特開 2024-160205 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024160205

(43)【公開日】2024-11-13

(54)【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

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/30 20060101AFI20241106BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

F01D25/30 B

F02C7/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024061946

(22)【出願日】2024-04-08

(31)【優先権主張番号】202311030098

(32)【優先日】2023-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】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

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マドゥカクジ、フェリックス アブラハム

(72)【発明者】

【氏名】ジョン、ジョシー

(72)【発明者】

【氏名】バハドゥール、バラ ムラリダール シン

(72)【発明者】

【氏名】ジェイン、サンジーヴ クマール

(57)【要約】      （修正有）

【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）。

【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】

軸方向－半径方向ディフューザ（２４）が、中心軸（２７０）に沿った第１の軸方向位置における第１の内壁と外壁（２９０、２９２）との間の第１の複数の半径方向支持体（２８０、２９６）と、中心軸（２７０）に沿った第２の軸方向位置における第２の内壁と外壁（３０４、３０６）との間の第２の複数の半径方向支持体（２８０、２９８、３００）と、中心軸（２７０）に沿った第２の軸方向位置における第２の内壁と外壁（３０４、３０６）との間の第２の複数の半径方向支持体（２８０、２９８、３００）とを備え、第２の複数の半径方向支持体（２８０、２９８、３００）は、マンウェイを有する１つ又は複数の半径方向支持体（３００）と、マンウェイを有しない１つ又は複数の半径方向支持体（２９８）とを備える、請求項１０に記載のシステム（１０）。

【請求項12】

第２の中央ハブ（３０２）の第２の内壁（３０４）が、多孔壁部分（４６０）を含む、請求項１０に記載のシステム（１０）。

【請求項13】

第２の中央ハブ（３０２）が、流路面積調整システム（２６０）の駆動部（２６２）に結合され、駆動部（２６２）が、第２の中央ハブ（３０２）を動かして、第２の内壁と外壁（３０４、３０６）との間の流れを調整するように構成されている、請求項１０に記載のシステム（１０）。

【請求項14】

半径方向ディフューザ部分（２４２）からベース（２５４）まで延びる第１及び第２の支持体（２５８）を有する支持構造（２４４）を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項15】

ガスタービンシステム（１２）からの排気ガスを、排気ディフューザシステム（２２）の軸方向－半径方向ディフューザ（２４）を通して拡散させるステップであって、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）が、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）とを備え、入口（２８４）がガスタービンシステム（１２）に結合されている、前記ステップと、
排気ガスを半径方向ディフューザ部分（２４２）から排気ディフューザシステム（２２）の移行ダクト（２６）を介して排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（１６）に移行させるステップと、
を含み、
移行ダクト（２６）は、軸方向－半径方向ディフューザ（２４）に結合され、
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、断面積の膨張率が異なる複数の膨張段（３６０、３６２、３６４）を備え、
複数の膨張段（３６０、３６２、３６４）は、吸気部（３６０）と排出部（３６４）とを含み、
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）の排出部（３６４）は、ＨＲＳＧ（１６）に連結される、方法。

【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「ＳＹＳＴＥＭ ＨＡＶＩＮＧ ＡＸＩＡＬ－ＲＡＤＩＡＬ ＥＸＨＡＵＳＴ ＤＩＦＦＵＳＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＥ」）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。

【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。

【図1】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2】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3】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4】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5】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6】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7】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8】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】

開示される実施形態は、ガスタービンシステムと排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）との間の軸方向－半径方向ディフューザを介した排気拡散のための空間消費を低減するシステム及び方法を含む。軸方向－半径方向ディフューザは、軸方向ディフューザに比べて相対的に長さが短いため、ＨＲＳＧをガスタービンシステムに対してより近くに配置することができる。軸方向－半径方向ディフューザのスペース消費量が減ることで、ガス処理システムのためのスペースが増える。さらに、軸方向－半径方向ディフューザは、ＨＲＳＧのチューブ（管、例えば、チューブバンドル：tube bundles）に向けられた排ガスの流れの均一性を実質的に改善することができ、それによりＨＲＳＧの効率を改善することができる。

【0012】

軸方向－半径方向ディフューザによって達成されるスペースの節約を利用して、開示される実施形態は、１つ又は複数のガス捕捉システムを介してガス処理システムを改善又は拡張することができる。ガス捕捉システムは、燃焼システムの吸気及び／又は排気ガスから望ましくないガス（例えば、ＣＯ２）を除去するように構成される。ガス捕捉システムは、吸着剤ベースのガス捕捉システム、溶媒ベースのガス捕捉システム、極低温ガス捕捉システム、又はそれらの組み合わせ（sorbent-based gas capture systems, solvent-based gas capture systems, cryogenic gas capture systems, or a combination thereof）を含むことができる。

【0013】

例えば、ガス捕捉システム（例えば、吸着剤ベースのガス捕捉システム）は、第１の温度（例えば、低温）で望ましくないガスを吸着し、第２の温度（例えば、高温）で望ましくないガスを脱着するための温度スイングに依存する１つ以上の温度スイング吸着（ＴＳＡ：temperature swing adsorption）ユニット又は吸着器を含むことができる。例えば、吸着剤ベースのガス捕捉システムは、望ましくないガスを吸着剤材料に吸着させ、その後、熱源（例えば、ＨＲＳＧからの蒸気、蒸気タービンシステムからの蒸気、又は他の蒸気源）を使用して吸着剤材料から望ましくないガスを脱着させるように構成される。吸着プロセスは発熱性であり、脱着プロセスは吸熱性である（The adsorption process is exothermic, while the desorption process is endothermic）。

