(57)【要約】【課題】  発電システムの排気ガスを冷却するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】  実施形態によるターボ機械システムは、圧縮機構成要素、燃焼器構成要素及びタービン構成要素を含むガスタービンシステムと、ガスタービンシステムにより生成された排気ガス流を受け入れるための混合領域と、流体を混合領域に注入して前記排気ガス流の温度を下げるための流体注入システムと、温度が下がった排気ガス流を処理するための排気処理システムと、を含む。【選択図】      図１
2017015081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構成要素（１８）、燃焼器構成要素（２０）、及びタービン構成要素（２２）を含むガスタービンシステム（１２）と、
前記ガスタービンシステム（１２）により生成された排気ガス流（３２）を受け入れるための混合領域（３３）と、
霧化流体を前記混合領域（３３）に注入して前記排気ガス流（３２）の温度を下げるための流体注入システム（６０）と、
前記温度が下がった排気ガス流（３２）を処理するための排気処理システム（１４）と、
を備える、ターボ機械システム。
【請求項２】
前記霧化流体が水を含む、請求項１に記載のターボ機械システム。
【請求項３】
前記排気処理システムが、一酸化炭素（ＣＯ）除去システム及び選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムを含む、請求項１に記載のターボ機械システム。
【請求項４】
前記混合領域が、前記排気処理システムの上流に配置される、請求項３に記載のターボ機械システム。
【請求項５】
前記混合領域が、前記（ＣＯ）除去システムと前記選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムとの間、及び／又はタービン構成要素の下流側端部に隣接して配置される、請求項３に記載のターボ機械システム。
【請求項６】
前記霧化流体が、水及びアンモニア溶液を含む、請求項５に記載のターボ機械システム。
【請求項７】
前記排気処理システムからの排出物がスタックを通じて放出され、前記流体注入システム及び前記排気処理システムが前記スタック内に配置される、請求項１に記載のターボ機械システム。
【請求項８】
前記排気処理システムが、一酸化炭素（ＣＯ）除去システム及び選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムの少なくとも一方を含み、前記混合領域が前記スタック内で前記ＣＯ除去システムと前記ＳＣＲシステムとの間に配置され、前記霧化流体が水及びアンモニア溶液を含む、請求項７に記載の発電システム。
【請求項９】
圧縮機構成要素（１８）、燃焼器構成要素（２０）、及びタービン構成要素（２２）を含むガスタービンシステム（１２）と、
前記ガスタービンシステム（１２）により生成された排気ガス流（３２）を受け入れるための混合領域（３３）と、
霧化流体を前記混合領域（３３）に注入して前記排気ガス流（３２）の温度を下げるための流体注入システム（６０）と、
前記温度が下がった排気ガス流（３２）を処理するための排気処理システム（１４）と、
を備え、
前記排気処理システム（１４）が、一酸化炭素（ＣＯ）除去システム（３６）及び選択的触媒還元（ＳＣＲ）システム（３８）を備える、発電システム。
【請求項１０】
前記霧化流体が水を含む、請求項９に記載の発電システム。
【請求項１１】
前記混合領域が、前記排気処理システムの上流に配置される、請求項９に記載の発電システム。
【請求項１２】
前記混合領域が、前記（ＣＯ）除去システムと前記選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムとの間、及び／又はタービン構成要素の下流側端部に隣接して配置される、請求項９に記載の発電システム。
【請求項１３】
前記霧化流体が、水及びアンモニア溶液を含む、請求項１２に記載の発電システム。
【請求項１４】
前記排気処理システムからの排出物がスタックを通じて放出され、前記流体注入システム及び前記排気処理システムが前記スタック内に配置される、請求項９に記載の発電システム。
【請求項１５】
前記混合領域が前記スタック内で前記ＣＯ除去システムと前記ＳＣＲシステムとの間に配置され、前記霧化流体が水及びアンモニア溶液を含む、請求項１４に記載の発電システム。
