具体实施方式

下面将描述本系统的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。

当介绍本发明的各种实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除列出元件之外的附加元件。

本文所公开的实施方案涉及用于降低气体涡轮系统中的废气排放物的水平和此类废气排放物的对应可见度的系统和方法。废气排放物可包括在从气体涡轮系统排放的废气中的可见的任何不期望的污染物或排放物。例如，废气排放物可包括氮氧化物(NO_X)、硫氧化物(SO_X)、颗粒物和其他污染物。根据废气排放物的类型和浓度，可见排放物可具有各种颜色。例如，当氮氧化物(例如，二氧化氮(NO₂))的浓度超过阈值水平时，可见排放物可以是黄色的(例如，黄色烟羽)。

本文所公开的实施方案包括排放物控制系统和通过例如将还原剂供应到气体涡轮引擎的一个或多个流体通路(例如，冷却回路或旁路回路)中，以降低此类废气排放物的浓度和可见度的相关方法。例如，冷却回路可延伸通过气体涡轮系统的通常在操作期间变热和/或受益于冷却的各种部件，以改善部件的性能或延长部件的寿命。例如，冷却回路可包括一个或多个冷却流动路径，该一个或多个冷却流动路径沿着和/或通过燃烧器的部分(例如，框架、燃烧器衬里、头部端部等)、旋转部件(例如，轴、轴承、密封件等)、涡轮的部分(例如，旋转涡轮叶片、固定涡轮叶片、涡轮喷嘴、涡轮叶轮、涡轮壳体等)或气体涡轮系统中的暴露于燃烧热量或废气的任何其他部分延伸。旁路回路可包括耦接到压缩机(例如，一个或多个压缩机级)和气体涡轮系统的其他部分(例如，该涡轮的一个或多个涡轮级)的旁路管线。

还原剂流过这些流体通路并且最终进入废气的流动路径，其中该还原剂随后能够有助于降低废气排放物的浓度和此类废气排放物的对应可见度。通过使用气体涡轮引擎的流体通路，可通过使用预先存在的流体通路将排放物控制系统和方法改装到废气涡轮系统中。使用流体通路还可以改善还原剂在废气中的分配和混合，并且可增加该还原剂在一个或多个附加的排放物控制系统上游废气中的停留时间，该附加的排放物控制系统诸如为设置在涡轮下游的排气管中的选择性催化还原(SCR)系统。

图1是具有排放物控制系统11的气体涡轮系统10的实施方案的框图，该排放物控制系统被构造成降低废气排放物的水平和该废气排放物(例如，氮氧化物(NO_X)、硫氧化物(SO_X)、颗粒物和其他污染物)的可见度。在示出的实施方案中，气体涡轮系统10包括耦接到负载14(例如发电机)的涡轮引擎12。在一个实施方案中，涡轮引擎12可以是由美国南卡罗来纳州格林维尔通用电气公司制造的7FA气体涡轮引擎。涡轮引擎12包括进气口16、压缩机18、一个或多个燃料喷嘴20、燃烧器22、涡轮24和排气管26。排气管26可包括水平管部分25和垂直堆叠部分27。然而，管26可沿任何方向延伸到排气出口。

如所理解的，压缩机18可包括可在护罩中旋转的任何数量的压缩机叶片级，例如1级到20级。同样，涡轮24可包括可在护罩中旋转的任何数量的涡轮叶片级，例如1级到20级。涡轮引擎12还可包括多个压缩机18-涡轮24对，如例如双轴航改涡轮引擎12所见。燃烧器18还可包括以任何方式(包括此处未提及的不同的设计)布置的单个燃烧器(例如，环形燃烧器)或多个燃烧器(例如，围绕涡轮引擎12的旋转轴线周向布置的2到12个燃烧器罐)。

在操作中，涡轮引擎12引导空气28通过进气口16和压缩机18，该压缩机产生用于燃烧和冷却流的压缩空气30。在示出的实施方案中，燃烧器22内的燃料喷嘴20接收压缩空气30中的至少一部分和燃料32，随后如箭头34所示将其引导到燃烧器22的燃烧区域中。压缩空气30的一部分还可沿燃烧器22和/或涡轮24流动以用于冷却目的。在燃烧器22内部(例如，在燃烧衬里内部)，空气30和燃料32混合并燃烧以产生热燃烧产物，该热燃烧产物随后流进并通过涡轮24和排气管26。这些燃烧气体驱动涡轮叶片在涡轮24内旋转，从而驱动轴36使压缩机18和负载14旋转。

