができる。例えば、パターン形成されたアノード層２１４のリング２９２は、リング２９２の同心状配列など、１つ又はそれ以上の円形パターンで配列することができる。幾つかの実施形態では、アノードシステム２９０は、高温排気ガスと接触するガスタービン部品の表面２１５を覆うことができる。加えて、分散したパターン形成アノード層２１４を用いることにより、アノードのスローイングパワーは、保護されるガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５にわたって均一に分配することができる。
【００４８】
図８は、菱形部３０２で構成されたアノードシステム３００の一実施形態の部分表面図を示している。図示の実施形態では、パターン形成アノード層２１４の一部は、菱形又は方形部３０２のような形状にされ、中空又は中実の何れであってもよい。このような形状は、曲線を有する形状よりも製作がより容易とすることができる。加えて、パターン形成アノード層２１４の菱形又は方形部３０２がガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５において凹型にされた場合、直線は、曲線よりも切断がより容易とすることができる。他の態様において、図８に示すアノードシステム３００は、図７のアノードシステム２９０と同様とすることができ、上記で挙げられたような技術を用いて、菱形又は方形部３０２をガスタービン部品２１２の表面２１５に取り付けることができる。この場合も同様に、菱形又は方形部３０２は、互いに接続されてもよく、又は接続されていなくてもよい。方形部３０２が接続された場合、アノードシステム３００は、印加電流システムとして作動するため電流を供給する単一変圧整流器を含むことができる。方形部３０２が接続されていない場合、システム３００は、犠牲アノードシステムとして作動することができる。
【００４９】
図９は、中実の円形部３１２から構成されたアノードシステム３１０の一実施形態の部分表面図を示す。図示の実施形態では、パターン形成されたアノード層２１４の中実の円形部３１２は、図７又は図８の何れかに示すリング２１５及び方形部３０２よりも小さい。パターン形成されたアノード層２１４の中実の各円形部３１２は、より大きな部分よりもガス流に対して低い抵抗をもたらすことができるので、このようなアノードシステム３１０は、ガスタービンエンジン部品２１２の空気力学的表面を提供するのを助けることができる。加えて、図９に示すパターン形成されたアノード層２１４の中実円形部３１２は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に沿った設置がより容易とすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、小さなネジ孔をガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に設けることができ、パターン形成されたアノード層２１４の中実円形部３１２にネジ山を付けて、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５における孔にネジ込むことができる。このようなネジ付き接続部は、他の方法よりも製作が容易であり、及び／又はより容易に設置することができる。他の態様では、図９に示すアノードシステム３１０は、前出のアノードシステムと同様とすることができる。具体的には、同様の技術を用いて、固体円形部３１２をガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に取り付けることができる。加えて、固体円形部３１２は、印加電流システムとして作動するよう接続され、或いは、犠牲アノードシステムとして作動するよう互いに対して離れることができる。
【００５０】
図１０は、中空又は中実とすることができる山形部３１２から構成されるアノードシステム３２０の一実施形態の部分表面図を示す。パターン形成されたアノード層２１４の山形部３１２は、該山形部３１２の方向でガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５にわたって流れるガスに対して低い抵抗をもたらすことができる。印加電流システム又は犠牲アノードシステムとしての取り付け技術及び作動に関して、アノードシステム３２０の山形部３１２は上述のアノードシステムと同様である。
【００５１】
図１１は、中空又は中実とすることができる矩形ストリップ３３２から構成されるアノードシステム３３０の一実施形態の部分表面図を示す。アノードシステム３３０の構成は、ガスタービンエンジン部品２１２の空気力学的特性を改善することができる。例えば、幾つかの実施形態では、パターン形成されたアノード層２１４の矩形ストリップ３３２は、排気ガス流の方向と位置合わせすることができる。従って、パターン形成されたアノード層２１４の矩形ストリップ３３２は、排気ガスに対して小さな流れ抵抗をもたらすことができ、排気ガスを特定の方向に配向する助けとすることができる。加えて、アノードシステム３３０の矩形ストリップ３３２は、印加電流システム又は犠牲アノードシステムとしての取り付け技術及び作動に関して上述のアノードシステムと同様である。
【００５２】
