(57)【要約】本発明は、ガス流温度を緩和させるための装置および方法の種々の設計を提供する。本発明の装置は、所望に応じて、ガス輸送管の外側におけるガス等または周囲空気等の第２のガスが、主ガス流に添加され、主ガス流の温度を緩和させることを可能にするそれを通してガス流が通過する本体を提供する。本体またはデバイスは、それを通して第２のガスが主ガス流の中に通過し得る複数の開口部を有する可変エダクタと称され得る。開口部は、開放または閉鎖され得、可変エダクタは、どの開口部が開放されるか、および各開口部が開放される程度の制御を提供する。いくつかの設計において、可変エダクタは、ガス輸送管の２つの部分の間に挿入される。可変エダクタは、起動中に排気ガス温度を緩和させるためのガスタービンの下流等、幅広い用途を有する。
2021536551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流の温度を制御するための装置であって、前記装置は、
第１の端部と第２の端部とを有し、ある温度を有するガス流を前記第１の端部から前記第２の端部まで通すための通路を画定する第１の本体であって、前記本体は、少なくとも１つの開口部を画定し、前記少なくとも１つの開口部を通して、前記通路の外側からの第２のガスが、前記通路の中に入ることが可能である、第１の本体と、
前記少なくとも１つの開口部に隣接して前記第１の本体に取り付けられた少なくとも１つの第２の本体と
を備え、
前記少なくとも１つの第２の本体は、第１の位置と第２の位置との間で移動し、前記第１の位置において前記少なくとも１つの開口部を閉鎖し、前記第２の位置において前記少なくとも１つの開口部を開放し、それによって、前記第２のガスが前記少なくとも１つの開口部を通過して前記通路の中に入り、前記ガス流の温度を変化させることを可能にする、装置。
【請求項２】
前記第１の本体は、前記通路を画定する外側表面を備え、前記少なくとも１つの開口部は、前記外側表面における複数の開口部を備え、前記少なくとも１つの第２の本体は、複数のシャッタを備え、前記複数のシャッタの各々は、前記外側表面に移動可能に接続され、前記開口部のうちの対応する１つに隣接し、前記シャッタの各々は、前記通路の中に内向きに開放する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数のシャッタの各々は、前記第１の位置と前記第２の位置との間の複数の位置まで独立して移動するように構成され、前記複数の位置の各々は、前記対応する開口部の各々を通した前記第２のガスの対応する流率を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数のシャッタのうちの少なくとも１つを前記複数の位置のうちの少なくとも１つまで開放するように構成された少なくとも１つの制御機構をさらに備え、前記少なくとも１つの制御機構は、前記複数のシャッタのうちの前記少なくとも１つを閉鎖するように構成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の本体は、前記第１の端部において第１のガス輸送管に取り付き、かつ前記第２の端部において第２のガス輸送管に取り付き、前記ガス流を前記第１のガス輸送管から前記通路を通して前記第２のガス輸送管まで通すように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の端部において前記第１の本体に流体的に接続された排気ガス出口輸送管を有するガスタービンと、
前記第２の端部において前記第１の本体に流体的に接続された熱回収蒸気発生器と、
をさらに備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の端部は、前記ガス流を提供するガス輸送管の端部を受け取るように構成され、前記少なくとも１つの開口部は、前記第１の本体と前記ガス輸送管との間に画定され、前記第１の本体は、第１の位置と第２の位置との間でスライドするように構成され、前記第２の本体は、前記第１の本体の内側表面に取り付けられたカラーを備え、前記カラーは、前記第１の本体が前記第１の位置にあるとき、前記少なくとも１つの開口部を横断し、前記ガス輸送管の外側表面に対してシールし、それによって、前記少なくとも１つの開口部を閉鎖し、前記カラーは、前記第１の本体が前記第２の位置にあるとき、前記ガス輸送管の前記外側表面から離され、それによって、前記第２のガスが前記少なくとも１つの開口部を通して前記通路の中に入ることを可能にする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の本体は、前記第１の位置と前記第２の位置との間の複数の位置の間でスライドし、それによって、前記少なくとも１つの開口部を部分的に開放するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の本体は、円筒形状を備えている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
排気ガス出口を有するガスタービンであって、前記ガス輸送管は、前記排気ガス出口に流体的に接続されている、ガスタービンと、
前記第２の端部において前記第１の本体に流体的に接続されたガス流入口を有する熱回収蒸気発生器と
をさらに備えている、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の本体の前記第１の端部は、前記ガス流を提供するガス輸送管の端部を受け取るように構成され、前記少なくとも１つの開口部は、前記第１の本体と前記ガス輸送管との間に画定され、前記第２の本体は、前記第１の本体の内側表面に取り付けられた第１のカラーを備え、前記第１のカラーは、前記少なくとも１つの開口部を横断し、複数の開口部を画定し、前記ガス輸送管は、前記第１のカラーに隣接して前記ガス輸送管の外側表面上に配置された第２のカラーを備え、第２の複数の開口部を画定し、前記第２の複数の開口部のうちの各１つは、前記第１の複数の開口部のうちの１つに対応し、前記第１の本体は、前記第１の複数の開口部が前記第２の複数の開口部からオフセットされた第１の位置と、前記第１の複数の開口部が前記第２の複数の開口部と少なくとも部分的に整列させられた第２の位置との間で回転し、それによって、前記第２のガスが前記少なくとも１つの開口部を通過して前記通路の中に入ることを可能にするように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記本体は、複数の位置まで回転するように構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の本体の前記第１の端部は、前記ガス流を提供するガス輸送管の端部を受け取るように構成され、前記少なくとも１つの開口部は、前記第１の本体と前記ガス輸送管との間に画定され、前記第２の本体は、前記第１の本体の内側表面に取り付けられたカラーを備え、前記カラーは、前記少なくとも１つの開口部を横断し、複数の開口部および複数のシャッタを画定し、前記複数のシャッタの各々は、前記カラーに移動可能に接続され、前記開口部のうちの対応する１つに隣接し、前記シャッタの各々は、前記通路に向かって内向きに開放する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
ガス流の温度を制御するための装置であって、前記装置は、
第１の端部と第２の端部とを有し、ある温度を有するガス流を前記第１の端部から前記第２の端部まで通すための通路を画定する第１の本体であって、前記本体は、少なくとも１つの開口部を画定し、前記少なくとも１つの開口部を通して、前記通路の外側からの第２のガスが、前記通路の中に入ることが可能である、第１の本体と、
前記少なくとも１つの開口部に隣接して前記第１の本体に取り付けられた少なくとも１つの第２の本体であって、前記少なくとも１つの第２の本体は、第１の位置と第２の位置との間で移動し、前記少なくとも１つの第２の本体は、前記第１の位置において前記少なくとも１つの開口部を閉鎖し、前記第２の位置において前記少なくとも１つの開口部を開放し、それによって、前記第２のガスが前記少なくとも１つの開口部を通過して前記通路の中に入り、前記ガス流の温度を変化させることを可能にする、少なくとも１つの第２の本体と、
前記少なくとも１つの第２の本体を前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構成された少なくとも１つの制御機構と
を備えている、装置。
【請求項１５】
前記第１の本体の前記第１の端部に流体的に接続された排気ガス出口輸送管を有するガスタービンと、
前記第１の本体の前記第２の端部に流体的に接続された熱回収蒸気発生器と
をさらに備えている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１６】
ガス流の温度を制御する方法であって、前記方法は、
第１のガス温度を有するガス流をガス輸送管に通すことであって、前記ガス輸送管の一部は、第１の端部と第２の端部とを有る第１の本体であって、前記第１の本体は、前記ガス流を前記第１の端部から前記第２の端部まで通すための通路を画定し、前記本体は、少なくとも１つの開口部を画定する、第１の本体と、前記少なくとも１つの開口部に隣接して前記第１の本体に取り付けられた少なくとも１つの第２の本体とを備え、前記少なくとも１つの第２の本体は、前記少なくとも１つの開口部を開放および閉鎖する、ことと、
前記第２の本体を移動させ、前記少なくとも１つの開口部を開放し、それによって、前記通路の外側におけるガスのガス圧力より低いガス圧力を生成することであって、前記通路の外側における前記ガスは、前記第１のガス温度と異なる第２のガス温度を有する、ことと、
前記通路の外側における前記ガスを前記通路の中、および前記ガス流の中に引き込み、それによって、前記ガス流の温度を変化させることと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記ガス流の前記第１のガス温度を監視することと、
前記監視することに応答して、前記複数の開口部のうちの少なくとも１つの開放の程度を制御することと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス輸送管は、入口端部と出口端部とを備え、前記通すことは、前記ガス流をガスタービンから前記ガス輸送管の入口端部まで、および前記輸送管を通して前記出口端部まで通すことを含み、
