(57)【要約】      （修正有）【課題】選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニットで使用するための過剰空気流を作り出す圧縮機を有するガスタービンシステムを含む動力発生システムを提供する。【解決手段】燃焼器１０８が高温の燃焼ガスをタービン構成要素に供給するために配置され、一体型圧縮機が燃焼器およびタービン構成要素の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流を作り出す。第１の制御バルブシステム２０２は、タービン構成要素の排気に向かう過剰空気流経路２５０に沿って過剰空気流の流れを制御する。選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニット１６８は、タービン構成要素の排気に連結でき、排気および過剰空気流を受容する。エダクタは、追加空気で過剰空気流を増やすための原動力として過剰空気流を用いるために過剰空気流経路に位置付けでき、増加した過剰空気流を作り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン構成要素（１０４）と、一体型圧縮機（１０６）と、前記一体型圧縮機（１０６）からの空気と燃料が供給される燃焼器（１０８）と、を含むガスタービンシステム（１０２）であって、前記燃焼器（１０８）が高温の燃焼ガスを前記タービン構成要素（１０４）に供給するために配置され、前記一体型圧縮機（１０６）が前記燃焼器（１０８）および前記タービン構成要素（１０４）の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流（２００）を作り出す、ガスタービンシステム（１０２）と、
前記タービン構成要素（１０４）の排気（１７２）に向かう過剰空気流経路（２５０）に沿って前記過剰空気流（２００）の流れを制御する第１の制御バルブシステム（２０２）と、
前記タービン構成要素（１０４）の排気（１７２）に連結され、前記排気（１７２）および前記過剰空気流（２００）を受容する選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニット（１６８）と、
を含む動力発生システム（１００）。
【請求項２】
前記第１の制御バルブシステム（２０２）は、
前記一体型圧縮機（１０６）の排出部（２０４）から引き出された前記過剰空気流（２００）の第１の部分を制御する圧縮機排出部制御バルブ（２０６）と、
前記排出部（２０４）より上流の前記一体型圧縮機（１０６）のステージから引き出された前記過剰空気流（２００）の第２の部分を制御する上流制御バルブ（２１０）と、を含む請求項１記載の動力発生システム（１００）。
【請求項３】
前記過剰空気流（２００）の各部分の流量を計測するために少なくとも１つのセンサ（２２０）をさらに含み、各センサ（２２０）がそれぞれの制御バルブ（２０６、２１０）に動作可能に連結されている、請求項２記載の動力発生システム（１００）。
【請求項４】
追加空気（２５４）で前記過剰空気流（２００）を増やすための原動力として前記過剰空気流（２００）を用いるために前記過剰空気流経路（２５０）に位置付けされ、増加した過剰空気流（２７０）を作り出すエダクタ（２５２）をさらに含む、請求項１記載の動力発生システム（１００）。
【請求項５】
前記エダクタ（２５２）が吸入側流路（２５８）を含み、前記動力発生システムが前記エダクタ（２５２）の中への追加の周囲空気の流れを制御する前記吸入側流路（２５８）内の第２の制御バルブシステム（２６０）をさらに含む、請求項４記載の動力発生システム（１００）。
【請求項６】
前記吸入側流路（２５８）の前記追加の周囲空気の流量を計測するためのセンサ（２２０）をさらに含み、前記センサ（２２０）が前記第２の制御バルブシステム（２６０）に動作可能に連結されている、請求項５記載の動力発生システム（１００）。
【請求項７】
前記吸入側流路（２５８）は、前記一体型圧縮機（１０６）の入口フィルタに流体連結されている、請求項５記載の動力発生システム（１００）。
【請求項８】
