(57)【要約】【課題】ガスタービンからＨＲＳＧシステムが受け取る排気ガスの温度及び酸素濃度を低減することができる排気ガス温度調節デバイスを提供し、温度調節した排気ガス流を用いて、ＨＲＳＧパージとガスタービン燃焼を同時に行うこと。【解決手段】例示的な実施形態による排気ガス温度調節デバイス（１４）が提供される。排気ガス温度調節デバイス（１４）は、ガスタービン（１２）と流体連通した導管（２０）を含む。導管（２０）は、ガスタービン（１２）から排気ガスを受け取るように構成され、貫通して延びる１つ又はそれ以上のアパーチャ（２２）を有する。排気ガス温度調節デバイス（１４）は、導管（２０）のアパーチャ（２２）を通って延びる１つ又はそれ以上の噴霧ノズル（２４）を更に含む。噴霧ノズル（２４）は、アパーチャ（２２）を通って導管（２０）内に液体を噴射するよう構成され、これにより液体が蒸発して、導管（２０）内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス温度調節デバイスであって、
ガスタービン（１２）と流体連通して前記ガスタービン（１２）から排気ガスを受け取るように構成され、且つ貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャ（２２）を有する導管（２０）と、
前記導管（２０）の少なくとも１つのアパーチャ（２２）を貫通して延び且つ前記少なくとも１つのアパーチャ（２２）を通って前記導管（２０）内に液体を噴射するように構成し、これにより前記液体が蒸発して、前記導管２０内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになった少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）と、
を備える排気ガス温度調節デバイス。
【請求項２】
流体ダクト（３４）と遮断弁（３６）とを更に備え、
前記流体ダクト（３４）が前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）と流体連通して、前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）に液体を供給し、前記遮断弁（３６）が開放動作位置と閉鎖動作位置との間を移動するよう構成され、前記遮断弁（３６）が開放位置に移動したときに前記液体が前記流体ダクト（３４）及び前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）を通って前記導管（２０）に流入し、前記遮断弁（３６）は閉鎖位置に移動したときに前記流体ダクトをブロックする、
請求項１に記載の排気ガス温度調節デバイス。
【請求項３】
前記遮断弁（３６）に結合され、前記開放位置と閉鎖位置との間で前記遮断弁（３６）を移動させるように構成されたアクチュエータ（３８）を更に備える、
請求項２に記載の排気ガス温度調節デバイス。
【請求項４】
前記遮断弁（３６）と前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）との間で前記流体ダクト（３４）の一部に結合された制御弁（４０）を更に備え、前記制御弁（４０）が複数の中間の動作位置の間を移動するように構成されて、前記遮断弁（３６）が開放位置に移動したときに、前記流体ダクト（３４）内の液体が前記遮断弁（３６）を通る流量の少なくとも一部を有するようにする、
請求項２に記載の排気ガス温度調節デバイス。
【請求項５】
前記制御弁（４０）に結合され、前記複数の中間の動作位置の間で前記制御弁（４０）を移動させるように構成されたアクチュエータ（４０）を更に備える、
請求項４に記載の排気ガス温度調節デバイス。
【請求項６】
前記流体ダクト（３４）に結合され、前記液体を前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）に向けて該流体ダクト（３４）を通し、更に前記導管（２０）に圧送するように構成されたポンプ装置（３２）を更に備える、
請求項２に記載の排気ガス温度調節デバイス。
【請求項７】
前記液体を収容し、前記流体ダクト（３４）と流体連通したリザーバ（３０）を更に備え、前記リザーバ（３０）が、前記液体を前記流体ダクト（３４）及び前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）を通って前記導管（２０）に供給するよう構成されている、
請求項２に記載の排気ガス温度調節デバイス。
【請求項８】
ガスタービン（１２）により発生される排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するシステムであって、
貫通して液体を送るように構成された流体ダクト（３４）と、
前記流体ダクト（３４）に結合され且つ開放動作位置と閉鎖動作位置との間を移動するよう構成され、前記開放動作位置に移動したときには前記流体ダクト（３４）を通って液体が送られ、前記閉鎖動作位置に移動したときには前記流体ダクト（３４）をブロックする遮断弁（３６）と、
前記遮断弁（３６）に結合され、第１及び第２の作動信号にそれぞれ応答して、前記開放位置と閉鎖位置との間で前記遮断弁（３６）を移動させるように構成されたアクチュエータ（３８）と、