排放物控制系统11包括耦接到排放物控制流体供应系统40和监测系统42的排放物控制单元38。排放物控制单元38包括具有处理器46、存储器48和储存在存储器48上和可由处理器46执行的指令49的控制器44，以基于来自监测系统42的反馈来控制排放物控制流体供应系统40。排放物控制流体供应系统40包括一个或多个排放物控制流体供应源50、一个或多个流量控制单元52和一个或多个流体供应导管54。排放物控制流体供应源50可包括被构造成容纳和供应排放物控制流体诸如还原剂的一个或多个箱或储存容器。例如，排放物控制流体供应源50(例如，还原剂供应源)可包括还原剂(诸如氨、乙醇、醇和/或氢气)的箱或储存容器。流量控制单元52可包括一个或多个阀、压力调节器、流量计或流量调节器或它们的任何组合。流量控制单元52可包括由排放物控制单元38控制的电致动器。在以下讨论中，流量控制单元52可被称为阀；然而，对阀的任何提及可包括如上所述的其他类型的流量控制单元。

流体供应导管54可耦接到气体涡轮系统10中的一个或多个流体通路56，使得排放物控制系统11可将排放物控制流体(例如，还原剂)中的一个或多个排放物控制流体供应到流体通路中以降低废气排放物的水平和该废气排放物的可见度。另外，监测系统42可包括由S指示的一个或多个传感器58，该一个或多个传感器被构造成获得气体涡轮系统10中的一个或多个参数的传感器反馈，使得排放物控制系统11可基于传感器反馈调节(例如，增加或减少)排放物控制流体(例如，还原剂)的供应。传感器58可遍布于气体涡轮系统10中的各个位置，诸如压缩机18、燃烧器22、涡轮24和排气管26。

一个或多个操作参数的传感器反馈可包括或指示废气排放物的水平和/或该废气排放物的可见度。例如，传感器58可包括被构造成感测废气中排放物水平的废气排放物传感器(例如，NO_X传感器、SO_X传感器、颗粒物传感器和其他污染物传感器)。又如另外的示例，传感器58可包括可见度传感器，诸如不透明度传感器、颜色传感器或它们的组合。可见度传感器58可被构造成感测废气中废气排放物的不透明度和/或颜色的强度或水平。另外，传感器58可包括压力传感器、温度传感器(例如，燃烧温度传感器)、流速传感器(例如，燃料流速传感器)、振动传感器和/或燃料组合物传感器。

响应于来自传感器58的传感器反馈，排放物控制系统11可被构造成(A)通过打开和/或关闭与不同排放物控制流体供应源50相关的流量控制单元52来选择性地供应一个或多个不同的排放控制流体(例如，还原剂)，(B)调节(例如，增加或减少)所选择的排放物控制流体流动到气体涡轮系统10中的一个或多个流体通路56，以及(C)选择性地改变所选择的排放物控制流体在一个或多个流体通路56中的目标目的地，如下文进一步讨论的。例如，排放物控制单元38可将传感器反馈与一个或多个阈值(例如，上限阈值和/或下限阈值)进行比较，确定传感器反馈是否指示符合一个或多个阈值(例如，落在可接受水平内或未能满足可接受水平)，随后基于所指示的符合性或不符合性来调节排放物控制流体供应系统40。

例如，一个或多个阈值可包括一个或多个可见度阈值(例如，不透明度阈值和/或颜色阈值)，诸如最小可见度阈值或下限可见度阈值以及上限可见度阈值或最大可见度阈值。如果所感测到的可见度(例如，不透明度或颜色)未满足最小或下限可见度阈值，则排放物控制单元38随后可选择性地增加排放物控制流体流动到一个或多个流体通路56，以有助于降低排放物的水平以及降低废气中排放物的可见度。如果所感测到的可见度(例如，不透明度或颜色)满足最小或下限可见度阈值并且超过最大或上限可见度阈值，则排放物控制单元38随后可选择性地保持或降低排放物控制流体流动到一个或多个流体通路56，以避免浪费排放物控制流体，同时保持排放物的可接受水平和废气中排放物的可接受可见度。在某些实施方案中，一个或多个可见度阈值(例如，不透明度阈值和/或颜色阈值)可对应于废气中的黄色烟羽，并且因此阈值可对应于黄色烟羽中的黄色的不透明度和/或强度。然而，本文所公开的排放物控制系统11可用于废气中的任何废气排放物和相关颜色。

流体通路56可包括气体涡轮引擎12外部的外部导管、延伸通过气体涡轮引擎12的内部通道或导管或它们的组合。例如，流体通路56可包括耦接到压缩机18的一个或多个压缩机级的一个或多个压缩机排气导管60。在示出的实施方案中，压缩机排气导管60耦接到由气体涡轮引擎12驱动的压缩机18。在一些实施方案中，压缩机排气导管60可耦接到独立的压缩机(例如，不由气体涡轮引擎12驱动)。排放物控制系统11可选择性地沿压缩机排气导管60打开或关闭阀，以根据抽取的位置(例如，压缩机级)改变从压缩机18抽取的压缩机排气的温度和压力。