タービン構成要素（１０４）と、一体型圧縮機（１０６）と、前記一体型圧縮機（１０６）からの空気と燃料が供給される燃焼器（１０８）と、を含むガスタービンシステム（１０２）であって、前記燃焼器（１０８）が高温の燃焼ガスを前記タービン構成要素（１０４）に供給するために配置され、前記一体型圧縮機（１０６）が前記燃焼器（１０８）および前記タービン構成要素（１０４）の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流（２００）を作り出す、ガスタービンシステム（１０２）と、
前記タービン構成要素（１０４）の排気（１７２）に向かう過剰空気流経路（２５０）に沿って前記過剰空気流（２００）の流れを制御する第１の制御バルブシステム（２０２）であって、前記一体型圧縮機（１０６）の排出部（２０４）から引き出された前記過剰空気流（２００）の第１の部分を制御する圧縮機排出部制御バルブ（２０６）と、前記排出部（２０４）より上流の前記一体型圧縮機（１０６）のステージから引き出された前記過剰空気流（２００）の第２の部分を制御する上流制御バルブ（２１０）とを含む第１の制御バルブシステム（２０２）と、
追加空気（２５４）で前記過剰空気流（２００）を増やすための原動力として前記過剰空気流（２００）を用いるために前記過剰空気流経路（２５０）に位置付けされ、増加した過剰空気流（２７０）を作り出すエダクタ（２５２）と、
前記タービン構成要素（１０４）の排気（１７２）に連結され、前記排気（１７２）および前記増加した過剰空気流（２７０）を受容する選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニット（１６８）と、
を含む動力発生システム（１００）。
【請求項９】
前記過剰空気流（２００）の各部分の流量を計測するために少なくとも１つのセンサ（２２０）をさらに含み、各センサ（２２０）がそれぞれの制御バルブ（２０６、２１０）に動作可能に連結されている、請求項８記載の動力発生システム（１００）。
【請求項１０】
前記エダクタ（２５２）が吸入側流路（２５８）を含み、前記動力発生システムが前記エダクタ（２５２）の中への前記追加の周囲空気の流れを制御する前記吸入側流路（２５８）上の第２の制御バルブシステム（２６０）をさらに含む、請求項８記載の動力発生システム（１００）。
【請求項１１】
前記吸入側流路（２５８）の前記追加の周囲空気の流量を計測するためのセンサ（２２０）をさらに含み、前記センサ（２２０）が前記第２の制御バルブシステム（２６０）に動作可能に連結されている、請求項１０記載の動力発生システム（１００）。
【請求項１２】
前記吸入側流路（２５８）は、前記一体型圧縮機（１０６）の入口フィルタに流体連結されている、請求項１１記載の動力発生システム（１００）。
【請求項１３】
タービン構成要素（１０４）と、一体型圧縮機（１０６）と、前記一体型圧縮機（１０６）からの空気と燃料が供給される燃焼器（１０８）と、を含むガスタービンシステム（１０２）であって、前記燃焼器（１０８）が高温の燃焼ガスを前記タービン構成要素（１０４）に供給するために配置され、前記一体型圧縮機（１０６）が前記燃焼器（１０８）および前記タービン構成要素（１０４）の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流（２００）を作り出す、ガスタービンシステム（１０２）を使用する発電機（１２２）に動力供給すること、
前記ガスタービンシステム（１０２）から前記過剰空気流（２００）を抽出すること、および、
前記タービン構成要素（１０４）の排気（１７２）および前記過剰空気流（２００）を選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニット（１６８）に導くこと、を含む方法。
【請求項１４】
過剰空気流経路（２５０）に位置付けされて原動力として前記過剰空気流（２００）を用いて増加した過剰空気流（２７０）を作り出すエダクタ（２５２）を用いて、追加空気（２５４）で前記過剰空気流（２００）を増やすこと、および、
前記増加した過剰空気流（２７０）を前記タービン構成要素（１０４）の前記排気（１７２）と共に前記ＳＣＲユニット（１６８）に導くこと、をさらに含む、請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に動力発生システムに関し、より詳細には、選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニットで使用するための過剰空気流を作り出す圧縮機を有するガスタービンシステムを含む動力発生システムに関する。過剰空気流を増やすために、エダクタ（ｅｄｕｃｔｏｒ）を設けることもできる。