【請求項１６】
圧縮機構成要素（１８）、燃焼器構成要素（２０）、及びタービン構成要素（２２）を含むガスタービンシステム（１２）と、
前記タービン構成要素（２２）により駆動されるシャフト（２４）と、
前記シャフト（２４）に結合した、電気を発生させるための発電機（２８）と
前記ガスタービンシステム（１２）により生成された排気ガス流（３２）を受け入れるための混合領域（３３）と、
霧化流体を前記混合領域（３３）に注入して前記排気ガス流（３２）の温度を下げるための流体注入システム（６０）と、
前記温度が下がった排気ガス流（３２）を処理するための排気処理システム（１４）と、
を備え、
前記排気処理システム（１４）が、一酸化炭素（ＣＯ）除去システム（３６）及び選択的触媒還元（ＳＣＲ）システム（３８）を備える、発電システム。
【請求項１７】
前記霧化流体が、水及びアンモニア溶液を含む、請求項１６に記載の発電システム。
【請求項１８】
前記混合領域が前記排気処理システムの上流、前記（ＣＯ）除去システムと前記選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムとの間、及び／又はタービン構成要素の下流側端部に隣接して配置される、請求項１５に記載の発電システム。
【請求項１９】
前記排気処理システムからの排出物がスタックを通じて放出され、前記流体注入システム及び前記排気処理システムが前記スタック内に配置される、請求項１５に記載の発電システム。
【請求項２０】
前記混合領域が前記スタック内で前記ＣＯ除去システムと前記ＳＣＲシステムとの間に配置され、前記霧化流体が水及びアンモニア溶液を含む、請求項１９に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に発電システムに関し、より具体的には、発電システムの排気ガスを冷却するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システム、例えば単純サイクルガスタービン発電システムからの排気ガスは、大気中に放出される排気ガスの組成に関して厳格な規制要件に適合しなければならない場合が多い。ガスタービン発電システムの排気ガス中に典型的に見いだされる規制を受ける成分の１つは、窒素酸化物（すなわちＮＯｘ）であり、これは、例えば一酸化窒素及び二酸化窒素を含む。排気ガス流からＮＯｘを除去するために、選択的触媒還元（ＳＣＲ）などの技術がしばしば利用される。ＳＣＲプロセスにおいて、アンモニア（ＮＨ３）または同種のものがＮＯｘと反応して、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を生成する。
【０００３】
ＳＣＲプロセスの有効性は、処理される排気ガスの温度に一部依存する。ガスタービン発電システムからの排気ガスの温度は、約１０００°Ｆを上回ることが多い。しかしながら、ＳＣＲ触媒は、妥当な触媒寿命にわたって有効性を維持するには約９００°Ｆより低温で稼働させる必要がある。この点で、単純サイクルガスタービン発電システムからの排気ガスは、典型的にはＳＣＲに先立って冷却される。
【０００４】
周囲空気などの冷却ガスを排気ガスと混合することによりガスタービン発電システムの排気ガス温度を９００°Ｆ未満に下げるために、大型の外部ブロアシステムが用いられている。外部ブロアシステムの故障による触媒の損傷の可能性があるので、冗長外部ブロアシステムが典型的に利用される。これらの外部ブロアシステムは、ブロア、モータ、フィルタ、吸気構造、及び大型ダクトなどの多くの構成要素を含み、これらは高価であり、嵩高く、ガスタービン発電システムの運用コストを付加することになる。さらに、外部ブロアシステムとガスタービン発電システムの動作とは本来的に連動していないので、ＳＣＲ触媒が種々のガスタービン動作モード中に過剰温度に起因して損傷を受ける可能性が高くなる。過剰温度によるＳＣＲ触媒の損傷（例えば、外部ブロアシステムが故障した場合又は排気ガスを十分に冷却できない場合）を防止するために、温度の問題が是正されるまでガスタービンを運転停止する必要がある場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の第１の態様は、ターボ機械システムを提供し、該ターボ機械システムは、圧縮機構成要素、燃焼器構成要素、及びタービン構成要素を含むガスタービンシステムと、ガスタービンシステムにより生成された排気ガス流を受け入れるための混合領域と、流体を混合領域に注入して排気ガス流の温度を下げるための流体注入システムと、温度が下がった排気ガス流を処理するための排気処理システムと、を含む。
