(57)【要約】【課題】排気ガス流を処理するための排気処理システムを提供する。【解決手段】排気ガス流を処理するための排気処理システムには、排気ガス流を方向付けるための排気ダクト；排気ダクト内に配置された、排気ダクトを流れる排気ガス流を受け入れるための第１の触媒；および、冷却用空気と還元剤を排気ガス流に噴射するための噴射システムが含まれる。噴射システムには、還元剤を供給するための還元剤供給フィード；冷却用空気を供給するための冷却用空気供給フィード；還元剤供給フィードと冷却用空気供給フィードが一体となり、その後は複合供給フィードを形成するように構成された合流点；および、複合供給フィードに接続する排気ダクト内に配置されたインジェクタが含まれてよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼タービンエンジン（１２）の排気ガス流（２６）を処理するための排気処理システム（１４）であって、前記排気処理システム（１４）が、
前記排気ガス流（２６）を方向付けるための排気ダクト（２９）と；
前記排気ダクト（２９）内に配置された、そこを流れる前記排気ガス流（２６）を受け入れるための第１の触媒（４８）と；
冷却用空気および還元剤を前記排気ガス流（２６）に噴射するための噴射システム（７２）であって、前記噴射システム（７２）が、
前記還元剤を供給するための還元剤供給フィード（４９）；
前記冷却用空気を供給するための冷却用空気供給フィード（６６）；
前記還元剤供給フィード（４９）と前記冷却用空気供給フィード（６６）が一体となり、その後は複合供給フィード（７６）を形成するように構成された合流点（７４）；および
前記複合供給フィード（７６）に接続する前記排気ダクト（２９）内に配置されたインジェクタ（７３）
を備える噴射システム（７２）とを備える、排気処理システム（１４）。
【請求項２】
前記還元剤供給フィード（４９）が、還元剤供給（４４）と前記合流点（７４）との間に伸び；
前記冷却用空気供給フィード（６６）が、冷却用空気供給（６６）と前記合流点（７４）との間に伸び；
前記複合供給フィード（７６）が、前記還元剤と前記冷却用空気の複合流を前記合流点（７４）から前記インジェクタ（７３）へ方向付けるように構成され；
前記第１の触媒（４８）が、前記排気ダクト（２９）の中の前記インジェクタ（７３）の下流の位置に配置されるＳＣＲ触媒（４８）を含み；かつ
前記還元剤が、アンモニアを含み；
前記合流点（７４）が前記排気ダクト（２９）の外部の位置を含み；かつ
前記排気ガス流（２６）を処理することが、窒素酸化物を還元することを含む、
請求項１に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項３】
前記排気ダクト（２９）が、前記燃焼タービンエンジン（１２）の下流側端部とスタック（５０）との間に伸び、それを通って前記排気ガス流（２６）が大気に放出され；
前記排気ダクト（２９）が、下流部（３１）を軸方向に積み重ねた移行部（３０）を含み、前記移行部（３０）は、前記排気ダクト（２９）の流動断面積が下流方向に拡大するように構成され、前記下流部（３１）は、前記移行部（３０）と前記スタック（５０）との間を実質的に一定の流動断面積で伸びるように構成され；
前記インジェクタ（７３）が、前記排気ダクト（２９）の前記移行部（３０）および前記排気ダクト（２９）の前記下流部（３１）のうちの１つに配置され；
前記第１の触媒（４８）が、前記排気ダクト（２９）の前記下流部（３１）に配置され；かつ
前記第１の触媒（４８）が、前記インジェクタ（７３）の下流に位置するＳＣＲ触媒を含む、
請求項１に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項４】
前記インジェクタ（７３）が、複数の出口を備え、前記出口の各々が、前記還元剤と前記冷却用空気の前記複合流をその中で噴射するために前記排気ダクト（２９）内に配置され；かつ
ひとたび前記排気ガス流（２６）が前記第１の触媒（４８）に達すると、前記排気ガス流（２６）の内部に実質的に均一な温度および還元剤分布がもたらされるように、前記インジェクタ（７３）の前記出口が、前記排気ダクト（２９）内の前記排気ガス流（２６）の予測される流れに相対的に位置付けられ；
前記燃焼タービンエンジン（１２）が、電気を生成するためのガスタービン発電プラントを含む、
請求項２に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項５】
前記還元剤供給フィード（４９）が、前記合流点（７４）でノズル（８６）を含み、前記ノズル（８６）が前記還元剤の微粒子を前記冷却用空気に噴射するように構成され；かつ
前記噴射される還元剤の前記微粒子が２０μｍ未満の平均液滴径を有する、
請求項２に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項６】
前記還元剤がアンモニア水を含み；
前記還元剤供給フィード（４９）が加圧器および噴霧ノズル（８６）を備え、前記噴霧ノズル（８６）が前記還元剤供給フィード（４９）の下流側端部の位置を占め；かつ
前記インジェクタ（７３）が、前記排気ガス流（２６）が前記第１の触媒（４８）に達する前に温度および前記還元剤の実質的に均一な分布を提供するために、前記第１の触媒（４８）の十分に離れた上流に位置している、
請求項２に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項７】
前記加圧器が、前記噴霧ノズル（８６）の望ましい機能に対応する、予め決められた高い圧力レベルで前記還元剤を送達するように構成された高圧ポンプ（８０）を備え；かつ
噴霧ノズル（８６）が、前記冷却用空気供給フィード（６６）の横断面に間隔を開けて配置された複数の出口を備え；
前記複合供給フィード（７６）が、前記合流点（７４）と前記インジェクタ（７３）の間に決められた長さを含み；
前記複合供給フィード（７６）が、実質的に全ての前記噴射された微粒化された還元剤が前記インジェクタ（７３）に達する前に蒸発する長さと前記長さが一致するように構成され；かつ
前記噴霧ノズル（８６）がスパイダーノズルを含む、
請求項６に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項８】
前記加圧器が、前記噴霧ノズル（８６）の望ましい機能に対応する、予め決められた高い圧力レベルで前記還元剤を送達するように構成された高圧ポンプ（８０）を備え；
噴霧ノズル（８６）が、前記冷却用空気供給フィード（６６）の横断面に間隔を開けて配置された複数の出口を備え；
前記複合供給フィード（７６）が、前記合流点（７４）と前記インジェクタ（７３）の間に決められた長さを含み；
前記複合供給フィード（７６）が、実質的に全ての前記噴射された微粒化された還元剤が前記インジェクタ（７３）に達する前に蒸発する長さと前記長さが一致するように構成され；かつ
前記噴霧ノズル（８６）がマイクロラミネートノズルを含む、
請求項６に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項９】
前記排気ダクト（２９）内に配置された、前記ダクトを流れる前記排気ガス流（２６）を受け入れるための第２の触媒（４６）をさらに含み；
前記第２の触媒（４６）には、前記インジェクタ（７３）の下流に配置された加水分解触媒（４８）、前記インジェクタ（７３）の下流に配置された酸化触媒（４８）、および前記インジェクタ（７３）の上流に配置された予備酸化触媒（４８）の少なくとも１つが含まれ；
前記還元剤供給フィード（４９）が、予め決められた温度および予め決められた圧力の１つで前記還元剤を前記合流点（７４）に送達するための蒸発器−混合器コンポーネント（６９）を含み；