作为压缩机排气导管60的替代或除该压缩机排气导管之外，流体通路56可包括一个或多个冷却剂供应源59，诸如空气供应源、惰性气体供应源(例如，氮气供应源)、再循环废气供应源或它们的组合。例如，冷却剂供应源59可包括一个或多个储存箱、压缩机、泵或它们的组合。在一些实施方案中，冷却剂供应源59可包括独立式空气压缩机，诸如空气压缩机滑道，该空气压缩机滑道可补充或替换来自压缩机18的压缩机排气。一个或多个压缩机排气导管60和/或一个或多个冷却剂供应源59耦接到一个或多个分配导管61，该一个或多个分配导管被构造成在整个气体涡轮系统10中流体地耦接到一个或多个目标位置。

在某些实施方案中，分配导管61包括一个或多个冷却器63(例如，热交换器)，该一个或多个冷却器被构造成冷却来自压缩机排气导管60和/或冷却剂供应源59的流。例如，在某些实施方案中，冷却剂供应源59中的至少一个冷却剂供应源被构造成使冷却剂流过冷却器63以将热量从来自压缩机排气导管60的压缩机排气和/或来自冷却剂供应源59中的不同冷却剂供应源的不同冷却剂传递出去。在一些实施方案中，冷却剂供应源59中的至少一个冷却剂供应源被构造成在具有或不具有来自压缩机排气导管60的压缩机排气的情况下将冷却剂引导到压缩机排气导管60中。因此，来自压缩机排气导管60的压缩机排气和/或来自冷却剂供应源59中的一个或多个冷却剂供应源的冷却剂可被描述为用于气体涡轮系统10的其他部件的冷却剂供应源。

前述冷却剂供应源(例如，59、60)经由分配导管61流体地耦接到气体涡轮系统10的一个或多个目标位置，诸如如下所述的一个或多个冷却剂导管62、66、74和80。例如，流体通路56可包括流体地耦接到轴承腔或外壳的一个或多个冷却剂导管62，该轴承腔或外壳具有用于轴26的轴承64。这些轴承腔或轴承64可以是气体涡轮引擎12的内部冷却回路的一部分。

流体通路56可包括流体地耦接到燃烧器22的一个或多个冷却剂导管66。例如，冷却剂导管66可流体地耦接到燃烧器衬里68与燃烧器22的流动套筒70之间的内部压缩空气流动路径、燃烧器22的头部端部72中的内部腔、燃料喷嘴20的内部腔或它们的组合。燃烧器22的前述流动路径或腔可以是气体涡轮引擎12的内部冷却回路的一部分。

流体通路56还可包括流体地耦接到涡轮24的一个或多个涡轮级的一个或多个冷却剂导管74。例如，冷却剂导管74可流体地耦接到涡轮24的外部壳体76和内部护罩78之间的内部冷却流动路径，以及通过涡轮定子叶片、涡轮转子叶片、涡轮叶轮和/或轴承腔的一个或多个内部冷却流动路径。同样，涡轮24的前述流动路径可以是气体涡轮引擎12的内部冷却回路的一部分。

流体通路56还可包括流体地耦接到涡轮24下游的排气管26的一个或多个导管80(例如，旁路导管)。导管80可在排气管26内部的一个或多个排放物控制单元82的上游、下游或位置处耦接到排气管26。排气管26可包括任何数量和布置(例如，并联或串联布置)的排放物控制单元82，诸如排放物控制单元84、86、88、90和91。在某些实施方案中，排放物控制系统11可包括流体歧管92，该流体歧管被构造成将冷却剂从导管61、80分配到排气管26中。流体歧管92还可被构造成将其他流体注入到排气管26中，诸如由排放物控制流体源系统40供应的排放物控制流体(例如，还原剂)。

排放物控制单元82(例如，84、86、88、90和91)可包括以下中的一者或多者：热交换器、蒸发器、排放物控制流体注入栅格、催化剂(例如，选择性催化还原(SCR)系统)或它们的任何组合。例如，在某些实施方案中，排放物控制单元84、86、88、90和91可分别包括第一注入栅格、热交换器(例如，高压过热器)、第二注入栅格、蒸发器(例如，高压蒸发器)和SCR系统。第一注入栅格和第二注入栅格(例如，84、88)可被构造成注入相同的或不同的排放物控制流体。例如，第一注入栅格(例如，84)可被构造成注入包含乙醇的第一排放物控制流体，并且第二注入栅格(例如，88)可被构造成注入包含氨的第二排放物控制流体。排放物控制流体可通过以下形式注入到废气中：经由注入栅格以液体形式(例如，作为喷雾)，经由蒸发器以蒸气形式(例如，用附加的热量蒸发)或它们的任何组合。例如，第二注入栅格88可被构造成注入氨(例如，氨溶液或无水氨)，或者在一些情况下注入最终可被水解/分解以生成气态氨的尿素。