【0014】

さらなる例では、溶媒ベースのガス捕捉システムは、望ましくないガスを溶媒に吸収するように構成された吸収器と、蒸気（例えば、ＨＲＳＧからの蒸気、蒸気タービンシステムからの蒸気、又は他の蒸気源）を使用して溶媒から望ましくないガスを剥離するように構成された剥離器（stripper）とを含み得る。溶媒ベースのガス捕捉システムは、吸収流体として溶媒を使用するものとして議論されるが、開示される実施形態は、望ましくないガスを捕捉するための任意の適切な吸収流体を使用することができる。従って、溶媒ベースのガス捕捉システムはまた、流体吸収剤ベースのガス捕捉システムとして記載され得る。

【0015】

以下で議論されるように、軸方向－半径方向ディフューザは、スペースを節約する（例えば、排気拡散のためのフットプリントを低減する）ために使用され得、それによって、ガス処理システム（例えば、ガス捕捉システム）のための追加のスペースを提供する。具体例を以下に示すが、これに限定されないが、吸着剤ベースのガス捕捉システム、溶媒ベースのガス捕捉システム、及び極低温ガス捕捉システムを含むガス捕捉システムは、本発明の軸方向－半径方向ディフューザで達成されるスペースの節約を使用して、追加、拡張、及び／又は一般的に改良することができる。しかしながら、軸方向－半径方向ディフューザは、他の理由によっても省スペース化を提供することができる。

【0016】

図１は、ガスタービンシステム１２、蒸気タービンシステム１４、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１６、１つ又は複数のガス捕捉システム２０を有するガス処理システム１８、及び排気ディフューザシステム２２を有する複合サイクルシステム１０の一実施形態のブロック図である。ガス捕捉システム２０は、排気ガス及び／又は空気などのガスから望ましくないガス（例えば、ＣＯ２）を捕捉するように構成される。後述するように、ガス捕捉システム２０は、吸着剤ベースのガス捕捉システム、溶媒ベースのガス捕捉システム、極低温ガス捕捉システム（sorbent-based gas capture systems, solvent-based gas capture systems, and cryogenic gas capture systems）、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。排気ディフューザシステム２２は、移行ダクト２６に結合された軸方向－半径方向ディフューザ２４を含み、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、ガスタービンシステム１２に結合され、移行ダクト２６は、ＨＲＳＧ１６に結合される。軸方向－半径方向ディフューザ２４は、軸方向拡散及び半径方向拡散を介してガスタービンシステム１２からの排気ガス１５２を拡散するように構成され、それにより、軸方向のみのディフューザに比べて、排気ディフューザシステム２２の軸方向の長さ及び設置面積を低減する。さらに、移行ダクト２６は、ＨＲＳＧ１６への排気ガス１５２のより均一な流れを提供するのに役立つように、流量調整を通じて軸方向－半径方向ディフューザ２４からＨＲＳＧ１６へ排気ガス１５２を移行させるように構成される。

【0017】

ガス処理システム１８及び排気ディフューザシステム２２の詳細を論じる前に、複合サイクルシステム１０の様々な態様をさらに詳細に論じる。図面における方向付けの目的で、軸方向又は軸３０（an axial direction or axis 30）と、軸方向又は軸３０から半径方向に離れて延びる半径方向又は軸３２（a radial direction or axis 32）と、軸方向又は軸３０の周りに円周方向に延びる円周方向又は軸３４（a circumferential direction or axis 34）とを参照することができる。方向又は軸３０、３２、及び３４は、例えば、ガスタービンシステム１２の回転軸３６を基準としてもよい。さらに、方向又は軸３０、３２、及び３４は、排気ディフューザシステム２２の中心軸（例えば、図３に示す軸２７０）を基準としてもよい。

【0018】

ガスタービンシステム１２は、吸気部４０、圧縮機又は圧縮機部４２、燃焼器部４４、ガス（膨張）タービン又はタービン部４６、及び排気部４８（an intake section 40, a compressor or compressor section 42, a combustor section 44, a gas (expansion) turbine or turbine section 46, and an exhaust section 48）を含むことができる。圧縮機部４２は、回転軸３６に沿って配置された少なくとも１つのシャフト５０と、少なくとも１つのシャフト５０に対して円周方向に配置されたケーシング５２（例えば、環状ケーシング：annular casing）と、少なくとも１つのシャフト５０から半径方向外側に延びる複数の回転圧縮機ブレード５４と、ケーシング５２から少なくとも１つのシャフト５０に向かって半径方向内側に延びる複数の静止圧縮機ベーン５６とを含むことができる。図示の実施形態では、圧縮機部４２は、それぞれが、軸方向位置において少なくとも１つのシャフト５０に対して周方向に間隔を空けて配置された複数の圧縮機ベーン５６と、圧縮機ベーン５６の軸方向位置にすぐ隣接する異なる軸方向位置において少なくとも１つのシャフト５０に対して周方向に間隔を空けて配置された複数の圧縮機ブレード５４とを有する（すなわち、圧縮機ベーン５６と圧縮機ブレード５８とは軸方向に間隔を空けて配置されている）複数の圧縮機ステージ５８を含むことができる。従って、圧縮機部４２は、吸気部４０から吸気ガス６０の流れを受け、複数の圧縮機ステージ５８を介して吸気ガス６０を漸進的に圧縮するように構成される。以下でさらに詳細に説明するように、吸気ガス６０は、吸気、排気ガス再循環（ＥＧＲ）流又は再循環排気ガス、又はそれらの組み合わせ（an intake air, an exhaust gas recirculation (EGR) flow or recirculated exhaust gas, or a combination thereof）を含むことができる。