【背景技術】
【０００２】
動力発生システムは、多くの場合、動力を発生させるために１つまたは複数の蒸気タービンシステムに連結され得る１つまたは複数のガスタービンシステムを採用している。ガスタービンシステムは、回転軸を有する多段階軸流圧縮機を含むことがある。空気は、圧縮機の入口から入って圧縮機ブレード段階で圧縮され、次いで、燃焼器に排出され、そこでは天然ガスなどの燃料が燃焼されて、タービン構成要素を駆動するための高エネルギの燃焼ガス流を供給する。タービン構成要素では、高温ガスのエネルギは仕事に変換され、そのうちの幾らかは、回転軸を介して一体型圧縮機を駆動するために使用することができ、その残りは、電気を発生させるために回転軸（たとえば、回転軸の延長部）を介して発電機などの負荷を駆動するための有益な仕事に使用可能である。幾つかのガスタービンシステムは、動力発生システムの中で並列接続で採用されることがある。複合サイクルシステムでは、１つまたは複数の蒸気タービンシステムが、ガスタービンシステム（複数可）と共に採用されることもある。この設定では、ガスタービンシステム（複数可）からの高温排気ガスは、１つまたは複数の熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に供給されて蒸気を作り出し、次いで、蒸気は、ガスタービンシステム（複数可）と別体または一体の回転軸を有する蒸気タービン構成要素に供給される。いずれにしても、蒸気のエネルギは仕事に変換され、それは発電のための発電機などの負荷を駆動するのに採用することができる。
【０００３】
動力発生システムが作製されるとき、その部品は、所望の動力出力を有するシステムを提供するために協働するように構成される。要求に応じて動力出力を増加させる能力および／または厳しい状況の設定の下で動力出力を維持する能力は、この業界の継続的な課題である。たとえば、暑い日には、電力消費量が増加し、したがって、動力発生の要請が増大する。暑い日の別の課題は、温度が上昇するにつれて圧縮機の流れが減少して、発電機の出力が低下することである。動力出力を増加させる（または、たとえば、暑い日に、動力出力を維持する）ための１つのアプローチとしては、ガスタービンシステム（複数可）の燃焼器に対する空気流を増加できる動力発生システムに構成要素を追加することである。空気流を増加させるための１つのアプローチは、ガスタービン燃焼器に供給するための貯蔵容器を追加することである。しかしながら、この特別なアプローチは、一般に貯蔵容器のための別個の電源を必要とし、効率的ではない。
【０００４】
空気流を増加させるための別のアプローチは、圧縮機をアップグレードすることである。現在、圧縮機は改善されており、それらの流量能力（ｆｌｏｗ  ｃａｐａｃｉｔｙ）は従来の圧縮機よりも優れている。それらの新型のより高能力（ｃａｐａｃｉｔｙ）の圧縮機は、一般に新型の類似構成の燃焼器かまたは向上した能力を取り扱える旧型の燃焼器のいずれかを収容するように製造される。より新型のより高能力の圧縮機を採用するために旧型のガスタービンシステムをアップグレードすることについての課題は、システムの他の高価な部品をアップグレードせずに、向上した能力を取り扱えないシステムで高能力の圧縮機を採用するための仕組みが現存しないことである。圧縮機のアップグレードと同時にアップグレードする必要性がしばしばある他の部品は、燃焼器、ガスタービン構成要素、発電機、トランスフォーマ、開閉装置、ＨＲＳＧ、蒸気タービン構成要素、蒸気タービン制御バルブなどを含むが、それらに限定はされない。結果として、圧縮機のアップグレードは理論上賢明であるかもしれないが、他の部品をアップグレードするための追加費用により、アップグレードすることが更なる支出のために賢明でなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０３５２３１８号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、タービン構成要素と、一体型圧縮機と、一体型圧縮機からの空気と燃料が供給される燃焼器と、を含むガスタービンシステムであって、燃焼器が高温の燃焼ガスをタービン構成要素に供給するために配置され、一体型圧縮機が燃焼器およびタービン構成要素の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流を作り出す、ガスタービンシステムと、タービン構成要素の排気に向かう過剰空気流経路に沿って過剰空気流の流れを制御する第１の制御バルブシステムと、タービン構成要素の排気に連結され、排気および増加した過剰空気流を受容する選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニットと、を含む動力発生システムを提供する。