前記還元剤がアンモニア水を含み、前記蒸発器−混合器（６９）が、気体状態で前記冷却用空気に噴射するために前記アンモニア水を蒸発させるための構成を備える、
請求項２に記載の排気処理システム（１４）。
【請求項１０】
燃焼タービンエンジン（１２）の排気ガス流（２６）内で窒素酸化物を還元するための方法であって、前記方法が、
前記排気ガス流（２６）を排気ダクト（２９）によって方向付ける工程と；
前記排気ガス流（２６）を前記排気ダクト（２９）内に配置されたＳＣＲ触媒で受ける工程と；
冷却用空気を冷却用空気供給フィード（６６）によって方向付ける工程と；
還元剤を還元剤供給フィード（４９）によって方向付ける工程と；
前記還元剤供給フィード（４９）内の前記還元剤を加圧し、前記加圧された還元剤を合流点（７４）に位置する噴霧ノズル（８６）によって方向付ける工程と；
前記冷却用空気供給フィード（６６）からの前記冷却用空気と前記還元剤供給フィード（４９）からの前記還元剤を合流点（７４）で一体化させ、その複合流を複合供給フィード（７６）によって前記排気ダクト（２９）内に配置されたインジェクタ（７３）に方向付ける工程と；
前記インジェクタ（７３）によって前記複合供給フィード（７６）の前記冷却用空気と前記還元剤を前記排気ダクト（２９）の中に噴射する工程とを含み；
前記冷却用空気が、前記燃焼排気流を前記ＳＣＲ触媒が受ける前に前記燃焼排気ガス流（２６）の前記温度を少なくとも２０％低下させるのに十分な供給量を含み；かつ
前記合流点（７４）が前記排気ダクト（２９）の外部に位置し；かつ
前記還元剤がアンモニア水を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に関し、より特に、選択的接触還元（ＳＣＲ）システムおよびプロセスを使用する産業用ガスタービンの排気ガス中のＮＯｘの還元に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン燃焼器の運転において、使用燃料中の窒素化合物と燃焼中の空中窒素固定に由来する窒素化合物の両方が、燃焼器の排気ガス（煙道ガスとも呼ばれる）中のＮＯｘの存在を導く。ＮＯｘ制御に関する規制は世界中でより厳しくなりつつあり、燃焼タービンはＮＯｘの排出を最小限に抑えることが重要である。
【０００３】
ＮＯｘ排出を低減するための１つの解決策は、ＳＣＲシステムである。これは、窒素酸化物および還元剤を選択的に吸着する触媒床に通す前の排気ガス流に、還元剤、一般にアンモニアまたは尿素を加えるものである。吸着成分は、触媒表面で化学反応を受け、反応生成物は脱着される。アンモニアを使用するＮＯｘ還元は、一般に以下の化学量論的反応によって起こる：
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
ＳＣＲシステムに関して、触媒の反応性は、触媒反応器に入る煙道ガス温度に依存する。ガスタービンの出口の煙道ガス温度は、一般に約１２００°Ｆを上回るが、ＳＣＲシステムは、通常、はるかに低い温度で、例えば、約６００°〜約９００°Ｆの間で効率的に動作するよう設計されている。ガスタービンの出口の煙道ガス温度が設計された温度範囲外に低下する場合、ＳＣＲ触媒浄化効率は下がる。従って、ＮＯｘの浄化率を維持するためにより多くのアンモニアまたは触媒量が必要となり、より多くの費用をもたらす。大部分の例では、高温は、触媒が触媒活性を失い、そのために適切に機能しない原因となる。
【０００４】
排気ガスをＳＣＲの動作温度範囲内まで冷却するための、２つの設計が一般に普及している。そのような設計の１つは、排気導管内の熱交換器を用いて煙道ガスを冷却するものであり、その代表例は、米国特許第４，３５３，２０７号に記載されている。熱交換器は、熱を抽出することにより排気ガスの温度を反応範囲内に低下させ、その熱は次にガスタービンの他所で使用するための蒸気を生成するのに用いられる。この種類の配置は、ベースロード運転に使用されるコンバインドサイクルガスタービンには適用できるが、空間および費用がより制限されているピークロード運転に一般に使用されるシンプルサイクルガスタービンにはあまり適用できない。
【０００５】
シンプルサイクルタービンとコンバインドサイクルタービンの両方に適用できるもう１つの設計は、排気ガスを外気と混合することによって冷却する。空気ファンと噴射口を用いることで、外気は、排気ガス流によって生じる背圧に逆らって排気ガス導管に吹き込まれる。排気ガスの温度を反応範囲内に低下させるために必要な空気の量は、一般に排気ガス体積の約２０％〜４０％である。冷却材がかなりの量であると、設置コストおよび運転コストが増加し、一方でシステム全体の圧力低下が大きくなるためにタービン効率が低下する。また、大量の空気と排気ガスの混合が不十分であっても、触媒床全体の温度分布が不均一となり、従って全体の触媒活性が低下しうる。その上、空気流量を広範囲に調整して、かなりの動作のばらつきをもたらす周囲条件および排気ガス温度の変化に適応しなければならないであろう。還元剤、例えばアンモニアなどの分布も不均一であることがあり、また、その噴射のために別個のシステムを必要とすることがある。理解されるように、ＳＣＲシステムの運転の精度を高めるためにこれらのばらつきを減らすことは、排気ガス、冷却用空気、および還元剤が適切に混合される時間を得るために、複雑な混合システムおよび／または排気ダクトの延長を必要とし、それは設置費用と運転費用の両方を含む工場設備コストの増加をもたらす。
【０００６】
従って、燃焼機関の排気ガス流を冷却し、それに還元剤を噴射するための、より効率的な排気処理システムが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７９７６８００号明細書
【発明の概要】
【０００８】
従って本発明は、排気ガス流を処理するための排気処理システムを記載する。排気処理システムには、排気ガス流を方向付けるための排気ダクト；排気ダクト内に配置された、排気ダクトを流れる排気ガス流を受け入れるための第１の触媒；および、冷却用空気と還元剤を排気ガス流に噴射するための噴射システムが含まれてよい。噴射システムには、還元剤を供給するための還元剤供給フィード；冷却用空気を供給するための冷却用空気供給フィード；還元剤供給フィードと冷却用空気供給フィードが一体となり、その後は複合供給フィードを形成するように構成された合流点；および、複合供給フィードに接続する排気ダクト内に配置されたインジェクタが含まれてよい。
【０００９】
本願には、燃焼タービンエンジンの排気ガス流内で窒素酸化物を還元するための方法がさらに含まれうる。この方法には、以下の工程：排気ガス流を排気ダクトによって方向付ける工程；排気ガス流を排気ダクト内に配置されたＳＣＲ触媒で受ける工程；冷却用空気を冷却用空気供給フィードによって方向付ける工程；還元剤を還元剤供給フィードによって方向付ける工程；冷却用空気供給フィードからの冷却用空気と還元剤供給フィードからの還元剤を合流点で一体化させ、その複合流を複合供給フィードによって排気ダクト内に配置されたインジェクタに方向付ける工程；および、インジェクタによって複合供給フィードの冷却用空気と還元剤を排気ダクトに噴射する工程が含まれてよい。冷却用空気には、燃焼排気流をＳＣＲ触媒が受ける前に燃焼排気ガス流の温度を著しく低下させるのに十分な供給量が含まれてよい。さらに、合流点は、排気ダクトの外部に配置されていてもよい。
【００１０】