少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）と導管（２０）とを含み、前記導管（２０）が前記ガスタービン（１２）と流体連通して前記ガスタービン（１２）から排気ガスを受け取るように構成され、且つ貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャ（２２）を有しており、前記少なくとも１つの噴霧ノズル（２４）が前記導管（２０）の少なくとも１つのアパーチャ（２２）を貫通して延び且つ前記少なくとも１つのアパーチャ（２２）を通って前記導管（２０）内に液体を噴射するように構成されており、これにより前記導管（２０）内で前記液体が蒸発して、前記導管（２０）内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになった、排気ガス温度調節デバイス（１４）と、
前記ガスタービン（１２）の圧縮機部分（４７）に結合され、前記ガスタービン（１２）の速度を示す速度信号を生成するように構成された速度センサ（４４）と、
前記速度センサ（４４）から速度信号を受け取り、該速度信号に基づいて速度値を求めるように構成され、前記速度値が速度閾値以上であると判断したときに前記遮断弁（３６）を前記開放位置に移動させるよう前記アクチュエータ（３８）を誘起する第１の作動信号を生成するよう更に構成されたコントローラ（４６）と、
を備えたシステム。
【請求項９】
前記ガスタービン（１２）に結合され且つ該ガスタービン（１２）を運転するように構成されたスタータジェネレータシステム（５２）を更に備え、前記コントローラ（４６）は、前記コントローラ（４６）が前記第１の作動信号を生成した後に第１のカウントダウンシーケンスを開始するように更に構成され、且つ前記第１のカウントダウンシーケンスの間に前記ガスタービン（１２）を運転するよう前記スタータジェネレータシステム（５２）を誘起するスタート信号を生成するよう更に構成されている、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガスタービン（１２）に燃料を供給するため前記ガスタービン（１２）に結合された燃料供給システム（５６）を更に備え、前記コントローラ（４６）が、前記第１のカウントダウンシーケンスが終了した後に第２のカウントダウンシーケンスを開始し、該第２のカウントダウンシーケンスの間に前記ガスタービン（１２）に燃料を供給して点火するよう前記燃料供給システム（５６）を誘起する燃料作動信号を生成するよう更に構成される、
請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発電プラントは、ガスタービンの運転停止中にガスタービンからの可燃性ガスのポケットを蓄積することができる排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）を含むことができる。ＨＲＳＧがガスタービンから高温の排気ガスを受け取ることができる場合、このような可燃性ガスをＨＲＳＧからパージすることは、ガスタービンの後に続く始動の間にＨＲＳＧ内の可燃性ガスが自己発火するのを防ぐために必要である。あるＨＲＳＧでは、スタータモータは、ガスタービンをファンとして作動させて周囲空気でＨＲＳＧを換気するようにし、ガスタービンが燃料を燃焼して発電を開始する前に可燃性ガスをパージする。この手法の欠点は、パージプロセスが完了するまでに比較的長い時間がかかり、販売用エネルギーの生産が遅れることである。スタータモータもまた、パージプロセス中にかなりの量の電力を消費する。
【背景技術】
【０００２】
従って、本発明者らは、ガスタービンからＨＲＳＧシステムが受け取る排気ガスの温度及び酸素濃度を低減することができる排気ガス温度調節デバイスが必要であることを認識した。温度調節した排気ガス流を用いて、ＨＲＳＧパージとガスタービン燃焼とを同時に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６３２４８２９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
例示的な実施形態による排気ガス温度調節デバイスが提供される。排気ガス温度調節デバイスは、ガスタービンと流体連通した導管を含む。導管は、ガスタービンから排気ガスを受け取るように構成される。導管は、貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャを有する。排気ガス温度調節デバイスは、導管の少なくとも１つのアパーチャを通って延びる少なくとも１つの噴霧ノズルを更に含み、少なくとも１つのアパーチャを通って導管内に液体を噴射するよう構成され、これにより液体が蒸発して、導管内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。
【０００５】
別の例示的な実施形態による、ガスタービン（１２）により発生される排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するシステムが提供される。本システムは、貫通して液体を送るように構成された流体ダクトを含む。本システムは更に、流体ダクトに結合され且つ開放動作位置と閉鎖動作位置との間を移動するよう構成された遮断弁を含む。液体は、遮断弁が開放動作位置に移動したときに流体ダクトを通って送られる。遮断弁は、閉鎖動作位置に移動したときには流体ダクトをブロックする。本システムは更に、遮断弁に結合されたアクチュエータを含む。アクチュエータは、第１及び第２の作動信号にそれぞれ応答して、開放位置と閉鎖位置との間で遮断弁を移動させるように構成される。本システムは更に、少なくとも１つの噴霧ノズルと導管とを有する排気ガス温度調節デバイスを含む。導管はガスタービンと流体連通している。導管は、ガスタービンから排気ガスを受け取るように構成される。