【0019】

燃焼器部４４は、回転軸３６を中心として円周方向に配置された単一の環状燃焼器、又は回転軸３６を中心として円周方向に間隔をおいて配置された複数の燃焼器６２のような、１つ又は複数の燃焼器６２を含むことができる。図示の実施形態では、各燃焼器６２は、燃焼部６６に結合されたヘッド端部６４を含む。例示的な配置では、燃焼部６６は、燃焼室６８と、燃焼室６８の周方向に配置された燃焼器ライナ７０と、燃焼器ライナ７０の周方向に配置されたフロースリーブ７２と、燃焼器ライナ７０とフロースリーブ７２との間に延びる通路７４とを含む。通路７４は、ヘッド端部６４に配置されたヘッド端部チャンバ（head end chamber）７８に向かって上流方向７６の圧縮ガス流を流すように構成されている。ヘッド端部チャンバ７８と燃焼器６２の燃焼チャンバ６８とは、中間プレート８０によって互いに分離又は分割されている。ヘッド端部チャンバ７８では、複数の燃料ノズル８２が中間プレート８０とヘッド端部６４の端部プレート８４とに結合されている。作動時、各燃焼器６２は、圧縮機部４２から圧縮ガス８６（例えば、空気、ＥＧＲなど）を受け取り、圧縮ガス８６を通路７４に沿って矢印７６で示すようにヘッド端部チャンバ７８の方へ導き、圧縮ガスを燃料ノズル８２を通して燃焼室６８に導く。

【0020】

特定の実施形態では、各燃焼器６２は、燃料ノズル８２に結合された燃料システム８８から１つ又は複数の燃料流を受け取ることができ、燃料システム８８は、１つ又は複数の燃料回路９２に結合された燃料供給システム９０を含む。例えば、燃料回路９２は、燃料ノズル８２の異なるセットに結合された燃料回路９４、９６、及び９８を含むことができる。燃料回路９２（例えば、９４、９６、及び９８）は、燃料導管、燃料マニホールド、燃料弁、圧力調整器、及び他の流量制御器を含むことができる。燃料システム８８は、液体燃料及び／又はガス燃料などの１つ又は複数の燃料を、燃焼室６８に噴射するために燃料ノズル８２のそれぞれに供給するように構成されている。燃料は、天然ガス、ガス化炉から生成された合成ガス、メタン、水素、バイオ燃料、燃料油、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。燃料供給システム９０は、燃焼器６２への様々な流体の流れを制御するための複数の構成要素を含むことができる。例えば、燃料供給システム９０は、１つ以上の構成要素１００を含むことができる。特定の実施形態では、構成要素１００は、１つ以上の燃料タンク、燃料ポンプ、バルブ、圧力レギュレータ、流量レギュレータ、フィルタ、水除去ユニット、微粒子除去ユニット、マニホールド、流量コントローラ、又はそれらの任意の組み合わせ（one or more fuel tanks, fuel pumps, valves, pressure regulators, flow regulators, filters, water removal units, particulate removal units, manifolds, flow controllers, or any combination thereof）を含むことができる。

【0021】

燃料ノズル８２は、燃料システム８８から１つ以上の燃料を噴射し、圧縮機部４２から圧縮ガス８６を噴射するように構成されている。特定の実施形態では、燃料ノズル８２は、電気モータ、燃焼エンジン、ガスタービンシステム１２に結合されたシャフト、又は他の適切な駆動部（an electric motor, a combustion engine, a shaft coupled to the gas turbine system 12, or another suitable drive）などの駆動部１１０に結合された空気圧縮機１０８を有する圧縮機システム１０６から圧縮空気１０４を噴射するように構成される。圧縮機システム１０６は、周囲から及び／又は吸気部４０から空気を受け取るように構成することができる。さらに、圧縮機システム１０６は、ＥＧＲモード又は非ＥＧＲモードなどの複数の動作モードを可能にするように構成されてもよい。

【0022】

例えば、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を有するガスタービンシステム１２の特定の実施形態では、圧縮機部４２は、圧縮ガス８６（例えば、圧縮排気ガス）を各燃焼器６２に供給し、圧縮機システム１０６は、圧縮空気１０４を各燃焼器６２に供給する。さらなる例によって、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を伴わないガスタービンシステム１２の特定の実施形態では、圧縮機部４２は、追加の空気供給を必要とすることなく、圧縮ガス８６（例えば、圧縮空気）を各燃焼器６２に供給する。したがって、圧縮機システム１０６は、任意に、圧縮空気１０４を各燃焼器６２に供給することができる。運転中、燃料は、各燃焼器６２の燃焼室６８で空気と共に燃焼され、それにより、燃焼室６８からタービン部４６に供給するための高温燃焼ガス１１２を生成することができる。

【0023】

タービン部４６は、回転軸３６に沿って配置された少なくとも１つのシャフト１１４と、少なくとも１つのシャフト１１４について周方向に配置されたケーシング１１６（例えば、環状ケーシング）と、少なくとも１つのシャフト１１４から半径方向外側に延びる複数の回転タービンブレード１１８と、ケーシング１１６から少なくとも１つのシャフト１１４に向かって半径方向内側に延びる複数の静止タービンベーン１２０とを含む。タービン部４６は、複数のタービンステージ１２２を含むことができ、各タービンステージ１２２は、軸方向位置において少なくとも１つのシャフト１１４に対して周方向に間隔をあけて配置された複数のタービンベーン１２０と、タービンブレード１１８の軸方向位置にすぐ隣接する異なる軸方向位置において少なくとも１つのシャフト１１４に対して周方向に間隔をあけて配置された複数のタービンブレード１１８とを有する（すなわち、タービンベーン１２０とタービンブレード１１８とは軸方向に間隔をあけて配置されている）。少なくとも１つのシャフト１１４はまた、少なくとも１つの中間シャフト１２４を介して圧縮機部４２の少なくとも１つのシャフト５０に結合されてもよい。

【0024】

さらに、少なくとも１つのシャフト１１４は、シャフト１２８を介して負荷１２６に結合されてもよい。特定の実施形態では、負荷１２６は、発電機、機械、車両の推進システム、又は任意の他の適切な負荷を含むことができる。図示の実施形態では、負荷１２６は、複合サイクルシステム１０が複合サイクル発電所であるように、発電機であってもよい。運転中、燃焼ガス１１２は燃焼器６２からタービン部４６に流入し、燃焼ガス１１２は徐々に膨張し、タービンステージ１２２の各々において少なくとも１つのシャフト１１４に結合されたタービンブレード１１８の回転を駆動する。したがって、燃焼ガス１１２はタービン部４６を駆動し、タービン部４６は、相互に連結されたシャフト５０、１２４、１１４、１２８を介して圧縮機部４２及び負荷１２６を駆動する。

