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公開番号2024160205
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-13
出願番号2024061946
出願日2024-04-08
発明の名称軸方向-半径方向排気ディフューザを有するシステム及びその使用方法
出願人ゼネラルエレクトリックテクノロジーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,General Electric Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類F01D 25/30 20060101AFI20241106BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】軸方向-半径方向排気ディフューザを有するシステム及びその使用方法を提供する。
【解決手段】システムは、軸方向-半径方向ディフューザ(24)と移行ダクト(26)とを有する排気ディフューザシステム(22)を含む。軸方向-半径方向ディフューザは、直列流れ順に、入口(284)、軸方向ディフューザ部分(240)、半径方向ディフューザ部分(242)、及び出口(286)を含み、入口は、ガスタービン装置に結合するように構成されている。軸方向-半径方向ディフューザに結合される移行ダクトは、軸方向-半径方向ディフューザから排熱回収蒸気発生器(HRSG)への流れ方向に拡大する断面積を有する。移行ダクトは、断面積の膨張率が異なる複数の膨張段(360、362、364)を含む。出口は、移行ダクトの吸気部分(360)の内側に配置され、移行ダクトは、HRSGに結合するように構成された排出部分(364)を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
システム（１０）であって、
排気ディフューザシステム（２２）を含み、
排気ディフューザシステム（２２）は、
入口（２８４）と、出口（２８６）と、入口（２８４）と出口（２８６）との間の軸方向ディフューザ部分（２４０）と、軸方向ディフューザ部分（２４０）と出口（２８６）との間の半径方向ディフューザ部分（２４２）と、中心軸（２７０）とを備え、入口（２８４）がガスタービンシステム（１２）に結合するように構成されている、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）と、
軸方向－半径方向ディフューザ（２４）に結合された移行ダクト（２６）と、
を含み、
移行ダクト（２６）は、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）からＨＲＳＧ（１６）への流れ方向に拡大する断面積を有し、
移行ダクト（２６）は、断面積の拡大率が異なる複数の拡大段（３６０、３６２、３６４）を備え、
軸方向－半径方向ディフューザ（２４）の出口（２８６）は、移行ダクト（２６）の吸気部分（３６０）の内側に配置され、
移行ダクト（２６）は、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（１６）に結合するように構成された排出部分（３６４）を備える、システム（１０）。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
排気ディフューザシステム（２２）に結合されたガスタービンシステム（１２）、排気ディフューザシステム（２２）に結合されたＨＲＳＧ（１６）、ＨＲＳＧ（１６）の下流にガス捕捉システム（２０）を有するガス処理システム（１８）、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
半径方向ディフューザ部分（２４２）が、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）の中心軸（２７０）に対して非対称である、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
移行ダクト（２６）が、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）からＨＲＳＧ（１６）のダクト（２５２）まで上向きに傾斜している、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項５】
吸気部（３６０）が、複数の膨張段（３６０、３６２、３６４）のうちの第１の膨張段を構成し、第１の膨張段が、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）からＨＲＳＧ（１６）に向かう流れ方向において中心軸（２７０）から離れる方向に発散する、第１の頂部壁（３７８）、第１の底部壁（３８０）、及び第１の対向側壁（３８２、３８４）を構成する、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
複数の膨張段（３６０、３６２、３６４）のうちの第２の膨張段（３６２）が、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）の中心軸（２７０）から離れるように広がる第２の対向側壁（３９０、３９２）を含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
排出部（３６４）が、複数の膨張段（３６０、３６２、３６４）のうちの第３の膨張段を構成し、第３の膨張段（３６４）が、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）の中心軸（２７０）から離れるように広がる第３の対向側壁（３９８、４００）を構成する、請求項６に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