図１２は、中実である波形部分３４２から構成されたアノードシステム３４０の一実施形態の部分表面図を示す。図示の実施形態では、パターン形成されたアノード層２１４の波形部分３４２は、図１１のアノードシステム３３０と同様に排気ガス流の方向と位置合わせすることができる。従って、アノードシステム３４０の構成は、ガスタービンエンジン部品２１２の空気力学特性を改善するのを助け、及び／又はガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に沿って排気ガスを配向する助けとすることができる。一部の実施形態では、パターン形成されたアノード層２１４の波形部分３４２用の薄い凹型チャンネルは、幅広の形状よりもガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に切り込むのがより容易とすることができる。他の実施形態では、波形部分３４２用の直線状又はあまり曲線でないチャンネルは、製作がより容易とすることができる。他の点に関しては、アノードシステム３４０の波形部分３４２は、上記で検討したアノードシステムと同様である。
【００５３】
図１３から１６は、印加電流システムに好適なアノードシステムの実施形態の部分表面図である。図１３は、グリッド３５１を有するアノードシステム３５０の一実施形態の部分表面図を示す。幾つかの実施形態では、グリッド３５１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を作製するのに用いる方法と同様のプリンティング方法によりガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に連続的に接着することができる。このような方法の実施例には、限定ではないが、シルクスクリーンプリンティング、写真製版、ＰＣＢミル加工、又はこれらの組合せが挙げられる。他の実施形態では、グリッド３５１に対応する開放部分を有する一時的マスクをガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に施工し、その上に金属をスプレーしてグリッド３５１を生成することができる。更に、システム３５０のグリッド３５１は、水平部材３５２と垂直部材３５４とを垂直配列で含む。或いは、部材３５２及び３５４は、互いに非垂直とすることができる。水平及び垂直部材３５２及び３５４は、システム３５０全体の電気的導通を提供する点３５６において相互接続される。垂直部材３５４は、第１の距離３５８だけ離間して配置され、水平部材３５２は、第２の距離３６０だけ離間して配置される。種々の実施形態では、距離３５８及び３６０は、同じであっても又は異なっていてもよい。加えて、規則的な水平及び垂直スペースで図示されているが、別の実施形態では、水平及び垂直部材３５２及び３５４は、異なる間隔又は不規則な間隔で離間してもよい。システム３５０の水平及び垂直部材３５２及び３５４は相互接続されているので、印加電流システムにおける変圧整流器の陰極は、システム３５０のグリッド３５１の少なくとも一部に接続することができる。印加電流システムにおける変圧整流器の正極は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５に接続することができる。従って、電子は、グリッド３５１の表面において水媒体から電解質を通ってガスタービンエンジン部品２１２に流れることができる。
【００５４】
図１４は、部材３５２及び３５４間に角度付きクロスメンバー３７２を備えたグリッド３７１を有するアノードシステム３７０の一実施形態の部分表面図である。図示の実施形態では、角度付きクロスメンバー３７２は、システム３７０を通る追加の電気的経路を提供する。このような構成は、システム３７０に対してより均等に分散されたスローイングパワーを提供することができる。システム３７０の他の態様は、図１３のシステム３５０と同様である。例えば、限定ではないが、プリンティング、スプレーコーティング、ブラッシング、電気化学的堆積、浸漬、フォトエッチング、スパッタリング、又はこれらの組合せなどの技術を用いて、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５にグリッド３７１を取り付けることができる。
【００５５】
図１５は、山形部３８２を備えたグリッド３８１として構成されたアノードシステム３８０の一実施形態の部分表面図である。図示の実施形態では、山形部３８２は垂直部材と相互接続する。システム３８０のこのような構成は、ガスタービンエンジン部品２１２の表面２１５にわたって山形部３８２の方向で通過する排気ガスに対して空気力学上の利点を提供することができる。印加電流システムとしての取り付け技術及び作動に関して、アノードシステム３８０の山形部３８２は、アノードシステム３５０及び３７０と同様である。
【００５６】
図１６は、三角部３９２を備えたグリッド２６１としてパターン形成されたアノードシステム３９０の一実施形態の部分表面図である。図示の実施形態における三角部３９２は、交互する角度付きクロスメンバー３７２から形成される。図１４のシステム３７０と同様に、このような構成は、システム３９０に対してより均等に分散されたスローイングパワーを提供することができる。システム３９０の他の態様は、上記で検討した印加電流システムと同様である。
【００５７】