【0025】

特定の実施形態では、ガスタービンシステム１２は、シャフト５０、１１４、１２４、及び１２８、並びに連結された圧縮機ブレード５４及びタービンブレード１１８の共通の回転方向を有するように構成され得る。シャフト５０、１１４、１２４、及び１２８は、フランジ付きジョイントなどのシャフト接続部によって取り外し可能に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、シャフトの数を減らすために、シャフトのいくつかを組み合わせることができる。例えば、図示されたシャフト５０、１１４及び１２４のすべてが、時計回り又は反時計回りの回転方向などの共通の回転方向に回転する共通のシャフトを表してもよい。

【0026】

ガスタービンシステム１２は、圧縮機システム１０６及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム１５０と共に構成することができ、又は圧縮機システム１０６及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム１５０を伴わずに構成することができる。ＥＧＲシステム１５０は、タービン部４６によって出力された排気ガス１５２を、圧縮して燃焼器部４４に供給するために（例えば、吸気部４０を介して）圧縮機部４２に再循環させるように構成される。しかしながら、ガスタービンシステム１２は、ＥＧＲシステム１５０を除外し、圧縮機部４２による圧縮のために空気流のみを吸気部４０に吸入してもよい。

【0027】

ＥＧＲシステム１５０を有するガスタービンシステム１２の特定の実施形態では、再循環排気ガス１５２は、吸気部４０及び圧縮機部４２の圧縮機ステージ５８の各々を通って流れ、それにより、再循環排気ガスは、燃焼器部４４に送達するための圧縮ガス８６として圧縮される。さらに、燃焼器部４４は、燃料ノズル８２を介して圧縮機システム１０６の空気圧縮機１０８から圧縮空気１０４を受け取ることができる。燃焼器部４４はまた、燃料ノズル８２などを通じて燃料システム８８から燃料を受け取る。燃料システム８８からの燃料は、圧縮機システム１０６からの空気と燃焼して燃焼ガス１１２を生成し、この燃焼ガスはタービン部４６を通って流れ、各タービンステージ１２２のタービンブレード１１８の回転を駆動する。再循環された排気ガスは、温度を下げ、燃焼器部４４での燃焼に関連する特定の排出物（例えば、窒素酸化物（ＮＯＸ））の形成を抑制するのに役立つ。

【0028】

ＥＧＲシステム１５０のないガスタービンシステム１２の特定の実施形態では、圧縮機部４２は、吸気部４０から空気流を受け取り、圧縮機ステージ５８を介して空気流を漸進的に圧縮し、圧縮された空気流を圧縮ガス８６として燃焼器部４４に送達する。圧縮された空気流は、燃料システム８８からの燃料の燃焼を促進し、それによってタービン部４６に供給するための高温燃焼ガス１１２を生成する。このような実施形態では、圧縮機システム１０６は、燃焼器部４４に追加の圧縮空気１０４を供給するために除外されてもよく、含まれてもよい。構成にかかわらず（Regardless of the configuration）、燃焼ガス１１２は、タービンステージ１２２のタービンブレード１１８の回転を駆動し、それにより、圧縮機部４２の少なくとも１つのシャフト５０に結合された少なくとも１つのシャフト１１４と、負荷１２６を駆動するシャフト１２８とを回転させる。

【0029】

タービン部４６によって出力された排気ガス１５２は、次いで、排気ディフューザシステム２２を通過して、蒸気タービンシステム１４のための蒸気を生成するために排気ガスから水への熱伝達のためにＨＲＳＧ１６に入ることができる。排気ディフューザシステム２２の様々な態様については、以下で詳細に説明する。図示された実施形態では、ＨＲＳＧ１６は、直列に配置された高圧セクション１６０、中間圧セクション１６２、及び低圧セクション１６４を含むことができ、それによって高圧蒸気１６６、中間圧蒸気１６８、及び低圧蒸気１７０を生成する。ＨＲＳＧ１６は、セクション１６０、１６２、１６４のそれぞれに、エコノマイザ、蒸発器、過熱器、又はそれらの任意の組合せ（economizers, evaporators, superheaters, or any combination thereof）などの複数の構成要素を含むことができる。ＨＲＳＧ１６の構成部品はまた、セクション１６０、１６２、１６４の各々に対して、熱交換器チューブバンドルなどのチューブバンドルを形成してもよい。ＨＲＳＧ１６の構成部品は様々な導管やヘッダを介して結合されてもよい。特定の実施形態では、ＨＲＳＧ１６の構成要素は、仕上げ高圧過熱器、二次再加熱器、一次再加熱器、一次高圧過熱器、段間アテネータ、高圧蒸発器、高圧エコノマイザ、中圧蒸発器、中圧エコノマイザ、低圧蒸発器、及び低圧エコノマイザ（a finishing high-pressure superheater, a secondary re-heater, a primary re-heater, a primary high-pressure superheater, an inter-stage attemperator, a high-pressure evaporator, a high-pressure economizer, an intermediate-pressure evaporator, an intermediate-pressure economizer, a low-pressure evaporator, and a low-pressure economizer）を含む。

【0030】

排熱回収蒸気発生器１６は、高圧蒸気１６６を高圧蒸気タービン１７２に、中間圧蒸気１６８を中間圧蒸気タービン１７４に、及び低圧蒸気１７０を蒸気タービンシステム１４の低圧蒸気タービン１７６に導くことができる。蒸気は、各蒸気タービン１７２、１７４、１７６内のブレードの回転を駆動し、それによって発電機などの負荷１８０に連結されたシャフト１７８を駆動する。低圧蒸気タービン１７６は復水（condensate）１８２をＨＲＳＧ１６の低圧セクション１６４に戻すこともできる。ＨＲＳＧ１６は、排ガス１５２を部分的に冷却された排ガス１８４として出力し、この排ガスはガス処理システム１８を通過する。

