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公開番号2025032993
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2024140678
出願日2024-08-22
発明の名称ガスタービン空気フィルタリング及び燃料気化のための装置及び処理
出願人エアプロダクツアンドケミカルズインコーポレイテッド,AIR PRODUCTS AND CHEMICALS INCORPORATED
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F02C 7/224 20060101AFI20250305BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】ガスタービン、ガスタービンの動作、及びガスタービンに供給される空気をフィルタリング及び冷却し、それと同時にまた、ガスタービンに供給される燃料の少なくとも一部分を気化させるための処理に関する。
【解決手段】吸気は、フィルタリングのためにフィルタハウスを通過し得る。フィルタハウスを通過する間、液体燃料は、フィルタハウスを通過する空気との熱交換を介して、フィルタハウス内で気化するか、又は部分的に気化するように、フィルタハウスを通過し、これはまた、空気がフィルタハウスを通過する際に、空気を冷却することができる。少なくとも部分的に気化した燃料は、ガスタービン内で燃焼されるためにガスタービンに供給するためにフィルタハウスから出力され得ながらも、フィルタリングされ冷却された空気は、ガスタービンに酸化剤として供給するためにフィルタハウスから出力され得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンに供給される空気をフィルタリング及び冷却し、それと同時にまた、前記ガスタービンに供給される燃料の少なくとも一部分を気化させるための装置であって、前記装置が、
第１のフィルタ要素を含む少なくとも１つのフィルタ要素を有する入口フィルタユニットを備え、前記入口フィルタユニットがまた、前記入口フィルタユニットを通過した空気を介して前記燃料を気化させ、かつ前記空気を冷却するために燃料貯蔵タンクから液体燃料を受容するように前記第１のフィルタ要素の下流に位置決めされた熱交換器を有し、
前記入口フィルタユニットは、前記空気をガスタービンの燃焼室に供給するために、前記空気が前記少なくとも１つのフィルタ要素及び前記熱交換器を通過した後に前記空気を出力するように位置決め可能であり、
前記入口フィルタユニットの前記熱交換器は、前記燃料が、前記ガスタービンの前記燃焼室に供給するために少なくとも部分的に気化するように、前記燃料を出力するように構成及び位置決めされている、装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つのフィルタ要素がまた、第２のフィルタ要素を含み、前記熱交換器が、前記第１のフィルタ要素と前記第２のフィルタ要素との間に位置決めされている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのフィルタ要素が、前記第２のフィルタ要素の下流にある第３のフィルタ要素を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のフィルタ要素が、前記空気から微粒子を除去するように構成されており、前記第２のフィルタ要素が、前記空気から液体水及び／又は凝縮物を除去するように構成されており、前記第３のフィルタ要素が、前記空気から微粒子及び／又は液体水を除去するように構成されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタ要素が、前記空気から微粒子を除去するように構成されており、前記少なくとも１つのフィルタ要素がまた、前記空気から微粒子及び／又は液体水を除去するように構成されている、前記第１のフィルタ要素の下流の第２のフィルタ要素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記熱交換器が、前記第１のフィルタ要素の下流に位置決めされており、かつまた前記第２のフィルタ要素の下流に位置決めされている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのフィルタ要素が、前記熱交換器の下流にある第３のフィルタ要素を含み、前記第３のフィルタ要素が、前記空気から液体水及び／又は凝縮物を除去するように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第３のフィルタ要素が、前記熱交換器又は前記熱交換器の下流の凝縮物排出システムから、予め選択された凝縮物落下距離（ＣＦＤ）だけ離隔されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記入口フィルタユニットが、前記熱交換器の下流に位置決めされた凝縮物排出システムを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのフィルタ要素がまた、第２のフィルタ要素を含み、前記熱交換器が、前記第１のフィルタ要素の下流に位置決めされており、かつまた前記第２のフィルタ要素の上流に位置決めされており、前記第２のフィルタ要素が、前記熱交換器又は前記熱交換器の下流の凝縮物排出システムから、予め選択された凝縮物落下距離（ＣＦＤ）だけ離隔されている、請求項１に記載の装置。
（【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】
本発明は、ガスタービン、ガスタービンの動作、及びガスタービンに供給される空気をフィルタリング及び冷却し、それと同時にまた、ガスタービンに供給される燃料の少なくとも一部分を気化させるための処理に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、発電又は作業のために燃料を燃焼させることができる。異なるタイプのガスタービン及びガスタービンのアレンジメントの例は、米国特許第１１，５９２，１７８号及び同第６，７５２，６２０号、米国特許出願公開第２０２２／０２６８４４４号及び同第２０１３／０１２７１６３号、並びに中国特許公開第１１４８７６６４１Ａ号から理解され得る。