導管は、貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャを有する。少なくとも１つの噴霧ノズルが導管の少なくとも１つのアパーチャを通って延び、少なくとも１つのアパーチャを通って導管内に液体を噴射するよう構成され、これにより導管内で液体が蒸発して、導管内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。本システムは更に、ガスタービンの圧縮機部分に結合された速度センサを含む。速度センサは、ガスタービンの速度を示す速度信号を生成するように構成される。本システムは更に、速度センサから速度信号を受け取り、該速度信号に基づいて速度値を求めるように構成されたコントローラを含む。コントローラは更に、速度値が速度閾値以上であるとコントローラが判断したときに、遮断弁を開放位置に移動させるようアクチュエータを誘起する第１の作動信号を生成するように構成される。
【０００６】
別の例示的な実施形態による発電システムが提供される。発電システムは、排気ガスを発生するよう構成されたガスタービンを含む。発電システムは更に、導管と、少なくとも１つの噴霧ノズルとを有する排気ガス温度調節デバイスを含む。
導管は、ガスタービンと流体連通している。導管は、ガスタービンから排気ガスを受け取るように構成される。導管は、貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャを有する。少なくとも１つの噴霧ノズルは、導管の少なくとも１つのアパーチャを通って延び、少なくとも１つのアパーチャを通って導管に液体を噴射するように構成され、これにより液体が蒸発して、導管内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。発電システムは更に、排気ガス温度調節デバイスの導管と流体連通した排熱回収ボイラを含む。排熱回収ボイラは、排気ガス温度調節デバイスの導管から排気ガスを受け取るように構成される。発電システムは更に、排熱回収ボイラと流体連通した排気スタックを含む。排気スタックは、排熱回収ボイラから雰囲気に排気ガスを配向するよう構成される。
【０００７】
別の例示的な実施形態による排気ガス温度調節デバイスが提供される。排気ガス温度調節デバイスは、排気ガスを受け取るように構成された導管を含む。導管は、貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャを有する。排気ガス温度調節デバイスは更に、導管の少なくとも１つのアパーチャを通って延び、且つ少なくとも１つのアパーチャを通って導管に水を噴射するよう構成された少なくとも１つの噴霧ノズルを含み、これにより水が蒸発して、導管内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。
【０００８】
別の例示的な実施形態による排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するためのシステムが提供される。本システムは、貫通して水を送るように構成された流体ダクトを含む。本システムは更に、流体ダクトに結合された遮断弁を含む。遮断弁は、開放動作位置と閉鎖動作位置との間を移動するよう構成される。水は、遮断弁が開放動作位置に移動したときに流体ダクトを通って送られる。遮断弁は、閉鎖動作位置に移動したときに流体ダクトをブロックする。本システムは更に、遮断弁に結合されたアクチュエータを含む。アクチュエータは、第１及び第２の作動信号にそれぞれ応答して、開放位置と閉鎖位置との間で遮断弁を移動させるように構成される。本システムは更に、少なくとも１つの噴霧ノズルと導管とを有する排気ガス温度調節デバイスを含む。導管は、排気ガスを受け取るように構成される。導管は、貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャを有する。少なくとも１つの噴霧ノズルは、導管の少なくとも１つのアパーチャを貫通して延び且つ少なくとも１つのアパーチャを通って導管内に液体を噴射するように構成されており、これにより導管内で液体が蒸発して、導管内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。本システムは更に、開放動作位置と閉鎖動作位置との間で遮断弁をそれぞれ移動させるようアクチュエータを誘起する第１及び第２の作動信号を生成するよう構成されたコントローラを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な実施形態による排気ガス温度調節デバイスを有する発電システムの概略図。
【図２】例示的な実施形態による、ガスタービンの圧縮機部分の速度に基づいて図１の排気ガス温度調節デバイスを利用した、ガスタービンからの排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するための方法のフローチャート。
【図３】例示的な実施形態による、ガスタービンの圧縮機部分の速度に基づいて図１の排気ガス温度調節デバイスを利用した、ガスタービンからの排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するための方法のフローチャート。
【図４】別の例示的な実施形態による、排気ガス温度調節デバイスを有する発電システムの概略図。