【0031】

上述したように、ガス処理システム１８は、１つ又は複数のガス捕捉システム２０を含む。例えば、ガス捕捉システム２０は、それぞれが複数の構成要素（例えば、構成要素１９６、１９８、２００、及び２０２）を有するガス捕捉システム１９０、１９２、及び１９４のいずれか１つ又は任意の組み合わせを含み得る。ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、吸気ガス６０及び／又は排気ガス１５２、１８４から捕捉ガス２０４を得るように構成される。図示の実施形態では、ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、二酸化炭素（ＣＯ２）を捕捉して捕捉ガス２０４として出力してもよく、この二酸化炭素（ＣＯ２）は、圧縮システム２０６にさらに向けられてもよい。例えば、圧縮システム２０６は、捕捉されたガス２０４（例えば、ＣＯ２）を圧縮し、捕捉されたガスを貯蔵及び／又はパイプライン２０８に供給するように構成された１つ以上の圧縮機を含むことができる。

【0032】

ガス捕捉システム１９０は、吸気から望ましくないガスを捕捉するために、吸気部４０に、吸気部４０内に、又は吸気部４０の上流に配置（disposed at, in, or upstream of the intake section 40）される。したがって、ガス捕捉システム１９０は、直接空気捕捉（ＤＡＣ：direct air capture）システムとして記載され得る。ガス捕捉システム１９２及び１９４は、排気ガス１５２、１８４から望ましくないガスを捕捉するために、ガスタービンシステム１２及び／又はＨＲＳＧ１６の下流に配置される。ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、吸着剤ベースのガス捕捉システム、溶媒ベースのガス捕捉システム、低温ガス捕捉システム、又はそれらの任意の組合せを含むことができ、望ましくないガスを除去及び捕捉するように構成される。

【0033】

特定の実施形態では、ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、炭素酸化物（ＣＯＸ）（例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）及び一酸化炭素（ＣＯ））などの望ましくないガスを除去及び捕捉するように構成され得、したがって、ガス捕捉システム２０は、炭素捕捉システムとして記載され得る。特定の実施形態では、ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、窒素酸化物（ＮＯＸ）（例えば、二酸化窒素（ＮＯ２））などの望ましくないガスを除去及び捕捉するように構成されてもよく、したがって、ガス捕捉システム２０は、ＮＯＸ捕捉システムとして記載されてもよい。特定の実施形態では、ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、硫黄酸化物（ＳＯＸ）（例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２））などの望ましくないガスを除去及び捕捉するように構成されてもよく、したがって、ガス捕捉システム２０は、ＳＯＸ捕捉システムとして記載されてもよい。以下の議論では、ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、一例として吸着材を使用する吸着材ベースの炭素捕捉システム、及び／又は一例として液体吸着材（例えば、溶媒）を使用する溶媒ベースの炭素捕捉システムとして説明される場合がある。しかしながら、本明細書に開示される実施形態は、上述のように、任意のタイプ又は構成の気体捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）を使用することができる。

【0034】

ガス捕捉システム２０の各々（例えば、１９０、１９２、及び１９４）は、吸着剤ベースのガス捕捉システム、溶媒ベースのガス捕捉システム、極低温ガス捕捉システム、又はそれらの任意の組合せをサポートする構成要素など、ガス捕捉システム２０のタイプ及び構成をサポートするのに適した構成要素１９６、１９８、２００、及び２０２を含み得る。例えば、構成要素１９６、１９８、２００、及び２０２は、吸着剤材料を有する吸着器、溶媒ベースの吸着器及びストリッパー、熱交換器、極低温システム、又はそれらの任意の組み合わせ（adsorbers having sorbent materials, solvent-based absorbers and strippers, heat exchangers, cryogenic systems, or any combination thereof）を含むことができる。さらに、１つ又は複数の構成要素２１０、２１２、及び２１４が、ガス捕捉システム１９２及び１９４の上流に配置されてもよく、例えば、ドライヤ又は水除去システム（例えば、水ガス分離器：water gas separator）、微粒子除去システム（例えば、フィルタ及び／又は固体ガス分離器：filter and/or solid gas separator）、１つ又は複数のブースターファン、１つ又は複数の冷却器（例えば、直接接触冷却器（ＤＣＣ：direct contact cooler））、又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。

【0035】

特定の実施形態では、排気ガス１８４は、部分的又は全体的にガス処理システム１８をバイパスしてＥＧＲシステム１５０に流れてもよく、及び／又は排気ガス１８４は、ＥＧＲシステム１５０に流れる前に、部分的又は全体的にガス処理システム１８を通って流れてもよい。ＥＧＲシステム１５０は、排気ガス１５２、１８４（例えば、ＥＧＲ流）の少なくとも一部を、圧縮機部４２を通る再循環のために吸気部４０に供給するように構成された、１つ以上の導管、弁、流量制御器、冷却器、送風機、又はそれらの任意の組み合わせ（one or more conduits, valves, flow controls, coolers, blowers, or any combination thereof）を含むことができる。冷却器は、圧縮機部４２に再循環する前に、排気ガス１５２、１８４をより低い温度（例えば、ほぼ周囲温度）まで冷却するように構成されてもよい。送風機は、排気ガス１５２、１８４の圧力及び流量を増加させて、ＥＧＲシステム１５０における圧力損失を克服するのを助ける（help overcome pressure losses）ように構成され得る。