第２の膨張段（３６２）が、中心軸（２７０）に対して上向きに傾斜している第２の上下壁（３８６、３８８）を含み、第３の膨張段（３６４）が、中心軸（２７０）に対して上向きに傾斜している第３の上下壁（３９４、３９６）を含む、請求項７に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
移行ダクト（２６）が、移行ダクト（２６）の側壁（３７４、３７６）から中心軸（２４）に向かって半径方向距離（４４６）延びる複数の多孔バッフル（４３８、４４０）を備え、複数の多孔バッフル（４３８、４４０）の各々が、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）の中心軸（２７０）に対して鋭角（４４４）に配向され、半径方向距離（４４６）が、複数の多孔バッフル（４３８、４４０）の軸方向位置における側壁（３７４、３７６）と中心軸（２７０）との間の半径方向距離（４４８）の５～６０パーセントである、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
軸方向ディフューザ部分（２４０）が、中心軸（２７０）に関して配置された第１の内壁（２９０）と、第１の内壁（２９０）に関して配置された第１の外壁（２９２）と、第１の内壁と外壁（２９０、２９２）との間の第１の流路（２９４）とを有する第１の中心ハブ（２８８）を備え、
半径方向ディフューザ部分（２４２）は、中心軸（２７０）に関して配置された第２の内壁（３０４）と、第２の内壁（３０４）に関して配置された第２の外壁（３０６）と、第２の内壁と外壁（３０４、３０６）との間であって、第１の流路（２９４）に流体結合された第２の流路（３０８）と、を有する第２の中心ハブ（３０２）を備え、
半径方向ディフューザ部分（２４２）は、軸方向ディフューザ部分（２４０）から出口（２８６）に向かって中心軸（２７０）から離れるように外向きに回転する、請求項１に記載のシステム（１０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０２３年４月２６日に出願されたインド出願第２０２３１１０３００９８号（発明の名称は「ＳＹＳＴＥＭＨＡＶＩＮＧＡＸＩＡＬ－ＲＡＤＩＡＬＥＸＨＡＵＳＴＤＩＦＦＵＳＥＲＡＮＤＭＥＴＨＯＤＯＦＵＳＥ」）の優先権及び利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
本出願は、一般に、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ：heat recovery steam generator）に供給するためにガスタービンシステムからの排ガスを拡散（diffuse：放散）するためのシステム及び方法に関する。
【０００３】
コンバインドサイクル発電プラント（combined cycle power plant）は、ガスタービンシステムからの排ガスをＨＲＳＧに通し、ＨＲＳＧが蒸気を生成して蒸気タービンシステムを駆動する。残念なことに、ＨＲＳＧは、ＨＲＳＧの上流での排気の拡散（exhaust diffusion）のために、ガスタービンシステムからかなり離れた場所に設置されることがあり、それにより、複合サイクル発電所の敷地内の貴重なスペースが消費される。地球温暖化に関する様々な規制や環境問題に伴い、排気ガス中に存在する望ましくないガスの出力を低減するためのガス処理装置を追加するための追加スペースが必要となる。例えば、望ましくないガスには、二酸化炭素（ＣＯ２）や一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素酸化物（ＣＯＸ）、二酸化窒素（ＮＯ２）などの窒素酸化物（ＮＯＸ）、及び／又は二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫黄酸化物（ＳＯＸ）が含まれる。したがって、排気拡散のための空間消費を低減し、それによってガス処理のための利用可能な空間を増大させる必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
本来請求される主題の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求される実施形態の範囲を限定することを意図したものではなく、むしろこれらの実施形態は、主題の可能な形態の簡単な要約を提供することのみを意図したものである。実際、現在特許請求される実施形態は、以下に記載される実施形態に類似するか又は異なる可能性のある様々な形態を包含し得る。
【０００５】
システムは、軸方向－半径方向ディフューザ及び移行ダクトを有する排気ディフューザシステム（an axial-radial diffuser and a transition duct）を含む。軸方向－半径方向ディフューザは、入口と、出口と、入口と出口との間の軸方向ディフューザ部分と、軸方向ディフューザ部分と出口との間の半径方向ディフューザ部分とを含み、入口は、ガスタービンシステムに結合するように構成される。移行ダクト（transition duct）は、軸方向－半径方向ディフューザに結合され、出口は、移行ダクトの吸気部分の内側に配置され、移行ダクトは、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に結合するように構成された排出部分を含む。
【０００６】