在示出的实施方案中，如上所述，排放物控制系统11被构造成经由耦接到排气管26的流体导管54将排放物控制流体直接供应到废气中和/或经由一个或多个流体通路56(例如，在气体涡轮引擎12中的冷却剂回路)将排放物控制流体间接供应到废气中。因此，如上所述，基于对来自传感器58的传感器反馈的分析，排放物控制单元38可选择性地调节一个或多个流量控制单元52(例如，阀)以改变排放物控制流体(例如，还原剂)从一个或多个排放物控制流体供应源50流入到一个或多个流体通路56中，最终经由流体供应导管54导入到废气中并且还直接进入排气管26中。在排气管26处，供应的排放物控制流体可经由排放物控制单元82(例如，84、86、88、90和91)中的一个或多个排放物控制单元注入，诸如经由如上所述的注入栅格和/或蒸发器。一个或多个注入栅格可包括多个导管(例如，平行导管)，该多个导管具有跨排气管26的排气流动路径分布的注入开口或喷嘴。热交换器可用于向排气流动路径添加热量，从而有助于蒸发所注入的排放物控制流体。蒸发器可用于在注入到排气流动路径之前蒸发排放物控制流体。将排放物控制流体供应到气体涡轮引擎12中的一个或多个流体通路56中可改善排放物控制流体与废气的混合和停留时间，从而有助于在排放物从排气管26排放到大气之前降低排放物的水平和该排放物的可见度。

图2是图1的涡轮24的实施方案的局部剖视图，该图示出了沿涡轮24内部的流体通路56的冷却流。在示出的实施方案中，涡轮24包括由定子102周向环绕的转子100，其中涡轮24包括多个轴向间隔开的涡轮级104。在每个级104中，转子100包括以围绕叶轮108的周向布置方式安装的多个涡轮叶片106，并且定子102包括以围绕壳体112的类似周向布置方式安装的多个定子叶片110。示出的壳体112包括外部壳体76和内部护罩78，其中外部壳体112具有支撑护罩片段116的多个吊架114。具体地，每个吊架114包括一对吊钩118和120，这对吊钩与相应的护罩片段116的互补吊钩122和124配合。这些护罩片段116在每个级104中与涡轮叶片106大致对准并限定间隙126。在操作中，热燃烧气体流过每个级104，从而驱动涡轮叶片106在相应的护罩片段116内旋转。

在示出的实施方案中，涡轮24的各种部件(例如，转子100、定子102、叶片106、叶轮108、定子叶片110和壳体112)包括如上参考图1所述的流体通路56中的一个或多个流体通路。例如，流体通路56可延伸通过转子100，围绕叶轮108延伸和/或延伸进入到该叶轮中，并且延伸进入到排气流动路径128中，如箭头130所示。流体通路56还可从转子100延伸进入到并通过叶片106，并且延伸进入到排气流动路径128中，如箭头132所示。如箭头134示出的，流体通路56可在壳体112的外部壳体76和内部护罩78之间延伸进入到并通过定子102，延伸通过护罩片段116和/或围绕该护罩片段延伸并进入到排气流动路径128中，延伸通过定子叶片110并进入到排气流动路径128中，和/或延伸通过定子叶片110到转子100，随后进入到排气流动路径128中。

排放物控制系统11使用示出的流体通路56(例如，如箭头130、132和134所示)将一个或多个排放物控制流体(例如，还原剂)供应到涡轮24的排气出口136上游的排气流动路径128中。如上所述，示出的流体通路56可以是气体涡轮引擎12的冷却回路(例如，涡轮冷却回路)的一部分。因此，排放物控制系统11有利地将一个或多个排放物控制流体(例如，还原剂)供应到冷却回路中，使得排放物控制系统11可被改装到任何新的或预先存在的气体涡轮引擎12(例如，已安装在现场)中以改善对气体涡轮系统10的排放物控制。

图3是气体涡轮系统10的实施方案的图，该图示出了具有阀控制系统150和流量计系统151的排放物控制系统11的实施方案，该流量计系统被构造成控制和监测沿流体通路56的流动。在以下讨论中，可参考气体涡轮引擎12的轴向方向或轴线152(例如，沿纵向轴线)、远离气体涡轮引擎12的纵向轴线径向延伸的径向方向或轴线154，以及围绕气体涡轮引擎12的纵向轴线周向延伸的周向方向或轴线156。还可参考相对于通过气体涡轮引擎12的流动方向的下游方向158和上游方向160。