【図５】別の例示的な実施形態による、ガスタービンの排気ガスの温度と圧縮機部分の速度とに基づいて図４の排気ガス温度調節デバイスを利用した、ガスタービンからの排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するための方法のフローチャート。
【図６】別の例示的な実施形態による、ガスタービンの排気ガスの温度と圧縮機部分の速度とに基づいて図４の排気ガス温度調節デバイスを利用した、ガスタービンからの排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するための方法のフローチャート。
【図７】別の例示的な実施形態による、ガスタービンの排気ガスの温度と圧縮機部分の速度とに基づいて図４の排気ガス温度調節デバイスを利用した、ガスタービンからの排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するための方法のフローチャート。
【図８】別の例示的な実施形態による、ガスタービンの排気ガスの温度と圧縮機部分の速度とに基づいて図４の排気ガス温度調節デバイスを利用した、ガスタービンからの排気ガスの温度及び酸素濃度を制御するための方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示的な実施形態は、複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）のＨＲＳＧを通って送られる排気ガスの温度を制御するための排気ガス温度調節デバイスを対象とする。しかしながら、種々の発電システムの排気通路のあらゆる部分を通って送られる排気ガスの温度を制御するために、排気ガス温度調節デバイスを使用できることは企図される。更に、これらの実施形態では、排気ガス温度調節デバイスは、排気ガスの温度、負荷需要、ガスタービンの圧縮機部分の速度、及びこれらの組み合わせを含む一連の入力に基づいて、ＨＲＳＧのパージとガスタービン燃焼器の燃焼とを同時に行うためのシステムの構成要素である。
しかしながら、排気ガス温度調節デバイスは、様々な入力を利用して、種々の好適な開ループ制御システム、閉ループ制御システム、及びこれらの組み合わせの内部に組み込むことができることが企図される。
【００１１】
図１を参照すると、例示的な実施形態による発電システム１０が提供される。発電システム１０は、ガスタービン１２、排気ガス温度調節デバイス１４、ＨＲＳＧ１６、及び排気スタック１８を有するＣＣＰＰである。
【００１２】
ガスタービン１２は、発電するために加圧空気と燃料の混合気を燃焼させるように構成されている。加圧空気と燃料の燃焼の副生成物が排気ガスである。ガスタービン１２からの排気ガスは、導管２０を通ってＨＲＳＧ１６に送られる。
【００１３】
排気ガス温度調節デバイス１４は、ガスタービン１２と流体連通した導管２０を含む。導管２０は、ガスタービン１２からの排気ガスを受け取り、貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャ２２を有する。排気ガス温度調節デバイス１４は更に、導管２０のアパーチャ２２を貫通して延び且つアパーチャ２２を通って導管２０に液体を噴射するように構成された少なくとも１つの噴霧ノズル２４を含み、これにより、該液体が蒸発して、導管２０内の排気ガスの温度及び酸素濃度が低減されるようになる。液体の非限定的な実施例は水であり、特にＣＣＰＰからの復水ポンプ吐出物である。アパーチャ２２及びここにあるノズル２４は、ガスタービン１２に隣接する導管２０の端部２６に位置付けられ、且つ導管２０内に液体を均一に噴霧及び噴射するために導管２０上に十分な数で配置され、これにより排気ガスが一様に急冷されて、ＨＲＳＧ１６に送られる高温の排気ガスのストリークが排除されるようになる。アパーチャ２２及びノズル２４は、導管２０の他の部分内に様々な好適な配置で組み込むことができる点は企図される。
【００１４】
ＨＲＳＧ１６は、排気ガス温度調節デバイス１４の導管２０と流体連通している。ＨＲＳＧ１６は、排気ガス温度調節デバイス１４の導管２０から排気ガスを受けるように構成される。更に、排気スタック１８は、ＨＲＳＧ１６と流体連通し、ＨＲＳＧ１６から排気ガスを雰囲気に配向するよう構成される。
【００１５】
発電システム１０は更に、ガスタービン１２の排気ガスの温度を制御するためのシステム２８を含む。システム２８は、リザーバ３０、ポンプ３２、流体ダクト３４、遮断弁３６、第１のアクチュエータ３８、制御弁４０、第２のアクチュエータ４２、速度センサ４４、コントローラ４６、及び排気ガス温度調節デバイス１４を含む。
【００１６】
リザーバ３０は、液体を収容し、流体ダクト３４と流体連通している。更に、流体ダクト３４は、噴霧ノズル２４と流体連通し、これによりリザーバ３０が、流体ダクト３４及び噴霧ノズル２４を通って液体を導管２０に供給するように構成されるようになる。
【００１７】
ポンプ３２は、流体ダクト３４に結合され、これを通して液体を圧送するように構成される。しかしながら、或いはポンプ３２は、例えばリザーバ３０が給水塔又は他の好適な流体供給機構である場合、発電システム１０から省略することができる。
【００１８】
遮断弁３６は、流体ダクト３４に結合され、開閉弁として開放及び閉鎖の動作位置の間を移動するよう構成される。液体は、遮断弁３６が開放動作位置に移動したときに、リザーバ３０から流体ダクト３４及び噴霧ノズル２４を通って導管２０に送られる。遮断弁３６は、遮断弁３６が閉鎖動作位置に移動したときに流体ダクト３４をブロックする。
【００１９】
第１のアクチュエータ３８は、遮断弁３６に結合され、以下で詳細に説明するように、コントローラ４６から受け取った第１及び第２の作動信号にそれぞれ応答して、開放及び閉鎖動作位置間で遮断弁３６を移動させるよう構成されている。
