(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンユニット（１〜７）の圧縮器（１）のインレットより上流に設置される、煙道ガスの再循環を行う取入部（２）であって、
前記取入部（２）は、主要な空気流方向（３３）に吸入空気の新鮮な空気流を流す流路（３１）を有する少なくとも１つの領域（２２）を含み、
前記流路（３１）は、複数の側壁（２８〜３０）によって画定されており、
前記取入部（２）はさらに、少なくとも１つの前記側壁（２８〜３０）から前記流路（３１）内に延在する少なくとも１つの混合ダクト（３２）を有し、
前記混合ダクト（３２）は、前記少なくとも１つの側壁（２８〜３０）に、再循環された煙道ガス（４１）を取り込むための取入口（３４）を有し、
前記取入部（２）はさらに、前記側壁（２８〜３０）から離隔されて設置された、再循環された煙道ガス（４１）を前記混合ダクト（３２）内部から前記空気流中へ吹き出すための少なくとも１つの排出開口（３７）を有し、
少なくとも３つの前記混合ダクト（３２）が列を成すように、相互に隣接して配置されており、
前記列の向きは実質的に、前記空気流方向（３３）に沿うように配置されており、
最上流の前記混合ダクト（３２）が前記列の前縁部を成し、
前記混合ダクト（３２）が前記流路（３１）内に延在する長さはすべて異なっており、
前記最上流の混合ダクト（３２）が前記流路（３１）内に最も大きく延在し、最下流の前記混合ダクト（３２）が前記流路（３１）内に最も小さく延在し、中間の前記混合ダクト（３２）の長さは、下流における各混合ダクトの位置に応じて順次短くなっていく
ことを特徴とする取入部（２）。
【請求項２】
前記混合ダクト（３２）は、１つの前記側壁（２２）にのみ取り付けられており、かつ、前記流路（３１）内に自由に延在し、
前記混合ダクト（３２）の先端領域に少なくとも１つの排出開口（３７）が配置されている、
請求項１記載の取入部（２）。
【請求項３】
前記流路内において、少なくとも３つの前記列が、前記空気流方向（３３）に対して垂直な方向に沿って相互に離隔されて配置されており、
および／または、
前記流路内において、少なくとも３つの前記列が、前記空気流方向（３３）に沿って相互に離隔されて配置されている、
請求項１記載の取入部（２）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの混合ダクト（３２）または前記混合ダクトの列は、軸を前記流路（３１）内における前記空気流方向（３３）に対して実質的に垂直にして、当該流路（３１）内に延在する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項５】
前記混合ダクト（３２）は、当該混合ダクトを画定する４つの側壁を有し、
前記排出開口（３７）は、前記空気流方向（３３）に対して実質的に垂直な方向に開いているか、または、前記空気流方向（３３）に対して実質的に平行かつ逆の方向に開いた構成である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの排出開口（３７）は、前記空気流方向（３３）に対して実質的に垂直でありかつ前記混合ダクト（３２）の軸に対して実質的に垂直な方向に開いた構成である、
請求項１から５までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの排出開口（３７）内に、または、前記少なくとも１つの排出開口（３７）の領域に、丸みを有するかまたは真っ直ぐな少なくとも１つの案内翼（４２，４３）が配置されている、
請求項６記載の取入部（２）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの排出開口（３７）は、前記空気流方向（３３）に対して実質的に垂直でありかつ前記混合ダクト（３２）の軸に対して実質的に平行な方向に開いた構成となっており、
前記煙道ガスが流れる方向で見て当該排出開口（３７）の下流に混合エレメントが配置されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項９】
対ごとに平行に配置された４つの側壁（２８〜３０）によって前記流路（３１）が画定されている領域（２２）に、前記混合ダクト（３２）が配置されており、
前記混合ダクト（３２）または前記混合ダクトの列（３２）の上流および／または下流において、サイレンサおよび／またはフィルタが前記領域（２２）に配置されているか、または、当該領域（２２）の実質的にすぐ上流および／またはすぐ下流に配置されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項１０】