在示出的实施方案中，耦接到压缩机18的压缩机排气导管60中的每个压缩机排气导管包括通信地耦接到排放物控制单元38的阀162和流量计163。例如，压缩机排气导管60可耦接到压缩机18的不同级处的抽取点164，使得不同的温度和压力的压缩机排气可从压缩机18抽取到压缩机排气导管60中。

类似地，耦接到涡轮24的冷却剂导管74中的每个冷却剂导管包括通信地耦接到排放物控制单元38的阀166和流量计167。例如，冷却剂导管74可在涡轮机24的不同级处耦接到注入点168，使得可根据涡轮机24中各个位置的温度将相同的或不同的冷却剂流注入到涡轮机24中。

类似地，耦接到排气管26的冷却剂导管80中的每个冷却剂导管包括通信地耦接到排放物控制单元38的阀170和流量计171。例如，冷却剂导管80可在不同位置处(例如，相对于下游方向158的不同轴向位置)耦接到注入点172，使得相同的或不同的冷却剂流可在相对于排放物控制单元82的各个位置(例如，上游、下游或直接在单元82处)注入到排气管24中。示出的排放物控制单元82包括管式燃烧嘴组件174，该管式燃烧嘴组件具有定位在SCR系统178上游的多个管式燃烧嘴176。示出的注入点172设置在管式燃烧嘴组件174和SCR系统178两者上游的第一位置处，管式燃烧嘴组件174和SCR系统178之间的第二位置处和管式燃烧嘴组件174和SCR系统178两者下游的第三位置处。

在操作中，如上所述，排放物控制单元38被构造成经由流量计系统151的流量计163、167和171监测冷却剂流的流量，并且选择性地调节阀控制系统150的阀162、166和170以控制冷却剂从压缩机18流入到涡轮24和排气管26中。另外，排放物控制单元38被构造成选择性地控制流量控制单元52以将一个或多个排放物控制流体供应到一个或多个流体通路56中。在某些实施方案中，排放物控制系统11被构造成将一个或多个排放物控制流体供应到耦接到冷却剂导管74和/或冷却剂导管80的公共分配导管61中。然而，在一些实施方案中，排放物控制系统11被构造成将一个或多个排放物控制流体供应到耦接到冷却剂导管74中的每个冷却剂导管的单独的分配导管61和/或耦接到冷却剂导管80中的每个冷却剂导管的单独的分配导管61中。

每个阀162、166和170可以是球形阀、球心阀、蝶形阀、隔膜阀或允许旋转或滑动动作以控制流体的流动的任何其他阀类型。在一些实施方案中，阀162、166和/或170可以是多路阀(例如，三路阀)或包括注入端口以将排放物控制流体供应到一个或多个流体通路56中。流量计163、167和171可包括机械流量计(例如，齿轮流量计、涡轮流量计和/或喷射流量计)、基于压力的流量计(例如，文丘里流量计)、可变面积流量计、光学流量计、磁流量计、超声流量计或它们的任何组合。

阀控制系统150可由控制器44至少部分地基于流量计系统151感测到的流量信息来操作。例如，从流量计163、167和171获取的流量信息可由控制器44分析以确定阀162、166和170的操作。在一个或多个实施方案中，控制器44可自动地控制阀162、166和170的位置以调节流动路径(即，打开阀以允许流动，关闭阀以停止流动)。在一个或多个实施方案中，控制器44确定排放物控制流体(例如，还原剂)流过气体涡轮系统10。控制器44可与气体涡轮系统10一起定位，或者单独定位在通过网络接收信息的远程位置(例如，定位在经由LAN网络接收数据的操作室中)。

图4示出了抽取点164、注入到涡轮24中的注入点168、注入到排气管26中的注入点172以及与气体涡轮引擎12相关的冷却回路200的详细视图。抽取点164可包括低压抽取点、中压抽取点和高压抽取点，这些抽取点被构造成获得低压空气抽取202、中压空气抽取204和高压空气抽取206以在冷却回路200中使用。注入点168可包括高压注入点、中压注入点和低压注入点，这些注入点被构造成将所抽取的压缩机空气注入到涡轮机24的高压涡轮部分208、中压涡轮部分210和低压涡轮部分212中以在冷却回路200中使用。在一个或多个实施方案中，抽取点164和注入点168可不限于流体的压力等级(即，低压、中压和高压)，并且可例如由流体的流速确定。另外，压力等级可被区分并且不限于低压、中压和高压。例如，标签可使用抽取点的特定压力、抽取点的级或它们的任何组合。