【００２０】
制御弁４０は、遮断弁３６と噴霧ノズル２４との間で流体ダクト３４の一部に結合される。制御弁４０は、複数の中間の動作位置の間で移動するよう構成され、流体ダクト３４内の液体は、遮断弁３６が開放動作位置に移動したときに遮断弁３６を通る流量の少なくとも一部を有するようになる。
【００２１】
第２のアクチュエータ４２は、制御弁４０に結合され、以下で詳細に説明されるように、コントローラ４６から受け取った複数の制御弁作動信号にそれぞれ応答して複数の中間の動作位置の間で移動するよう構成される。
【００２２】
速度センサ４４は、ガスタービン１２の圧縮機部分４７に動作可能に結合される。速度センサ４４は、圧縮機部分４７の速度を示す速度信号を生成するよう構成される。
【００２３】
コントローラ４６は、速度センサ４４からの速度信号を受け取り、速度信号に基づいて速度値を求めるように構成される。コントローラ４６は更に、速度値が速度閾値以上であるとコントローラ４６が判定したときに、遮断弁３６を開放動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ３８を誘起する第１の作動信号を生成するように構成される。速度閾値の１つの非限定的な実施例は、圧縮機部分の最大速度の約１５％に相当する、ガスタービン１２の燃焼器部分５０を燃焼させるための最小速度に等しい。
【００２４】
システム２８は更に、ガスタービン１２に結合されたスタータモータ５４を有するスタータジェネレータシステム５２を含む。スタータジェネレータシステム５２は、圧縮機部分４７を回転させ、コントローラ４６により生成されるスタート作動信号に応答してガスタービン１２を始動するよう構成される。詳細には、スタータモータ５４は、燃焼器部分５０が点火することができる閾燃焼速度までガスタービン１２の圧縮機部分４７の回転速度を高めるために電力を利用するよう構成される。この結果、スタータジェネレータシステム５２により、ガスタービン１２は、ＨＲＳＧ１６及び排気スタック１８を通って周囲空気を配向するためのファンとして機能することが可能になる。コントローラ４６は更に、コントローラ４６が第１の作動信号を生成した後で第１のカウントダウンシーケンスを開始するよう構成される。従って、第１のカウントダウンシーケンス中、ガスタービン１２は、周囲空気と液体との混合気をＨＲＳＧ１６及び排気スタック１８を通して配向する。第１のカウントダウンシーケンスの１つの非限定的な実施例は、３０秒と６０秒の間の範囲の時間期間を有する。
【００２５】
システム２８は更に、第１のカウントダウンシーケンスが終了したとコントローラ４６が判定すると、該コントローラ４６により生成される燃料作動信号に応答して、ガスタービン１２に所定の燃料流量を供給するよう構成された燃料供給機構５６を含む。
【００２６】
コントローラ４６は更に、第１のカウントダウンシーケンスが終了したとコントローラ４６が判定した後、及びコントローラ４６が燃料作動信号を生成した後、第２のカウントダウンシーケンスを開始するよう構成される。第２のカウントダウンシーケンスの間、コントローラ４６は更に、複数の中間の動作位置の間で制御弁４０を移動させるよう第２のアクチュエータ４２を誘起する複数の制御弁作動信号を生成するように構成され、これにより、液体は、完全開放の動作位置で遮断弁３６を通る最大流量の少なくとも一部に等しい流量で噴霧ノズル２４を通って導管２０に流れる。コントローラ４６は、以下で詳細に説明するように、速度信号、負荷需要、又はこれらの組み合わせに基づいて複数の制御弁作動信号を生成する。従って、ガスタービン１２は、燃焼状態で運転しており、第２のカウントダウンシーケンスの間にＨＲＳＧ１６及び排気スタック１８を通って急冷された排気ガスの流れを配向する。第２のカウントダウンシーケンスの１つの非限定的な実施例は、５分の時間期間を有する。
【００２７】
コントローラ４６は更に、第２のカウントダウンシーケンスが終了したとコントローラ４６が判定すると、遮断弁を閉鎖動作位置に移動させるようアクチュエータ３８を誘起する第２の作動信号を生成するように構成される。１つの非限定的な実施形態では、システム２８は、ＨＲＳＧ１６の容積と少なくとも５である係数との積に等しい、ＨＲＳＧ１６を通る排気ガス流量を提供するよう構成される。
【００２８】
ここで、図２及び３を参照すると、例示的な実施形態による、ガスタービン１２の圧縮機部分４７の速度に基づいて、図１の排気ガス温度調節デバイスを利用して排気ガスの温度を制御する方法のフローチャートを説明する。
【００２９】
ステップ１００で、スタータジェネレータシステム５２のスタータモータ５４が、ガスタービン１２の圧縮機部分４７にトルクを供給し、圧縮機部分４７を回転させてＨＲＳＧ１６を通って周囲空気を配向するようにする。
【００３０】
次にステップ１０２で、速度センサ４４が、圧縮機部分４７の回転速度を示す速度信号を生成する。コントローラ４６は、速度センサ４４から速度信号を受け取り、速度信号に基づいて速度値を求めるように構成される。
【００３１】
次いで、ステップ１０４で、コントローラ４６が、速度値が閾速度値以上であるかどうかを判定する。閾速度値の１つの非限定的な実施例は、圧縮機部分の最大速度の約１５％に相当する、ガスタービン１２の燃焼器部分５０を燃焼させるための最小速度に等しい。ステップ１０４の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ１０２に戻る。しかしながら、ステップ１０４の値が「はい」である場合、本方法はステップ１０６に進む。