前記混合ダクト（３２）は、または、複数の混合ダクト（３２）を有する列が設けられている場合には最上流に配置された混合ダクト（３２）は、丸みを有する前縁部を有する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項１１】
少なくとも３つの前記混合ダクト（３２）が列を成すように相互に隣接して配置されており、
前記列の向きは、前記空気流方向（３３）に実質的に沿うように配置されており、
最上流の前記混合ダクト（３２）が、前記列の前縁部を成し、
前記混合ダクト（３２）が前記流路（３１）内に延在する長さはすべて異なっており、前記最上流の混合ダクト（３２）が最も大きく前記流路（３１）内に延在し、最下流の前記混合ダクト（３２）は前記流路（３１）内に最も小さく延在し、中間の前記混合ダクト（３２）の長さは、下流における各混合ダクト（３２）の配置位置に応じて順次かつ規則的に短くなっていき、
前記列の後縁部は、斜めになった後縁壁（４４）によって形成されており、
前記列の各側壁において、前記空気流方向（３３）に対して実質的に垂直でありかつ前記混合ダクト（３２）の軸に対して実質的に垂直な方向に、３角形の排出開口（３７）が開いた構成となっている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の取入部（２）。
【請求項１２】
煙道ガス再循環を行う、ガスタービンであって、
前記ガスタービンは、請求項１から１１までのいずれか１項記載の取入部を有することを特徴とするガスタービン。
【請求項１３】
ガスタービンユニットの取入口に煙道ガスを再循環させる方法であって、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の取入部を用いて、再循環された煙道ガスと新鮮な大気空気とを混合する
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
再循環路における質量流量測定結果に基づいて、および／または、圧縮器上流の混合された取入空気の組成の測定結果に基づいて、および／または、燃焼品質の測定結果に基づいて制御される流れ制御エレメントが、前記混合ダクト（３２）に、または当該混合ダクトより上流に設置されており、
前記流れ制御エレメントを使用して、再循環される煙道ガスの質量流量を制御する、
請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンにおける煙道ガス再循環の分野に関し、具体的には、圧縮器より上流において煙道ガスと大気とを混合するためのエレメントに関する。
【０００２】
従来技術
燃焼後二酸化酸素の捕捉と組み合わせて、煙道ガス再循環（ＦＧＲ）システムを用いて、ガスタービンの排気の二酸化炭素濃度を上昇させることが提案されている。これについては、そのような構成を記載したＷＯ‐２０１００７２７１０を引用する。煙道ガス再循環は、二酸化炭素の捕捉プロセスに非常に有利である。というのも、二酸化炭素の濃度が上昇し、かつ、二酸化炭素捕捉ユニットへ流れる全質量流量が低減するからである。これら２つの点により、二酸化炭素捕捉装置をより小さくできると同時に、捕捉プロセスがより効率的になる。
【０００３】
本発明の概要
ガスタービンシステムにおいて煙道ガス再循環を用いる場合、二酸化炭素濃縮化された煙道ガスを大気と混合し、その後に、ガスタービンの圧縮器のインレットへ供給しなければならない。圧縮器はこの二酸化炭素を含む混合気を、燃焼器と、ガスタービンの２次冷却システムとへ供給する。
【０００４】
煙道ガスの再循環により、燃焼プロセスへ供給される総酸素量が低減する。燃焼プロセス後の残りの酸素濃度は、再循環される煙道ガス量に対して制限パラメータとなる。再循環された煙道ガスとガスタービン排ガス質量流量との比として定義される煙道ガス比が過度に高いと、酸素量はストイキ燃焼に必要な量より少なくなる。そうすると不完全燃焼が生じ、これにより、一酸化炭素エミッション、未燃焼炭化水素（ＵＨＣ）および火炎不安定性が高くなり、最終的には火炎が失火してしまう可能性もある。それゆえ、動作領域全体にわたって混合が良好に行われることを保証しなければならない。発電所の出力および効率の損失を生じさせないためには、圧力損失を確実に可能な限り小さくしなければならない。安全なガスタービン動作を実現するためには、煙道ガス再循環比の制御が重要となる。タービンの燃料ガス比および負荷パラメータの幅広い範囲にわたって良好な混合品質を実現するのを保証するためには、混合器のロバストな構成が極めて重要となる。
【０００５】
換言すると、圧縮器上流において、再循環される煙道ガスを新気と均質に混合しなければならない。
【０００６】