如上所述，排放物控制系统11被构造成将一个或多个排放物控制流体(例如，还原剂)供应到冷却回路200的流体通路56中，从而将排放物控制流体与供应到涡轮24中的注入点168中的所抽取的空气组合。冷却回路200可包括经由阀、配件、打开的连接件或任何其他类型的连接件与注入点168和抽取点164互连的一系列连接的管道或管子。空气和排放物控制流体的组合通过涡轮24内部的流体通路56(例如，通过壳体、叶片、叶片、叶轮等)，并且最终流入到流过并驱动涡轮24的废气中。

另外，排放物控制系统11被构造成将一个或多个排放物控制流体(例如，还原剂)供应到直接导入排气管26的流体通路56中，诸如注入点172。在示出的实施方案中，注入点172包括管式燃烧嘴组件174上游的第一注入点214、管式燃烧嘴组件174与SCR系统178之间的第二注入点216和SCR系统178下游的第三注入点218。同样，排放物控制系统11被构造成控制排放物控制流体流动到这些注入点168和172，以降低废气排放物(例如，氮氧化物(NO_X)、硫氧化物(SO_X)、颗粒物和其他污染物)的水平和该废气排放物的可见度。

图5示出了具有耦接到排气管26的注入系统240的气体涡轮系统10的展开视图。在一个或多个实施方案中，注入系统可提供氨溶液或无水氨，或者在一些情况下提供可被水解/分解以产生气态氨的尿素。如上参考图1所述，排气管24可包括一个或多个排放物控制单元82。在示出的实施方案中，注入系统240是排放物控制单元82的一部分。例如，注入系统240的排放物控制单元82可包括注入栅格242和244，并且排放物控制单元82还可包括排气管24中的SCR系统246、热交换器248(例如，高压过热器)和蒸发器250(例如，高压蒸发器)。在一个或多个实施方案中，注入栅格242和244可以是黄色烟羽消除系统(YPES)。注入栅格242和244可利用各种排放物控制流体(例如，还原剂，诸如乙醇、氨和/或醇)来冷却废气128中的通过注入栅格242和244的废气排放物并降低该废气排放物的水平。

在一个或多个实施方案中，注入的排放物控制流体的量由远程操作者和/或控制器44基于传感器反馈和如上详细所述的各种阈值来控制。例如，如果废气128的温度高于或低于一个或多个温度阈值，如果废气排放物的可见度高于或低于一个或多个可见度阈值，和/或如果废气排放物的水平高于或低于一个或多个排放物阈值，则控制器44可调节(例如，增加或减少)排放物控制流体的流动。注入栅格242和244可在气体涡轮系统10的启动、稳定状态和关闭期间操作，以降低废气128中的废气排放物(例如，NO_x、SO_x或其他污染物)的水平和该废气排放物的可见度。

除注入栅格242和244之外，气体涡轮系统10可利用SCR系统246来降低废气排放物的水平。SCR系统246可与注入栅格242和244结合使用或用作独立式系统。当污染物诸如NO_x流过SCR系统246时，催化剂通过与作为还原剂的气态氨反应将NO_x转化为氮气和水。SCR系统246的催化剂可由各种陶瓷材料诸如氧化钛、钒、钼、钨、沸石或各种贵金属制成。每种材料可具有优点和缺点，诸如操作温度范围、热耐久性和催化潜力。SCR系统246可接收还原剂的注入以降低污染物。还原剂(例如，气态氨)的量可由控制器44控制。

SCR系统246可使用高温(>400℉)来实现NO_x到氮气和水的高转化率。热交换器248被构造成将热量添加到SCR系统246上游的废气128中，从而有助于提高NO_x的转化率。在某些实施方案中，受热流体(例如，蒸汽)可循环通过热交换器248并将热量从受热流体传递到废气128中。例如，热交换器248可包括热回收蒸汽发生器(HRSG)的过热器(例如，高压过热器或蒸汽鼓)，该过热器从废气128中回收热量以产生用于蒸汽涡轮的蒸汽。流过热交换器248的受热流体(例如，蒸汽)的温度可大于或等于适用于SCR系统246的目标温度，诸如蒸汽温度大于400℉。

气体涡轮系统10还可包括鼓风机252，该鼓风机耦接到涡轮24下游的排气管26。鼓风机252可以是通过提供穿过压缩机18和涡轮24的回吹空气来辅助稀释的空气鼓风机。鼓风机252可联结到监测气体涡轮系统10的控制器44。控制器44可基于气体涡轮系统10的要求来调节鼓风机252的操作速度或打开/关闭鼓风机252。