前記ガス流を前記出口端部から熱回収蒸気発生器まで通すことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス流を前記ガスタービンから通すことは、前記ガスタービンの起動中に実施される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その種々の実施形態において、概して、ガス流の温度を緩和または制御するための装置および方法に関する。具体的に、本発明は、その種々の実施形態において、ガス流の温度（例えば、起動中の熱回収蒸気発生器に進入することに先立つガスタービンからの排気ガス流の温度等）を緩和または制御するために、存在するガス流へのガスの添加を提供する可変エダクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業用途において、ガス流は、極めて高い温度を有し、限定ではないが、金属パイプ、金属ケーシング等を含むこれらのガス流を搬送するインフラストラクチャに熱応力をもたらす。例えば、ガスタービンの起動中、ガスタービンから熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の中に退出する排気ガス温度が、２分未満以内にほぼ１，０００°Ｆまで上昇し得る。この温度上昇は、ＨＲＳＧケーシングおよび内部に関する重大な熱応力事象をもたらし得る。起動中のこれらの蒸気温度逸脱はまた、配管および蒸気タービン構成要素に悪影響を及ぼしている。さらに、柔軟な動作のための要望が、複合サイクルユニットに、元のプラント設計において予期されていなかった、先例のないほどの多くの起動サイクルを受けさせ、したがって、ＨＲＳＧに関する熱応力事象の数を増加させている。
【０００３】
したがって、例えば、ガス流の温度を低下させ、かつガス流の温度変化率を制御することによって、ガス流の温度を制御する手段を有することが、望ましい。例えば、起動および他の過渡動作または条件中、ガスタービンからの排気ガス流の温度および温度上昇率を制御し、下流ＨＲＳＧへの熱応力を最小化することが、望ましい。さらに、温度制御のそのような手段は、据え付けること（既存の産業用インフラストラクチャのための後付けとしての据え付けを含む）が容易であること、および動作させることが容易であることが望ましい。したがって、そのような装置を使用し、例えば、ガス流の温度を低下させることによってガス流の温度を制御すること、またはガス流の温度変化率、ガス流の温度を制御すること、または両方を行うための装置および方法の必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
概して、本発明は、例えば、温度の変化が、起動または他の過渡条件または動作を含む任意の数のプロセス条件または動作によって引き起こされ得るガス流の温度を低下させること、またはガス流の温度変化率を制御することによってガス流の温度を制御すること、またはそれを緩和させることを行うための装置および方法の種々の実施形態を備えている。当業者が理解するであろうように、ガス温度またはガス流の温度変化率を制御することが有益であろう多くのプロセスが存在する。故に、本発明の装置および方法は、幅広い用途を有する。
【０００５】
概して、本発明の装置は、それを通して第１または主ガス流が通過し、所望に応じて、ガス輸送管の外側におけるガス等、または周囲空気等の第２のガスが主ガス流に添加され、主ガス流の温度を緩和させることを可能にする本体またはデバイスの種々の実施形態または設計を提供する。可変エダクタと称され得る本体またはデバイスは、ガス流の中にガス流を搬送するガス輸送管の外側から、周囲空気等のガスを引き込むように設計される。結果として、輸送管内のガス流と輸送管の中に引き込まれる第２のガスとの間の温度差を所与として、可変エダクタは、輸送管の中に引き込まれる第２のガスの量を調節し、輸送管内のガス流の所望の温度制御を提供するために使用されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、本発明は、ガス流の温度を制御するための装置であって、第１の端部と第２の端部とを有し、ある温度を有するガス流を第１の端部から第２の端部まで通すための通路を画定する第１の本体であって、本体は、それを通して通路の外側からの第２のガスが、通路の中に通過し得る少なくとも１つの開口部を画定する第１の本体と、第１の位置と第２の位置との間で移動する少なくとも１つの開口部に隣接して第１の本体に取り付けられた少なくとも１つの第２の本体であって、第１の位置において少なくとも１つの開口部を閉鎖し、第２の位置において少なくとも１つの開口部を開放し、それによって、第２のガスが少なくとも１つの開口部を通して通路の中に通過し、ガス流の温度を変化させることを可能にする少なくとも１つの第２の本体とを備えている、装置を提供する。
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態において、装置は、第１の端部と、第２の端部とを有する本体と、ガス流が本体を通して第１の端部から第２の端部まで通過することを可能にするように構成された輸送管または通路を画定する外側表面とを有する。本体は、本体の外側表面内に位置する複数の開口部と、開口部の各々に１つずつ、対応する複数のシャッタとを有する。シャッタの各々は、各シャッタがガス輸送管の中に開放され得、それによって、ガス輸送管内のシャッタの背後により低い圧力面積を生成し、その結果、ガス輸送管の外側からのガス等の第２のガスを対応する開口部を通してガス輸送管の中に引き込み、ガス流が、ガス輸送管を通過するように、外側表面に移動可能に接続される。シャッタの各々が、独立して動作させられ得、種々の程度まで開放され、それによって、各開口部を通した第２のガスの流率の制御を提供し得ることを理解されたい。
【０００８】
別の実施形態において、装置は、ガス流が、第１または上流ガス輸送管からスリーブを通して第２または下流ガス輸送管の中に通過するように、２つの別個のガス輸送管の２つの端部を接続するスリーブであり得る本体を有する。本実施形態において、スリーブは、主ガス流を提供するガス輸送管の外側の周囲に配置され、このガス輸送管の外寸より大きく定寸され、スリーブの内面と、それを通して第２のガスが主ガス流の中に通過し得るガス輸送管の外側表面との間に間隙または開口部を生成する。スリーブは、ガス輸送管に沿って往復してスライドすること、または移動させられることができる。上流ガス輸送管に向かって移動させられると、スリーブの内部は、上流ガス輸送管とのガスシールを生成し、それによって、第２のガスがガス輸送管の中に通過することを防止する。反対方向に移動させられると、ガスシールは、除去され、それによって、第２のガスが開口部を通してガス流の中に通過することを可能にする。
【０００９】
別の実施形態において、装置は、上で説明されるスリーブに類似し得るが、代わりに、スリーブは、ガス輸送管を中心として回転する。この場合、複数の開口部を有するプレートが、上流ガス輸送管に取り付けられ、スリーブの内面と上流ガス輸送管の外側表面との間に生成される、間隙または開口部への入口に配置され得る。複数の開口部を伴う同様に定寸されるプレートが、スリーブに取り付けられ、上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられたプレートに隣接して位置付けられる。両方のプレート上の開口部がスリーブが回転すると、スリーブに取り付けられるプレートが、上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられるプレートに隣接して同様に回転するであろうように、位置付けられる。回転の程度に応じて、両方のプレート上の対応する開口部は、開口部が部分的または完全に開放するように、部分的または完全に整列させられ得る。故に、スリーブは、回転させられ、ある量の第２のガスが、スリーブの内面と上流ガス輸送管の外側表面との間の開口部を通して、スリーブと上流ガス輸送管の外側表面との間の間隙を通して、スリーブを通過するガス流の中、最終的に、下流ガス輸送管の中に通過することを可能にすることができる。
【００１０】
別の実施形態において、装置はまた、回転するスリーブに関連して上で説明されるように、プレートの周囲に半径方向に位置付けられる複数の開口部を伴う取り付けられたプレートまたは表面を有するスリーブであり得るが、しかしながら、本実施形態において、スリーブは、使用中、定常状態である。本実施形態において、上で説明されるものに類似するシャッタが、プレート内の開口部に関連して使用され、開放し、それによって、第２のガスが、ガス輸送管を通過するガス流に添加されることを可能にするように、類似方式で制御される。また、同様に、シャッタの各々が、独立して動作させられ得、種々の程度まで開放され、それによって、各開口部を通した第２のガスの流率の制御を提供し得ることも理解されたい。
【００１１】
上で説明されるように、本発明の装置は、ガス流の温度を制御する方法、またはガス流の温度変化率を制御する方法において使用されることができ、そのいずれも、幅広い用途を有する。例えば、一実施形態において、下流の熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）上の熱応力を最小化するために、起動および他の過渡動作または条件中、ガスタービンからの排気ガス流の温度、または温度上昇率、または両方を制御することが望ましい。
【００１２】
いくつかの実施形態において、本発明は、ガス流の温度を制御する方法であって、第１のガス温度を有するガス流をガス輸送管に通すことであって、ガス輸送管の一部は、
第１の端部と第２の端部とを有し、ガス流を第１の端部から第２の端部まで通すための通路を画定する第１の本体であって、本体は、少なくとも１つの開口部する、第１の本体と、少なくとも１つの開口部を開放および閉鎖するための少なくとも１つの開口部に隣接して該第１の本体に取り付けられた少なくとも１つの第２の本体とを備えている、ことと、第２の本体を移動させ、少なくとも１つの開口部を開放し、それによって、該通路の外側におけるガスのガス圧力より低いガス圧力を生成することであって、通路の外側におけるガスは、第１のガス温度と異なる第２のガス温度を有する、ことと、該通路の外側におけるガスを通路の中、およびガス流の中に引き込み、それによって、ガス流の温度を変化させることとを含む方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。
【００１４】
【図２】図２は、本発明の一実施形態による、閉鎖位置にあるシャッタを伴う図１の装置の同一の斜視側面図を図示する。
【００１５】
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、シャッタを動作させるための機器の側面図を図示する。
【００１６】
【図４】図４は、本発明の一実施形態による、動作中の図１の装置を通したガスフローを図示する。
【００１７】
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による、動作中の図１の装置を通したガスフローを図示する。
【００１８】