本発明の基本的思想は、ガスタービンの取入口に混合装置を設置することであり、当該混合装置はたとえば、取入口においてフィルタおよび／またはサイレンサの上流または下流に設置することができる。混合器はたとえば、取入口ユニットの１つの側壁のみから、当該取入口ユニットにより画定される流路内へ延在する指形の混合器とすることができる。混合器のパイプ内での混合、混合器の排出口における混合、または、混合器の排出口より下流における混合を改善するために、板および／または案内翼を使用することができる。
【０００７】
それゆえ、本発明は特に、煙道ガス再循環を行うガスタービンユニットの圧縮機のインレットより上流の取入部に関し、当該取入部は、吸入空気の新鮮空気流が主空気流方向に沿って流れる流路を有する少なくとも１つの領域を有し、当該流路は複数の側壁によって画定され、前記取入部はさらに、少なくとも１つの前記側壁から前記流路内に延在する混合ダクトまたは混合フィンガを有する。この混合ダクトは有利には、前記少なくとも１つの側壁に、再循環された煙道ガスを取り込むための取入口を有し、さらに、再循環された煙道ガスを当該混合ダクト内から空気流中へ吹き出すための、当該側壁から離隔された少なくとも１つの排出開口を有し、当該排出開口は有利には、その壁領域に過度に近接しないように、かつ、そのより中心領域に位置するように設置される。
【０００８】
上述の取入部の第１の有利な実施形態では、前記混合ダクトは１つの側壁にのみ取り付けられ（指状混合部材）、前記流路内へ自由に延在する。この場合に有利なのは、前記少なくとも１つの排出開口が前記混合ダクトの先端領域に配置されるか、または、当該先端領域の近傍に配置されるか、または、当該混合ダクトの長さに沿って分散されることである。
【０００９】
前記混合ダクトを少なくとも２つ、３つ、４つまたは少なくとも５つ、列を成すように配置することができ、有利にはこれらの混合ダクトを相互に隣接させて配置することができる。前記列の向きは有利には、実質的に空気流の方向に沿うように配置され、最も上流にある混合ダクトが前記列の前縁部を成す。有利には、上述のような列の複数の混合ダクトが前記流路内に延在する長さはすべて異なっており、有利には、最上流の混合ダクトが前記流路内に最も大きく延在しており、最下流の混合ダクトが前記流路内に最も小さく延在し、これらの間の混合ダクトの長さは、下流における当該混合ダクトの配置位置に応じて順次短くなっていくようにする。さらに有利には、前記混合ダクトの長さは、前記列に沿って規則的に短くなっていく。このような列の場合、また、個別の混合ダクトの場合、前記流路において少なくとも２つまたは少なくとも３つまたは少なくとも４つの列／混合ダクトを空気流方向に対して垂直方向に相互に離隔して配置することができ、有利には相互に等間隔をおいて配置することができる。
【００１０】
上記実施形態に代えて択一的に、または上記実施形態と組み合わせて、前記流路内において少なくとも２つまたは少なくとも３つの列／混合ダクトを、前記空気流方向に沿って相互に離隔して配置することができる。
【００１１】
前記少なくとも１つの混合ダクト、または複数の混合ダクトの列は、軸を流路内の空気流に対して実質的に垂直にして、前記流路内に入り込むように延在することができる。また、前記流路内の空気流に対して、前記少なくとも１つの混合ダクトまたは前記混合ダクトの列を傾けて設置することもでき、たとえば、とりわけ流路内の空気力学的特性に依存して、前記混合ダクトまたは列の前縁部が曲がった形状または曲線形状を有することができる。有利には、前記流路内における空気流方向は、前記側壁に対して実質的に平行である。
【００１２】
前記混合ダクトはチューブ形とすることができる。それに代えて択一的に、前記混合ダクトは、当該混合ダクトを画定する４つの壁を有するか、またはこのような壁によって形成される。前記４つの壁は有利には、対ごとに平行に設置されている。
【００１３】
前記排出開口は、前記空気流の方向に対して実質的に垂直な方向に、または、前記空気流の方向に対して実質的に平行かつ逆の方向に開いた構成とすることができる（後縁部から吹き出す）。
【００１４】
前記少なくとも１つの排出開口は、前記空気流の方向に対して実質的に垂直でありかつ前記混合ダクトの軸に対して実質的に垂直である方向に開いた構成とすることができる（横方向に吹き出す）。ここで有利なのは、混合ダクトごとに、それぞれ反対方向で流路内の空気流中に再循環煙道ガスを吹き出す２つの排出開口が設けられていることである。
【００１５】
前記少なくとも１つの排出開口、または、前記少なくとも１つの排出開口の領域に、丸みを有するかまたは真っ直ぐな案内翼を少なくとも１つ配置することができる。この案内翼はたとえば、前記混合ダクトの軸に沿った方向の排出開口の全高の実質的に半分の高さの所に配置することができる。