【０００７】
本開示の第２の態様は、タービン構成要素と、一体型圧縮機と、一体型圧縮機からの空気と燃料が供給される燃焼器と、を含むガスタービンシステムであって、燃焼器が高温の燃焼ガスをタービン構成要素に供給するために配置され、一体型圧縮機が燃焼器およびタービン構成要素の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流を作り出す、ガスタービンシステムと、タービン構成要素の排気に向かう過剰空気流経路に沿って過剰空気流の流れを制御する第１の制御バルブシステムであって、一体型圧縮機の排出部から引き出された過剰空気流の第１の部分を制御する圧縮機排出部制御バルブと、排出部より上流の一体型圧縮機のステージから引き出された過剰空気流の第２の部分を制御する上流制御バルブとを備える第１の制御バルブシステムと、追加空気で過剰空気流を増やすための原動力（ｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）として過剰空気流を用いるために過剰空気流経路に位置付けされ、増加した過剰空気流を作り出すエダクタと、タービン構成要素の排気に連結され、排気および増加した過剰空気流を受容する選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニットと、を含む動力発生システムを提供する。
【０００８】
本開示の第３の態様は、タービン構成要素と、一体型圧縮機と、一体型圧縮機からの空気と燃料が供給される燃焼器と、を含むガスタービンシステムであって、燃焼器が高温の燃焼ガスをタービン構成要素に供給するために配置され、一体型圧縮機が燃焼器およびタービン構成要素の少なくとも一方の吸入能力よりも高い流量能力を有して過剰空気流を作り出す、ガスタービンシステムを使用する発電機に動力供給すること、ガスタービンシステムから過剰空気流を抽出すること、および、タービン構成要素の排気および増加した過剰空気流を選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニットに導くこと、を含む方法を提供する。
【０００９】
本開示の図示態様は、本明細書中に記載した課題および／または議論していない他の課題を解決することを目的としている。
【００１０】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を描いている添付図面を併用して、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る動力発生システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエダクタを含む動力発生システムの図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の図面は一定の縮尺になっていないということに留意されたい。図面は本開示の典型的な態様のみを表現することを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと判断すべきではない。図面において、同様の番号付けは図面間で同様の要素を表す。
【００１３】
上述したように、本開示は、過剰空気流を作り出す圧縮機を含むガスタービンシステムを含む動力発生システムを提供する。本発明の実施形態は、動力発生システムの出力を改善するための過剰空気流を採用するやり方を提供する。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係る動力発生システム１００の図解図が提供される。システム１００は、ガスタービンシステム１０２を含む。ガスタービンシステム１０２は、他の構成要素の中で、タービン構成要素１０４、一体型圧縮機１０６、および燃焼器１０８を含むことができる。本明細書中で使用されているように、「一体型」圧縮機１０６は、圧縮機１０６と呼び、タービン構成要素１０４は、特に、共通の圧縮機／タービンの回転軸１１０（時々、ロータ１１０と呼ぶ）によって一体的に相互連結することができる。この構造は、独立して動力供給され、タービン構成要素１０４と一体化されていない多くの圧縮機と対照的にタービン構成要素１０４と一体化されていない。