【図６】図６は、ガスタービンおよび熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）と併せた本発明の使用を図示する。
【００１９】
【図７】図７は、本発明の一実施形態による、本発明の装置および方法のシミュレートされた性能を図示する。
【００２０】
【図８】図８は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。
【００２１】
【図９】図９は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。
【００２２】
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による、図９のガス流の温度を制御するための装置の斜視端面図を図示する。
【００２３】
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による、開放位置にある図９の装置の斜視側面図を図示する。
【００２４】
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。
【００２５】
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態による、互いに分離された図１２の上流ガス輸送管およびスリーブの斜視側面図である。
【００２６】
【図１４】図１４は、本発明の別の実施形態による、開放位置にある図１２の装置の斜視側面図を図示する。
【００２７】
【図１５】図１５は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。
【００２８】
【図１６】図１６は、本発明の別の実施形態による、開放位置にある図１５の装置の斜視側面図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、付随の図を参照して下でより完全に説明される。本発明は、特定の実施形態と併せて説明されるであろうが、本発明が、代替物、修正、および均等物を含むことを理解されたい。故に、以下の説明は、いくつかの実施形態が（例えば、用語「好ましくは」、「例えば」、または「一実施形態では」の使用によって）説明されているという点で例示的であるが、本説明は、本発明が本説明において具体的に列挙されていない他の実施形態を包含するので、本発明の実施形態のみに限定されている、またはそれのみを述べているものと見なされるべきではない。さらに、本説明の全体を通した、用語「発明」、「本発明」、「実施形態」、および類似用語の使用は、広義に使用され、本発明が、説明されている任意の特定の側面を要求する、またはそれに限定されること、またはそのような説明が、本発明が行われる、または使用され得る唯一の様式であることを意味することを意図していない。
【００３０】
概して、本発明は、例えば、温度の変化が、起動または他の過渡条件または動作を含む任意の数のプロセス条件または動作によって引き起こされ得るガス流の温度を低下させること、またはガス流の温度変化率を制御することによってガス流の温度を制御することまたはそれを緩和させることを行うための装置および方法の種々の実施形態を備えている。当業者が理解するであろうように、ガス温度またはガス流の温度変化率を制御することが有益であろう多くのプロセスが存在する。故に、本発明の装置および方法は、幅広い用途を有する。
【００３１】
概して、本発明の装置は、それを通して第１または主ガス流が通過し、所望に応じて、ガス輸送管の外側におけるガス等または周囲空気等の第２のガスが、主ガス流に添加され、主ガス流の温度を緩和させることを可能にする本体またはデバイスの種々の実施形態または設計を提供する。可変エダクタと称され得る本体またはデバイスは、ガス流の中にガス流を搬送するガス輸送管の外側から、周囲空気等のガスを引き込むように設計される。いくつかの実施形態において、可変エダクタは、輸送管を通して流動する主ガス流と、輸送管の外側を囲繞するガス等の第２のガスとの間に圧力差を生成し、輸送管を通して流動するガス流の中に第２のガスを引き込むことをもたらすために使用される。いくつかの実施形態において、可変エダクタは、ガス輸送管内のガス流の速度を利用し、輸送管の外側を囲繞するガス等の第２のガスをガス流の中に引き込むために使用される。故に、可変エダクタは、輸送管を通過するガス流の速度およびより低い圧力を利用する。加えて、可変エダクタは、輸送管の中に引き込まれる第２のガスの量の制御を提供するように設計される。結果として、輸送管内のガス流と輸送管の中に引き込まれる第２のガスとの間の温度差を所与として、可変エダクタは、輸送管の中に引き込まれる第２のガスの量を調節し、輸送管内のガス流の所望の温度制御を提供するために使用されることができる。本発明の装置が、これがまた、ガス輸送管の中およびガス流の中に引き込まれている第２のガスの量の制御を通した、ガス輸送管を通して流動するガス流の温度の制御または緩和も可能にするという点で、エダクタよりも優れていることを理解されたい。いくつかの実施形態において、これは、複雑な機器の必要性を伴わず、かつ単位補助負荷または追加の要求される電力要件の増加を殆どまたは全く伴わず、周囲空気または大気を第２のガスとして使用して、遂行されることができる。いくつかの実施形態において、可変エダクタは、ガス輸送管内にインラインに据え付けられること、または既存のガス輸送管の中に後付けされることができる。
【００３２】
可変エダクタが、そのうちのいくつかのものが下で説明される、種々の方法で設計され、ガス輸送管の外側からのガス等のある量の第２のガスをガス輸送管の中に引き込み、ガス輸送管内のガス流の温度を制御すること、またはガス輸送管内のガス流の温度変化率を制御すること、または両方を行う同一の目的を遂行し得ることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態において、装置は、第１の端部と、第２の端部と、ガス流が本体を通して第１の端部から第２の端部まで通過することを可能にするように構成された輸送管または通路を画定する外側表面とを有する本体を有する。本体は、本体の外側表面内に位置する複数の開口部と、開口部の各々に１つずつ、対応する複数のシャッタとを有する。シャッタの各々は、各シャッタがガス輸送管の中に開放され得、それによって、ガス輸送管内のシャッタの背後により低い圧力面積を生成し、その結果、ガス輸送管の外側からのガス等の第２のガスを対応する開口部を通してガス輸送管の中に引き込み、ガス流が、ガス輸送管を通過するように、外側表面に移動可能に接続される。シャッタの各々が、独立して動作させられ得、種々の程度まで開放され、それによって、各開口部を通した第２のガスの流率の制御を提供し得ることを理解されたい。シャッタの各々を独立して制御するための本能力が、主ガス流の中への第２のガスの非対称的導入を可能にし、それによって、主ガス流の中への第２のガスのフローの分布または方向の制御、および主ガス流との混合および主ガス流のフローの方向を生じさせるための能力を提供することを理解されたい。例えば、どのシャッタがどの程度まで開放および閉鎖されるかを制御することは、主ガス輸送管内で上向き、下向き、またはさらに側方に主ガス流のフローを誘導するように、主ガス流の中への第２のガスの導入を可能にする。開口部およびシャッタの向きおよび形状が、主ガス流の中への第２のガスのフローの方向を制御し、それによって、主ガス流の混合およびそのフローの方向の制御を生じさせるために使用され得ることも理解されたい。シャッタの各々はまた、閉鎖され、それによって、第２のガスが対応する開口部を通してガス輸送管およびガス流の中に通過することを防止することができる。シャッタを開放および閉鎖する本様式において、装置は、制御された量の第２のガスがガス輸送管を通過するガス流に添加されることを可能にする。異なる温度を有する第２のガスを使用することによって、ガス輸送管内のガス流の温度は、第２のガスの流率に基づいて制御されることができる。いくつかの実施形態において、シャッタまたは対応する開口部の向きが、第２のガスフローをガス輸送管の中に直線的に、またはガス輸送管内のガス流のガスフローに対して平行な方向に流動させること、またはガスをガス輸送管の中にある角度で流動させ、したがって、ガス輸送管の中に引き込まれているガスの渦巻状フローを生成すること等、ガス輸送管の中へのガスフローのある方向を提供するように設計され得ることを理解されたい。
【００３３】
別の実施形態において、装置は、ガス流が、第１または上流ガス輸送管からスリーブを通して第２または下流ガス輸送管の中に通過するように、２つの別個のガス輸送管の２つの端部を接続するスリーブであり得る本体を有する。本実施形態において、スリーブは、主ガス流を提供するガス輸送管の外側の周囲に配置され、所与の長さだけそのガス輸送管に重複する。特に、スリーブの上流端部は、上流ガス輸送管の外寸より大きく定寸され、スリーブの内面と、それを通して第２のガスが主ガス流の中に通過し得る上流ガス輸送管の外側表面との間に、間隙または開口部を生成する。反対端部において、スリーブは、下流ガス輸送管内に嵌合し、その時点において、ガスシールが、スリーブと下流ガス輸送管との間に提供される。スリーブは、所与の量をガスフローの方向に沿って、または上流または下流ガス輸送管の長さに沿って、往復してスライドまたは移動させられることができる。上流ガス輸送管に向かって移動させられると、スリーブの内部は、上流ガス輸送管とのガスシールを生成し、それによって、スリーブの内面と上流ガス輸送管の外側表面との間の間隙をシールし、ガス輸送管の外側を通してガス輸送管の中に通過するガス等の第２のガスを防止する。本ガスシールは、スリーブの内面に取り付けられ、スリーブと上流ガス輸送管との間の開口部または間隙を横断し、上流ガス輸送管の端部またはガス輸送管の端部に近接するその外側表面に対してシールするスリーブ内の内部漏斗部分によって生成されることができる。下流ガス輸送管に向かってガス輸送管の長さに沿って反対方向に移動させられると、スリーブの漏斗部分は、上流ガス輸送管の端部から分離される、またはそれから離れるように移動させられ、それによって、ガスシールを除去し、第２のガスがスリーブの内面と上流ガス輸送管の外側表面との間の開口部または間隙を通して、スリーブを通して、最終的に、下流ガス輸送管に通過するガス流の中に通過することを可能にする。しかしながら、いずれの位置においても、ガスシールが、スリーブと下流ガス輸送管との間に維持され、これは、スリーブと下流ガス輸送管との間にガスシールを生成しながら、スリーブが下流ガス輸送管に沿って往復して移動することを可能にするための、本技術分野において公知の任意の手段の使用を通して生成され得る。
【００３４】