【００１６】
別の有利な実施形態の前記少なくとも１つの排出開口は、前記空気流の方向に対して実質的に垂直でありかつ前記混合ダクトの軸に対して実質的に平行な方向に開いた構成となっており、前記煙道ガスが流れる方向で見て当該排出開口の下流に混合エレメントが、有利には衝突板が配置される。この混合エレメントは有利には、前記煙道ガスが流れる方向に対して実質的に垂直でありかつ前記空気流方向に対して平行な方向に配置される。
【００１７】
さらに別の有利な実施形態では、前記混合ダクトは、対ごとに平行に設置された４つの側壁によって前記流路が画定される領域に配置され、前記混合ダクトまたは前記複数の混合ダクトの列より上流および／または下流において、前記領域に、または、実質的に前記領域の実質的にすぐ上流および／またはすぐ下流に、サイレンサおよび／またはフィルタが配置される。
【００１８】
流れ状態が理想的であり、かつ、混合装置の端から端における圧力損失が小さい場合には、前記混合ダクトは、または、列を成す複数の混合ダクトの場合には最上流に配置された混合ダクトは、空気力学的に最適化された前縁部を有し、たとえば丸みを有する前縁部を有する。また、混合品質をさらに上昇させるため、煙道ガスが空気流中に導入される場所より幾らか上流の場所において攪拌を生じさせるための攪拌器を、前記混合ダクトの外側であって前記開口より上流の場所に配置することもできる。
【００１９】
特に有利な１つの実施形態では、基本的に、混合ダクトを３角形の列にすると、混合特性が格別に良好になる。この実施形態では、少なくとも２つ、または少なくとも３つ、または少なくとも４つ、または少なくとも５つの混合ダクトが列を成すように相互に隣接して配置され、当該列の向きは前記空気流方向に実質的に沿うようにされ、最上流の混合ダクトが、前記列の（有利には丸められた）前縁部を成し、前記混合ダクトが前記流路内に延在する長さはすべて異なっており、最上流の混合ダクトが最も大きく前記流路内に延在し、最下流の混合ダクトは前記流路内に最も小さく延在し、これらの間の混合ダクトの長さは、下流における各混合ダクトの配置位置に応じて順次短くなっていき、有利には規則的に短くなっていき、前記列の後縁部は、斜めになった後縁壁によって形成され、前記列の各側壁において、前記空気流の方向に対して実質的に垂直でありかつ前記混合ダクトの軸に対して実質的に垂直な方向に、前記３角形の排出開口が開いている。有利には、三角形のこれらの開口の１面が、斜めの後縁壁によって形成されている。
【００２０】
本発明はさらに、上述の取入部を有するガスタービンにも関する。このガスタービンは有利にはコンバインドサイクルガスタービンである。
【００２１】
別の実施形態では、本発明は、煙道ガス再循環と燃焼後二酸化炭素捕捉とを組み合わせた発電所に関する。この他にさらに、本発明は、ガスタービンユニットの取入口に煙道ガスを再循環させる方法にも関し、この方法では、再循環された煙道ガスと新鮮な大気空気とを混合するために上述の取入部を使用する。前記ガスタービンユニットは有利にはコンバインドサイクル型である。この方法の有利な実施形態では、前記混合ダクトに、または当該混合ダクトより上流に流れ制御エレメントが設置され、当該流れ制御エレメントは、前記再循環路における質量流量測定結果に基づいて、および／または、圧縮器上流の混合された取入空気の組成の測定結果に基づいて、および／または、燃焼品質の測定結果に基づいて制御され、当該流れ制御エレメントは、再循環される煙道ガスの質量流量を制御するのに使用される。
【００２２】
従属請求項に、本発明の他の実施形態が記載されている。
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の有利な実施形態を説明する。この図面は、ここで記載した本発明の有利な実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】煙道ガス再循環が行われるコンバインドサイクルの概略図である。
【図２ａ】それぞれ３つのダクトを有する３つの混合指部を備えた取入口ハウジングの斜視図である。
【図２ｂ】混合指部の軸の軸方向に煙道ガスが導入される、複数の混合指部の列の側面図である。
【図２ｃ】空気流に対して平行な方向に煙道ガスが導入される、複数の混合指部の列の側面図である。
【図３】衝突板と、混合指部の軸に軸方向に煙道ガスを導入する導入部とを有する混合指部を示し、ａ）は斜視図であり、ｂ）は空気流方向と反対側を示す図であり、ｃ）は、真っ直ぐな後縁部を有する実施形態の側面図であり、ｄ）は、曲がった後縁部を有する実施形態の側面図であり、ｅ）は、混合指部の２つの連続した列と、これに対応する、煙道ガスの導入部材とを有する取入口ハウジングの水平方向領域の側面図であり、ｆ）は、ｅ）の水平方向領域を上から見た上面図である。