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様および利点は、図面全体を通して同様の文字が同様の部分を表す、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むとより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の態様に従う、空気噴射およびＳＣＲシステムを有するガスタービンシステムのブロック図であり、かつ／または本発明が動作することのできる例となる環境を表す図である。
【図２】本発明の例となる実施形態に従う、複数の空気噴射管を有する空気噴射システムを含む排気ダクトの断面側面図である。
【図３】図２の移行部の特定の態様を例示する部分破断透視図である。
【図４】本発明の特定の態様に従う空気噴射およびＳＣＲシステムを有するガスタービンシステムの側面模式図を示す図であり、かつ／または本発明が動作することのできる例となる環境を表す図である。
【図５】図４のシステムの特定の態様を例示する上面模式図を示す図である。
【図６】本発明の例となる実施形態に従う、空気噴射およびＳＣＲシステムを有するガスタービンシステムの側面模式図を示す図である。
【図７】本発明の代替実施形態に従う、空気噴射およびＳＣＲシステムを有するガスタービンシステムの側面模式図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の１または複数の実施形態が以下に説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実行の全ての特徴は本明細書に記載されない。そのような実際の実行の開発において、エンジニアリングまたは設計プロジェクトでもそうであるように、実行ごとに変化することのある、開発者の特定の目標、例えばシステムに関連する制約およびビジネスに関連する制約の順守を達成するために、実行に特有の多数の決定がなされなければならないことは当然理解される。さらに、そのような開発努力は複雑で時間のかかるものであるかもしれないが、それでも本開示の利益を有する当業者のために設計、作製、および製造する日常的な仕事でありうることは当然理解される。
【００１３】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、および「前記」は、その要素が１または複数存在することを意味するものである。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、含むことを意味し、列挙される要素以外にさらなる要素がありうることを意味する。運転パラメータおよび／または環境条件の何れの例も、開示される実施形態のその他のパラメータ／条件を除外するものではない。その上、本発明の「一実施形態」または「実施形態」への言及は、列挙される特徴を同様に組み込むさらなる実施形態の存在を除外すると解釈されるものではないことは当然理解される。
【００１４】
本発明の実施形態は、通常、排気ガス流を冷却するかまたは適度に調節するための技術に関する。例えば、ガスタービンシステムでは、１または複数のガスタービンエンジンは、燃料を燃焼させて１または複数のタービンブレードを駆動するための燃焼ガスを生成することができる。燃焼させる燃料の種類に応じて、燃焼プロセスから生じる排出物質（例えば、排気ガス）には、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、炭素酸化物（ＣＯｘ）、および未燃炭化水素が含まれうる。多くの場合、ガスタービンシステム、例えばガスタービン発電プラントなどから放出される排気ガスの組成は、厳しい規制要件の認可を必要とする。ほんの一例として、規制では、大気中に放出される排気ガスのＮＯｘ組成が３百万分率（ｐｐｍ）以下であることを要求される場合がある。
【００１５】
上記の通り、排気ガス流中のＮＯｘの量を除去または低減するための１つの技術は、選択的接触還元（ＳＣＲ）による。ＳＣＲプロセスでは、還元剤、例えばアンモニア（ＮＨ3）などは、排気ガス流に噴射され、ＮＯｘと反応して、触媒の表面で窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）を生成する。ＳＣＲプロセスの有効性は、処理される排気ガスの温度に少なくとも一部分は依存している可能性がある。例えば、ＮＯｘを除去するためのＳＣＲプロセスは、約７００〜９００°Ｆの温度で特に効果的でありうる。従って、タービンエンジンからの排気ガス出力がＳＣＲの有効温度範囲よりも高い場合、規制基準を満たすためにＳＣＲプロセスの有効性（例えば、ＮＯｘの除去）を高めるためにＳＣＲの前に排気ガスを冷やすことが有益でありうる。
【００１６】
従って、本発明の実施形態によれば、ガスタービンシステム、例えばシンプルサイクル重構造ガスタービンシステムには、冷却用空気および還元剤を排気ガス流に噴射するように構成された噴射システムが含まれてよい。下でさらに記載されるように、空気噴射システムは、タービンの下流（すなわち排気ガスの流れに相対的に）に、しかしＳＣＲシステムの上流に配置されてよく、かつ／あるいはそれに組み込まれるかまたは一体化されてもよい。空気噴射システムには、複数の噴射管を有する空気インジェクタが含まれてよく、各々の噴射管は冷却用空気を排気ガス流に噴射するための複数の出口を有する。その上、冷却用空気は圧縮機から供給されうる。冷却用空気の供給源に関係なく、冷却用空気は外気であってよく、または、移行部への噴射の前に、すなわち熱交換器によって冷却されてよいことは当然理解される。排気ガスの特定の望ましいプロフィールに応じて、空気噴射管は、様々なサイズであってよく、千鳥構成に配置されてよい。ここに開示されるこれらの技術に従って、空気噴射システムによって冷却用空気を排気ガス流に噴射することは、他の利点の中でも、ＳＣＲシステムによって受け入れられる冷却された排気ガスの温度および／または速度分布の均一性を改善し、ガスタービン背圧を低下させ、および流量分布を強化することができる。さらに、ここに開示される技術はシンプルサイクル重構造ガスタービンシステムに特に有用でありうるが、下で考察されるように、この技術が、例えばコンバインドサイクルガスタービンシステムをはじめとする、好適に構成されたシステムで実行されてよいことは当然理解される。本発明には、全体的なシステム運用をより効率的にするためにアンモニアインジェクタおよび空気噴射システムの組み込みがさらに含まれてよい。
【００１７】
前述の内容を踏まえて、図１は、ガスタービンエンジン１２および排気処理システム１４を含む、例となるタービンシステム１０のブロック図である。ある種の実施形態では、タービンシステム１０は、発電システムでありうる。示されるように、ガスタービンエンジン１２には、空気取込部１６、圧縮機１８、燃焼器部２０、およびタービン２２が含まれる。タービン２２は、シャフトを介して圧縮機１８に駆動連結されてよい。運転中、空気は空気取込部１６を通じてタービンエンジン１２に入り（矢印で示す）、圧縮機１８で加圧される。圧縮機１８には、シャフトに連結された複数の圧縮機ブレードが含まれてよい。シャフトの回転が圧縮機ブレードの回転を引き起こし、それにより空気を圧縮機１８内に引き込み、燃焼器部２０に流入する前に空気を圧縮する。
【００１８】
燃焼器部２０には、１または複数の燃焼器が含まれてよい。圧縮された空気が圧縮機１８を出て燃焼器部２０に入る際に、圧縮された空気は燃焼器内での燃焼のために燃料と混合されうる。燃焼器には、燃料−空気混合物を燃焼器の中に最適な燃焼、排出物、燃費、電力出力などに適した比で噴射する１または複数の燃料ノズルが含まれてよい。空気および燃料の燃焼は、高温加圧ガスを発生することがあり、それはその後タービン２２内の１または複数のタービンブレードを駆動するために利用することができる。運転中、タービン２２に流入しそれを通る燃焼ガスは、タービンブレードに逆らって、かつタービンブレード間を流れ、それによりタービンブレードを駆動させ、従って、シャフトを回転させて負荷、例えば発電プラントの発電装置などを駆動する。上述のように、シャフトの回転も、取込部１６によって受け取った空気を圧縮機１８内のブレードに引き込ませ、加圧させる。