別の実施形態において、装置は、上で説明されるスリーブに類似し得るが、ガス輸送管に沿って往復して移動するスリーブの代わりに、スリーブは、ガス輸送管を中心として回転する。この場合、複数の開口部を有するプレートまたは表面が、間隙または開口部を横断するように、スリーブの内面と上流ガス輸送管の外側表面との間に生成される間隙または開口部への入口に配置され得る。本プレートは、使用中、定常状態であるように、上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられ得る。複数の開口部を伴って同様に定寸されたプレートまたは表面が、スリーブに取り付けられ、これもまた、間隙または開口部を横断するように、上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられたプレートに隣接して位置付けられる。プレートは、これが上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられたプレートの内側または外側のいずれかにおいて隣接するように、スリーブに取り付けられ得る。両方のプレート上の開口部は、スリーブが回転すると、スリーブに取り付けられるプレートも同様に、上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられるプレートに隣接して回転するであろうように、位置付けられる。回転の程度に応じて、両方のプレート上の対応する開口部が、開口部が部分的または完全に開放するように、部分的または完全に整合し得る。対応して、スリーブは、スリーブに取り付けられるプレートが、上流ガス輸送管の外側表面に取り付けられるプレート上の開口部を部分的に閉塞させる、または完全に遮断するように、回転させられることができる。故に、スリーブは、回転させられ、ある量の第２のガスが、スリーブの内面と上流ガス輸送管の外側表面との間の開口部を通して、スリーブと上流ガス輸送管の外側表面との間の間隙を通して、スリーブを通過するガス流の中、最終的に、下流ガス輸送管の中に通過することを可能にすることができる。ガスシールが、スリーブと下流ガス輸送管との間に維持され、これは、スリーブと下流ガス輸送管との間にガスシールを生成しながら、スリーブが回転することを可能にするための技術分野において公知の任意の手段の使用を通して生成され得る。
【００３５】
別の実施形態において、装置はまた、回転するスリーブに関連して上で説明されるように、プレートの周囲に半径方向に位置付けられる複数の開口部を伴う取り付けられたプレートまたは表面を有するスリーブであり得るが、しかしながら、本実施形態において、スリーブは、使用中、定常状態である。本実施形態において、上で説明されるもの等に類似するシャッタが、プレート内の開口部に関連して使用され、開放し、それによって、第２のガスが、ガス輸送管を通過するガス流に添加されることを可能にするように、類似方式で制御される。また、同様に、シャッタの各々が、独立して動作させられ得、種々の程度まで開放され、それによって、各開口部を通した第２のガスの流率の制御を提供し得ることも理解されたい。また、上で説明されるように、シャッタの各々を独立して制御するための本能力は、主ガス流の中への第２のガスの非対称的導入を可能にし、それによって、主ガス流の中への第２のガスのフローの分布または方向の制御、および主ガス流との混合および主ガス流のフローの方向を生じさせるための能力を提供する。同様に、開口部およびシャッタの向きおよび形状もまた、主ガス流の中への第２のガスのフローの方向を生じさせるために使用され得る。
【００３６】
上で説明されるように、本発明の装置は、ガス流の温度を制御するため、またはガス流の温度変化率を制御する方法において使用されることができ、そのいずれも、幅広い用途を有する。例えば、一実施形態において、下流の熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）上の熱応力を最小化するために、起動および他の過渡動作または条件中、ガスタービンからの排気ガス流の温度、または温度上昇率、または両方を制御することが望ましい。複合サイクルプロセスにおけるガスタービンの起動中、排気ガス温度は、２分未満以内にほぼ１，０００°Ｆまで上昇し得る。この規模の温度上昇は、そのケーシングおよび内部構成要素および関連する配管を含むＨＲＳＧに関する重大な熱応力事象をもたらし得る。同様に、温度上昇も、過渡動作または条件中、被られ得る。これらの場合に、本発明の装置は、周囲空気等のより低い温度を有する第２のガスをガスタービンからの排気ガスに添加し、それによって、排気ガスの温度を低下させ、そうでなければＨＲＳＧによって被られる著しい温度上昇またはスパイクを低下させる、または最小化するために使用され得る。具体的に、ユーザが、制御されるべき温度を有するガス流を搬送するガス輸送管の外側からのガス等の、ある量の第２のガスが、ガス流に添加されることを可能にするための、可変エダクタのための種々の設計のうちの１つを動作させ得る。例えば、ユーザは、シャッタのうちの少なくとも１つ以上を開放し、第２のガスが、本発明の装置の本体の外側表面内の対応する開口部を通して、同時に、本発明の装置を通過するガス流の中に通過することを可能にし得る。代替として、ユーザは、２つのガス輸送管に接続し、ガス輸送管を通したガスフローの方向に沿って２つのガス輸送管の周囲に配置されたスリーブを移動させ、第２のガスが、スリーブと上流ガス輸送管との間の間隙を通してガス流の中に通過することを可能にし得る。代替として、ユーザは、２つのガス輸送管を接続し、２つのガス輸送管の周囲に配置されたスリーブを回転させ、２つの隣接するプレートまたは表面内の複数の開口部を部分的または完全に整合させ、第２のガスが、スリーブと上流ガス輸送管との間の開口部を通してガス流の中に通過することを可能にし得る。特に、ガスタービンの文脈において、ガス輸送管を通した排気ガスのガス速度が、比較的に高く、比較的に低い圧力を伴うため、エダクタの効率は、非常に良好であり、それによって、制御された方式で、周囲大気を比較的に容易に引き込み、ＨＲＳＧに進入する排気ガスを緩和させるであろう。ガスタービン排気ガス温度と周囲空気のものとの間の有意な温度差を所与として、比較的に少量の周囲空気が、かなりの緩和影響を及ぼすであろう。
【００３７】
また、いくつかの実施形態において、上流のプロセス条件または動作に起因するガス流内の温度増加率の制御も、本発明の装置によって提供され得ることも理解されたい。例えば、再び、複合サイクルプロセスにおけるガスタービンの起動中、排気ガス温度は、２分未満以内にほぼ１，０００°Ｆまで上昇し得る。特定の温度設定点を達成するための装置を使用することと対照的に、本発明の装置を使用することによって、本温度変化率もまた、制御されることができる。言い換えると、ガス流（例えば、ガスタービンからの排気ガス流）内の温度が、急速に上昇し始めるにつれて、再び、特定の温度設定点を達成するための装置を制御することと対照的に、本発明の装置は、その温度が上昇する率を制御するために動作させられることができる。このように、下流機器に及ぼす突然の温度上昇の影響が、実際の温度自体にかかわらず、低減される、または最小化されることができる。
【００３８】
以下、本発明の装置の種々の実施形態および他の特徴が、図に関連してより詳細に説明される。また、以下は、例えば、装置のための制御方法を含む本発明の装置を使用するための種々の方法を説明する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。描写されるように、装置１００は、第１の端部１０２と、第２の端部１０４と、外側表面１０６とを有する本体１０１を備えている。本体１０１は、形状が略円筒形であり、ガス流が、本体１０１によって第１の端部１０２から第２の端部１０４まで画定されるガス輸送管または通路１０８を通過することを可能にするように構成される。ガス流が、その排気ガス流がＨＲＳＧに給送するガスタービンを含むガスタービンからの排気ガス流等の産業用途におけるガス流を含むその温度または温度上昇率が制御されることになる、任意のガス流であり得ることを理解されたい。
【００４０】
加えて、本体１０１は、本体１０１の外側表面１０６に沿って分散させられた複数の開口部１１０を備えている。本体１０１はさらに、外側表面１０６に沿って分散させられ、それに移動可能に接続された複数のシャッタ１１２を備えている。複数のシャッタ１１２の各々は、対応する開口部１１０に隣接し、それに関連付けられる。図１に描写される装置の図において、可視である３つの開口部１１０が、存在する。各開口部１１０は、これが関連付けられた対応するシャッタ１１２を有する。加えて、各開口部１１０および各シャッタ１１２は、形状が略長方形である。図１に描写される側面図では見えない本体１０１の外側表面１０６に沿って分散させられた１つ以上の追加の開口部１１０およびシャッタ１１２が存在し得ることを理解されたい。したがって、各開口部１１０および各シャッタ１１２の厳密な寸法に応じて、本体１０１の外側表面１０６に沿って分散させられた５個、６個、７個、８個、９個、または１０個、またはそれを上回る開口部１１０を含む任意の数の開口部１１０および対応するシャッタ１１２が存在し得ることを理解されたい。本発明の装置の使用によって所望される緩和の程度に応じて、開口部１１０のサイズおよび数が、適切に調節され得ることを理解されたい。
【００４１】
いくつかの実施形態において、開口部１１０が、本体１０１の円周の周囲の半径方向に均一に分散させられることを理解されたい。開口部１１０はまた、本体１０１の円周の周囲に開口部１１０の２つの円が存在するように分散させられ得る。開口部１１０が、本体１０１の外側表面１０６内の縁によって画定されること、および縁が、例えば、正方形または長方形を含む多角形等の任意の平面幾何学形状を画定し得ることを理解されたい。また、対応するシャッタ１１２が、対応する開口部１１０と同一の幾何学的円周を有し得ることも理解されたい。各シャッタ１１２は、いくつかの実施形態において、平坦なプレートであり得る。複数のシャッタの各々を含む装置の本体１０１は、金属または金属合金を含む当業者に公知の任意の好適な材料から構築され得る。
【００４２】
複数のシャッタ１１２の各々は、本体１０１の外側表面１０６に対して開放し、それによって、周囲空気等の第２のガスが、本体１０１の外側から対応する開口部１１０を通してガス輸送管１０８の中に通過することを可能にするように構成される。図１は、第２のガスが、本体１０１の外側から、各対応する開口部１１０を通してガス輸送管１０８の中に通過することを可能にするであろう、シャッタ１１２を開放しているものとして図示する。同様に、複数のシャッタ１１２の各々は、本体１０１の外側表面１０６に対して閉鎖し、それによって、第２のガスが、本体１０１の外側から対応する開口部１１２を通してガス輸送管１０８の中に通過することを防止するように構成される。故に、複数のシャッタ１１２はまた、閉鎖位置にあるとき、ガス輸送管１０８内のガス流が、ガス輸送管１０８から漏出または逃散することを防止するように構成される。