气体涡轮系统10还可包括还原溶液系统254。还原溶液系统254可经由注入栅格242和244连接到气体涡轮系统10。在一个或多个实施方案中，还原溶液系统254可经由一个或多个流体通路56(诸如冷却回路200)连接到气体涡轮系统10。可通过管道、管子、阀和其他机械连接方法进行连接。连接可允许将一种或多种还原剂直接注入到注入栅格242和244、一个或多个流体通路56、冷却回路200或SCR系统246中。在一个或多个实施方案中，还原剂可通过气体涡轮24的空气冷却管线和/或排气管线(例如，流体通路56)被递送。还原剂可以是氨(氨溶液、无水氨或衍生自尿素或其他氨化合物)、乙醇、醇或被构造成降低废气排放物水平的任何其他类型的化学物质。

在一个或多个实施方案中，还原溶液系统254可包括氨溶液列256和还原溶液列258。氨溶液列256可包括氨溶液箱260、泵262、阀264、蒸发器或蒸发箱266、电加热器268和270、空气鼓风机272和耦接到注入栅格244的流体导管274。泵262和阀264由控制器44控制以调节(例如，增加或减少)氨溶液从氨溶液箱260流动到蒸发器266，同时空气鼓风机272向蒸发器266提供气流。电加热器268和270被构造成加热蒸发器266中的气流和/或氨溶液，从而蒸发氨溶液以将蒸发的氨溶液供应到注入栅格244。

还原溶液列258可包括还原溶液箱280、泵282、阀284、蒸发器或蒸发箱286、电加热器288和耦接到注入栅格242的流体导管290。泵282和阀284由控制器44控制以调节(例如，增加或减少)还原溶液(例如，乙醇)从还原溶液箱280流动到蒸发器286。电加热器288被构造成加热蒸发器286中的还原溶液，从而蒸发还原溶液以将蒸发的还原溶液供应到注入栅格242。

除了将排放物控制流体供应到排气管26之外，还原溶液系统254可与排放物控制系统11的排放物控制流体供应系统40集成或配合，以将氨溶液和/或还原溶液供应到一个或多个流体通路56中。

图6是示出了排放物控制系统11的与气体涡轮系统10相互作用的还原溶液系统254的实施方案的图。还原溶液系统254包括氨溶液列256和还原溶液列258，它们具有连接到单个控制阀300的箱260和280。控制阀300可控制每个排放物控制流体(例如，氨和排放物还原剂)通过公共流体导管到气体涡轮系统10的流量，该控制阀可由控制器44控制。排放物控制流体在流体通路56的各个部分处注入到气体涡轮系统10中，诸如在压缩机排气导管60、分配导管61、耦接到涡轮24的冷却剂导管74和/或耦接到排气管26的冷却剂导管80处。

控制器44可监测废气128和气体涡轮系统10的各种操作参数，以确定适用于降低废气排放物的水平和该废气排放物的可见度的排放物控制流体的流量(例如，黄色烟羽水平)。控制器44可将排放物控制流体中的至少一部分排放物控制流体引导到一个或多个流体通路56(例如，冷却回路200)，并且还可将排放物控制流体的至少一部分排放物控制流体(例如，经由注入栅格302和304)引导到排气管26中的废气128。在示出的实施方案中，注入栅格302设置在管式燃烧嘴组件174上游的排气管26中，同时注入栅格304设置在管式燃烧嘴组件174下游的排气管26中。

图7是示出了排放物控制系统11的与气体涡轮系统10相互作用的还原溶液系统254的实施方案的图。图7的实施方案与图6的实施方案基本上相同，不同的是单独的控制阀300用于箱260和280中的每一者，注入栅格306设置在注入栅格302和304下游的排气管26中，并且热交换器308(例如，248，图5)设置在注入栅格304和306之间。控制器44通信地耦接到控制阀300，使得控制器44可独立地控制分别来自箱260和280的氨和排放物还原剂的流动。

还原溶液列258可连接到控制阀300中的第一控制阀，该第一控制阀连接到第一流体回路310(例如，冷却剂回路)，该第一流体回路从压缩机排气导管60中的一个压缩机排气导管延伸到耦接到涡轮24的多个冷却剂导管74和耦接到排气管26的多个冷却剂导管80。具体地，第一流体回路310延伸到耦接到注入栅格302和304的冷却剂导管80。氨溶液列256可连接到控制阀300中的第二控制阀，该第二控制阀连接到第二流体回路312，该第二流体回路从压缩机排气导管60中的一个压缩机排气导管延伸到耦接到排气管26的冷却剂导管80中的一个冷却剂导管。具体地，第二流体回路312延伸到耦接到注入栅格306(例如，氨注入栅格)的冷却剂导管80。控制器44可确定适用于降低废气排放物的水平和该废气排放物的可见度的还原剂和/或氨(例如，黄色烟羽)的量，并且可操作控制阀300以将还原剂引导到第一流体回路310并将氨引导到第二流体回路312。虽然该示例示出了还原溶液系统254的具体流动路径，但控制阀300可以各种方式为每个溶液列256和258分流。