【００３２】
ステップ１０６では、コントローラ４６が、遮断弁３６を開放動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ３８を誘起する第１の作動信号を生成する。
【００３３】
次にステップ１０８では、コントローラ４６が、制御弁４０を所定の中間動作位置まで移動させるよう第２のアクチュエータ４２を誘起する制御弁作動信号を生成し、液体が所定の流量で噴霧ノズル２４を通って導管２０に送られるようにする。所定の中間動作位置の１つの非限定的な実施例は、完全開放位置である。
【００３４】
次のステップ１１０では、コントローラ４６が、時間Ｔ１から第１のカウントダウンシーケンスを開始する。Ｔ１の１つの非限定的な実施例は、約３０秒と約６０秒の間の範囲内にある。
【００３５】
次にステップ１１２では、コントローラ４６が、Ｔ１がゼロであるかどうかを判定する。ステップ１１２の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ１１２を繰り返す。従って、周囲空気と液体との混合気は、Ｔ１からの第１のカウントダウンシーケンスの間、引き続き所定流量でＨＲＳＧ１６を通って導管２０内に送られる。
【００３６】
しかしながら、ステップ１１２の値が「はい」である場合、本方法はステップ１１４に進む。
【００３７】
ステップ１１４では、コントローラ４６が、時間Ｔ２から第２のカウントダウンシーケンスを開始する。Ｔ２の非限定的な実施例は、約５分に等しく、ＨＲＳＧ１６の容積と少なくとも５である係数との積に等しい、ＨＲＳＧ１６を通る空気質量流量を可能にすることができる。
【００３８】
次にステップ１１６では、機構５６が、所定の燃料流量をガスタービン１２の燃焼器部分５０に供給し、燃焼器部分５０が燃料空気混合気を点火する。
【００３９】
次いでステップ１１８で、速度センサ４４が、圧縮機部分４７の回転速度を示す別の速度信号を生成し、コントローラ４６が、速度センサ４４から受け取った速度信号に基づいて速度値を求める。
【００４０】
次にステップ１２０で、コントローラ４６は、この速度値に基づいて制御弁４０を別の中間動作位置まで移動させるよう第２のアクチュエータ４２を誘起する別の制御弁作動信号を生成する。従って、液体は、ある流量で噴霧ノズル２４を通って導管２０に送られ、該流量は、速度値の関数であり、遮断弁３６が完全開放動作位置にあるときに遮断弁３６を通る最大流量の少なくとも一部に等しい。
【００４１】
次いでステップ１２２で、コントローラ４６が、Ｔ２がゼロであるかどうかを判定する。ステップ１２２の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ１１６に戻り、システムは引き続き速度値に基づいて排気ガスを急冷する。しかしながら、ステップ１２２の値が「はい」である場合、本方法はステップ１２４に進む。
【００４２】
ステップ１２４で、コントローラ４６は、遮断弁３６を閉鎖動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ３８を誘起する第２の作動信号を生成する。
【００４３】
図４を参照すると、別の例示的な実施形態による発電システム２１０が提供される。発電システム２１０は、排気ガス温度調節デバイス２１４と、排気ガスの温度を制御するためのシステム２２８とを有し、該システム２２８は、排気ガス温度調節デバイス１４と排気ガスの温度を制御するためのシステム２８とをそれぞれ有する図１のシステム１０とほぼ同様である。しかしながら、システム２２８は更に、導管２２０内に配置され、排気ガス温度調節デバイス２１４からＨＲＳＧ１６に向けて送られる排気ガスの温度を示す温度信号を生成する温度センサ２５８を含む。加えて、第２のカウントダウンシーケンスの間、コントローラ２４６は、この温度信号に基づいて複数の制御弁作動信号を生成するよう構成される。詳細には、コントローラ４６は、排気ガスの温度が温度信号に基づいた温度閾値よりも大きいとコントローラ４６が判定したときに、制御弁２４０を更に開放するよう構成される。温度閾値の第１の非限定的な実施例は、（ｉ）ガスタービン１２に供給される燃料空気混合気の自己点火温度と、（ｉｉ）５６℃との間の差以下である。
【００４４】
ここで、図５及び６を参照すると、別の例示的な実施形態による、ガスタービン２１２の圧縮機部分２４７の速度及び排気ガスの温度の両方に基づく図４の排気ガス調節デバイス２１４を利用した排気ガスの温度を制御するための方法のフローチャートを説明する。
【００４５】
ステップ３００では、スタータジェネレータシステム２５２のスタータモータ２５４が、ガスタービン２１２の圧縮機部分２４７にトルクを供給し、圧縮機部分２４７を回転させてＨＲＳＧ２１６を通って周囲空気を配向するようにする。
【００４６】
次にステップ３０２で、速度センサ２４４が、圧縮機部分２４７の回転速度を示す速度信号を生成する。コントローラ２４６は、速度センサ２４４から速度信号を受け取り、速度信号に基づいて速度値を求めるように構成される。
【００４７】
次いで、ステップ３０４で、コントローラ２４６が、速度値が閾速度値以上であるかどうかを判定する。閾速度値の１つの非限定的な実施例は、圧縮機部分の最大速度の約１５％に相当する、ガスタービン２１２の燃焼器部分２５０を燃焼させるための最小速度に等しい。ステップ３０４の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ３０２に戻る。しかしながら、ステップ３０４の値が「はい」である場合、本方法はステップ３０６に進む。