【００４３】
本体１０１へのシャッタ１１２の取り付けが、シャッタ１１２を本体１０１に移動可能に接続し、シャッタ１１２が開放および閉鎖することを可能にする任意の機械的コネクタ１１４を使用して、遂行され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態において、シャッタ１１２の各々は、ヒンジまたはヒンジ状の機構を使用して接続され得る。シャッタ１１２の片側が、対応する開口部１１０を画定する本体１０１の外側表面１０６の縁のうちの１つに接続されることを理解されたい。図１に示されるように、開口部１１０の各々は、長方形等の多角形の形状の縁によって画定される。一実施形態において、シャッタ１１２の各々は、ガス輸送管１０８を通したガスフローの方向に対して、開口部１１２の他または残りの縁の上流にある開口部１１２の対応する縁に取り付けられる。図１に関して、ガス輸送管１０８を通したガスフローは、本体１０１の第１の端部１０２から第２の端部１０４まで、すなわち、左から右へのものである。故に、ヒンジ等の機械的コネクタ１１４は、開口部１１２の最左縁上に位置する。この場合、シャッタ１１２は、ヒンジ１１４を中心として回転し、開放されると、内向きに、ガス輸送管１０８の中に移動し、それによって、ガス輸送管１０８の中に突出するであろう。このように、シャッタ１１２は、ガス輸送管１０８の内側におけるシャッタ１１２の裏側または上流側において低圧力面積を生成し、それによって、第２のガスが、ガス輸送管１０８の内側におけるシャッタ１１２の下流側にわたってガス輸送管１０８の中に通過するように、開口部１１０を通した周囲空気等の第２のガスを引き込むための駆動力を提供する。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態による、閉鎖位置にあるシャッタを伴う図１の装置の同一の斜視側面図を図示する。描写されるように、シャッタ１１２は、図１に示されるように、各開口部１１０に対応する本体１０１の外側表面１０６に沿って分散させられる。図２に描写されるように、３つの可視シャッタ１１２の各々は、その対応する開口部１１０に対して閉鎖される。任意のシャッタ１１２が、その対応する開口部１１０に対して閉鎖されると、これが、外側表面１０６と略同一平面であり得ることを理解されたい。結果として、輸送管１０８を通過するガス流、および本体１０１の外側における、または外側表面１０６に隣接する第２のガスは、所与の開口部１１０を横断する、またはそれを通過することが実質的に不可能である。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態による、シャッタを動作させるための機器の側面図を図示する。描写されるように、閉鎖位置１１２ａにあるシャッタが、シャッタが開放および閉鎖することを可能にするヒンジ等の任意の機械的コネクタ１１４を使用して、本体１０１に取り付けられることができる。開放位置１１２ｂにあるシャッタは、ヒンジ１１４の軸を中心とした、シャッタ１１２の一端の回転から結果として生じる。シャッタ１１２は、その他端においてアクチュエータ３０４に接続される、連結部３０２の一端に取り付けられる。アクチュエータ３０４は、次いで、アクチュエータ３０４に連結部３０２を移動させ、それによって、シャッタ１１２を閉鎖位置１１２ａと開放位置１１２ｂとの間で移動させる、電気制御信号によって制御されることができる。
【００４６】
アクチュエータ３０４がまた、完全に閉鎖されたもの１１２ａと完全に開放しているもの１１２ｂとの間の任意の位置までシャッタを開放することを生じさせるように制御され得ることを理解されたい。このように、シャッタは、種々の量または程度まで開放され、それによって、それを通して第２のガスがガス輸送管１０８の中に通過し得るより小さいまたはより大きい有効開口部を提供することができる。故に、シャッタを完全開放または完全閉鎖の間の任意の位置まで開放することは、対応する開口部１１０を通してガス輸送管１０８の中に通過することを可能にされる第２のガスの量の精度を提供し、それによって、本発明の装置に、およびガス輸送管１０８の中に給送されているガス流の緩和の程度のさらなる制御を提供する。具体的に、複数の種々の程度の開放の各々が、ガス輸送管１０８の中への第２のガスの具体的な流率に関連付けられ得る。当業者は、ガス輸送管１０８の中への第２のガスの異なる流率が、少なくとも部分的に、複数の対応する開口部１１０のそれぞれと、それを通して第２のガスが通過し得る複数のシャッタのそれぞれとの間に形成される開口部の寸法、およびそれを通して第２のガスが通過し得る開口部を横断する圧力降下に基づいて決定され得ることを理解するであろう。故に、シャッタが開放される程度が、決定されることができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、シャッタが、完全に閉鎖される、または完全に開放されるようにのみ動作させられ得ることを理解されたい。
【００４７】
１つ以上の制御システムが、シャッタの開放および閉鎖を調節するために利用され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態において、制御システムは、シャッタの全ての同時または近同時の開放および閉鎖を可能にする。また、制御システムが、各シャッタを別個に開放および閉鎖するために、かつ各シャッタが別個に開放される程度を制御するために使用され得ることも理解されたい。故に、シャッタの各々が、独立して動作させられ得、種々の程度まで開放され、それによって、各開口部を通した第２のガスの流率の制御を提供し得ることを理解されたい。シャッタの各々を独立して制御するための本能力が、主ガス流の中への第２のガスの非対称的導入を可能にし、それによって、主ガス流の中への第２のガスのフローの分布または方向の制御、および主ガス流との混合および主ガス流のフローの方向を生じさせるための能力を提供することを理解されたい。例えば、どのシャッタがどの程度まで開放および閉鎖されるかを制御することは、例えば、どのシャッタがどの程度まで開放および閉鎖されるかを制御することは、主ガス輸送管内で上向き、下向き、またはさらに側方に主ガス流のフローを誘導するように、主ガス流の中への第２のガスの導入を可能にする。
【００４８】
使用時、本発明の装置は、その種々の実施形態において、装置を通過する、ガス流の温度を制御するため、またはガス流によって被られる任意の温度変化率を制御するための能力を提供する。本発明の装置は、既存のガス輸送管内に据え付けられる、またはユーザがガス輸送管を通過する、ガス流の温度を緩和させることを所望する、新しいガス輸送管設計に組み込まれることができる。動作中、緩和されるべきガス流は、図１に示される実施形態の本体１０１によって提供されるガス輸送管１０８等の本発明の装置によって提供されるガス輸送管のその部分を含むガス輸送管を通過する。ガスタービンからの排気ガスが、緩和されるべきガス流である場合、ガスタービンの起動または任意の過渡動作中等、ガス流の温度を緩和させる必要性を被ると、複数のシャッタのうちの少なくとも１つが、所望の開放の程度まで開放され、それによって、所定の流率の周囲空気等の第２のガスが、本発明の装置の本体内の開口部を通してガス輸送管の中に通過することを可能にすることができる。理論によって限定されるわけではないが、本発明の装置は、可変エダクタを提供する。故に、ガス輸送管を通過するガス流の速度は、装置の本体または外側表面の外側から第２のガス流を引き込み、それによって、ガス輸送管を通過するガス流に第２のガスを添加するように作用する。したがって、ガス輸送管内のガスの速度が高いほど、ガス輸送管の外側における、第２のガスのより高い圧力に適応し得ることを理解されたい。２つのガス流間の温度差およびそれらの相対質量流率を所与として、これは、これがガス流の本発明の装置から退出する際のガス流の温度、またはこれが本発明の装置から退出する際にガス流によって被られている温度上昇率を制御するための能力を提供する。したがって、本発明の装置は、これがまた、種々の程度まで開放され、輸送管および一次ガス流の中に引き込まれている第２のガスの量を制御し、それによって、装置から退出する一次ガス流の温度を制御し得る複数のシャッタの制御された使用を通した一次ガス流の温度の制御または緩和を可能にする点で、エダクタよりも優れている。
【００４９】
第２のガス流とガス輸送管内のガス流との間の温度差に基づく、ガス輸送管内のガス流への本第２のガスの添加は、ガス輸送管内のガス流の温度を制御すること、またはガス輸送管内のガス流内の温度の急激な上昇等の温度変化率を制御することをたらす。いくつかの実施形態において、第２のガスが、第１のガス流のものより低い温度を有し得ることを理解されたい。純粋に非限定的実施例として、ガスタービンの場合において、第２のガスは、本発明の装置によって提供されるガス輸送管のその部分に進入するガス流の温度より約１，０００°低い、またはそれを上回る温度を有し得る。故に、一実施形態において、本発明の装置は、特に、排気ガス流の温度が急激に上昇する、起動中または過渡動作または条件中、大気を第２のガスとして利用し、ガスタービンからの排気ガス流の温度を低下させ得る。
【００５０】
シャッタが開放され得る程度が、ガス輸送管を通過するガス流のために要求される緩和に応じて、経時的に調節され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態において、そのような調節は、ガス流の温度変化のための理由が排除されると、ガス流の温度の初期変化に応じてシャッタの全てを完全に開放することと、シャッタが完全に閉鎖されるであろう点まで、経時的にシャッタを緩徐に閉鎖すること等の開放の程度を変動させることとを含み得る。例えば、ガスタービンの起動中、シャッタは、完全に開放され得、ガスタービンが、定常状態に接近し、排気温度が、安定し始めるにつれて、シャッタは、その時点でシャッタが完全に閉鎖されるであろうガスタービンおよび排気ガス温度が定常状態になる点まで、本周期の間、緩徐に閉鎖され得る。いくつかの実施形態において、シャッタが開放される程度の調節は、シャッタの所与の亜集合を単に完全に開放または完全に閉鎖することであり得る。
【００５１】
本発明のある側面において、複数のシャッタにおける率も、同様に制御され得ることを理解されたい。純粋に非限定的実施例として、ユーザは、本体の中への第２のガスの具体的な流率を達成するために、複数のシャッタのうちの少なくとも１つの開放率を制御し、それによって、第１のガス流の第１のガス温度の所望の低下を達成し得る。
【００５２】