【0036】

図示された実施形態では、複合サイクルシステム１０は、ガスタービンシステム１２、蒸気タービンシステム１４、ＨＲＳＧ１６、ガス処理システム１８、燃料システム８８、ＥＧＲシステム１５０、圧縮システム１０６、及び複合サイクルシステム１０全体に分散された様々なセンサ２２２に結合されたコントローラ（制御装置）２２０も含む。図示の実施形態では、コントローラ２２０は、１つ又は複数のプロセッサ２２４と、メモリ２２６と、メモリ２２６上に記憶され、プロセッサ２２４によって実行可能な命令２２８と、センサ２２２及び複合サイクルシステム１０全体の様々な機器と通信するように構成された通信回路２３０とを含む。例えば、コントローラ２２０は、燃料システム８８から燃焼器部４４内の燃料ノズル８２への燃料供給及び分配を制御するように構成される。特定の実施形態では、コントローラ２２０は、動作モード（例えば、吸着モード及び脱着モード）を制御すること、ガス捕捉システム２０を通る様々な流体の流れを制御すること、又はそれらの任意の組み合わせによって、ガス捕捉システム２０（例えば、１９０、１９２、及び１９４）の動作を制御するように構成される。

【0037】

センサ２２２（「Ｓ」で指定される）は、複合サイクルシステム１０の様々な動作パラメータを監視するように構成される。特定の実施形態では、センサ２２２は、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、流体組成センサ（例えば、ガス組成センサ）、振動センサ、クリアランスセンサ、速度センサ、湿度及び／又は水分センサ、又はそれらの任意の組合せ（temperature sensors, pressure sensors, flow rate sensors, fluid composition sensors (e.g. gas composition sensors), vibration sensors, clearance sensors, speed sensors, humidity and/or moisture sensors, or any combination thereof）を含む。センサ２２２は、圧縮機部４２、燃焼器部４４、タービン部４６、ガス処理システム１８、又はそれらの任意の組み合わせの１つ以上の位置におけるパラメータ（例えば、温度、圧力、流量、及び流体組成）を監視することができる。

【0038】

例えば、センサ２２２は、圧縮機パラメータ（例えば、圧縮機部４２の入口と出口との間の圧力比）、燃焼ガスパラメータ（例えば、発射温度及び燃焼ダイナミクス）、タービンパラメータ（例えば、各タービンステージ、タービン入口、及びタービン排気における温度及び圧力）、及び排気ガス排出を監視することができる。さらなる例として、センサ２２２によって監視される排気ガス排出物は、二酸化炭素（ＣＯ２）及び一酸化炭素（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）、二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫黄酸化物（ＳＯＸ）、未燃炭化水素、粒子状物質、及び他の望ましくない排気ガス排出物を 含むことができる。さらなる例として、センサ２２２は、吸着剤ベースのガス捕捉システムにおける吸着剤の温度、溶媒ベースのガス捕捉システムにおける溶媒の温度、又はそれらの組み合わせを監視することができる。センサ２２２からのフィードバックに応答して、コントローラ２２０は、ガス捕捉システム２０の動作モード、流体の流れ、加熱、冷却、又はそれらの任意の組み合わせを調整することができる。

【0039】

上述したように、複合サイクルシステム１０は、ガスタービンシステム１２とＨＲＳＧ１６との間に配置された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２４は、ガスタービンシステム１２から分離されて概略的に示されているが、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、タービン部４６においてガスタービンシステム１２に取り付けられてもよい。例えば、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、タービン部４６の回転軸と同軸のガスタービンシステム１２の後部フレームに直接的又は間接的に取り付けることができる。軸方向－半径方向ディフューザ２４は、半径方向ディフューザ部分（radial diffuser portion）２４２に結合された軸方向ディフューザ部分（axial diffuser portion）２４０を含む。軸方向－半径方向ディフューザ２４は、移行ダクト２６内にも部分的に延びている。例えば、半径方向ディフューザ部分２４２と、いくつかの実施形態では軸方向ディフューザ部分２４０の一部は、移行ダクト２６内に延びている。軸方向－半径方向ディフューザ２４はまた、支持構造２４４によって支持されてもよい。

【0040】

いくつかの実施形態では、半径方向ディフューザ部分２４２は、半径方向ディフューザ部分２４２を通って移行ダクト２６に流入する流れを調整する（例えば、増減する）ように構成された流路面積調整システム、半径方向ディフューザ部分２４２の中心領域を通る排気ガス１５２の一部をバイパスするように構成された１つ以上の多孔壁（one or more perforated walls）、又はそれらの組み合わせを備える。さらに、いくつかの実施形態では、半径方向ディフューザ部分２４２は、軸方向－半径方向ディフューザ２４の中心軸に対して対称又は非対称であってもよい。例えば、半径方向ディフューザ部分２４２は、移行ダクト２６内への、及び移行ダクト２６を通る排気ガス１５２の分配を制御するのを助けるために非対称であってもよく、それによって、ＨＲＳＧ１６内のチューブバンドルへの排気ガス１５２のより均一な流れを提供するのを助ける。さらに、移行ダクト２６は、ＨＲＳＧ１６に入る前に排気ガス１５２を調整するための様々な流れ調整機能を含むことができる。排気ディフューザシステム２２の様々な態様及び実施形態は、以下でさらに詳細に議論される。

【0041】

図２は、図１のＨＲＳＧ１６に結合された排気ディフューザシステム２２の実施形態の概略側面図である。図示されるように、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、半径方向ディフューザ部分２４２に結合された軸方向ディフューザ部分２４０を含み、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、移行ダクト２６内に部分的に延在する。軸方向ディフューザ部分２４０は、軸方向－半径方向ディフューザ２４をガスタービンシステム１２のタービン部４６に結合するように構成されたタービン結合部又はマウント２４６を含む。例えば、タービンマウント２４６は、軸方向ディフューザ部分２４０とタービン部４６との間の取り外し可能なマウント（例えば、ボルトで固定された重なり合う壁又はフランジ：overlapping walls or flanges bolted together）を含むことができる。半径方向ディフューザ部分２４２は、軸方向－半径方向ディフューザ２４を移行ダクト２６に結合するように構成されたダクト結合部又はマウント２４８を含む。例えば、ダクトマウント２４８は、半径方向ディフューザ部分２４２と移行ダクト２６との間の固定マウント（例えば、溶接コネクタ：welded connector）又は取り外し可能マウント（例えば、ボルトで固定された重なり合う壁又はフランジ）を含むことができる。移行ダクト２６は、移行ダクト２６をＨＲＳＧ１６のダクト２５２に結合するように構成されたダクト結合部又はマウント２５０を含むことができる。例えば、ダクトマウント２５０は、移行ダクト２６とＨＲＳＧ１６のダクト２５２との間に、固定マウント（例えば、溶接コネクタ）又は取り外し可能マウント（例えば、ボルト止めされた重なり合う壁又はフランジ）を含むことができる。図示された実施形態では、ＨＲＳＧ１６のダクト２５２は高圧セクション１６０、中間圧セクション１６２、及び低圧セクション１６４を収容し、これらは上述したように様々なチューブバンドル及び構成要素を含むことができる。