【０００６】
本開示の第２の態様は、発電システムを提供し、該発電システムは、圧縮機構成要素、燃焼器構成要素及びタービン構成要素を含むガスタービンシステムと、ガスタービンシステムにより生成された排気ガス流を受け入れるための混合領域と、霧化流体を混合領域に注入して排気ガス流の温度を下げるための流体注入システムと、温度が下がった排気ガス流を処理するための排気処理システムであって、一酸化炭素（ＣＯ）除去システム及び選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムを含む、排気処理システムと、を含む。
【０００７】
本開示の第３の態様は、発電システムを提供し、該発電システムは、圧縮機構成要素、燃焼器構成要素及びタービン構成要素を含むガスタービンシステムと、タービン構成要素により駆動されるシャフトと、シャフトに結合した、電気を発生させるための発電機と、ガスタービンシステムにより生成された排気ガス流を受け入れるための混合領域と、霧化流体を混合領域に注入して排気ガス流の温度を下げるための流体注入システムと、温度が下がった排気ガス流を処理するための排気処理システムであって、一酸化炭素（ＣＯ）除去システム及び選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムを含む、排気処理システムと、を含む。
【０００８】
本開示の例示的な態様は、本明細書に記載した課題及び／又は論じていない他の課題を解決するように設計されている。
【０００９】
本開示のこれら及び他の特徴は、本発明の種々の態様を表した添付図面を参照しながら本発明の種々の態様に関する以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態による単純サイクルガスタービン発電システムの概略図。
【図２】実施形態による単純サイクルガスタービン発電システムの概略図。
【図３】実施形態による単純サイクルガスタービン発電システムの概略図。
【図４】実施形態による単純サイクルガスタービン発電システムの概略図。
【図５】実施形態による単純サイクルガスタービン発電システムの概略図。
【図６】実施形態による、ガスタービンシステムの種々の負荷百分率における、水流と、排気ガス流の温度との例示的な関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
各図面は、必ずしも縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本発明の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、同じ参照符号は、複数の図面にわたり同じ要素を示している。
【００１２】
上述のように、本開示は、一般に発電システムに関し、より具体的には、発電システムの排気ガスを冷却するためのシステム及び方法に関する。
【００１３】
図１は、ガスタービンシステム１２及び排気処理システム１４を含むターボ機械システム（例えば単純サイクルガスタービン発電システム１０）のブロック図を示す。ガスタービンシステム１２は、天然ガス及び／又は水素リッチ合成ガスなどの液体又は気体燃料を燃焼させて熱燃焼ガスを発生させ、ガスタービンシステム１２を駆動することができる。
【００１４】
ガスタービンシステム１２は、吸気セクション１６、圧縮機構成要素１８、燃焼器構成要素２０、及びタービン構成要素２２を含む。タービン構成要素２２は、シャフト２４を介して圧縮機構成要素１８に駆動結合する。作動時、空気（例えば周囲空気）は、吸気セクション１６を通ってガスタービンシステム１２に入り（矢印２６で示される）、圧縮機構成要素１８内で加圧される。圧縮機構成要素１８は、シャフト２４に結合した複数の圧縮機ブレードを含む少なくとも１つの段を含む。シャフト２４の回転が、対応する圧縮機ブレードの回転を生じさせ、それにより空気が吸気セクション１６を介して圧縮機構成要素１８内に引き込まれ、空気は燃焼器構成要素２０に入る前に圧縮される。
【００１５】