方法は、排気ディフューザシステムの軸方向－半径方向ディフューザを通してガスタービンシステムからの排気ガスを拡散させる（diffusing an exhaust gas）ことを含む。軸方向－半径方向ディフューザは、入口と、出口と、入口と出口との間の軸方向ディフューザ部分と、軸方向ディフューザ部分と出口との間の半径方向ディフューザ部分とを含み、入口がガスタービンシステムに結合される。この方法はまた、排気ガスを半径方向ディフューザ部分から排気ディフューザシステムの移行ダクトを通して排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に移行させることを含む。移行ダクトは、軸方向－半径方向ディフューザに結合され、出口は、移行ダクトの吸気部分の内側に配置され、移行ダクトは、ＨＲＳＧに結合された排出部分を含む。
【０００７】
システムは、ガスタービンシステムと排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）との間に取り付けられるように構成された排気ディフューザシステムを含む。排気ディフューザシステムは、中心軸の周りに配置された内壁と、内壁の周りに配置された外壁と、内壁と外壁との間の排気通路とを有する中心ハブを有する半径方向ディフューザ部分を含む。排気ディフューザシステムは、半径方向ディフューザ部分の中央ハブに結合された駆動部（drive：ドライブ）を有する流路面積調整システム（flow passage area adjustment system）を含む。排気ディフューザシステムはまた、駆動部に結合された制御装置を含み、制御装置は、半径方向ディフューザ部分を通る流れを調整するために半径方向ディフューザ部分の中央ハブを動かすように駆動部を制御するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
現在開示されているシステム及び技術のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むと、よりよく理解されるであろう。
ガスタービンシステム、蒸気タービンシステム、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）、１つ又は複数のガス捕捉システム（gas capture systems）を有するガス処理システム、及び排気ディフューザシステムを有する複合サイクルシステムの一実施形態のブロック図である。
図１のＨＲＳＧに結合された排気ディフューザシステムの一実施形態の概略側面図である。
図１及び図２の排気ディフューザシステムの実施形態の概略側面図であり、排気ディフューザシステムの軸方向－半径方向ディフューザ及び移行ダクトの詳細をさらに示している。
図１～３の排気ディフューザシステムの一実施形態の概略上面図であり、排気ディフューザシステムの軸方向－半径方向ディフューザ及び移行ダクトの詳細をさらに示している。
図１～４の排気ディフューザシステムの一実施形態の部分概略側面図であり、排気ディフューザシステムの軸方向－半径方向ディフューザの半径方向ディフューザ部分及び移行ダクトの詳細をさらに示しており、半径方向ディフューザ部分は、中央ハブ内の穴あき壁部分を含む。
図１～４の排気ディフューザシステムの実施形態の部分概略側面図であり、軸方向－半径方向ディフューザの半径方向ディフューザ部分と排気ディフューザシステムの移行ダクトの詳細をさらに示しており、半径方向ディフューザ部分の中央ハブは、流路面積調整システム（flow passage area adjustment system）を介して移動可能である。
図１～６の排気ディフューザシステムの一実施形態の概略側面図であり、非対称構成（asymmetric configuration）を有する軸方向－半径方向ディフューザの半径方向ディフューザ部分の詳細をさらに示している。
図１～図６の排気ディフューザシステムの一実施形態の概略側面図であり、Ｓ字湾曲プロファイルを有する軸方向－半径方向ディフューザの半径方向ディフューザ部分の詳細をさらに示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
現在開示されているシステム及び方法の１つ又は複数の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するための努力において、実際の実装のすべての特徴は、本明細書には記載されない場合がある。このような実際の実装の開発においては、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトと同様に、システム関連及びビジネス関連の制約への準拠など、開発者の特定の目標を達成するために、実装ごとに異なる多数の実装固有の決定を行わなければならないことが理解されるべきである。さらに、このような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する通常の技術者にとっては、設計、製造、及び製造の日常的な事業であることが理解されるべきである。
【００１０】
現在開示されている様々な実施形態の要素を紹介する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又は複数が存在することを意味することを意図している。「含む：ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「備える：ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「有する：ｈａｖｉｎｇ」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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