開放および閉鎖すること、どのシャッタを開放および閉鎖するか、シャッタが開放される程度、および開放率を含む複数のシャッタの制御が、全て制御され得ることを理解されたい。シャッタのそのような制御のために使用されるデータが、収集され得る。例えば、本発明の装置の上流および下流の両方のガス流温度、および第２のガス流の温度（例えば、周囲空気温度）が、フィードバックまたはフィードフォーワード制御システム等の制御システムにおいて、シャッタを制御するために使用され得る。ガス流の流率および圧力等の他のデータもまた、監視され、シャッタを制御するために使用され得る。そのような監視は、限定ではないが、温度センサ、熱電対等を含む任意の温度監視デバイスによって達成され得る。
【００５３】
図４は、本発明の一実施形態による、動作中の図１の装置を通したガスフローを図示する。描写されるように、本発明の装置１００に進入するガス流４０２が、装置１００の本体１０１によって提供されるガス輸送管１０８の中に通過する。本実施形態において、シャッタ１１２は、第２のガス流４０４が開口部１１０を通過し、ガス輸送管１０８に進入するガス流４０２と結合されるように、開放位置にある。結合されたガス流４０６は、次いで、装置１００の本体１０１によって提供されるガス輸送管１０８から退出する。
【００５４】
図５は、本発明の別の実施形態による、動作中の図１の装置を通したガスフローを図示する。描写されるように、本発明の装置１００に進入するガス流４０２は、装置１００の本体１０１によって提供されるガス輸送管１０８の中に通過する。本実施形態において、シャッタ１１２は、第２のガス流４０４が対応する開口部（開口部は、閉鎖されたシャッタ１１２によって被覆されているので、示されていない）を通して引き込まれない、またはガス輸送管１０８に進入するガス流４０２と結合され得ないように、閉鎖位置にある。ガス流４０６は、次いで、本発明の装置１００によって影響を及ぼされていない状態で、装置１００の本体１０１によって提供されるガス輸送管１０８から退出する。
【００５５】
図６は、ガスタービンおよび熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）と併せた、本発明の使用を図示する。描写されるように、ガスタービン６０２は、図１に関連して説明される実施形態等の、本発明の装置６０４を通過される排気ガス流を生産する。図６において、３つのシャッタ６０６および３つの対応する開口部６０８が、図示されているが、追加のシャッタおよび開口部も、装置６０４の設計内に含まれ得ることを理解されたい。装置６０４を通過した後、ガス流は、ＨＲＳＧ６１０に給送される。動作中、排気ガス流は、最大約１，０００〜１，３００°Ｆの温度を有し得、その間、冷間始動が、ガスタービン６０２の起動の数分間以内に到達され得る。故に、シャッタ６０６は、周囲空気が、それを通して排気ガス流が通過し、そのガス流の温度を緩和させる輸送管に進入することを可能にするように動作させられるであろう。いくつかの実施形態において、排気ガス流の温度は、制御システムが、例えば、開放されているシャッタの数およびそれらが開放される程度を制御することによって、緩和の程度を変調させることを可能にするように監視されることができる。このように、排気ガス流の温度および温度変化率は、特に、より大きい程度の緩和が、ガスタービンの制御されたプロセス動作と比較して要求されるであろうときの冷間始動の間、排気ガス温度に暴露されるＨＲＳＴ６１０の構築材料を考慮すると、ＨＲＳＧ６１０が暴露されるガス温度を緩徐に上昇させるように制御されることができる。
【００５６】
図７は、本発明の一実施形態による、本発明の装置および方法のシミュレートされた性能を図示する。図７に図示される実施形態は、例えば、図６に示されるように、ＨＲＳＧに給送される、ガスタービン排気ガス流への本発明の適用である。具体的に、図７に図示される実施形態は、排気ガス流の温度（「ＧＴ排気温度」）が短期間において突然かつ著しい上昇を被る、起動または過渡動作等の期間の間のガスタービン排気ガス流への本発明の適用である。故に、本実施形態において、図１に関連して上で説明されるもの等の本発明の装置は、それを通してガスタービン排気ガス流が通過する輸送管の一部であり、ＨＲＳＧに進入することに先立ってガスタービンからの排気ガス流の温度を緩和させるために使用されるであろう。
【００５７】
排気ガス流の温度の本突然の上昇に応答して、本発明の装置上のシャッタが、開放するであろう。経時的な開放の具体的な程度が、図７（シャッタ位置）に示されている。図示されるように、シャッタは、ガス排気温度の上昇率とほぼ同時に開放し、排気ガス流温度が上昇し続けるにつれて、より完全に開放し続ける。本実施形態において、本発明の装置および方法が、そのガス流の温度の上昇率が、これが本発明の装置から退出し、例えば、ＨＲＳＧに進入するにつれて、低下されるように、排気ガス流温度の上昇率を低下させるために使用されることを理解されたい。そのため、ＨＲＳＧは、上昇する温度を伴う入口ガス流を被るであろうが、その温度の上昇率は、本発明の装置の上流のガスタービンからの排気ガス流の温度の上昇率より著しく低くなるように低下される。この効果は、本発明の装置の下流にあり、ガスタービンからの排気ガス流を緩和させるためのその装置の使用後であるＨＲＳＧに進入するガス流の温度によって図７に図示されている。示されるように、ＨＲＳＧに進入するガス温度（ＨＲＳＧガス入口温度）の上昇は、確かに上昇するが、ガスタービンから退出する排気ガス流のものよりはるかに低い率で上昇する。故に、ＨＲＳＧおよび関連する構成要素への応力は、そうでなければ、ＨＲＳＧおよび関連する構成要素上に著しい応力を引き起こし得るＨＲＳＧへの入口ガス温度の突然かつ著しい上昇であるであろうもの低下させることによって、最小化される、または低減される。
【００５８】
本発明の設計がまた、ガスタービンシステムを清浄にするプロセスに関連して使用され得ることを理解されたい。例えば、ガスタービンを点火させることに先立って、ガスタービンは、任意の蓄積された可燃性ガスの下流の輸送管およびＨＲＳＧを含むシステムを清浄にするためのファンとして動作させられ得る。その後、ガスタービンは、点火され、動作させられることができる。本発明の設計は、清浄にするステップ中のシステムを通したガスの質量流率を上昇させるために使用され得、これは、清浄にするステップのために要求される時間量の短縮をもたらし得る。
【００５９】
図８は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。装置８００は、開口部および対応するシャッタの向きを除いては、図１に示されるものに類似する。使用中の図１の開口部１１０および対応するシャッタ１１２は、開口部を通してガス流と同一のガスフローの方向でガス流の中に通過する、第２のガスを提供するであろう。具体的に、装置１００を通した内向きのガス輸送管の中へのガスフローの方向に略法線である、開口部１１０の上流縁に沿ったシャッタ１１２の開放は、装置１００を通したガスフローの方向に法線であるシャッタの開放をもたらすであろう。したがって、第２のガスは、本質的に、ガス輸送管または通路１０８内のガス流と同一のガスフローの方向において、開口部１１０を通過するであろう。図８は、図１の開口部１１０に形状が類似するが、装置８００を通したガスフロー８０３の方向に対して平行ではない、開口部８０２を画定する縁を有する、複数の開口部８０２を図示する。この場合、シャッタ８０４は、開放することに応じて、第２のガス８０６が、開口部８０２を通して装置８００内のガス流８０３のガスフローの方向以外の方向でガス流の中に通過するであろうように、各開口部８０２の縁に取り付けられる。このように、第２のガスは、装置８００または装置内の通路内に渦巻状ガスフローを生成するであろう。装置８００に進入することに応じた、第２のガスの本渦巻状ガスフローの全体的ガスフローおよびその方向に及ぼす全体的影響は、添加されている第２のガスの量およびその相対速度／運動量に依存するであろう。開口部およびシャッタの向きを使用した第２のガスの導入の制御が、上で説明されるように、どのシャッタが開放されるか、およびどの程度まで開放されるかを独立して制御するための能力によって提供される制御と併せて使用され得ることを理解されたい。
【００６０】
図９は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。描写されるように、装置９００は、（矢印によって示されるような）ガス流９０８が、第１または上流ガス輸送管９０４から、スリーブ９０２によって画定される通路またはガス輸送管９０９を通して第２または下流ガス輸送管９０６の中に通過し得るように、２つの別個のガス輸送管９０４、９０６の２つの端部を接続するスリーブ９０２であり得る。本実施形態において、スリーブ９０２は、上流ガス輸送管９０４の外側の周囲に配置され、ガス輸送管９０２を通したガスフローの方向に沿って測定されるような所与の長さだけそのガス輸送管９０４に重複する。特に、スリーブ９０２の上流端部９１０は、上流ガス輸送管９０４の外寸より大きく定寸され、それによって、スリーブ９０２の内面と上流ガス輸送管９０４の外側表面との間に間隙または開口部９１２を画定または生成する。間隙または開口部９１２のサイズが、上流ガス輸送管９０４を中心としたスリーブ９０２の定寸に基づいて設計され得ることを理解されたい。スリーブ９０２の下流端部９１１は、下流ガス輸送管９０６の内側において嵌合し、円周方向シールが、スリーブ９０２の下流端部９１１と下流ガス輸送管９０６との間にガスシールを提供するために使用されることができる。直接的な円周方向シールの上への高温ガスの衝突が、下流ガス輸送管９０６の内側において嵌合するスリーブ９０２によって最小化され、または防止され得、これが、次に、シール破損およびガス漏出の可能性を低減させることを理解されたい。一実施形態において、下流ガス輸送管９０６の内面とスリーブ９０２の外面との間の円周方向シールは、スリーブ９０２の下流端部またはその近傍のスリーブ９０２の外周全体の周囲に添着される、高温可撓性金属ガスケットである。
【００６１】