ガスタービンシステム１２は、吸気セクション１６、圧縮機構成要素１８、燃焼器構成要素２０、及びタービン構成要素２２を含む。タービン構成要素２２は、シャフト２４を介して圧縮機構成要素１８に駆動結合する。作動時、空気（例えば周囲空気）は、吸気セクション１６を通ってガスタービンシステム１２に入り（矢印２６で示される）、圧縮機構成要素１８内で加圧される。圧縮機構成要素１８は、シャフト２４に結合した複数の圧縮機ブレードを含む少なくとも１つの段を含む。シャフト２４の回転が、対応する圧縮機ブレードの回転を生じさせ、それにより空気が吸気セクション１６を通って圧縮機構成要素１８内に引き込まれ、空気は燃焼器構成要素２０に入る前に圧縮される。
【００１６】
燃焼器構成要素２０は、１又は２以上の燃焼器を含むことができる。実施形態において、複数の燃焼器が、シャフト２４の周りに概ね円形又は環状配置で複数の周方向位置で燃焼器構成要素２０内に配置される。圧縮空気が圧縮機構成要素１８から出て燃焼器構成要素２０に入ると、圧縮空気は、燃焼器内で燃焼のために燃料と混合される。例えば、燃焼器は、燃焼、エミッション制御、燃料消費、出力などに適した比率で燃料空気混合気を燃焼器内に注入するように構成された、１又は２以上の燃料ノズルを含むことができる。燃料空気混合気の燃焼は、高温加圧排気ガスを発生させ、これは次にタービン構成要素２２の１又は２以上のタービン段（各々が複数のタービンブレードを有する）を駆動するために利用される。
【００１７】
作動時、タービン構成要素２２に流入して通過する燃焼ガスは、タービンブレードに当たり及びタービンブレード間を流れることにより、タービンブレードを駆動させ、それによりシャフト２４を回転させる。タービン構成要素２２内で、燃焼ガスのエネルギーは、仕事に変換され、その一部は回転シャフト２４を通じて圧縮機構成要素１８を駆動するために用いられ、残りは、負荷、例えば、限定ではないが電気を発生させるための発電機２８及び／又は他のタービンなどを駆動するための有用な仕事に利用される。
【００１８】
タービン構成要素２２を通って流れる燃焼ガスは、排気ガス流３２として排気ディフューザ３０を通ってタービン構成要素２２の下流側端部を出る。排気ガス流３２は、排気処理システム１４に向かって下流方向３４に連続して流れることができる。タービン構成要素２２は、混合領域３３を介して排気処理システム１４のＣＯ除去システム（例えば、ＣＯ触媒３６を含む）及びＳＣＲシステム（例えば、ＳＣＲ触媒３８を含む）に流体結合することができる。上述のように、燃焼プロセスの結果として、排気ガス流３２は、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、炭素酸化物（ＣＯｘ）、及び未燃焼炭化水素などの特定の副産物を含む場合がある。特定の規制要件のため、排気処理システム１４を使用して、このような副産物の濃度を大気に放出する前に低減するか又は実質的に最小化することができる。
【００１９】
排気ガス流３２内のＮＯｘを除去する又は量を低減するための１つの技術は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）プロセスを用いることによる。例えば、排気ガス流３２からＮＯｘを除去するためのＳＣＲプロセスにおいて、アンモニア（ＮＨ３）又は他の適切な還元剤を排気ガス流３２に注入することができる。アンモニアは、ＮＯｘと反応して窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を生成する。
【００２０】
図１に示すように、アンモニア蒸発システム４０及びアンモニア注入グリッド４２を用いて、アンモニア溶液（例えばタンク４６内に貯蔵される）を気化させてＳＣＲ触媒３８の上流で排気ガス流３２に注入することができる。アンモニア注入グリッド４２は、例えば気化したアンモニアを排気ガス流３２に注入するための開口部／ノズルを有する管網を含むことができる。理解されるように、排気ガス流３２のアンモニア及びＮＯｘは、ＳＣＲ触媒３８を通過する際に反応して窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を生成し、これにより排気ガス流３２からＮＯｘが除去される。結果として得られた排出物は、ガスタービンシステム１２のスタック４４を通じて大気中に放出することができる。
【００２１】