【発明の概要】
【０００３】
我々は、ガスタービンアレンジメントが、ガスタービンに供給するための燃料を気化させるためのエネルギーの非効率的な使用をもたらし得る燃料を利用するように構成され得ると判定した。例えば、燃料は、極低温液体（例えば、液体天然ガス若しくは液体水素）又は冷たい液体（例えば、液体アンモニア）として貯蔵され得、冷たい液体を形成するために利用されるエネルギーは、その燃料が気化するとき（例えば、周囲の空気気化器を介して）失われ得る。我々は、吸気が、ガスタービンに酸化剤として供給されるためにフィルタリングデバイスを通過している間に、この液体燃料の少なくとも一部が、フィルタリングデバイス内での気化のために吸気フィルタに供給され得ると判定した。我々は、このタイプのアプローチが、ガスタービンにおいて酸化剤として改善された性能を提供するために空気がフィルタリングされるときに冷却されることを可能にし、それと同時にまた、ガスタービン内で燃焼させるためにガスタービンに燃料を供給するための燃料の少なくとも一部の気化のための加熱媒体を提供することもできると判定した。我々はまた、そのようなアプローチが、少なくとも１つのフィルタ機構を空気が通過して空気から微粒子を除去した後に、空気と燃料との間の熱交換を容易にすることによって、熱交換器の汚れを防ぐのに役立ち得ると判定した。
【０００４】
我々の装置及び処理の実施形態が、燃料の気化及びガスタービンに酸化剤として供給するための空気の前処理のためのより効率的で費用対効果の高いアプローチを可能にするために、改善されたガスタービンの動作を容易にすることができると判定した。実施形態はまた、吸気フィルタを介した燃料気化が、空気を所望の供給温度に冷却するのを助けるために必要なときにのみ発生し得、周囲条件及びガスタービン動作要求の変化を考慮してより柔軟性を提供するように、強化された動作柔軟性を提供することができる。
【０００５】
また、燃料がガスタービン内で燃焼されるためにガスタービンに供給されるときに、燃料を液体に冷却するために利用されるエネルギーのより少ないものが失われるように、実施形態が、ガスタービンのための燃料源として貯蔵される比較的低温（例えば、－６℃～－３５℃又は－３０℃～－３３℃の温度で貯蔵され得る液体アンモニア）であり得る液化燃料の低温又は極低温液体燃料（例えば、液体天然ガス又は液体水素）の低温をより効率的に使用することを可能にすることができると決定した。改善されたエネルギー効率は、また、低減された動作コストを提供する、より環境に優しいガスタービンの動作を提供することを可能にすることができる。
【０００６】
いくつかの実施形態では、利用され得る燃料は、アンモニア及び／又は天然ガスであり得る。そのような燃料は、極低温液体又は冷たい液体として貯蔵され、その後、ガスタービン内での燃焼のためにガスタービンに供給されるように気化し得る。燃料がアンモニアである状況では、アンモニアは、グリーンアンモニア製造処理（例えば、アンモニアを形成するために、水素を形成するための水の電気分解及び窒素を提供するための空気分離からアンモニアを形成する再生可能エネルギーの使用）を介して提供され得る。そのような実施形態は、より効率的に発生することができるガスタービン動作を提供し、それと同時にまた、比較的最小限の環境への影響、又は著しく低減された環境への影響を提供することができる。
【０００７】
第１の態様では、ガスタービン、ガスタービンの動作、及びガスタービンに供給される空気をフィルタリング及び冷却し、それと同時にまた、ガスタービンに供給される燃料の少なくとも一部分を気化させるための装置が提供される。装置は、第１のフィルタ要素を含む少なくとも１つのフィルタ要素を有する入口フィルタユニットを含むことができる。入口フィルタユニットはまた、入口フィルタユニットを通過した空気を介して燃料を気化させ、かつ空気を冷却するために燃料貯蔵タンクから液体燃料を受容するために第１のフィルタ要素の下流に位置決めされた熱交換器を有することができる。入口フィルタユニットは、空気をガスタービンの燃焼室に供給するために、空気が少なくとも１つのフィルタ要素及び熱交換器を通過した後に空気を出力するように位置決め可能であり得る。入口フィルタユニットの熱交換器は、燃料がガスタービンの燃焼室に供給するために少なくとも部分的に気化するように、燃料を出力するように構成及び位置決めされ得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、燃料は、アンモニア、水素、又は天然ガスであり得、又はアンモニア、水素、又は天然ガス（例えば、メタン）で構成され得る。燃料は、入口フィルタユニットの熱交換器に供給されるときに液体又は主に液体であり得、熱交換器から出力されるときに完全に気化し得る。他の実施形態では、燃料は、熱交換器から出力されるときに部分的に気化し得る（例えば、加熱された液体及びガスの混合物である）。そのような部分的に気化した燃料は、そのような実施形態では、気体燃料として燃料を燃焼室に供給する前に、燃料を完全に気化させるために、他の気化した燃料と混合され得る。
【０００９】
第２の態様では、少なくとも１つのフィルタ要素は、第１のフィルタ要素よりも多いフィルタ要素を含むことができる。例えば、少なくとも１つのフィルタ要素はまた、第２のフィルタ要素を含むことができる。熱交換器は、第１のフィルタ要素と第２のフィルタ要素との間に位置決めされ得る。
【００１０】
他の実施形態では、第１のフィルタ要素は、空気から微粒子を除去するように構成され得、第１のフィルタ要素の下流の第２のフィルタ要素は、空気から微粒子及び／又は液体水を除去するように構成され得る。熱交換器は、第１のフィルタ要素の下流に位置決めされ、また、第２のフィルタ要素の下流に位置決めされ得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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