【００１５】
燃焼器１０８は、現在公知のまたは後に開発される任意の、燃焼領域と燃料ノズル組立体を通常含む、燃焼器システム（ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ）を含むことができる。燃焼器１０８は、環状の燃焼システム（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）すなわちカン−アニュラー型の燃焼システム（図面に示したような）の形をとることができる。動作中、一体型圧縮機１０６からの空気と天然ガスなどの燃料は、燃焼器１０８に供給される。希釈剤は、現在公知のまたは後に開発される任意の形式で燃焼器１０８に随意に送ることもできる。一体型圧縮機１０６によって引き込まれる空気は、現在公知のまたは後に開発される任意の入口フィルタハウジング１２０を通り抜けることができる。理解されるように、燃焼器１０８は、燃料と空気の混合物の燃焼により高温の燃焼ガスをタービン構成要素１０４に供給するために配置される。タービン構成要素１０４では、高温の燃焼ガスのエネルギは、仕事に変換され、そのうちの幾らかは、回転軸１１０を介して圧縮機１０６を駆動するために使用することができ、その残りは、回転軸１１０（回転軸１１０の延長部）を介して、それには限定されないが、電気を発生させるための発電機１２２および／または他のタービンなどの負荷を駆動するための有益な仕事に使用可能である。それには限定されないが、従来の始動機モータまたは負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）モータ（図示）などの始動機モータ１１２は、任意の従来形式でガスタービンシステム１０２を始動させるために回転軸１１０に連結することもできる。タービン構成要素１０４は、回転軸１１０を手段として高温の燃焼ガス流を仕事に変換するために、現在公知のまたは後に開発される任意のタービンを含むことができる。
【００１６】
一実施形態では、ガスタービンシステム１０２は、Ｇｅｎｅｒａｌ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｍｐａｎｙ、Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ、Ｓ．Ｃから入手可能な、時々、７ＦＢエンジンと呼ぶ、モデルＭＳ７００１ＦＢを含むことができる。しかしながら、本発明は、特定のガスタービンシステムのどれにも限定されず、たとえば、Ｇｅｎｅｒａｌ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｍｐａｎｙのＭＳ７００１ＦＡ（７ＦＡ）モデルおよびＭＳ９００１ＦＡ（９ＦＡ）モデルを含む他のシステムと関連して実施することができる。
【００１７】
従来のガスタービンシステムのモデルとは対照的に、一体型圧縮機１０６は、タービン構成要素１０４および／または第１の燃焼器１０８の吸入能力よりも高い流量能力を有する。すなわち、圧縮機１０６は、燃焼器１０８およびタービン構成要素１０４に適合するように構成された圧縮機と比べてアップグレードした圧縮機である。本明細書中で使用するように、「能力」は流量能力（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を指す。たとえば、ガスタービンシステム１０２の最初の圧縮機は、約４８７キログラム／秒（ｋｇ／ｓ）（１，０７５ポンド質量／秒（ｌｂｍ／ｓ））の最大流量能力を有することができ、タービン構成要素１０４は、実質上同じ最大流量能力（ｍａｘｉｍｕｍ  ｆｌｏｗ  ｃａｐａｃｉｔｙ）、すなわち、約４８７ｋｇ／ｓを有することができる。しかしながら、ここでは圧縮機１０６が最初の圧縮機に取って代わっており、たとえば、約５４４ｋｇ／ｓ（１，２００ｌｂｍ／ｓ）の上昇した最大流量能力を有することができ、その一方、タービン構成要素１０４は、たとえば、約４８７ｋｇ／ｓの最大流量能力を有し続ける。