アンモニア蒸発システム４０は、例えば、ブロアシステム４８と、１又は２以上のヒータ５０（例えば電気ヒータ）と、アンモニア注入グリッド４２を介して排気ガス流３２に注入される気化アンモニアを供給するためのアンモニア気化器５２とをさらに含むことができる。アンモニアは、ポンプシステム５４を用いてタンク４６からアンモニア気化器５２へとポンプ輸送することができる。個々のブロア／ポンプが故障した場合にアンモニア蒸発システム４０の連続動作を保証するために、ブロアシステム４８は冗長ブロアを含むことができ、さらにポンプシステム５４は冗長ポンプを含むことができる。
【００２２】
ＳＣＲプロセスの有効性は、一部には、処理される排気ガス流３２の温度に依存する。ガスタービンシステム１２から発生する排気ガス流３２の温度は、約１１００°Ｆを上回る場合が多い。しかしながら、ＳＣＲ触媒３８は、典型的には、約９００°Ｆ未満の温度で稼働させる必要がある。
【００２３】
実施形態によれば、流体注入システム６０を用いて、冷却流体（例えば水）を排気ガス流３２に注入して排気ガス流３２の温度をＳＣＲ触媒３８に適したレベルまで下げることができる。図１に示すように、流体注入システム６０は、排気ガス流３２に水（Ｈ2Ｏ）を注入するように構成することができる。第１のポンプ６２を用いて、供給水を水浄化システム６４に送給することができる。浄化後、水は、第２のポンプ６６により流体注入装置６８に導くことができる。ここで詳述される冷却流体は水であるが、本明細書で開示される実施形態のいずれにおいても他の適切な流体を用いることもできる。
【００２４】
流体注入装置６８は、水を霧化して霧化水７２を排気ガス流３２内に導くための複数のノズル７０を含むことができる。図１に示すように、流体注入装置６８のノズル７０は、混合領域３３内での混合を強化するために、ガスタービンシステム１２のタービン構成要素２２の排気ディフューザ３０に向かって上流に方向付けることができる。他の実施形態において、流体注入装置６８のノズル７０は、下流方向３４（例えば、排気ガス流３２と同じ方向）に方向付けることができ、又は上流及び下流の両方向に方向付けることができる。いずれの場合でも、流体注入装置６８のノズル７０は、混合領域３３内に適正な混合及び温度の均一性をもたらすように配置することができる。例えば、流体注入装置６８のノズル７０は、グリッド形式で均一に配置することができる。
【００２５】
混合領域３３おいて、霧化水７２は、排気ガス流３２と混合して、これをＳＣＲ触媒３８との使用に適した温度まで冷却する。ガスタービンシステム１２により発生した排気ガス流３２の温度は、混合領域３３内で霧化水７２により約１１００°Ｆから約９００°Ｆ未満に冷却される。流体流制御装置１００を設けて、ＳＣＲ触媒３８における温度を適切なレベル（例えば９００°Ｆ）に維持するように排気ガス流３２に注入される水の量を制御することができる。
【００２６】
補助混合システム７４（図１）は、混合領域３３内に配置して混合プロセスを強化することができる。補助混合システム７４は、例えば、静止型混合器、バッフル、及び／又は同種のものを含むことができる。また、ＣＯ触媒３６は、背圧（例えば、タービン構成要素２２に向かう戻り方向の）をかけることにより、混合プロセスの改善を補助することができる。
【００２７】
図６は、ガスタービンシステム１２の様々な負荷百分率における、ガスタービンシステム１２の排気ガス流３２の温度と、ＳＣＲ触媒３８における温度を適切なレベル（例えば９００°Ｆ）に維持するために必要とされる、混合領域３３に入る霧化水７２の流れとの例示的な関係を示したグラフを示す。図６に表されるように、ＳＣＲ触媒３８における温度を適正なレベルに維持するために、排気ガス流３２の温度が変化する場合、流体注入装置６８を介して排気ガス流３２に注入される霧化水７２の量を変更（例えば、流体流制御装置１００の制御下で）することができる。この例では、負荷百分率が１００％のガスタービンシステム１２において必要とされる霧化水７２の流量は、排気ガス流３２の流量の約５％未満である。
【００２８】
他の実施形態において、図２に示すように、ＣＯ触媒３６は、より高温（例えば、約１０００°Ｆから約１２００°Ｆまで）で作動する場合がある。この場合、ガスタービンシステム１２により生成される排気ガス流３２は、何らかの冷却動作を行う前にＣＯ触媒３６に向けて導かれこれを通過して流れる。
【００２９】