【図４】１６個の混合指部を有する実施形態を示しており、同実施形態では、それぞれ４つのダクトから成る４列が１行に配置されてグループを成し、前記混合指部はサイレンサより下流に配置されている。ａ）は斜視図であり、ｂ）は側面図であり、ｃ）は空気流方向と反対側を示す図であり、ｄ）は上面図である。
【図５】ａ）は、丸みを有する案内翼を有する実施形態の水平方向領域および曲げ領域を示し、ｂ）は、前記丸みを有する案内翼に向かう空気流方向と反対側の細部図であり、ｃ）は、前記構成に向かう空気流方向と反対側の全体図であり、ｄ）は側面図であり、ｅ）は上面図である。
【図６】真っ直ぐな案内翼を有する実施形態を示し、ａ）は斜視図であり、ｂ）は側面図であり、ｃ）は空気流方向と反対側の図である。
【図７】複数の指状ダクトの３角形の群を有する実施形態を示し、ａ）は斜視図であり、ｂ）は側面図であり、ｃ）は空気流を示す側面図であり、ｄ）は空気流方向と反対側の図であり、ｅ）は上面図である。
【００２５】
有利な実施形態の説明
図１に、煙道ガス再循環が行われるコンバインドサイクル発電所全体の概略的な構成を示す。圧縮器１において吸入空気が圧縮され、第１の燃焼器４へ導入される。この第１の燃焼器４へは燃料３が供給され、これにより生じた燃焼空気は高圧タービン５を通る。この高圧タービン５の下流に第２の燃焼器６が配置されており、第２の燃焼器６の下流において、低圧タービン７で排気ガスが可能な限り膨張される。低圧タービン７の下流に、排ガスの熱を利用して蒸気タービンを駆動するための蒸気を生成するための排熱回収ボイラ８が配置されている。この蒸気は、まず最初の段階にて高圧蒸気タービン９で膨張され、その後に中圧蒸気タービン１０によって膨張され、その次に低圧蒸気タービン１１によって膨張される。ここで通常は、前記低圧蒸気タービン１１をバイパスするための手段が設けられている。低圧蒸気タービン１１の下流において、復水器１２が前記蒸気を凝縮して水にし、次にこの水はポンプ１３によって、排熱回収ボイラユニット８へ供給される。ここで水は、排気ガスの流れとは逆の流れで、蒸気に変換し戻される。通常、この蒸気サイクルは実質的に閉じられたサイクルである。
【００２６】
排熱回収ボイラユニット８の下流において、ある程度まで冷却された排気ガスが、通常はダイバータ１７を通過する。ここでは動作モードに依存して、排気ガスの一部または全部をスタック１４へ案内するか、または、下流の煙道ガス再循環システムおよび／または炭素捕捉システムへ案内することができる。
【００２７】
煙道ガス再循環システムへ案内された排気ガスの一部は、通常はまず最初に直接接触冷却器２１ａを通過し、その下流にダイバータ１７が設けられている。このダイバータ１７もまた、動作モードと、ユニットにて測定された特定のパラメータとに依存して、排気ガスの一部を炭素捕捉ユニットへ供給し、残りの排気ガスを、実際の煙道ガス再循環配管系において再循環させる。この煙道ガス再循環配管系は通常、上述で概略的に述べた理由により、燃焼状態を最適な範囲内に維持するように、再循環される煙道ガス量を制御するため、少なくとも１つのブロワ１５と、質量流量測定装置１６とを含む。煙道ガス再循環のためには、混合器２０においてこれらの排気ガスを大気空気と混合する。この混合器２０は典型的には、前記圧縮器１の取入口に実質的に隣接しかつ当該取入口より上流にある取入口ハウジングより上流に配置される。この実施例では、前記直接接触冷却器２はウォータースプレーを含み、これは煙道ガス中へ噴射される。この水滴は集められて再冷却された後に再噴射される。
【００２８】
再循環されず、かつ、特に煙道ガス再循環システム１８において使用されない排気ガスの一部は、必要な場合にはブロワ１５によってアシストされて、前記炭素捕捉システム１９へ導入される。この炭素捕捉システム１９では、二酸化炭素吸収ユニット１９ａにおいて二酸化炭素が排気ガスから抽出されて当該炭素捕捉システム１９から排出され、残りのガスはスタック１４へ供給される。
【００２９】
本発明は、再循環された煙道ガスと、新たに吸入された大気空気２１とを混合するための特別な装置に関し、その思想は、これに対応する混合装置を、圧縮器の取入口より上流の取入口部分自体に、または、取入口ハウジング２内に配置することである。
【００３０】
対応する装置を、図２ａにおいて斜視図で示す。このような取入口ハウジング２は通常、広幅の吸入部分２５を有し、この吸入部分２５内に大気空気流２７が流入する。この広幅吸入部分２５より下流、または、広幅吸入部分２５内部では、典型的には流れ断面が縮小され、この広幅吸入部分２５の後には、流れ断面が一定である、典型的には水平方向の領域２２が続く。この領域２２の下流には、典型的には曲げ領域２４が設けられており、空気流２６が圧縮器１の取入口に入り込み、当該圧縮器１で圧縮することができるように、この曲げ領域２４は空気流の方向を垂直方向に、取入口ハウジングの垂直方向領域２３に変える。