（必要に応じて、始動機モータ１１２は、一体型圧縮機１０６の始動のための増加した動力要件を受け入れるために、たとえば、図示のようなＬＣＩモータにアップグレードすることもできる。）結果として、タービン構成要素１０４は、圧縮機１０６の能力のすべてを利用することができず、圧縮機１０６によって、たとえばタービン構成要素１０４の最大能力を超えて過剰空気流２００が作り出される。同様に、一体型圧縮機１０６の流量能力は、燃焼器１０８の最大吸入能力を超える場合がある。同じように、タービン構成要素１０４の動力出力は、一体型圧縮機１０６の完全流量能力を受けるならば、発電機１２２の最大許容入力を超えるかもしれない。本明細書中には、特定の例示的な流量値を記載したが、流量能力は、ガスタービンシステムと採用する新型の高能力の一体型圧縮機１０６にもよるが、広範に変化する場合があるということが強調されよう。本明細書中に記載したように、本発明は、動力発生システム１００のための様々な実施形態を提供して、動力発生システム１００の他の部分に過剰空気流を採用することである。
【００１８】
動力発生システム１００は、現在公知のまたは後に開発される任意の制御システム１８０を含んでその様々な構成要素を制御することもできる。構成要素と切り離して図示したが、制御システム１８０は、構成要素とそれらの個々の制御可能機能（たとえば、バルブ、ポンプ、モータ、センサ、歯車装置、発電機の制御など）のすべてに対して電気的に連結されると理解されよう。
【００１９】
ガスタービンシステム１０２の内容に戻ると、本明細書中に記載したように、一体型圧縮機１０６は、タービン構成要素１０４および／または燃焼器１０８の過剰空気流２００を作り出す吸入能力よりも高い流量能力を有する。図示のように、過剰空気流２００は、圧縮機１０６から空気を抽出することにより形成することができる。一実施形態では、第１の制御バルブシステム２０２は、本明細書中に記載した選択式触媒還元（ＳＣＲ）ユニット１６８で用いるために、タービン構成要素１０４の排気１７２に向かう過剰空気流経路２５０に沿った過剰空気流２００の流れを制御する。第１の制御バルブシステム２０２は、所望の過剰空気流２００を供給するのに要する任意の数のバルブ、たとえば、１、２（図示）または２を越えた数のバルブを含むことができる。一実施形態では、過剰空気流２００は、圧縮機排出部制御バルブ２０６を用いて一体型圧縮機１０６の排出部２０４から抽出することができる。すなわち、圧縮機排出部制御バルブ２０６は、一体型圧縮機１０６の排出部２０４から引き出された過剰空気流２００の第１の部分を制御する。この場合、別の上流バルブ２１０は省略することができる。しかしながら、別の実施形態では、過剰空気流２００は、適切なバルブや関係のある制御システムを用いて、必要に応じて圧縮機１０６の１つまたは複数のステージから、たとえば、排出部２０４の上流の１つまたは複数の場所、排出部２０４と排出部上流の１つまたは複数の場所、などから抽出することができる。この場合、第１の制御バルブシステム２０２は、排出部２０４より上流の一体型圧縮機１０６のステージ（複数可）から引き出された過剰空気流２００の第２の部分を制御する１つまたは複数の上流制御バルブ２１０をさらに含むことができる。第１の制御バルブシステム２０２では、一体型圧縮機１０６から任意の所望の過剰空気流２００を供給するために、任意の数の上流制御バルブ２１０（複数可）を採用することができる。圧縮機排出部バルブ２０６は、他の上流制御バルブ２１０（複数可）が所望の過剰空気流２００を提供する場合に、省略することができる。第１の制御バルブシステム２０２は、過剰空気流の各部分の流量を計測するために少なくとも１つのセンサ２２０を含むこともできる。各センサ２２０は、それぞれの制御バルブまたは制御システム１８０全体に動作可能に連結することができる。制御バルブシステム２０２は、図示した様々の制御バルブの自動運転のために現在公知のまたは後に開発される任意の産業用制御を含むことができる。
【００２０】
いずれにしても、過剰空気流２００は、最終的に過剰空気流経路２５０に沿って通行し、この経路はタービン構成要素１０４の排気１７２に向かう１つまたは複数のパイプを含むことができる。過剰空気流２００が単一の導管で排気１７２に向けられているように図示されているが、過剰空気流は、排気１７２が通過する１つまたは複数の位置に向けることができると理解されよう。
【００２１】