【００１９】
タービン２２を通って流れる燃焼ガスは、排気ガス流２６としてタービン２２の下流側端部を出ることができる。排気ガス流２６は、排気処理システム１４に向かって下流方向に流れ続けることができる。例えば、下流側端部は、排気処理システム１４と、特に排気ダクト２９と流体結合されていてよい。排気ダクト２９には、上流部（本明細書において移行部３０と呼ばれる）、ならびに下流部３１が含まれてよい。理解されるように、移行部３０は、タービン２２の近くの小さい面積から排気ダクト２９の下流部３１を通って延びる大きい流路面積まで、排気ダクト２９を通り抜ける流動断面積を移行するように構成されているのでそのように呼ばれる。下流部３１は、移行部３０とスタック５０の間に広がり、スタック５０で排気ガスは大気に排出される。上述のように、燃焼プロセスの結果として、排気ガス流２６には、ある特定の副生成物、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、炭素酸化物（ＣＯｘ）、および未燃炭化水素が含まれうる。ある特定の規制要件のために、排気処理システム１４は、排気ガス流を大気に放出する前にそのような副生成物の濃度を低下させるかまたは実質的に最小化するために用いることができる。
【００２０】
排気ガス流中のＮＯｘの量を除去または低減するための１つの技術は、選択的接触還元（ＳＣＲ）プロセスを使用することによるものである。例えば、排気ガス流２６からＮＯｘを除去するためのＳＣＲプロセスでは、アンモニア（ＮＨ3）を排気ガス流に噴射し、ＮＯｘと反応させて、窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）を生成する。理解されるように、このＳＣＲプロセスの有効性は、処理される排気ガスの温度に少なくとも一部分は依存している可能性がある。例えば、ＮＯｘを除去するためのＳＣＲプロセスは、約７００〜９００°Ｆの温度で特に効果的でありうる。しかし、タービン２２を出て移行部３０に入る排気ガス流２６の温度ははるかに高い。従って、ＮＯｘ除去のためのＳＣＲプロセスの有効性を高めるために、冷却用空気を排気ガス流２６に噴射し、それによりＳＣＲの前に排気ガス流２６を冷却するように構成された空気噴射システム３２が排気処理システム１４に含まれてよい。有効温度が、ガス流から除去される要素および／または用いられる触媒によって変動することがあることは当然理解される。
【００２１】
図１に示されるように、空気噴射システム３２は、移行部３０内に配置されてよい。空気噴射システム３２には、排気ガス流２６と混合するために空気供給源３３によって供給される冷却用空気を移行部３０の中に噴射するように構成された、１または複数の空気インジェクタ３６が含まれてよい。下でさらに考察されるように、空気供給源３３には、１または複数の送風機、圧縮機、熱交換器、またはそれらの組合せが含まれてよい。理解されるように、用語「冷却する」は、気流を記述するために使用される場合、タービン２２を出る排気ガス流２６と比較して空気が冷たいことを意味すると理解されるべきである。例えば、空気供給源３３によって供給される冷却用空気は、外気であってもよいし、熱交換器またはその他の種類の適した冷却機構を用いてさらに冷却されてもよい。空気噴射システム３２には、冷却用空気の流れを調整するための弁３５も含まれてよい。ほんの一例として、一実施形態では、タービン２２からの排気ガス流２６出力は、約１０００ポンド／秒の速度で移行部３０に流入することがあり、冷却用空気は約４００ポンド／秒の速度で移行部３０に（空気噴射システム３２によって）噴射されることがある。しかし、排気ガス流２６の流量と冷却用空気の流量は変動する可能性があることは当然理解される。冷却用空気は、冷却された排気ガス流を得るために排気ガス流２６と混合され、冷却された排気ガス流は、上に考察されるように約７００〜９００°Ｆの温度を有しうる、すなわちＳＣＲプロセスにおいてＮＯｘの除去を増加させるかまたは実質的に最大化するのに適している。下でさらに考察されるように、空気インジェクタ３６の構成は、一般に均一な混合を提供するように適切に構成されてよく、このように下流のＳＣＲ処理の前に冷却された排気ガスにおいて一般に均一な温度および速度分布を達成する。
【００２２】
空気噴射システム３２から、冷却された排気ガス流は、下流におよびＳＣＲシステム４１を通って流れ続けることができる。例示されるように、ＳＣＲシステム４１には、アンモニア供給４４を排気ガス流２６に噴射するためのアンモニアインジェクタ４２が含まれてよい。下により詳細に記載されるように、ＳＣＲシステム４１は、窒素（Ｎ2）および水（Ｈ2Ｏ）を生成するアンモニア還元剤と排気ガス流中のＮＯｘとの反応を促進する、上流のまたはＣＯ触媒４６および／または下流のまたはＳＣＲ触媒４８をさらに含むことができ、従ってスタック５０を通して大気に放出する前にＮＯｘを排気ガスから除去することができる。スタック５０には、一部の実施形態では、サイレンサーまたはマフラーが含まれることがある。例として、そして現行の規制基準に従って、排気処理システム１４は、空気噴射システム３２およびＳＣＲシステム４１を利用して、処理済みの排気ガス流中のＮＯｘの組成を約３ｐｐｍ以下に減少させることができる。もう１つの実施形態では、微粒化した水を冷却用空気と混合してよく、水−空気混合物を移行部３０に噴射して排気ガス温度を下げてもよい。
【００２３】
本実施形態は、概してＮＯｘの加工および排気ガス流２６からの除去に焦点が置かれているが、その他の実施形態は、その他の燃焼副生成物、例えば一酸化炭素または未燃炭化水素などの除去を提供することができる。従って、供給される触媒は、排気ガス流２６から除去される組成に応じて変動しうる。その上、本明細書に開示される実施形態が、１つのＳＣＲシステム４１の使用に制限されず、複数のＳＣＲシステム４１を含むことがあることは当然理解される。なおさらに、システム１０は、スタック５０を出る処理済みの排気流の組成を連続的に監視する連続排出物質監視（ＣＥＭ）システム５１も含んでよい。処理済みの排気流の組成が１または複数の規制要件に従うことができないことをＣＥＭシステム５１が検出すると、ＣＥＭシステム５１は適切な規制組織体（例えば、環境保護局）に通知を行うことがあり、その規制組織体は、システム１０に生成された処理済みの排気流が規制要件に従っていると判定されうるまで、さらなる動き、例えばシステム１０のオペレータに運転パラメータを調節するか、点検を実施するか、または別の場合にはシステム１０を運転することを止めるように通知することなどを教唆する任務を負うことがある。一部の実施形態では、ＣＥＭシステム５１は、修正措置、例えば温度、冷却用空気の流量、ダクト２９に噴射されるＮＨ3の量などを調節するなどを実施することもできる。
【００２４】
次に図２および３を参照すると、本発明の特定の態様に従う例となる空気噴射システム３２が記載される。他の構成も可能ではあるが、空気噴射システム３２の空気インジェクタ３６には、千鳥構成に（例えば、垂直位置と水平位置が少しずつ異なって）配置された複数の空気噴射管５４が含まれてよい。空気噴射管５４は、冷却用空気の流れを受け、冷却用空気を排気ガス流２６と混合するために移行部３０に噴射するように構成されることができる。図２に示されるように、噴射管５４の各々には、空気噴射口５５の配列が含まれてよい。図３に示されるように、空気噴射マニホールド５６は、空気噴射管５４の端部に連結されてよい。空気噴射管５４の端部に形成された入口５８を介して、空気噴射マニホールド５６は、空気供給源３３を噴射管５４の各々と流体結合させることができる。上述のように、冷却用空気は、外気として（例えば、送風機または圧縮機によって）提供されてもよいし、例えば、熱交換器によって冷却されてもよい。従って、マニホールド５６は、冷却用空気を受け取り、それを空気噴射管５４の各々に分配するように構成されていてよい。その後、冷却用空気は、排気ガス流２６と混合するために、噴射管５４の各々に形成された空気噴射口５５を介して移行部３０に噴射されてよい。