図２において、霧化水７２と排気ガス流３２との混合は、ＣＯ触媒３６とアンモニア注入グリッド４２との間に配置された混合領域８０内で行われる。この場合、霧化水７２は、流体注入システム６０により、ＣＯ触媒３６の下流かつアンモニア注入グリッド４２及びＳＣＲ触媒３８の上流で、排気ガス流３２に注入することができる。
【００３０】
上述のように、第１のポンプ６２を用いて、供給水を水浄化システム６４に送給することができる。浄化後、水は、第２のポンプ６６により流体注入装置６８に導くことができる。流体注入装置６８は、水を霧化して霧化水７２を排気ガス流３２内に導くための複数のノズル７０を含むことができる。図２に示すように、流体注入装置６８のノズル７０は、アンモニア注入グリッド４２に向けて下流に方向付けることができる。他の実施形態において、流体注入装置６８のノズル７０は、上流方向（例えば、排気ガス流３２に向かう方向）に方向付けることができる。いずれの場合でも、流体注入装置６８のノズル７０は、混合領域８０内に適正な混合及び温度の均一性をもたらすように配置することができる。
【００３１】
混合領域８０において、霧化水７２は、排気ガス流３２と混合して、これを冷却する。実施形態において、ガスタービンシステム１２により発生する排気ガス流３２の温度は、混合領域８０内で霧化水７２により約１１００°Ｆから約９００°Ｆ未満まで冷却される。流体流制御装置１００を設けて、ＳＣＲ触媒３８における温度を許容可能なレベル（例えば９００°Ｆ）に維持するように、排気ガス流３２に注入される霧化水７２の量を制御することができる。次に、排気ガス流３２がＳＣＲ触媒３８と相互作用する前に、気化アンモニアをアンモニア注入グリッド４２によって排気ガス流３２に注入することができる。
【００３２】
図３は、アンモニアが、流体注入装置６８にポンプ輸送されている浄化冷却水に直接添加されること以外は、図２に示す実施形態と同様の実施形態を示す。これにより、独立したアンモニア蒸発システム４０及びアンモニア注入グリッド４２の必要性が排除される。
【００３３】
水／アンモニア溶液が流体注入装置６８のノズル７０により霧化されて、供給霧化水／アンモニア７６がもたらされる。霧化水／アンモニア７６は、排気ガス流３２内に導かれる。混合領域８０において、霧化水／アンモニア７６は、排気ガス流３２と混合して、これを冷却する。実施形態において、ガスタービンシステム１２により発生する排気ガス流３２の温度は、混合領域８０内で霧化水／アンモニア７６により約１１００°Ｆから約９００°Ｆ未満まで冷却することができる。流体流制御装置１００を設けて、ＳＣＲ触媒３８における温度を許容可能なレベル（例えば９００°Ｆ）に維持するように、排気ガス流３２に注入される霧化水／アンモニア７６の量を制御することができる。
【００３４】
付加的な流体注入装置８２を設けて、排気ガス流３２が排気ディフューザ３０から流出した際にこれに供給水／アンモニア溶液を注入することができる。流体注入装置８２は、水／アンモニア７６を霧化してこれを排気ガス流３２内に導くための複数のノズル８４を含むことができる。少なくとも１つの弁８６を設けて、流体注入装置８２の異なるノズル８４のセットに水／アンモニア溶液を選択的に供給して、ＳＣＲ触媒３８における温度及びアンモニアの均一性をもたらすことができる（例えば、ＳＣＲ触媒３８の寿命を延ばすため及びＳＣＲ触媒３８でのアンモニアスリップを低減するため）。弁８８を設けて、流体注入装置６８、８２への水／アンモニア溶液の流れを選択的に制御することができる。
【００３５】
実施形態によれば、流体注入装置６８は取り除くことができる。この場合、図４に示すように、流体注入装置８２を用いて、排気ガス流３２が排気ディフューザ３０から流出した際にこれに供給水／アンモニア溶液を注入することができる。
【００３６】
実施形態において、図５に示すように、ＣＯ触媒３６及びＳＣＲ触媒３８をガスタービン発電システム１０のスタック４４内に配置することができる。これによりガスタービン発電システム１０の全体としての設置面積を大幅に削減することができる。図３に示す実施形態と同様に、霧化水／アンモニア７６は、流体注入装置６８のノズル７０を介して排気ガス流３２内に導くことができる。
【００３７】
この場合混合、領域８０はスタック４４内でＣＯ触媒３６とＳＣＲ触媒３８との間に位置決めされる。混合領域８０内で、霧化水／アンモニア７６は排気ガス流３２と混合してこれを冷却する。実施形態において、ガスタービンシステム１２により発生する排気ガス流３２の温度は、混合領域８０内で霧化水／アンモニア７６により約１１００°Ｆから約９００°Ｆ未満まで冷却される。流体流制御装置１００を設けて、ＳＣＲ触媒３８における温度を許容可能なレベル（例えば９００°Ｆ）に維持するように、排気ガス流３２に注入される霧化水／アンモニア７６の量を制御することができる。