スリーブ９０２は、（ガス流９０８を表す矢印の方向によって示されるような）ガスフローの方向に沿って、またはガス輸送管９０４、９０６の長さに沿って、所与の量を往復してスライドすることができる。スリーブ９０２の移動は、アクチュエータモータ９１３を使用して制御されることができる。上流ガス輸送管９０４に向かってガス輸送管９０４、９０６の長さに沿って移動させられると、スリーブ９０２の内部は、上流ガス輸送管９０４とのガスシールを生成し、または上流ガス輸送管９０４の表面に対してシールし、それによって、スリーブ９０２の内面と上流ガス輸送管９０４の外側表面との間の間隙または開口部９１２をシールし、スリーブ９０２の外側または上流ガス輸送管９０４を通してスリーブ９０２の中に通過するガス等の第２のガスを防止する。このガスシールは、スリーブ９０２が上流ガス輸送管９０４に向かって移動させられると、間隙または開口部９１２を横断し、上流ガス輸送管９０４の端部またはガス輸送管９０４の端部の付近のその外側表面に係合する、またはそれに対してシールする、スリーブ９０２の内側表面等に、スリーブ９０２内に取り付けられる、内部漏斗部分またはカラー９１４によって生成されることができる。故に、図９に示されるように、装置９００は、ガスシールが、スリーブ９０２の内面と上流ガス輸送管９０４の外側表面との間に生成されるように閉鎖位置にあるように図示され、これは、ガスが間隙または開口部９１２を通していずれの方向にも通過することを防止する。スリーブ９０２の下流端部９１１と下流ガス輸送管９０６との間の円周方向ガスシールが、その往復スライドも含め、スリーブ９０２の使用中に維持されることを理解されたい。故に、スリーブ９０２の下流端部９１１と下流ガス輸送管９０６との間の接続は、スリーブ９０２が下流ガス輸送管９０６に沿って往復して移動しながら、ガスシールを維持するための能力を提供しなければならない。ガスシールは、この場所において維持され、この時点におけるガス流からのいかなるガスの解放も回避する。
【００６２】
図１０は、本発明の一実施形態による、図９のガス流の温度を制御するための装置の斜視端面図を図示する。描写されるように、スリーブ９０２は、スリーブ９０２内に位置付けられる、漏斗部分またはカラー９１４を有する。カラー９１４は、スリーブ９０２の内側表面に取り付けられ、その表面から離れるように、かつスリーブ９０２の中心に向かって内向きに角度付けられるか、または、テーパ状にされる。漏斗部分またはカラー９１４の末端縁１００２は、上流ガス輸送管９０４の外側表面と噛合し、ガスがスリーブ９０２の内面と上流ガス輸送管９０４の外側表面との間の間隙９１２を通過することを防止する、ガスシールを生成する。ガスシールは、スリーブ９０２が往復して移動しないように妨げるものではないことを理解されたい。一実施形態において、漏斗部分またはカラー９１４の末端縁１００２は、上流ガス輸送管に対して係合されると、上流ガス輸送管９０４の縁においてガスシールを生成する、ゴムガスケットまたは類似する部分等の可撓性部分を含有し得る。他の設計も、スリーブ９０２の内面と上流ガス輸送管９０４の外側表面との間にガスシールを生成するために使用され得ることを理解されたい。
【００６３】
図１１は、本発明の一実施形態による、開放位置にある図９の装置の斜視側面図を図示する。描写されるように、スリーブ９０２は、下流ガス輸送管９０６に向かって移動させられ、それによって、上流ガス輸送管９０４とスリーブ９０２の漏斗部分またはカラー９１４との間のガスシールを除去している。故に、スリーブ９０２は、漏斗またはカラー９１４が上流ガス輸送管９０４の端部から離れるように位置付けられる、またはそれから分離されているため、開放位置に示されている。この場合、ガス流９０８は、単純に、漏斗部分またはカラー９１４の開口部１１０２を通過する。ガス流９０８が、通路または輸送管９０９を通してスリーブ９０２内に通過するにつれて、上流ガス輸送管９０４の外側に位置するガスまたは周囲空気等の第２のガス１１０４は、間隙または開口部９１２を通してスリーブ９０２内の通路内のガス流９０８の中に引き込まれる。第２のガス流１１０２とガス輸送管内のガス流９０８との間の温度差に基づいて、ガス輸送管内のガス流９０８への本第２のガス１１０２の添加は、ガス輸送管内のガス流９０８の温度を制御するステップ、またはガス輸送管内でのガス流９０８内の温度の急激な上昇等の温度変化率を制御するステップをもたらす。スリーブ９０２が、図９に示される完全開放位置と閉鎖位置との間の任意の位置まで移動させられ得ることを理解されたい。スリーブ９０２を完全開放位置と閉鎖位置との間の位置に位置付けることは、漏斗部分またはカラー９１４および上流ガス輸送管９０４端部の相対位置に起因して、間隙９１２を通して流動するガスの量を制御するための能力を提供する。言い換えると、カラー９１４が、ガス輸送管９０４の端部により近接して移動させられるにつれて、間隙９１２は、より制限された状態になり、したがって、より少ないガスが上流ガス輸送管９０４の外側から間隙９１２を通してスリーブ９０２内のガス流９０８の中に通過することを可能にするであろう。
【００６４】
再び、スリーブ９０２の位置にかかわらず、下流ガス輸送管９０６との円周方向のガスシールが、維持されることを理解されたい。スリーブ９０２と下流ガス輸送管９０６との間にガスシールを生成しながら、スリーブ９０２が下流ガス輸送管９０６に沿って往復して移動することを可能にするための、当技術分野において公知の任意の手段が、使用され得ることを理解されたい。
【００６５】
図１２は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。描写されるように、装置１２００は、（矢印によって示されるように）ガス流１２０８が、第１または上流ガス輸送管１２０４から、スリーブ１２０２によって画定される通路またはガス輸送管１２０９を通して第２または下流ガス輸送管１２０６の中に通過し得るように、２つの別個のガス輸送管１２０４、１２０６の２つの端部を接続するスリーブ１２０２であり得る。本実施形態において、スリーブ１２０２は、上流ガス輸送管１２０４の外側の周囲に配置され、ガス輸送管１２０２を通したガスフローの方向に沿って測定されるような所与の長さだけ、そのガス輸送管１２０４に重複する。特に、スリーブ１２０２の上流端部１２１０は、上流ガス輸送管１２０４の外寸より大きく定寸され、スリーブ１２０２の内面と上流ガス輸送管１２０４の外側表面との間に間隙または開口部１２１２を画定または生成する。スリーブ１２０２の下流端部１２１１は、下流ガス輸送管１２０６の内側において嵌合し、円周方向シールが、スリーブ１２０２の下流端部１２１１と下流ガス輸送管１２０６との間にガスシールを提供するために使用されることができる。直接的な円周方向シールの上への高温ガスの衝突が、下流ガス輸送管１２０６の内側において嵌合するスリーブ１２０２によって最小化される、または防止され得、これが、次に、シール破損およびガス漏出の可能性を低減させることを理解されたい。一実施形態において、下流ガス輸送管１２０６の内面とスリーブ１２０２の外面との間の円周方向シールは、スリーブ１２０２の下流端部またはその近傍のスリーブ１２０２の外周全体の周囲に添着される、高温可撓性金属ガスケットである。
【００６６】
スリーブ１２０２の上流端部１２１０において、複数の開口部または孔またはポート１２１６を有するプレート１２１４が、スリーブ１２０２の上流端部１２１０に取り付けられ、スリーブ１２０２から内向きに上流ガス輸送管１２０４の表面に向かって延びている。プレート１２１４は、スリーブ１２０２と同一の構築材料から作製され得、開口部１２１６は、任意の形状またはサイズであり得、任意の所望の数の開口部１２１６が存在し得る。下で説明されるように、ガス流１２０８に添加されるべき第２のガスが、これらの開口部１２１６を通過するであろう。故に、設計するステップにおいて、各開口部１２１６の断面積および第２のガスが通過するために利用可能な総断面積全体を含めて、開口部１２１６が、考慮されるべきである。
【００６７】
同様に設計されたプレート１２１８が、上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられ、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４内の開口部１２１６にサイズ、形状、および数が対応する開口部または孔またはポート１２２０のセットを有する。上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられるプレート１２１８が、定常状態であるように、取り付けられることを理解されたい。上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられるプレート１２１８は、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４に対して平行であるように外向きに延びている。さらに、上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられるプレート１２１８は、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４に隣接するように、上流ガス輸送管１２０４に沿って位置付けられる。上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられるプレート１２１８が、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４の両側にあるように位置付けられることを理解されたい。
【００６８】
図１２に示されるように、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４内の開口部１２１６は、上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられるプレート１２１８内の開口部１２２０に対してオフセットされる、または不整合にされる。故に、第２のガスが、いずれのプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０のいずれのセットを通過することができず、事実上、ガスシールを生成し、ガスが間隙１２１２の内外に通過することを防止する。この位置において、スリーブ１２０２は、閉鎖位置にあり、第２のガスは、スリーブ１２０２を通過するガス流１２０８に添加されることができない。開口部がオフセットされると、開口部の十分なシールが、後面上の各開口部の円周の周囲に添着され、前面に対してシールする類似する高温金属ガスケット材料によって遂行され得ることを理解されたい。
【００６９】
本実施形態において、スリーブ１２０２は、スリーブ１２０２によって生成される通路またはガス輸送管１２０９の長手方向中心によって画定される軸の周囲を回転することができる。描写されるように、スリーブ１２０２は、図１２に示される矢印１２２２によって示されるように、両方の方向に回転することができる。スリーブ１２０２が、この軸まわりで任意の位置まで回転し得ることを理解されたい。スリーブ１２０２の回転は、アクチュエータモータ（図示せず）を使用して制御されることができる。回転させられると、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４内の開口部１２１６は、上流ガス輸送管１２０４の外側表面に取り付けられるプレート１２１８内の開口部１２２０と整列させられることができる。故に、上流ガス輸送管１２０４の外側からの第２のガスが、次いで、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０を通して、間隙１２１２を通して、スリーブ１２０２によって提供される通路を通過するガス流２０８の中に通過することができる。スリーブ１２０２が、その回転軸の周囲で任意の位置まで回転し得るので、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０が、開口部１２１６、１２２０が完全に開放する、または部分的に開放するように整列させられ得ることを理解されたい。例えば、スリーブ１２０２は、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４内の開口部１２１６が、上流ガス輸送管１２０４に取り付けられるスリーブ内の対応する開口部１２１８を部分的に閉塞させるように、回転させられることができる。