【００２５】
例となる実施形態によれば、各々の噴射管５４の空気噴射口５５の大きさおよび間隔は、冷却された排気ガスの温度および／または速度分布を大体均一にするように構成されてよい。例えば、空気噴射口５５は、同じ大きさであってよく、かつ／あるいは空気噴射管５４の長さにわたって均一に分布していてもよく、あるいは、冷気噴射の上流に存在する流れの不均一性に取り組むために大きさおよび／または分布が様々であってもよい。その上、空気噴射管５４自体の大きさ（例えば、直径）および／または長さは様々であってもよいし同じであってもよい。そうすることで、流量分布は排気ダクト２９の移行部３０および／または下流部３１内で改善されることができ、従ってガスタービンシステム１０の背圧を低下させる。ここに例示される空気噴射システム３２は６本の空気噴射管５４を有するように示されているが、その他の実施形態では、空気噴射システム３２がそれよりも少ないかまたは多い管を有することがあることは理解されるべきである。
【００２６】
上述のように、移行部３０は通常、下流方向に拡大する。例えば、移行部３０の上流側端部の高さは、約１０〜２０フィートの間、またはより具体的には約１２〜１８フィートの間、またはさらにより具体的には約１４〜１５フィートの間でありうる。移行部３０の反対側の下流側端部の高さ６５は、約２５〜１００フィートの間、またはより具体的には２５〜６０フィートの間でありうる。上述のように、空気噴射管５４は、（例えば、マニホールド５６に連結されて）千鳥構成に配置されてよい。例えば、空気噴射管５４は、各々の管が排気ダクト２９に対して縦方向および高さ方向に、他の管に関してオフセットされるように配置されてよい。また、各々の管５４間の間隔は等しいかまたは異なる、すなわち間隔が徐々にさらに離れることがありうる。上述のように、各々の空気噴射管５４には、複数の噴射口５５が含まれてよい。理解されるように、噴射口５５は、空気噴射管５４の下流に面する側に配置されてよい。空気噴射口５５は、各々の空気噴射管５４が受け取った冷却用空気を排気ガス流２６と混合するために移行部３０の中に噴射し、冷却された均一な排気ガス流を生成するように構成されてよい。
【００２７】
空気噴射システム３２に続いて、ＳＣＲシステム４１は、排気ガス流中のＮＯｘの組成を選択的接触還元によって還元し、それによりスタック５０を出る処理済みの排気ガス流中のＮＯｘの量を減少させるように構成されてよい。ＳＣＲシステム４１には、下により詳細に記載されるように、アンモニア供給４４を、冷却された排気ガス流、ならびに上流触媒（ＣＯ触媒４６でありうる）、および下流触媒４８（これにはＳＣＲ触媒が含まれる）、に噴射するためのアンモニアインジェクタ４２が含まれてよい。
【００２８】
ここで図４および５を参照すると、本発明の特定の態様に従う排気処理システム１４を有するガスタービンシステム１０および／または下に記載される本発明のさらなる態様が用いられる可能性のある典型的な環境を示す図が提供される。理解されるように、後の図（すなわち図６および７）には、同様に表されたシステムが含まれ、図４および５に関連して提示され考察されるいくつかの共通する構成部品が含まれる。別段の記載のない限り、以下の記載も図６〜７に適用することができる。例示されるように、燃焼ガスは、タービン２２の下流側端部を出て、排気処理システム１４の排気ダクト２９の中に方向付けられる。排気ダクト２９には、下流部３１に接続される移行部３０が含まれてよい。下流部３１は、次にスタック５０に接続されてよく、それを通して排気ガスは大気に放出される。本発明の特定の態様によれば、理解されるように、排気ダクト２９およびスタック５０のその他の構成も可能である。上記のように、排気処理システム１４には、冷却用空気を排気ガス流２６に噴射するように構成された空気噴射システム３２が含まれてよく、それはＳＣＲシステム４１の前に排気ガス流２６を冷却する働きをする。例となる実施形態によれば、空気噴射システム３２には、冷却用空気（外気であってよい）を移行部３０内に配置された１または複数の空気インジェクタ３６に供給するための冷却空気ファン６５が含まれてよい。冷却用空気供給フィード６６は、冷却用空気を冷却空気ファン６５から空気インジェクタ３６に方向付けることができる。上記のように、空気インジェクタ３６には、いくつかの噴射管５４が含まれてよい。冷却空気ファン６５は、従来のポンプまたは圧縮機であってよい。図１に記載されるように、冷却空気ファン６５から空気インジェクタ３６への冷却用空気の流れを調節するために弁が含まれていてもよい。
【００２９】
空気噴射システム３２から、冷却された排気ガス流は、処理のために下流に、そしてＳＣＲシステム４１を通って進み続けることができる。ＳＣＲシステム４１には、アンモニア４４の供給を冷却された排気ガス流に噴射するように構成されたアンモニアインジェクタ４２が含まれてよい。アンモニアインジェクタ４２には、アンモニア４４を排気ガス流に噴射するための噴射口を備えた管網が含まれてよい。例となる一実施形態によれば、ＳＣＲシステム４１には、排気ダクト２９に位置するアンモニアインジェクタ４２が含まれる。例示されるように、ある特定の変形形態によれば、アンモニアインジェクタ４２は、排気ダクト２９の下流部３１に配置されてよい。ＳＣＲシステム４１には、上流またはＣＯ触媒４６と、本明細書において下流触媒４８と呼ばれることのあるＳＣＲ触媒が含まれてよい。
【００３０】
流れの方向に、排気ガス流は最初に上流のＣＯ触媒４６（理解されるように、前酸化触媒で構成されてよい）を通り抜けることができる。理解されるように、前酸化触媒は未燃炭化水素とＣＯを処理することができる。下流の触媒４８には、ＳＣＲ触媒が含まれてよく、これは例えば、白金、タングステン、バナジウム、またはゼオライトであってよいが、その他の種類も可能である。理解されるように、ＳＣＲ触媒はＮＨ3とＮＯｘの反応を促進して窒素および水を形成し、それにより排気流中のＮＯｘを減少させる。代替実施形態によれば、加水分解触媒（図示せず）を含めてもよい。加水分解触媒は、下流の触媒４８の上流に位置しうる。理解されるように、加水分解触媒は、尿素と水の反応を促進してアンモニアおよび二酸化炭素を形成するために使用され、それにより下流のＳＣＲ触媒に入る前に排気ガス流中のアンモニアの有効性を確実にするのを助ける。別の代替形態によれば、酸化触媒（図示せず）が、下流の触媒４８の下流に設置されてもよい。理解されるように、酸化触媒は、下流のＳＣＲ触媒で反応しない過剰なアンモニアの分解を促進するために使用されることがある。言い換えれば、酸化触媒は過剰なアンモニアの酸化を促進することができ、それによりＳＣＲシステムからのアンモニアの放出を制限する。従って、理解されるように、アンモニアインジェクタ４２のノズルは、下流の触媒４８、加水分解触媒（存在する場合）、および酸化触媒（存在する場合）の上流に設置されてよく、前酸化触媒（存在する場合）の下流に設置されてよい。
【００３１】