【００３１】
本発明では、複数の指状部材の形態の混合ダクト３２を領域２２に配置する。これらの混合ダクト３２は、領域２２の側壁のうち１つから流路３１内へ突出する。これらの混合ダクト３２は側壁の１つに（または、いずれか複数の側壁に）取り付けられており、これらの混合ダクト３２は、再循環される煙道ガス４１を取り込むための取入口３４が設けられた側壁に固定される。
【００３２】
図２ｂに、上述のような混合ダクトの第１の実施形態を示す。この実施形態では、長方形または正方形の断面の管状部材の形態の３つの混合ダクト３２が、相互に隣接して１列に配置されている。これら３つの混合ダクト３２のうち、最上流に配置された混合ダクトが最も長い混合ダクトであり、よって、流路３１内に最も大きく突出している。この最上流の混合ダクトはまた、列の前縁部３５を成しており、後続の混合ダクトはこの前縁部３５より下流の方向に配列されている。この１列において、最下流に配置された混合ダクトが最も短い混合ダクトとなって流路３１内に最も小さく突出するように、かつ、基本的に、前記混合ダクト列の後縁部３６を成すように、前記３つの混合ダクトの長さは規則的に短くなっていく。このようにして、前記混合ダクト列により、取入口３４を介して取り込まれた煙道ガスを、矢印３９で示されたように吹き出し、再循環される煙道ガスを空気流３３の流れ断面全体にわたって分配するように導入する開口３７が各混合ダクトの端部に設けられた構造が実現される。
【００３３】
図２ｃに、上述の実施形態に代わる択一的な実施形態を示す。基本的に管状の混合ダクト３２に底部壁が設けられていないので、底部に開口３７が設けられている図２ｂの実施形態と異なり、図２ｃでは、管状部材３２の底部は閉じられているが、各混合ダクトの各後縁側における各先端部分には排出開口３７が設けられており、この排出開口３７を通って煙道ガスが前記混合ダクトから、実質的に空気流の方向３３に対して平行な方向に出ていく。
【００３４】
図３に、さらに別の実施形態の混合ダクト３２を示す。この実施形態では、混合ダクトの列は設けられていないが、複数の吹出開口３６を有する１つの混合ダクトが設けられており、これら複数の吹出開口３６は、当該１つの混合ダクトの長さ全体にわたって分布されている。この１つの混合ダクトは階段状に形成されており、各段に、図２ｂに示された方向と同様の方向に空気流中に煙道ガスを吹き出す排出口３７が設けられている。この実施形態では、各開口３７のすぐ下流の空気流３９が衝突板３８に衝突する。この衝突板３８は、空気流３９の方向に対して実質的に垂直に、かつ、流路３１内に流れる大気空気の空気流３３に対して平行な方向に配置されている。これらの衝突板３８は、混合ダクト３２の後縁側壁に取り付けられている。上記実施形態の衝突板３８は、混合ダクトの側壁から両側に横方向に突出しているが、衝突板３８が側壁から突出しない構成も可能である。
【００３５】
広く言うと、図２に示されているように列を成して配置されているか、または、図３に示されているように長さにわたって分布された複数の開口３７を有する構造を持つかに関わらず、前記混合ダクト３２は板金部材から形成することができる。混合ダクト３２を管状のパイプ形部材から形成することもできる。前縁部３５における空気流３３に対して可能な限り抵抗が小さくなるようにするためには、図３に示しているように、この前縁部３５を丸めるのが有利であり、または、この前縁部は鋭角の前縁部を有することができる。有利には、表面が実質的に方向３３に対して垂直である平坦な前縁部は避けるべきである。
【００３６】
前縁部３５は通常、図３ｃに示されているように、ダクトの軸に対して平行な方向に真っ直ぐである。しかし、流路３１内の流れ環境に応じて、たとえば図３ｄに示されているように、前縁部３５は成形された前縁部を有することも可能である。
【００３７】
列を成すように配置される複数の混合ダクトは、図２ａに示されたように、流れ方向３３に対して垂直な方向に、相互に離隔されて列を成すように配置することができる。図３ｅに示されているように、上流混合ダクト３２または上流混合ダクト列３２と、下流混合ダクト３２または下流混合ダクト列３２とが設けられるように、複数の混合ダクトまたは複数の混合ダクト列を方向３３に連続して配置することも可能である。これら各混合ダクトには、図３ｅに示されているように、各個別のダクト４５および４６によって、再循環された煙道ガスを供給するか、または、両列に結合された１つの同じダクトを用いて供給することができる。図３ｅおよび３ｆに示された実施形態では、２つの上流混合ダクト３２が流路において、相互に横方向に大きな距離をおいて配置され、領域２２の側壁に近接し、これら２つの上流混合ダクト３２にはダクト４５を介して煙道ガスが供給される。この混合ダクト対の下流には、第２群の混合ダクト３２が設けられている。つまり、空気流方向３３に対して垂直な方向に第２群の混合ダクト３２が配置されており、これらは、前記２つの上流混合ダクト間のギャップを実質的に塞ぐように相互により近接する。