【００４８】
ステップ３０６では、コントローラ２４６が、遮断弁２３６を完全開放動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ２３８を誘起する第１の作動信号を生成する。
【００４９】
次にステップ３０８では、コントローラ２４６が、制御弁２４０を所定の中間動作位置まで移動させるよう第２のアクチュエータ２４２を誘起する制御弁作動信号を生成し、液体が所定の流量で噴霧ノズル２２４を通って導管２２０に流れるようにする。所定の中間動作位置の１つの非限定的な実施例は、完全開放位置である。
【００５０】
次のステップ３１０では、コントローラ２４６が、時間Ｔ１から第１のカウントダウンシーケンスを開始する。Ｔ１の１つの非限定的な実施例は、約３０秒と約６０秒の間の範囲内にある。
【００５１】
次にステップ３１２では、コントローラ２４６が、Ｔ１がゼロであるかどうかを判定する。ステップ３１２の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ３１２を繰り返す。従って、周囲空気と液体との混合気は、Ｔ１からの第１のカウントダウンシーケンスの間、引き続き所定流量でＨＲＳＧ２１６を通って導管２２０内に送られる。
【００５２】
しかしながら、ステップ３１２の値が「はい」である場合、本方法はステップ３１４に進む。
【００５３】
ステップ３１４では、コントローラ２４６が、時間Ｔ２から第２のカウントダウンシーケンスを開始する。Ｔ２の１つの非限定的な実施例は、約５分に等しく、ＨＲＳＧ２１６の容積と少なくとも５である係数との積に等しい、ＨＲＳＧ２１６を通る空気質量流量を可能にすることができる。
【００５４】
次にステップ３１６では、燃料供給機構２５６が、所定の燃料流量をガスタービン２１２の燃焼器部分２５０に供給し、燃焼器部分２５０が燃料空気混合気を点火する。
【００５５】
次いでステップ３１８で、温度センサ２５８が、導管２２０内の排気ガスの温度を示す温度信号を生成し、コントローラ２４６が、温度センサ２５８から受け取った温度信号に基づいて温度値を求める。
【００５６】
次にステップ３２０で、コントローラ２４６は、温度値に基づいて制御弁２４０を別の中間動作位置まで移動させるよう第２のアクチュエータ２４２を誘起する別の制御弁作動信号を生成する。従って、液体は、ある流量で噴霧ノズル２２４を通って導管２０に送られ、該流量は、温度値の関数であり、遮断弁２３６が開放動作位置にあるときに遮断弁２３６を通る所定流量の少なくとも一部に等しい。
【００５７】
次いでステップ３２２で、コントローラ４６が、Ｔ２がゼロであるかどうかを判定する。ステップ３２２の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ３１６に戻る。しかしながら、ステップ３２２の値が「はい」である場合、本方法はステップ３２４に進む。
【００５８】
ステップ３２４で、コントローラ２４６は、遮断弁２３６を閉鎖動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ２３８を誘起する第２の作動信号を生成する。
【００５９】
図７及び８を参照すると、別の例示的な実施形態による、ガスタービン２１２の圧縮機部分２４７の回転速度と排気ガスの温度と両方に基づく図４の排気ガス調節デバイスを利用した排気ガスの温度を制御するための方法のフローチャートを説明する。
【００６０】
ステップ４００では、スタータジェネレータシステム２５２のスタータモータ２５４が、ガスタービン２１２の圧縮機部分２４７にトルクを供給し、圧縮機部分２４７を回転させてＨＲＳＧ２１６を通って周囲空気を配向するようにする。
【００６１】
次にステップ４０２で、速度センサ２４４が、圧縮機部分２４７の回転速度を示す速度信号を生成する。コントローラ２４６は、速度センサ２４４から速度信号を受け取り、速度信号に基づいて速度値を求めるように構成される。
【００６２】
次いで、ステップ４０４で、コントローラ２４６が、速度値が閾速度値以上であるかどうかを判定する。閾速度値の１つの非限定的な実施例は、圧縮機部分の最大速度の約１５％に相当する、ガスタービン２１２の燃焼器部分２５０を燃焼させるための最小速度に等しい。ステップ４０４の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ４０２に戻る。しかしながら、ステップ４０４の値が「はい」である場合、本方法はステップ４０６に進む。
【００６３】
ステップ４０６では、コントローラ２４６が、遮断弁２３６を完全開放動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ２３８を誘起する第１の作動信号を生成する。
【００６４】
次にステップ４０８では、コントローラ２４６が、制御弁２４０を所定の中間動作位置まで移動させるよう第２のアクチュエータ２４２を誘起する制御弁作動信号を生成し、液体が所定の流量で噴霧ノズル２２４を通って導管２２０に送られるようにする。所定の中間動作位置の１つの非限定的な実施例は、完全開放位置である。
【００６５】
次のステップ４１０では、コントローラが、時間Ｔ１から第１のカウントダウンシーケンスを開始する。Ｔ１の１つの非限定的な実施例は、約３０秒と約６０秒の間の範囲にある。
【００６６】
次にステップ４１２では、コントローラが、Ｔ１がゼロであるかどうかを判定する。ステップ４１２の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ４１２を繰り返す。従って、周囲空気と液体との混合気は、Ｔ１からの第１のカウントダウンシーケンスの間、引き続き所定流量でＨＲＳＧ２１６を通って導管２２０内に送られる。