アンモニアインジェクタ４２は、図４に例示されるように、排気ダクト２９を通る流れに噴射するためのＮＨ3を送達するためのアンモニア供給フィード４９に接続されてよい。アンモニア供給フィード４９はアンモニア供給４４に接続されてよく、それには現地貯蔵タンクまたはその他の供給源が含まれてよい。アンモニア供給フィード４９は、ＮＨ3水溶液の供給を、排気ダクトの中を通って移動する排気ガス流２６に噴射し、混合するために、排気ダクト２９内に配置されたアンモニアインジェクタ４２の１または複数のノズルに方向付けるように構成されていてよい。そのようなノズルには、複数の噴出口が含まれてよい。均一な適用および混合を促進するために、ノズルの噴出口は、排気ダクト２９の断面の周りに一列に一定の間隔に置かれてよい。
【００３２】
本発明のさらなる態様によれば、そして図４に例示されるように、アンモニアインジェクタ４２のアンモニア供給フィード４９には、蒸発器−混合器コンポーネント６９が含まれてよい。蒸発器−混合器コンポーネント６９には、排気ガス流２６への噴射によってアンモニアの適切な送達および混合を促進するように構成されたヒーター、流量制御装置、および／または加圧器が含まれてよい。例となる実施形態によれば、蒸発器−混合器コンポーネント６９の流量制御装置には、弁、例えば電磁弁などが含まれてよく、アンモニアインジェクタ４２に流れる液体ＮＨ3水溶液の量を可変的に制御することができる。例えば、蒸発器／混合器コンポーネント６９のヒーターには、任意の種類の従来のヒーターまたは熱源が含まれてよく、アンモニア供給フィード４９を通って移動する水性ＮＨ3の温度を上昇させるように構成されていてよい。好ましい実施形態によれば、例示されるように、蒸発器−混合器コンポーネント６９のヒーターは、送風機６７から高温煙道ガス７１の流れを受け取る熱交換器として構成されていてよい。ヒーターのその他の構成も可能である。加圧器には、例えば、アンモニア供給フィード４９を通って移動するＮＨ3の供給を加圧するように構成された従来の高圧ポンプが含まれてよい。代替実施形態によれば、加圧器および流量制御装置の機能は、可変速ポンプの使用によって一体化することができる。従来のシステムおよび方法に従って、蒸発器−混合器コンポーネント６９の加圧器、ヒーター、および／または流量制御装置の操作を制御する制御ユニット（図示せず）を備えてよい。
【００３３】
次に図６を参照すると、本発明の例となる実施形態に従う代替排気処理システム１４を有するガスタービンシステム１０の図が提供される。この例では、排気処理システム１４には、冷却用空気とアンモニアの両方を排気ガス流２６に噴射するために統合された噴射システム７２が含まれる。従って、噴射システム７２には、冷却用空気供給とアンモニア供給の両方と流体連通している排気ダクト内に配置されたインジェクタ７３が含まれてよい。従って、噴射システム７２には、冷却用空気（外気であってよい）を、冷却用空気供給フィード６６を介してインジェクタ７３に供給するための冷却空気ファン６５が含まれてよい。ある特定の好ましい実施形態によれば、インジェクタ７３には、上記の空気噴射管５４に類似する構成が含まれる。既に記載したように、冷却空気ファン６５は、従来の送風機または圧縮機であってよく、インジェクタ７３への冷却用空気の流れを調節するために弁が含まれてよい。図６の排気処理システム１４には、可能性のある触媒の種類および位置決め（すなわち、アンモニアが噴射システム７２によって排気ガス流に入る位置に対する、可能性のある触媒の位置）に関して上記に類似するＳＣＲシステム４１が含まれてよい。
【００３４】
インジェクタ７３はまた、排気ダクト２９を通る流れに噴射するためのＮＨ3を送達するアンモニア供給フィード４９と流体連通していてもよい。アンモニア供給フィード４９はアンモニア供給４４に接続されてよく、それには現地貯蔵タンクまたはその他の供給源が含まれてよい。示される実施形態によれば、アンモニア供給フィード４９は、ＮＨ3の供給を合流点７４に方向付けるように構成されていてよく、その合流点はアンモニア供給フィード４９が冷却用空気供給フィード６６と一体化する場所になる。合流点７４の下流に、冷却用空気およびアンモニアの複合流は、複合フィード７６によってインジェクタ７３に運ばれる。例示されるように、インジェクタ７３は、排気ダクト２９内に配置されてよく、そこを通って移動する排気ガス流２６に複合流を噴射するように構成された複数のノズルまたはインジェクタ管を含んでよい。そのようなノズルまたはインジェクタ管には、複数の噴出口が含まれてよい。均一な適用および混合を促進するために、ノズルの噴出口は、排気ダクト２９の断面の周りに一列に一定の間隔に置かれてよい。
【００３５】
本発明のさらなる態様によれば、そして図６に例示されるように、アンモニア供給フィード４９には、蒸発器−混合器コンポーネント６９が含まれてよい。既に記載されるように、蒸発器−混合器コンポーネント６９には、排気ガス流２６への噴射によってアンモニアの適切な送達および混合を促進するように構成されたヒーター、流量制御装置、および／または加圧器が含まれてよい。例となる実施形態によれば、蒸発器−混合器コンポーネント６９の流量制御装置には、弁、例えば電磁弁などが含まれてよく、アンモニアインジェクタ４２に流れる液体ＮＨ3水溶液の量を可変的に制御することができる。例えば、蒸発器／混合器コンポーネント６９のヒーターには、任意の種類の従来のヒーターまたは熱源が含まれてよく、アンモニア供給フィード４９を通って移動する水性ＮＨ3の温度を上昇させるように構成されていてよい。好ましい実施形態によれば、例示されるように、蒸発器−混合器コンポーネント６９のヒーターは、送風機６７から高温煙道ガス７１の流れを受け取る熱交換器として構成されていてよい。ヒーターのその他の構成も可能である。加圧器には、例えば、蒸発器−混合器６９を通って移動するＮＨ3の供給を加圧するように構成された従来の高圧ポンプが含まれてよい。代替実施形態によれば、加圧器および流量制御装置の機能は、可変速ポンプの使用によって一体化することができる。従来のシステムおよび方法に従って、蒸発器−混合器コンポーネント６９の加圧器、ヒーター、および／または流量制御装置の操作を制御する制御ユニット（図示せず）を備えてよい。上記からわかるように、蒸発器−混合器コンポーネント６９は、冷却用空気との混合の改善およびひとたび複合流が排気ダクト２９の中に噴射された場合の排気ガス流中のより均一な分布のために、アンモニア供給源４４からの水性ＮＨ3供給を蒸発させる働きをすることができる。
【００３６】
次に図７を参照すると、蒸発器−混合器コンポーネント６９が、アンモニアと冷却用空気を混合する位置についてポンプ８０およびノズル８６に置き換えられている代替実施形態が示される。より具体的には、ノズル８６は、ポンプ８０を介してノズル８６に供給されるアンモニアの加圧された流れを噴射するために合流点８４に置かれる。ノズル８６は、下に詳細に記載されるように、冷却用空気への急速な蒸発を促進する、噴射されたアンモニア水の液滴径を生成することについて選択されてよい。ポンプ８０は、本明細書に記載される機能性に適した従来のポンプであってよい。ポンプ８０は、アンモニア供給フィード４９内のアンモニアを加圧し、予め決められた高い圧力レベルでアンモニアをノズルに送達することができる。高い圧力レベルは、当業者に理解されるように、望ましい機能、液滴径、およびノズルの種類に関連して選択されてよい。例示されるように、ノズル８６へのアンモニアの流れを調節するための弁８８がポンプ８０とノズル８６との間に設けられていてよい。ポンプ８０および弁８８の機能は、可変速ポンプの使用によって組み合わせることができる。
【００３７】