图8是用于降低气体涡轮系统10中的废气排放物的水平和该废气排放物的可见度的方法320的实施方案的流程图。方法320可包括存储在存储器48上的并且可由如上所述的控制器44的处理器46执行的指令49。在步骤322中，方法320测量气体涡轮系统10中的一个或多个参数。例如，方法320可测量(例如，使用传感器)排气管26、燃烧器22、涡轮24或任何其他合适位置中的参数。方法320可在气体涡轮系统10的启动期间、在稳定状态操作期间或在关闭期间测量参数。所测量的参数可包括NO_x水平、SO_x水平、CO水平、废气的温度、SCR系统246的催化剂的温度、可见度水平(例如，不透明度和/或颜色的程度)以及与废气排放物相关的任何其他参数。

在步骤324中，方法320评估SCR系统246的温度(例如，TSCR)是否大于350℉。TSCR可以是SCR系统246处的废气128的温度、SCR系统246的催化剂的温度或它们的组合。控制器44可连续地监测SCR系统246的温度以确定接下来的步骤。如果SCR系统246处的温度大于350℉，则方法320移动到步骤326。如果SCR系统246处的温度小于350℉，则方法320移动到步骤328。

在步骤326中，方法320控制还原溶液系统启动或调节氨经由冷却剂导管80注入到SCR系统246中并且/或者注入到气体涡轮引擎12的一个或多个流体通路56(例如，冷却剂导管62、66和/或74)中。可将氨注入到SCR系统246中，以允许SCR系统246使用SCR系统中的催化剂还原NO_x和其他排放物以进行转化。转化的效率与SCR系统246的温度成比例。因此，在SCR系统246在350℉以上操作的情况下，控制器44选择性地将氨引导到SCR系统246。控制器44可操作连接到还原溶液系统的控制阀300以控制氨流入到SCR系统246中。

在步骤328中，方法320经由还原溶液系统启动或调节乙醇注入。方法320可控制乙醇注入到一个或多个流体通路56(例如，冷却剂导管62、66、74和/或80)诸如冷却回路200中。方法320可选择性地将乙醇供应到轴承64、燃烧器22、涡轮24、排气管26或它们的组合中的所有或选择的注入点，从而有助于降低排放物的水平(例如，NO_x水平)和排放物的可见度(例如，黄色烟羽)。控制器44可操作连接到还原溶液系统258的控制阀300以控制乙醇流入到气体涡轮系统10中。如上所述，可使用除乙醇之外的还原剂。

虽然方法320示出了步骤326和328作为在步骤324之后的另选方案，但是方法320的实施方案可同时使用步骤326和328两者的排放物控制措施并对氨注入和乙醇注入两者进行调节以降低排放物的水平和该排放物的可见度。在步骤330中，方法320评估NO_x水平是否降低到低于目标水平(例如，阈值)。控制器44主动监测涡轮废气处的NO_x水平、还原剂(例如，氨和乙醇)的流动和气体涡轮系统中的每个部分(例如，注入点、压缩机、涡轮、注入栅格、冷却回路)处的操作。如果确定NO_x水平低于预定目标水平，则方法320继续将操作维持在如步骤332所指示的操作点处。然而，如果NO_x水平仍超过预定目标水平，则方法320可重复该方法或移动到可选步骤334。

在可选步骤334中，控制器44操作鼓风机252向气体涡轮系统10提供旁路空气。在可选步骤336中，由控制器44作出另一确定以确定NO_x水平是否由于旁路空气而降低到低于目标水平。如果控制器44确定NO_x水平降低到低于目标水平，则方法320继续保持在如步骤332所指示的操作点处操作。如果控制器44确定NO_x水平不低于目标水平，则控制器44可再次开始该方法。

所公开的实施方案的技术效果使得能够通过将排放物控制流体(例如，还原剂)注入到气体涡轮引擎12的一个或多个流体通路56中来降低废气排放物的水平和该废气排放物的相关可见度。流体通路56可包括通过轴承64、燃烧器22和/或涡轮24(例如，一个或多个冷却回路)的冷却通路。流体通路56还可延伸到排气管26。然而，将排放物控制流体注入到涡轮24的排气出口136上游的流体通路中可有助于改善排放物控制流体与废气的混合和停留时间，从而有助于在排放到大气中之前降低废气排放物的水平和该废气排放物的可见度。

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