【００６７】
しかしながら、ステップ４１２の値が「はい」である場合、本方法はステップ４１４に進む。
【００６８】
ステップ４１４では、コントローラが、時間Ｔ２から第２のカウントダウンシーケンスを開始する。Ｔ２の１つの非限定的な実施例は、約５分に等しく、ＨＲＳＧ２１６の容積と少なくとも５である係数との積に等しい、ＨＲＳＧ２１６を通る空気質量流量を可能にすることができる。
【００６９】
次にステップ４１６では、燃料供給機構２５６が、所定の燃料流量をガスタービン２１２の燃焼器部分２５０に供給し、燃焼器部分２５０が燃料空気混合気を点火する。
【００７０】
次いでステップ４１８で、速度センサ２４４が、圧縮機部分２４７の回転速度を示す別の速度信号を生成し、コントローラ２４６が、速度センサ２４４から受け取った速度信号に基づいて速度値を求める。
【００７１】
次にステップ４２０で、コントローラ２４６は、この速度値に基づいて制御弁２４０を別の中間動作位置まで移動させるよう第２のアクチュエータ２４２を誘起する別の制御弁作動信号を生成する。従って、液体は、ある流量で噴霧ノズル２２４を通って導管２２０に送られ、該流量は、速度値の関数であり、遮断弁２３６が開放動作位置にあるときに遮断弁２３６を通る所定流量の少なくとも一部に等しい。
【００７２】
次にステップ４２２で、温度センサ２５８が、導管２２０を通ってＨＲＳＧ２１６に向けてガスタービン２１２から送られる排気ガスの温度値Ｔを示す温度信号を生成する。
【００７３】
次いでステップ４２４で、コントローラ２４６が、温度信号を受け取り、温度値が温度閾値よりも大きいかどうかを判定する。温度閾値の１つの非限定的な実施例は、燃料空気混合気の自己点火温度と約５６℃との間の差以下である。ステップ４２４の値が「はい」である場合、本方法はステップ４２６に進む。
【００７４】
ステップ４２６で、コントローラ２４６が、温度信号に基づいて制御弁２４０を別の中間動作位置まで更に開放する別の制御弁作動信号を生成する。次に、本方法はステップ４２４に戻る。
【００７５】
ステップ４２４の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ４２８に進む。
【００７６】
ステップ４２８で、コントローラ２４６が、Ｔ２がゼロであるかどうかを判定する。ステップ４２８の値が「いいえ」である場合、本方法はステップ４１８に戻る。しかしながら、ステップ４２８の値が「はい」である場合、本方法はステップ４３０に進む。
【００７７】
ステップ４３０で、コントローラ２４６は、遮断弁を閉鎖動作位置に移動させるよう第１のアクチュエータ２３８を誘起する第２の作動信号を生成する。
【００７８】
発電システム、排気ガス温度調節デバイス、及び排気ガスの温度を制御するシステムは、他のシステムよりも優れたかなりの利点を表す。特に、発電システム及び排気ガス温度調節デバイスは、ガスタービンからの排気ガスに液体を噴射して、排気ガスの温度を低減する技術的効果を提供する。
【００７９】
本発明を例示的な実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更を行うことができ、またその要素を均等物で置き換えることも可能である。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況又は材料を適合させるために多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するよう企図される最良のモードとして開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本発明は、添付の請求項の範囲内にある全ての実施形態を含むことになる。
【符号の説明】
【００８０】
１０  発電システム
１２  ガスタービン
１４  排気ガス温度調節デバイス
１６  ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）
１８  排気スタック
２０  導管
２２  アパーチャ
２４  噴霧ノズル
２６  端部
２８  システム
３０  リザーバ
３２  ポンプ
３４  流体ダクト
３６  遮断弁
３８  第１のアクチュエータ
４０  制御弁
４２  第２のアクチュエータ
４４  速度センサ
４６  コントローラ
４７  圧縮機部分
４８  タービン部分
５０  燃焼器部分
５２  ジェネレータシステム
５４  スタータモータ
５６  燃料供給機構
２１０  発電システム
２１２  ガスタービン
２１４  排気ガス温度調節デバイス
２１６  ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）
２２０  導管
２２４  噴霧ノズル
２２８  システム
２３６  遮断弁
２３８  第１のアクチュエータ
２４０  制御弁
２４２  第２のアクチュエータ
２４４  速度センサ
２４６  コントローラ
２４７  圧縮機部分
２４８  タービン部分
２５０  燃焼器部分
２５２  スタータジェネレータシステム
２５４  スタータモータ
２５６  燃料供給機構
２５８  温度センサ
【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】
2009197800.tif 000009
【図８】
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