好ましい変形形態によれば、ノズル８６には、噴霧ノズルが含まれてよい。より具体的には、ノズル８６は、超微細な微粒化のためのアンモニア噴霧ノズルとして構成されてよい。例となる実施形態によれば、ノズル８６は、５０μｍ未満の平均液滴径のアンモニア噴霧を生成するように設計されてよい。より好ましくは、ノズル８６は、２０μｍ未満の平均液滴径のアンモニア噴霧を実現するように設計される。好ましい実施形態によれば、ノズル８６には、冷却用空気供給フィード６６の断面に沿って一定の間隔に置かれた一列のノズルが含まれてよい。好ましい一変形形態では、ノズル８６には、中心軸の周囲に間隔を置いて配置された複数の噴射点を有する１または複数のいわゆるスパイダーノズル（ｓｐｉｄｅｒ  ｎｏｚｚｌｅ）が含まれる。別の変形形態によれば、ノズル８６には、１または複数の高圧マイクロラミネートノズル（ｍｉｃｒｏ−ｌａｍｉｎａｔｅ  ｎｏｚｚｌｅ）が含まれ、これには単一リリースポイントと複数リリースポイントの種類が含まれうる。理論に縛られるものではないが、アンモニア液滴が小さいほど、冷却用空気中の蒸発をより速く促進すると考えられる。従って、例となる実施形態には、以下の：還元剤供給、還元剤タンクから還元剤をポンプ輸送するための還元剤ポンプ、還元剤の流量を制御するための還元剤弁、および還元剤の微細な液滴を冷却用空気の流れに噴射するためのノズルの少なくとも１つが含まれてよい。
【００３８】
図２および３に関して考察される空気インジェクタ冷却の設計に加えて、本設計は、噴射点の下流に、温度と還元剤含有量に関して非常に均一な排気ガスの流れを実現することができる。このことは、既に述べたように、均一性の改善が、ＳＣＲ効率、費用対効果、および性能、ならびにＮＨ3スリップの還元の点で有利である。
【００３９】
上述のように、本明細書において記載される様々な技法は、温度、速度分布、および／または排気ガス流内の還元剤の均一性を高めるために、冷却用空気および還元剤を排気ガス流に噴射するために提供されうるが、選択的接触還元プロセスの有効性を高めるために排気ガス流を冷却することも提供される。本記載の説明は、本発明を開示するために、最良の形態を含む、また、当業者が本発明を実践することを可能にするために、装置またはシステムを作成および使用し、組み込まれた方法を実行することを含む、例を使用している。本発明の特許適格性を有する範囲は、特許請求の範囲に規定され、それには当業者の念頭に浮かぶその他の例が含まれてよい。そのようなその他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの意味と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文字通りの意味との実質的な差異のない等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあることが意図される。
［実施態様１］
燃焼タービンエンジン（１２）の排気ガス流（２６）を処理するための排気処理システム（１４）であって、前記排気処理システム（１４）が、
前記排気ガス流（２６）を方向付けるための排気ダクト（２９）と；
前記排気ダクト（２９）内に配置された、そこを流れる前記排気ガス流（２６）を受け入れるための第１の触媒（４８）と；
冷却用空気および還元剤を前記排気ガス流（２６）に噴射するための噴射システム（７２）であって、前記噴射システム（７２）が、
前記還元剤を供給するための還元剤供給フィード（４９）；
前記冷却用空気を供給するための冷却用空気供給フィード（６６）；
前記還元剤供給フィード（４９）と前記冷却用空気供給フィード（６６）が一体となり、その後は複合供給フィード（７６）を形成するように構成された合流点（７４）；および
前記複合供給フィード（７６）に接続する前記排気ダクト（２９）内に配置されたインジェクタ（７３）
を備える噴射システム（７２）とを備える、排気処理システム（１４）。
［実施態様２］
前記還元剤供給フィード（４９）が、還元剤供給（４４）と前記合流点（７４）との間に伸び；
前記冷却用空気供給フィード（６６）が、冷却用空気供給と前記合流点（７４）との間に伸び；
前記複合供給フィード（７６）が、前記還元剤と前記冷却用空気の複合流を前記合流点（７４）から前記インジェクタ（７３）へ方向付けるように構成され；
前記第１の触媒（４８）が、前記排気ダクト（２９）の中の前記インジェクタ（７３）の下流の位置に配置されるＳＣＲ触媒（４８）を含み；かつ
前記還元剤が、アンモニアを含む、実施態様１に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様３］
前記排気ダクト（２９）が、前記燃焼タービンシステム（１０）の下流側端部と、前記排気ガス流（２６）がそれを通って大気に放出されるスタック（５０）との間に伸び；
前記排気ダクト（２９）が、下流部（３１）を軸方向に積み重ねた移行部（３０）を含み、前記移行部（３０）が、前記排気ダクト（２９）の流動断面積が下流方向に拡大するように構成され、前記下流部（３１）が、前記移行部（３０）と前記スタック（５０）との間を実質的に一定の流動断面積で伸びるように構成され；
前記インジェクタ（７３）が、前記排気ダクト（２９）の前記移行部（３０）に配置され、前記第１の触媒（４８）が、前記排気ダクト（２９）の前記下流部（３１）に配置され；かつ
前記第１の触媒（４８）が、前記インジェクタ（７３）の下流に位置するＳＣＲ触媒を含む、実施態様１に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様４］
前記排気ダクト（２９）が、前記燃焼タービンシステム（１２）の下流側端部と、前記排気ガス流（２６）がそれを通って大気に放出されるスタック（５０）との間に伸び；
前記排気ダクト（２９）が、下流部（３１）を軸方向に積み重ねた移行部（３０）を含み、前記移行部（３０）が、前記排気ダクト（２９）の流動断面積が下流方向に拡大するように構成され、前記下流部（３１）が、前記移行部（３０）と前記スタック（５０）との間を実質的に一定の流動断面積で伸びるように構成され；
前記インジェクタ（７３）が、前記排気ダクト（２９）の前記下流部（３１）に配置され、前記第１の触媒（４８）が、前記排気ダクト（２９）の前記下流部（３１）に配置され；かつ
前記第１の触媒（４８）が、前記インジェクタ（７３）の下流に位置するＳＣＲ触媒を含む、実施態様１に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様５］
前記合流点（７４）が、前記排気ダクト（２９）の外部の位置を含み；かつ
前記排気ガス流（２６）を処理することが、窒素酸化物を還元することを含む、
実施態様２に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様６］
前記インジェクタ（７３）が、複数の出口を備え、前記出口の各々が、前記還元剤と前記冷却用空気の前記複合流をその中で噴射するために前記排気ダクト（２９）内に配置され；かつ
ひとたび前記排気ガス流（２６）が前記第１の触媒（４８）に達すると、前記排気ガス流（２６）の内部に実質的に均一な温度および還元剤分布がもたらされるように、前記インジェクタ（７３）の前記出口が、前記排気ダクト（２９）内の前記排気ガス流（２６）の予測される流れに相対的に位置付けられ；
前記燃焼タービンエンジン（１２）が、電気を生成するためのガスタービン発電プラントを含む、
実施態様５に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様７］
前記還元剤供給フィード（４９）が、前記合流点（７４）でノズル（８６）を含み、前記ノズル（８６）が前記還元剤の微粒子を前記冷却用空気に噴射するように構成され；かつ
前記噴射される還元剤の前記微粒子が５０μｍ未満の平均液滴径を有する、
実施態様５に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様８］
前記還元剤供給フィード（４９）が、前記合流点（７４）でノズル（８６）を含み、前記ノズル（８６）が前記還元剤の微粒子を前記冷却用空気に噴射するように構成され；かつ