【００３８】
付加的な流体注入装置８２を設けて、排気ガス流３２が排気ディフューザ３０から流出した際にこれに供給水／アンモニア溶液を注入することができる。流体注入装置８２は、水／アンモニア７６を霧化してこれを排気ガス流３２内に導くための複数のノズル８４を含むことができる。少なくとも１つの弁８６を設けて、流体注入装置８２の異なるノズル８４のセットに水／アンモニア溶液を選択的に供給して、ＳＣＲ触媒３８における温度及びアンモニアの均一性をもたらすことができる（例えば、ＳＣＲ触媒３８の寿命を延ばすため及びＳＣＲ触媒３８のアンモニアスリップを低減するため）。弁８８を設けて、流体注入装置６８、８２への水／アンモニア溶液の流れを選択的に制御することができる。
【００３９】
実施形態によれば、流体注入装置６８は取り除くことができる。この場合、図４に示す実施形態と同様に、流体注入装置８２を用いて、排気ガス流３２が排気ディフューザ３０から流出した際にこれに供給水／アンモニア溶液を注入することができる。
【００４０】
流体流制御装置１００を用いて、種々の動作条件下で排気ガス流３２を冷却するために必要な霧化水７２又は霧化水／アンモニア７６の量を調節することができる。流体流制御装置１００は、ガスタービン発電システム１０の動作に関連するデータ１０２を受け取ることができる。このようなデータは、例えば、排気ガス流３２が混合領域３３及び／又は混合領域８０に入る際の温度、混合領域３３及び／又は混合領域８０で混合／冷却が生じた後のＳＣＲ触媒３８における排気ガス流３２の温度、ガスタービンシステム１２の圧縮機構成要素１８により吸気セクション１６に引き込まれる空気の温度、水及び／又は水／アンモニア溶液の温度、及びガスタービン発電システム１０の種々の位置において得られる他の温度データを含むことができる。データ１０２は、例えば、吸気セクション１６内、圧縮機構成要素１８の入口にて、及びガスタービン発電システム１０内の種々の他の位置にて得られる、空気流及び圧力のデータをさらに含むことができる。負荷データ、燃料消費データ、及びガスタービンシステム１２の動作に関連する他の情報を流体流制御装置１００に提供することもできる。流体流制御装置１００は、種々のポンプ、弁、及び／又はガスタービンシステム１２の他の構成要素等に関連する状態又は動作情報をさらに受け取ることができる。このようなデータの入手方法（例えば、適切なセンサ、フィードバックデータ等を用いる）は当業者には明らかであり、このようなデータの入手に関する更なる詳細は本明細書では示さない。
【００４１】
受け取ったデータ１０２に基づいて、流体流制御装置１００は、排気ガス流３２を冷却するために混合領域３３及び／又は混合領域８０に注入される霧化水７２及び／又は霧化水／アンモニア７６の量を必要に応じて変更するように構成される。これは、例えば、流体注入装置６８、８２に供給される（例えばポンプ輸送される）水又は水／アンモニア溶液の量を制御することにより達成することができる。
【００４２】
流体流制御装置１００は、混合領域３３及び／又は混合領域８０に注入される霧化水７２及び／又は霧化水／アンモニア７６の量を例えばデータ１０２及び／又は操作者からの命令を用いて制御するように構成されたプログラムコードを実行する少なくとも１つのプロセッサを有する、コンピュータシステムを含むことができる。流体流制御装置１００により生成されるコマンドを用いて、ガスタービン発電システム１０の種々の構成要素の動作を制御することもできる。
【００４３】
従来の大型外部ブロアシステム及び／又はその他の従来の冷却構造体の代わりに、ガスタービンシステム１２の排気ガス流３２を冷却するための流体ベースのシステムを使用することは、多くの利点をもたらす。例えば、冗長外部ブロアシステム及び付随する構成要素（例えば、ブロア、モータ、及び関連の吸気構造、フィルタ、ダクト、等）の必要性が排除される。このことは、ガスタービン発電システム１０の製造及び運用コスト、並びに全体としての設置面積を削減する。ガスタービン発電システム１０の設置面積は、図４に示すようにＣＯ触媒３６及びＳＣＲ触媒３８をガスタービンシステム１２のスタック４４内に配置することによりさらに削減することができる。