【００３８】
図４にさらに別の実施形態を示す。同図では、広幅吸入部分２５より下流に、まず最初にサイレンサ４０が配置されているのが分かる。また、このサイレンサと共に、またはこのサイレンサに代えて代替的にこの場所に、フィルタを設けることもできる。このフィルタは領域２５内に配置することもできる。
【００３９】
サイレンサ４０より下流において、部分４２内部に、横方向に配置された４列の混合ダクト３２が配置されている。この構成でも各列は、下流方向に長さが規則的に短くなっていく４つの混合ダクトを有する。この実施形態では、各混合ダクトが末端位置において底部壁を有し、両側壁に側方開口３７が設けられている。図４ｂに示されているように、煙道ガス４１はこの側方開口３７を通って、各混合ダクトの管状部分を通った後、図４ｃに示されているように、流れ方向３３に対して垂直な方向に、実質的に水平方向に吹き出される。このことにより、図４ｃでは垂直方向に、図４ｄでは水平方向に、空気流３３中に導入された煙道ガスは当該空気流３３の流れ断面全体にわたって良好に分布されるが、図４ｄからも分かるように、流路の特定の長さにわたって混合導入が行われる。
【００４０】
さらに別の実施形態を図５ａに示す。この実施形態では、それぞれ４つの混合ダクトを有する、横方向に配置された４つの群を成すように配置された１６個の混合ダクトは、基本的に図４と同じ構造となっている。しかしこの実施形態では、図４ｂに示されているように、高さｈを有する、各混合ダクトの先端部分において各面に設けられた横方向の開口３７に、丸められた案内翼４２が設けられている。図５ｂに、この案内翼４２の機能を最も良好に示す。これらの丸められた案内翼により、前記横方向の開口３７の領域において混合ダクト３２の通路を通る煙道ガス４１が、前記横方向の開口３７の底部領域においても頂部領域においても、高速かつ高圧で、良好に分配されてこれらの横方向の開口３７を通って出て行けることが保証される。このことにより、混合装置における圧力損失が小さくなり、また、より均質な分布および混合が実現される。
【００４１】
図６にも同様の実施形態を示すが、同図では案内翼は丸められておらず、各混合ダクトの主軸方向に対して実質的に垂直に配置された真っ直ぐな板として設けられている。
【００４２】
これらの案内翼は典型的には、開口２７自体の中に配置されるか、または当該開口２７に非常に近接して配置されている。図５ｂに示されているように、有利には前記案内翼の高さは、開口３７の全高ｈの実質的に半分の高さの所に来るように選択される。これに対応する案内翼の幅は有利には、混合ダクトの横方向の全幅の約１／４になるよう選択される。このことにより、空気流４１の半分が案内翼によっていわば捉えられ、残り半分が案内翼の相互間を通過して、案内翼４２／４３の下に配置された開口３７の部分を通って出て行けるようにすることができる。
【００４３】
図７に、最後の実施形態を示す。この実施形態では、２０個の混合ダクトが、それぞれ５つの混合ダクトを有する４つの群を成すように配置され、各混合ダクト群は三角形になっている。この三角形の群の後縁部は、斜めの後縁部壁４４によって形成されている。このような後縁部壁により、三角形の開口３７が実現され、このような後縁部壁は基本的に、図２ｂに示された構造と同様の構造に取り付けられる。このような開口３７の構成は、図７ｂおよび７ｃを見ると良く分かる。このような三角形の横方向の開口により、煙道ガスの吹出がより一層良好に分布するようになり、この場合には、図７ｂおよび７ｃを見ると分かるように、混合ダクトの三角形の各列の長さは、流路の断面２２を完全に横断するように調整されている。このような構成により、この流路断面において対向する両側壁に混合部材を取り付けることができ、ひいては、構成全体の安定性を上昇させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１      圧縮器
２      取入口部分、取入口ハウジング
３      燃料供給部
４      第１の燃焼器
５      高圧タービン
６      第２の燃焼器
７      低圧タービン
８      排熱回収ボイラ
９      高圧蒸気タービン
１０    中圧蒸気タービン