図２を参照すると、動力発生システム１００は、追加空気２５４で過剰空気流を増やすための原動力として過剰空気流２００を用いるために過剰空気流経路２５０に位置付けされたエダクタ２５２を随意に含めることができる。過剰空気流２００を備えた追加空気２５４は、ＳＣＲユニット１６８で使用するためにタービン構成要素１０４の排気１７２に配送される増加した過剰空気流２７０を形成する。摂氏ほぼ６７６度（華氏約１２５０度）まで変動し得る排気１７２と増加した過剰空気流２７０は、ＳＣＲユニット１６８に送り込まれる。ＳＣＲユニット１６８は、エミッション制御システムの１つの形式であり、触媒を用いて窒素酸化物を二原子窒素と水に変換する現在公知のまたは後に開発される任意のシステムを含むことができる。典型的には、無水アンモニア、尿素またはアンモニア水が排気１７２に加えられて、触媒に吸収される。尿素が使用される場合、反応生成物として二酸化炭素が放出される。過剰空気流（図１）または増加した過剰空気流２７０（図２）は、ＳＣＲユニット１６８の機能向上のためにＳＣＲユニット１６８に先立って増加した空気質量全体による希釈化によって、タービン構成要素１０４の排気１７２の温度を低下させるために、供給することができる。ＳＣＲユニット１６８の実用寿命は、摂氏ほぼ４８２度（華氏約９００度）の最適なレベルよりも高いレベルで排気１７２の温度が作用する場合には、縮むことがあり得る。ＳＣＲユニット１６８からの排気は、追加エミッション制御システムにまたはスタック１７８を介して周囲に渡すことができる。
【００２２】
エダクタ２５２は、吸入流体すなわち追加空気２５４をポンプ送りするために原動流体流（ｍｏｔｉｖｅ  ｆｌｕｉｄ  ｆｌｏｗ）を使用する任意のポンプの形を取ることができる。ここで、エダクタ２５２は、追加空気２５４を過剰空気流２００に追加するために、すなわち、吸入側流路２５８に沿って追加空気源２５６から追加空気を吸入することにより、原動流体（ｍｏｔｉｖｅ  ｆｌｕｉｄ）として過剰空気流２００を使用する。追加空気源２５６は、様々な形態を取ることができる。一実施形態では、追加空気源２５６は、一体型圧縮機１０６（破線で示す）の入口フィルタハウジング１２０の形態を取ることができる。この場合、エダクタ２５２に向かう吸入側流路２５８は、追加空気２５４が周囲空気を含むように、一体型圧縮機１０６の入口フィルタハウジング１２０に連結することができる。別の実施形態では、追加空気２５４は、入口フィルタハウジング１２０以外の追加空気源２５６からの周囲空気、たとえば、別のフィルタハウジングからの、周囲より直接、しかしながら、後に流路２５８などの中でフィルタ濾過される空気、を含むことができる。第２の制御バルブシステム２６０は、エダクタ２５２の中への追加空気２５４の流れを制御するために吸入側流路２５８の中に設けることができる。第２の制御バルブシステム２６０は、エダクタ２５２の中への追加空気２５４の量を制御するように機能し得る制御バルブ２６２を含むことができる。第２の制御バルブシステム２６０は、吸入側流路２５８の中の追加空気２５４の流量を計測するための少なくとも１つのセンサ２２０を含むこともでき、このセンサは、追加空気２５４の流量を計測するために第２の制御バルブシステム２６０に動作可能に連結される。
【００２３】
各制御バルブシステム２０２、２６０にさらに関して、その個々の制御バルブは、記載した構成要素に所望の部分的な流れを供給するために、開と閉との間の任意の位置に位置付けすることができる。さらに、各構成要素に向かう１つの通路が各制御バルブの後に図示されているが、過剰空気流２００のそれぞれの部分を、様々な副次的な部品（ｓｕｂ−ｐａｒｔｓ）に、たとえば、エダクタ２５２などに向かう非常に多くの入口に、さらに分配するために、それ以上の配管および制御バルブを設けることができるということが強調されよう。各センサ２２０は、公知の形式の自動制御のために制御バルブシステム２０２、２６０（複数可）および制御システム１８０に動作可能に連結することができる。流れを計測するための他のセンサ２２０は、動力発生システム１００の全体にわたり必要に応じて、設けることができる。制御バルブシステム２０２、２６０、したがって、過剰空気流２００の流れおよびエダクタ２５２の動作は、全般的な動力発生システム１００または制御システム１８０の一部になり得る現在公知のまたは後に開発される任意の産業用コントローラを用いて制御することができる。制御システム１８０は、制御バルブシステム２０２、２６０を制御することを含む公知の形式で動力発生システム１００の様々な構成要素のすべての動作を制御することができる。