【００４４】
水をポンプ輸送することは空気を移動／加圧することに比べて一般に所要エネルギーがより少ないので、ガスタービン発電システム１０の所要動力が削減される。本明細書に開示される実施形態は、従来の外部ブロア冷却システムで一般に使用されている大型ブロアモータの必要性を排除する。さらに、図３−図５に示す実施形態のようにアンモニアを水と組合せることにより、更なるコスト／エネルギー節約が達成される。これは、アンモニア蒸発システム４０の種々の構成要素（例えば、ブロアシステム４８、ヒータ５０、アンモニア気化器５２）の必要性を排除する
種々の実施形態において、互いに「結合している」と記述された構成要素は、１又は２以上の界面に沿って接合することができる。幾つかの実施形態において、これらの界面は、異なる構成要素間の接合部を含むことができ、他の場合には、これらの界面は、強固に及び／又は一体に形成された相互接続を含むことができる。すなわち、幾つかの場合には、互いに「結合した」構成要素は、同時に形成されて単一の連続部材を定めることができる。しかしながら、他の実施形態において、これらの結合した構成要素は、別個の部材として形成され、その後、既知のプロセス（例えば、締結、超音波溶接、ボンディング）により接合することができる。
【００４５】
ある要素又は層が、別の要素の「上にある」、別の要素に「係合する」、「接続する」又は「結合する」と言及される場合、これは、直接、他の要素の上にある、他の要素に直接係合する、直接接続する又は直接結合する場合もあり、又は介在する要素が存在する場合もある。対照的に、ある要素が他の要素の「直接、上にある」、他の要素に「直接係合する」、「直接接続する」又は「直接結合する」と言及される場合、介在する要素又は層は存在し得ない。要素間の関係を説明する他の語も同様の仕方で解釈すべきである（例えば、「間」と「直接的な間」、「隣接」と「直接的な隣接」等、）。本明細書において用いる場合、「及び／又は」という用語は、１又は２以上の関連する列挙要素のいずれかの及び全ての組合せを含む。
【００４６】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用される場合、単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り複数形態も含む。さらに、本明細書内で使用する場合に、用語「備える」及び／又は「備えている」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１又は２以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００４７】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、当業者が、任意の装置又はシステムを作成すること及び使用すること並びに任意の組み込まれた方法を行うことを含めて、本開示を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、あるいは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４８】
１０：ガスタービン発電システム
１２：ガスタービンシステム
１４：排気処理システム
１６：吸気セクション
１８：圧縮機構成要素
２０：燃焼器構成要素
２２：タービン構成要素
２４：シャフト
２６：矢印
２８：発電機
３０：排気ディフューザ
３２：排気ガス流
３３：混合領域
３４：下流方向
３６：ＣＯ触媒
３８：ＳＣＲ触媒
４０：アンモニア蒸発システム
４２：アンモニア注入グリッド
４４：スタック
４６：タンク
４８：ブロアシステム
５０：ヒータ
５２：アンモニア気化器
５４：ポンプシステム
６０：流体注入システム
６２：第１のポンプ
６４：水浄化システム
６６：第２のポンプ
６８：流体注入装置
７０：ノズル
７２：霧化水
７４：補助混合システム
７６：霧化水／アンモニア
８０：混合領域
８２：流体注入装置
８４：ノズル
８６：少なくとも１つの弁
８８：弁
１０２：データ
【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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【外国語明細書】
2017015081000001.pdf