１１    低圧蒸気タービン
１２    復水器
１３    ポンプ
１４    スタックへ
１５    ブロワ
１６    質量流量測定装置
１７    ダイバータ／ダンパ
１８    煙道ガス再循環（ＦＧＲ）システム
１９    炭素捕捉システム
１９ａ  二酸化炭素吸着ユニット
２０    混合器
２１    大気空気
２１ａ  直接接触冷却器
２２    ２の水平方向部分
２３    ２の垂直方向部分
２４    ２の曲げ部分
２５    ２の広幅吸入部分
２６    圧縮器の取入口における空気流
２７    大気空気
２８    ２２の側壁
２９    ２２の底部壁
３０    ２２の頂部壁
３１    ２２内の流路
３２    混合ダクト／混合指部
３３    ２２内の空気流の方向
３４    ３２の、煙道ガス再循環の取入口
３５    ３２の前縁部
３６    ３２の後縁部
３７    ３２の排出口
３８    衝突板
３９    ３７における空気流および煙道ガス
４０    サイレンサ
４１    ３４および３２内部における煙道ガスの流れ
４２    丸みを有する案内翼
４３    真っ直ぐな案内翼
４４    斜めの後縁部壁
４５    上流列へ煙道ガスを導入するためのダクト
４６    下流列へ煙道ガスを導入するためのダクト
ｈ      排出開口３７の高さ
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ）】
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【図２ｃ）】
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【図３ａ）】
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【図３ｂ）】
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【図３ｃ）】
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【図３ｄ）】
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【図３ｅ）】
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【図３ｆ）】
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【図４ａ）】
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【図４ｂ）】
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【図４ｃ）】
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【図４ｄ）】
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【図５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【図５ｃ）】
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【図５ｄ）】
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【図５ｅ）】
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【図６ａ）】
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【図６ｂ）】
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【図６ｃ）】
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【図７ａ）】
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【図７ｂ）】
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【図７ｃ）】
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【図７ｄ）】
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【図７ｅ）】
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