【0042】

排気ディフューザシステム２２は、マウント２４６、２４８、２５０及び支持構造２４４で支持される。マウント２４６、２４８、及び２５０はまた、タービン部４６からＨＲＳＧ１６への排気ガス１５２の密閉された流路を提供するための密閉された接続部を提供し、一方、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、排気ガス１５２及び移行ダクト２６の状態を拡散し、排気ガス１５２をＨＲＳＧ１６のダクト２５２内により均一に分配する。支持構造２４４は、軸方向－半径方向ディフューザ２４と、周囲の構造体及び／又は基部２５４とに結合される。例えば、支持構造２４４は、複数の支持体２５８を有するフレームワーク２５６を介して、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、又はそれらの組合せに結合されてもよい。図示の実施形態では、枠組み２５６は、半径方向ディフューザ部分２４２に結合された１つ以上の支持体２５８を有する。支持体２５８は、支柱、ロッド、アーム、脚、又はそれらの任意の組み合わせ（struts, rods, arms, legs, or any combination thereof）を含むことができる。支持体２５８は、基部２５４に対して外向きに及び／又は下向きに延びることがあり、したがって、脚部として記載されることがある。特定の実施形態では、支持体２５８は、垂直支持体、水平支持体、鋭角支持体、又はそれらの任意の組み合わせ（vertical supports, horizontal supports, acutely angled supports, or any combination thereof）を含むことができる。基部２５４は、地面に沿ったコンクリート支持パッドのような地面ベースを含んでもよい。支持体２５８は、軸方向ディフューザ部分２４０及び／又は半径方向ディフューザ部分２４２などの軸方向－半径方向ディフューザ２４の支持及び／又は位置決めを調整するように構成された固定支持部及び／又は調整可能支持部を含んでよい。

【0043】

図示された実施形態では、排気ディフューザシステム２２は、トランスミッション（transmission）２６４に結合されたアクチュエータ又は駆動部２６２（an actuator or drive 262）を有する流路面積調整システム２６０を含み、この流路面積調整システム２６２は、排気ガス１５２の流路面積を調整し、したがって排気ガス１５２の分布を調整するために半径方向ディフューザ部分２４２の一部を移動させるように構成されている。図示の実施形態では、トランスミッション２６４は、支持構造２４４の支持体２５８に結合されている。しかしながら、トランスミッション２６４は、半径方向ディフューザ部分２４２に直接及び／又は間接的に結合されてもよい。駆動部２６２は、電気駆動部（例えば、電気モータ）、流体駆動部（例えば、液圧駆動部及び／又は空気圧駆動部）、手動駆動部、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。駆動部２６２はまた、コントローラ２２０に結合されてもよく、このコントローラ２２０は、駆動部２６２を調整して、半径方向ディフューザ部２４２を通る排気ガス１５２の流れを変更（例えば、増減）するように構成されてもよい。流路面積調整システム２６０については、以下でさらに詳細に説明する。

【0044】

図３は、図１及び図２の排気ディフューザシステム２２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２２の軸方向－半径方向ディフューザ２４及び移行ダクト２６の詳細をさらに示している。排気ディフューザシステム２２は、図１及び図２を参照して上述したものと同じであり、したがって、図３では、同様の要素番号が使用されている。軸方向－半径方向ディフューザ２４は、中心軸２７０に沿って軸方向に延びており、この中心軸２７０は、ガスタービンシステム１２の回転軸３６と軸方向に整列していてもよい。例えば、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、中心軸２７０と同軸又は同心であってもよい。特定の実施形態では、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、中心軸２７０に関して完全に対称であってもよいし、中心軸２７０に関して完全に非対称であってもよいし、中心軸２７０に関して対称及び非対称の組み合わせであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、軸方向ディフューザ部分２４０は中心軸２７０に関して対称であり、半径方向ディフューザ部分２４２は中心軸２７０に関して非対称である。

【0045】

図３に示されるように、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、中心軸２７０を中心として円周方向に配置された内壁２７４と、中心軸２７０及び内壁２７４を中心として円周方向に配置された外壁２７６と、内壁２７４と外壁２７６との間に配置された流路２７８と、内壁２７４と外壁２７６との間に延在する複数の半径方向支持体２８０とを有する中心ハブ２７２を含む。特定の実施形態では、内壁２７４及び外壁２７６は、入口２８４から出口２８６まで軸方向－半径方向ディフューザ２４の流路２７８を通る排気ガス１５２の流れ方向２８２において直径が徐々に変化する環状壁である。流路２７８は、入口２８４から出口２８６までの流れ方向２８２において断面積（例えば、中心軸２７０に垂直な断面積）が徐々に大きくなる環状の流路であってもよい。さらに、流路２７８は、軸方向ディフューザ部分２４０では、中心軸２７０に沿って実質的に直線状又は軸方向に向いている場合があり、一方、流路２７８は、半径方向ディフューザ部分２４２では、中心軸２７０から離れて半径方向外側に曲がっている場合がある。入口２８４は、内壁２７４と外壁２７６との間に形成された環状の入口又は開口であってもよい。例えば、入口２８４は、ガスタービンシステム１２のタービン部４６の環状出口と位置合わせされ、流体的に結合されてもよい。同様に、出口２８６は、内壁２７４と外壁２７６との間に形成された環状の出口又は開口であってもよい。しかしながら、出口２８６は、中心軸２７０から移行ダクト２６内へ半径方向外側に向いていてもよい。