【００７０】
図１３は、本発明の一実施形態による、互いに分離される、図１２の上流ガス輸送管およびスリーブの斜視側面図である。示されるように、スリーブ１２０２は、スリーブ１２０２の端部またはスリーブ１２０２の端部の近傍のその内面のいずれかに取り付けられたプレート１２１４を有する。このプレート１２１４は、概して、スリーブ１２０２の周辺を横断する平坦なプレートである。本実施形態において、スリーブ１２０２は、プレート１２１４もまた円形であるように、円形の管である。プレート１２１４は、複数の開口部１２１６を有する。
【００７１】
また、示されるように、上流ガス輸送管１２０４は、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４と同様に成形かつ定寸されるプレート１２１８を有する。上流ガス輸送管１２０４に取り付けられるプレート１２１８は、スリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４内の開口部１２１６と同様に定寸される同様の数の開口部１２２０を有する。プレート１２１８は、スリーブ１２０２が、上流ガス輸送管１２０４の本端部にわたって位置付けられると、上流ガス輸送管の一部がスリーブ１２０２内で、プレート１２１８がスリーブ１２０２に取り付けられるプレート１２１４に隣接する点まで延びているであろうように、上流ガス輸送管１２０４の端部から所与の長さに位置付けられる。説明されるように、スリーブ１２０２が回転させられるにつれて、回転の程度は、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０が整列させられる範囲を決定するために使用されることができる。
【００７２】
図１４は、本発明の別の実施形態による、開放位置にある、図１２の装置の斜視側面図を図示する。描写されるように、スリーブ１２０２は、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０が、整列させられ、第２のガス１４０２の全流量が、上流ガス輸送管１２０４の外側から、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０を通して、スリーブ１２０２の内面とスリーブ１２０２内の上流ガス輸送管１２０４の外側表面のその部分との間の間隙１２１２を通して、スリーブ１２０２によって提供される通路１２０９を通過するガス流１２０８の中に通過することを可能にするように、回転させられている。
【００７３】
第２のガス流１４０２とガス輸送管内のガス流１２０８との間の温度差に基づいて、ガス輸送管内のガス流１２０８へのこの第２のガス１４０２の添加は、ガス輸送管内のガス流１２０８の温度を制御すること、またはガス輸送管内のガス流１２０８内の温度の急激な上昇等の温度変化率を制御することをもたらす。スリーブ１２０２が、図１４に示されるように、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０が、完全に整列させられ、完全に開放する、完全開放位置と、図１２に示されるように、両方のプレート１２１４、１２１８内の開口部１２１６、１２２０が、オフセットまたは不整合にされ、対応するプレート１２１４、１２１８を通した、スリーブ１２０２の通路１２０９内のガス流１２０８内への任意のガスの通過を防止する閉鎖位置との間の任意の位置まで回転させられ得ることを理解されたい。スリーブ１２０２を完全開放と閉鎖との間の位置に位置付けることは、間隙１２１２を通して流動するガスの量を制御するための能力を提供する。言い換えると、開口部１２１６、１２２０が、より整列させられた状態になるにつれて、より多くのガスが、上流ガス輸送管１２０４の外側から間隙１２１２を通してスリーブ１２０２内のガス流１２０８の中に通過することができる。
【００７４】
スリーブ１２０２の下流端部１２１１と下流ガス輸送管１２０６との間の円周方向のガスシールが、任意の位置までのその回転の間を含むスリーブ１２０２の使用中、維持されることを理解されたい。故に、スリーブ１２０２の下流端部１２１１と下流ガス輸送管１２０６との間の接続は、スリーブ１２０２が回転しながら、ガスシールを維持するための能力を提供しなければならない。ガスシールは、この場所において維持され、この時点におけるガス流からのいかなるガスの解放も回避する。
【００７５】
図９−１４に示されるような本発明の装置の種々の設計もまた、図４−６に関連して説明および示されるように使用され得ることを理解されたい。図１の装置が、図４−６に関して言及されたが、図１の装置は、図９−１４の装置と置換され得、図１の装置のシャッタを動作させることへの言及が、代わりに、適用可能であるように、スリーブをスライドさせるステップまたはスリーブを回転させることを含む図９−１４のスリーブの動作を指すであろうことに留意されたい。
【００７６】
図１５は、本発明の別の実施形態による、ガス流の温度を制御するための装置の斜視側面図を図示する。図１５に描写される実施形態は、本実施形態ではスリーブが定常状態であることを除いては、図９および１２に関連して説明されるものに類似する、スリーブである。本実施形態はまた、複数の開口部を有するプレートがスリーブの内側表面に取り付けられ、スリーブと上流ガス輸送管の外側表面との間の間隙または開口部を横断するという点で、図１２に関連して説明されるスリーブに類似する。しかしながら、本実施形態において、対応する複数のシャッタが、プレートに取り付けられ、ガス輸送管の外側からスリーブおよび主ガス流の中への第２のガスの通過を制御する。
【００７７】
描写されるように、装置は、（矢印によって示されるように）ガス流１５１４が、第１または上流ガス輸送管１５０４から、スリーブ１５０２によって画定される通路またはガス輸送管を通して第２または下流ガス輸送管１５０６の中に通過し得るように、２つの別個のガス輸送管１５０４、１５０６の２つの端部を接続するスリーブ１５０２である。本実施形態において、スリーブ１５０２は、上流ガス輸送管１５０４の外側の周囲に配置され、ガス輸送管１５０２を通したガスフロー１５１４の方向に沿って測定されるような所与の長さだけ、そのガス輸送管１５０４に重複する。特に、スリーブ１５０２の上流端部は、上流ガス輸送管１５０４の外寸より大きく定寸され、それによって、スリーブ１５０２の内面と上流ガス輸送管１５０４の外側表面との間に間隙または開口部１５１２を画定または生成する。間隙または開口部１５１２のサイズが、上流ガス輸送管１５０４を中心としたスリーブ１５０２の定寸に基づいて設計され得ることを理解されたい。スリーブ１５０２の下流端部は、下流ガス輸送管１５０６の内側において嵌合し、円周方向シールが、スリーブ１５０２の下流端部と下流ガス輸送管１５０６との間にガスシールを提供するために使用されることができる。直接的な円周方向シールの上への高温ガスの衝突が、下流ガス輸送管１５０６の内側において嵌合するスリーブ１５０６によって最小化され、または防止され得、これが、次に、シール破損およびガス漏出の可能性を低減することを理解されたい。一実施形態において、下流ガス輸送管１５０６の内面とスリーブ１５０２の外面との間の円周方向シールは、スリーブ１５０２の下流端部またはその近傍のスリーブ１５０２の外周全体の周囲に添着される高温可撓性金属ガスケットである。
【００７８】
スリーブ１５０２の上流端部において、プレート１５０８が、スリーブ１５０２の上流端部に取り付けられ、スリーブ１５０２から内向きに、上流ガス輸送管１５０４の表面に向かって延びている。プレートは、対応する複数の開口部または孔またはポートを被覆する複数のシャッタ１５１０を有する。シャッタ１５１０は、図１−５および８に関連して上で説明されるように、各シャッタ１５１０を独立して制御するための能力を含めて、設計および動作させられ得る。示されるように、シャッタ１５１０は、現在、閉鎖位置にあり、そこにおいて、それらは、対応する複数の開口部を被覆し、スリーブ１５０２およびガス流１５１４の中への周囲空気等のガス輸送管１５０４の外側からのガスの通過を防止している。
【００７９】
図１６は、本発明の別の実施形態による、開放位置にある、図１５の装置の斜視側面図を図示する。描写されるように、シャッタ１５１０は、対応する開口部１６０２が可視であるように、開放位置に示されている。この位置において、第２のガス１６０４は、間隙または開口部１５１２を通して、プレート１５０８内の開口部１６０２を通して、主ガス流１５１４の中に通過することができる。
【００８０】
本発明の種々の実施形態が、上で説明されている。しかしながら、代替実施形態が、可能性として考えられ、本発明が、上で説明される具体的な実施形態に限定されないことを理解されたい。例えば、本発明は、ガスタービンおよびＨＲＳＧに進入することに先立ったガスタービンからの排気ガス流の緩和の文脈において説明されているが、本発明は、ガス流温度を制御すること、またはガス流温度の上昇率を低下させることのいずれかを行うことが望ましい、他の産業用ガス流において使用され得る。図１に描写される実施形態等の本発明の実施形態のうちの少なくともいくつかにおいて、装置が、いかなるファン、噴霧器、ダンパ、バイパスシステム、または類似構造も備えておらず、備えている必要がないことを理解されたい。したがって、装置は、ファンシステム等の複雑かつ潜在的に高価な補助冷却システムを据え付ける必要性を伴わず、比較的に簡単な様式で、燃焼タービンからの排気ガス流を含むガス流の温度制御を可能にする。さらに、装置が、限定ではないが、燃焼タービンのガス排気パイプを含むそれを通してガス流が流動する金属パイプへの直接的な取り付けを行うことが可能であることを理解されたい。取り付けは、限定ではないが、ねじ、ナット、ボルト等を含む当業者によく知られている機構を通して達成され得る。したがって、装置は、特殊な取り付け機構の必要性を伴わず、パイプ構造およびパイプ網を含む既存の産業用構造と適合性がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【国際調査報告】
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