前記噴射される還元剤の前記微粒子が２０μｍ未満の平均液滴径を有する、
実施態様５に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様９］
前記還元剤がアンモニア水を含み；
前記還元剤供給フィード（４９）が加圧器および噴霧ノズル（８６）を備え、前記噴霧ノズル（８６）が前記還元剤供給フィード（４９）の下流側端部の位置を占め；かつ
前記インジェクタ（７３）が、前記排気ガス流（２６）が前記第１の触媒（４８）に達する前に温度および前記還元剤の実質的に均一な分布を提供するために、前記第１の触媒（４８）の十分に離れた上流に位置している、
実施態様５に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１０］
前記加圧器が、前記噴霧ノズル（８６）の望ましい機能に対応する、予め決められた高い圧力レベルで前記還元剤を送達するように構成された高圧ポンプ（８０）を備え；かつ
噴霧ノズル（８６）が、前記冷却用空気供給フィード（６６）の横断面に間隔を開けて配置された複数の出口を備える、
実施態様９に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１１］
前記複合供給フィード（７６）が、前記合流点（７４）と前記インジェクタ（７３）の間に決められた長さを含み；
前記複合供給フィード（７６）が、実質的に全ての前記噴射された微粒化された還元剤が前記インジェクタ（７３）に達する前に蒸発する長さと前記長さが一致するように構成され；かつ
前記噴霧ノズル（８６）がスパイダーノズルを含む、
実施態様１０に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１２］
前記複合供給フィード（７６）が、前記合流点（７４）と前記インジェクタ（７３）の間に決められた長さを含み；かつ
前記複合供給フィード（７６）が、実質的に全ての前記噴射された微粒化された還元剤が前記インジェクタ（７３）に達する前に蒸発する長さと前記長さが一致するように構成され；かつ
前記噴霧ノズル（８６）がマイクロラミネートノズルを含む、
実施態様１０に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１３］
前記インジェクタ（７３）が、千鳥配置された噴射管を前記排気ダクト（２９）内に含み、前記噴射管の各々が出口を含み、前記冷却用空気と前記還元剤の前記複合流が前記出口を介して前記排気ダクト（２９）に噴射される、
実施態様１０に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１４］
前記出口が、前記噴射管の各々の下流に面する側に配置され；
前記空気噴射管が異なる直径を含み；かつ
前記噴射管が、冷却用空気を前記噴射管の各々に分配するように構成された、少なくとも１つの共通マニホールドに各々連結されている、
実施態様１３に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１５］
冷却用空気の前記噴射物が、ガスタービンエンジンからの排気流と混ざり、前記排気ダクト（２９）を通り抜けて温度均一性、速度均一性、またはその組合せの少なくとも１つを改良する、実施態様１４に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１６］
前記排気ダクト（２９）内に配置された、前記ダクトを流れる前記排気ガス流（２６）を受け入れるための第２の触媒（４６）をさらに含み；かつ
前記第２の触媒（４６）には、前記インジェクタ（７３）の下流に配置された加水分解触媒（４８）、前記インジェクタ（７３）の下流に配置された酸化触媒（４８）、および前記インジェクタ（７３）の上流に配置された予備酸化触媒（４８）の少なくとも１つが含まれる、
実施態様５に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１７］
前記還元剤供給フィード（４９）が、予め決められた温度および予め決められた圧力の１つで前記還元剤を前記合流点（７４）に送達するための蒸発器−混合器コンポーネント（６９）を含む、
実施態様５に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１８］
前記還元剤がアンモニア水を含み、前記蒸発器−混合器（６９）が、気体状態で前記冷却用空気に噴射するために前記アンモニア水を蒸発させるための構成を備える、
実施態様１７に記載の排気処理システム（１４）。
［実施態様１９］
燃焼タービンエンジン（１２）の排気ガス流（２６）内で窒素酸化物を還元するための方法であって、前記方法が、
前記排気ガス流（２６）を排気ダクト（２９）によって方向付ける工程と；
前記排気ガス流（２６）を前記排気ダクト（２９）内に配置されたＳＣＲ触媒で受ける工程と；
冷却用空気を冷却用空気供給フィード（６６）によって方向付ける工程と；
還元剤を還元剤供給フィード（４９）によって方向付ける工程と；
前記冷却用空気供給フィード（６６）からの前記冷却用空気と前記還元剤供給フィード（４９）からの前記還元剤を合流点（７４）で一体化させ、その複合流を複合供給フィード（７６）によって前記排気ダクト（２９）内に配置されたインジェクタ（７３）に方向付ける工程と；
前記インジェクタ（７３）によって前記複合供給フィード（７６）の前記冷却用空気と前記還元剤を前記排気ダクト（２９）の中に噴射する工程とを含み；
前記冷却用空気が、前記燃焼排気流を前記ＳＣＲ触媒が受ける前に前記燃焼排気ガス流（２６）の前記温度を著しく低下させるのに十分な供給量を含み；かつ
前記合流点（７４）が前記排気ダクト（２９）の外部に位置する、方法。
［実施態様２０］
前記冷却用空気が、前記燃焼排気流を前記ＳＣＲ触媒が受ける前に前記燃焼排気ガス流（２６）の前記温度を少なくとも２０％低下させるのに十分な供給量を含み；
前記還元剤がアンモニア水を含み；
前記還元剤を加圧し、前記加圧された還元剤を噴霧ノズル（８６）によって方向付ける工程をさらに含み；
前記噴霧ノズル（８６）がマイクロラミネートスパイダーノズルを含む、
実施態様１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ガスタービンシステム
１２  ガスタービンエンジン
１６  空気取込部
１８  圧縮機
２０  燃焼器部
２２  タービン
２６  排気ガス流
１４  排気処理システム
２９  排気ダクト
３０  移行部
３１  下流部
５０  スタック
５１  連続排出物質監視（ＣＥＭ）システム
３２  空気噴射システム
３３  冷却用空気供給源／供給
３５  弁
３６  空気インジェクタ
５４  噴射管
５５  空気噴射口
５６  空気噴射マニホールド
５８  入口
６６  空気供給フィード
４１  ＳＣＲシステム
４２  還元剤／アンモニアインジェクタ
４４  還元剤／アンモニア供給
４６  上流または第２の触媒
４８  下流または第１の触媒
４９  還元剤／アンモニア供給フィード
６５  冷却空気ファン
６７  送風機
６９  蒸発器−混合器コンポーネント
７１  高温煙道ガス供給
７２  噴射システム
７３  インジェクタ
７４  合流点
７６  複合供給フィード
８０  ポンプ
８２  制御弁
８６  ノズル
【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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【外国語明細書】
2017048787000001.pdf