図１７は、アノード層２１４への電流を調整するコントローラを含む、システム４００の一実施形態の概略図を示す。印加電流システムの図示の実施形態では、電源４０２は、変圧整流器４０４に交流電流（ＡＣ）のような比較的一定の電流源を提供する。例えば、電源４０２は、変圧整流器４０４に高電圧３相ＡＣを提供することができ、電圧をより低い電圧まで「漸減」し、ＡＣを直流（ＤＣ）に変換することができる。変圧整流器４０４の正端子を第１の接続部４０６においてアノード層２１４に接続し、第２の接続部４０８においてガスタービンエンジン部品２１２に負端子を接続することによって、変圧整流器４０４は、アノード層２１４及びガスタービンエンジン部品２１２にわたって電位差を提供する。水媒体中の電気的接触及びイオン接触によるガスタービンエンジン部品２１２及びアノード層２１４の接続により電気化学的回路が完成する。従って、電子が、アノード層２１４表面において水媒体から電解質を通ってガスタービンエンジン部品２１２に流れる。しかしながら、電気化学的電流は、慣習により反対方向に流れるとされている。
【００５８】
加えて、参照電極４１０は、システム４００の変圧整流器４０４に接続することができる。参照電極４１０は、固定電位を表すことができ、該電位に対してガスタービンエンジン部品２１２の測定した電位を比較することができる。加えて、変圧整流器４０４は、参照電極４１０及びガスタービンエンジン部品２１２にわたる適正な防食電位を維持するためのコントローラとして機能することができる。防食電位は、上述のような実験室試験又は実際の作動測定値に基づいて決定することができる。例えば、幾つかの実施形態では、参照電極４１０は、変圧整流器４０４へのフィードバックによって、参照電極４１０及びガスタービンエンジン部品２１２にわたる測定電位が適正な防食電位よりも低いことを示すことができる。次いで、変圧整流器４０４は、アノード層２１４とガスタービンエンジン部品２１２との間の電位差を増大させることができ、アノード層２１４からガスタービンエンジン部品２１２への電流が増大するようにする。従って、参照電極４１０及び変圧整流器４０４を用いることにより、システム４００は、変化する状態に応答して連続的に調整し、ガスタービンエンジン部品２１２の腐食低減を助けることができる。加えて、システム４００は、印加電流システムを提示するが、犠牲アノードがガスタービンエンジン部品２１２に結合され、上述のような腐食保護のバックアップ方法として機能を果たすことができる。
【００５９】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない部品を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な部品を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００６０】
１００：統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）システム
１０２：燃料源
１０４：原材料調製ユニット
１０６：ガス化装置
１０８：スラグ
１１０：ガス清浄器
１１１：硫黄
１１２：硫黄処理装置
１１３：塩
１１４：水処理ユニット
１１６：炭素捕捉システム
１１８：ガスタービンエンジン
１２０：燃焼器
１２２：空気分離ユニット（ＡＳＵ）
１２３：補助空気圧縮機
１２４：希釈窒素（ＤＧＡＮ）圧縮機
１２８：冷却塔
１３０：タービン
１３１：駆動シャフト
１３２：圧縮機
１３４：負荷
１３６：蒸気タービンエンジン
１３８：排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム
１４０：第２の負荷
１４２：凝縮器
１６２：長手方向軸線
１６４：燃料ノズル
１６６：燃焼セクション
１６８：空気吸入セクション
１７２：１次燃焼領域
１７４：２次燃焼領域
１７６：移行部品
１７８：ブレード
１８０：排気セクション
２１０：表面上に隆起したアノード層を備えるシステム
２１２：ガスタービンエンジン部品
２１４：アノード層
２１５：表面
２１６：接合部
２１８：高さ
２２０：幅
２２２：分離距離
２４０：表面下に凹型のアノード層を備えたシステム
２５０：２つの異なる犠牲アノード層を備えたシステム
２５２：第１のアノード層
２５４：第２のアノード層
２５６：接合部
２５８：第１の高さ
２６０：第２の高さ
２７０：交互する横並びの２つのアノード層の一部を備えたシステム
２７２：第１の幅
２７４：第２の幅
２９０：中空円形で構成されたアノードシステム
２９２：リング
３００：菱形で構成されたアノードシステム
３０２：菱形部
３１０：中実円形で構成されたアノードシステム
３１２：中実円形部
３２０：山形で構成されたアノードシステム
３２１：山形部
３３０：矩形ストリップで構成されたアノードシステム
３３２：矩形ストリップ
３４０：波形部で構成されたアノードシステム
３４２：波形部
３５０：グリッドを有するアノードシステム
３５１：グリッド
３５２：水平部材
３５４：垂直部材
３５６：相互接続点
３５８：第１の距離
３６０：第２の距離
３７０：角度付きクロスメンバーを備えたグリッドを有するアノードシステム
３７１：角度付きクロスメンバーを備えたグリッド
３７２：角度付きクロスメンバー
３８０：山形部を有するグリッドとして構成されたアノードシステム
３８１：山形部を有するグリッド
３８２：山形部
３９０：三角部を有するグリッドとして構成されたアノードシステム
３９１：三角部を有するグリッド
３９２：三角部
４００：アノード層への電流を調整するコントローラを含むシステム
４０２：電源
４０４：変圧整流器
４０６：第１の接続部
４０８：第２の接続部
４１０：参照電極
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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