【００２４】
過剰空気流２００を作り出す一体型圧縮機１０６を有するガスタービンシステム１０２を含む動力発生システム１００は、ＳＣＲユニット１６８に向かう増加した過剰空気流２７０の前述した利点に加えて、従来のシステムと比べて幾つかの利点を提供する。たとえば、圧縮機１０６は、幾つかのガスタービンが採用されているところでは極めて高額になり得るシステム内のすべての圧縮機をアップグレードすることに関連して低費用で、動力発生システム１００の動力ブロックのピークおよびベースと暑い日の出力を改善することができる。さらに、本発明の実施形態は、アップグレードした圧縮機すなわち圧縮機１０６の相対費用を低減させ、次いで、多くの過剰空気流を効果的に消費するやり方を提供することによりアップグレードした圧縮機の実現性と望ましさを改善している。さらにまた、一体型圧縮機１０６を含む動力発生システム１００は、次の図解的なサブシステム、すなわち、タービン構成要素１０４、発電機１２２、トランスフォーマ（図示せず）、開閉装置、ＳＣＲユニット１６８、蒸気タービンシステム１６０、蒸気タービン制御バルブなどのうちの任意の１つまたは複数が小型化されている場合における計画の実現性を改善することにより、システム１００の動作エンペロープを拡大する。この形式では、システム１００は、何もしない場合と比較して、たとえば、単一のガスタービンと単一の蒸気タービンの結合したサイクル（１×１ＣＣ）のシステムにおける単一の圧縮機をアップグレードするために改善した場合を提供する。
【００２５】
本明細書中で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、本開示を限定することを意図してはいない。本明細書中で使用されているように、単数形の「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別に規定することが明らかである場合を除いて複数形も含むということが意図されている。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、この明細書で使用される場合に、記載した特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組合せの存在または追加を除外するものではない、ということがさらに理解されるであろう。
【００２６】
下記の請求項中の対応する構造、材料、行為、および、すべてのミーンズもしくはステッププラスファンクション要素の均等物は、特に請求項に記載されているような他の請求要素と組み合わせて機能を奏するための任意の構造、材料または行為を含む、ということが意図される。図示および説明の目的のために、本開示を説明してきたが、網羅的であり、または開示した形式の本開示に限定する意図はない。当業者には、本開示の範囲および精神から逸脱することなく、多くの修正および変形が明らかとなろう。実施形態については、本開示の原理およびその実用化について出来る限り説明するため、そして、検討した特定の用途に適する様々な修正を備えた様々な実施形態に関する本開示を他の当業者が理解できるようにするため、選択して説明した。
【符号の説明】
【００２７】
１００  動力発生システム
１０２  ガスタービンシステム
１０４  タービン構成要素
１０６  一体型圧縮機
１０８  燃焼器
１１０  回転軸
１１２  始動機モータ
１２０  入口フィルタハウジング
１２２  発電機
１６０  蒸気タービンシステム
１６８  ＳＣＲユニット
１７２  排気
１７８  スタック
１８０  制御システム
２００  過剰空気流
２０２  制御バルブシステム
２０４  排出部
２０６  排出部制御バルブ
２１０  上流制御バルブ
２２０  センサ
２５０  過剰空気流経路
２５２  エダクタ
２５４  追加空気
２５６  追加空気源
２５８  吸入側流路
２６０  第２の制御バルブシステム
２６２  制御バルブ
２７０  増加した過剰空気流
２７２  ターボエクスパンダ
【図１】
2016176479.tif 000003
【図２】
2016176479.tif 000004
【外国語明細書】
2016176479000001.pdf