【0046】

半径方向支持体２８０は、円筒形支持体又は環状支持体、翼形支持体、又はそれらの任意の組合せ（cylindrical or annular supports, airfoil shaped supports, or any combination thereof）を含むことができる。さらに、半径方向支持体２８０は、中実の支持体（すなわち、非中空の支持体）、中空の支持体、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。半径方向支持体２８０は、内壁２７４と外壁２７６との間の中心軸２７０に関する異なる周方向位置、中心軸２７０に沿った異なる軸方向位置、又はそれらの任意の組み合わせに配置されてもよい。さらに、半径方向支持体２８０は、中心軸２７０に関する異なる周方向位置において、均一又は不均一に間隔を空けて配置されてもよい。集合的に、中央ハブ２７２、内壁２７４、外壁２７６、流路２７８、及び半径方向支持部２８０は、軸方向ディフューザ２４の軸方向ディフューザ部分２４０及び半径方向ディフューザ部分２４２の両方を画定する。

【0047】

図示された実施形態では、軸方向ディフューザ部分２４０及び半径方向ディフューザ部分２４２の各々は、中央ハブ２７２、内壁２７４、外壁２７６、流路２７８、及び半径方向支持部２８０の部分を含む。例えば、軸方向ディフューザ部分２４０は、中心軸２７０を中心として円周方向に配置された内壁２９０（例えば、内壁２７４の内壁部分）を有する中心ハブ２８８（例えば、中心ハブ２７２の中心ハブ部分）と、外壁２９２（例えば、外壁２７６の外壁部分）と、中心軸２７０及び内壁２９０の周方向に配置された外壁２９２（例えば、外壁２７６の外壁部分）と、内壁２９０及び外壁２９２の間に配置された流路２９４（例えば、流路２７８の流路部分）と、内壁２９０及び外壁２９２の間に延びる複数の半径方向支持体２９６、２９８、及び３００（例えば、各々が半径方向支持体２８０の一部分）とを有する。

【0048】

さらなる例によって、半径方向ディフューザ部分２４２は、中心軸２７０を中心として円周方向に配置された内壁３０４（例えば、内壁２７４の内壁部分）を有する中心ハブ３０２（例えば、中心ハブ２７２の中心ハブ部分）と、中心軸２７０及び内壁３０４を中心として円周方向に配置された外壁３０６（例えば、外壁２７６の外壁部分）と、中心軸２７０及び内壁３０４の周方向に配置された外壁３０６（例えば、外壁２７６の外壁部分）と、内壁３０４と外壁３０６との間に配置された流路３０８（例えば、流路２７８の流路部分）とを有する。図示の実施形態では、半径方向ディフューザ部分２４２は、内壁３０４と外壁３０６との間に延びる半径方向支持部２８０を除外している。しかしながら、いくつかの実施形態では、半径方向ディフューザ部分２４２は、内壁３０４と外壁３０６との間に延びる１つ以上の半径方向支持部２８０を含む。

【0049】

特定の実施形態では、軸方向ディフューザ部分２４０及び半径方向ディフューザ部分２４２は、単一の連続構造として一体的に形成されるか、固定的に結合されるか、又は取り外し可能に結合される。例えば、中央ハブ２７２の中央ハブ２８８及び３０２は、中央ハブインターフェース３１０において互いに隣接して配置されてもよく、内壁２７４の内壁２９０及び３０４は、内壁インターフェース３１２において互いに隣接して配置されてもよく、外壁２７６の外壁２９２及び３０６は、外壁インターフェース３１４において互いに隣接して配置されてもよい。特定の実施形態では、中央ハブインターフェース３１０は、中央ハブ３０２の中央フランジ又はプレート３１８に軸方向に対向する中央ハブ２８８の中央フランジ又はプレート３１６を有する。中央プレート３１６及び３１８は、固定的に結合（例えば、溶接接合：welded joint）及び／又は取り外し可能に結合（例えば、ねじ込み式ファスナ：threaded fasteners）され得る。

【0050】

内壁インターフェース３１２は、内壁２９０及び３０４が中心軸２７０を中心として周方向に結合されている（例えば、環状結合：annular coupling）。特定の実施形態では、内壁２９０及び３０４は、内壁２７４として１つの連続片として一体的に形成されてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、内壁２９０及び３０４は、固定的に結合され（例えば、溶接継手：welded joint）、及び／又は取り外し可能に結合され（例えば、ねじ留め、支持構造２４４及び流路面積調整システム２６０による支持など）、内壁２９０及び３０４は、内壁インターフェース３１２において、直接隣接し、軸方向に重なり、及び／又はフランジ状継手（flanged joints）によって支持されてもよい。

【0051】

外壁インターフェース３１４は、外壁２９２及び３０６が中心軸２７０を中心として周方向に結合されている（例えば、環状結合）。特定の実施形態では、外壁２９２及び３０６は、外壁２７６として１つの連続片として一体的に形成されてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、外壁２９２及び３０６は、固定的に結合されてもよく（例えば、溶接継手）、及び／又は取り外し可能に結合されてもよく（例えば、ねじ込み式ファスナ：threaded fasteners）、ここで、外壁２９２及び３０６は、外壁インターフェース３１４において、直接的に隣接してもよく、軸方向に重なってもよく、及び／又はフランジ状継手によって支持されてもよい。

【0052】

軸方向ディフューザ部分２４０において、内壁２９０及び外壁２９２（例えば、環状壁）は、概して、入口２８４から半径方向ディフューザ部分２４２に向かう流れ方向２８２において互いに相対的に発散する（generally diverge relative to one another）。内壁２９０及び外壁２９２の発散は、流れ方向２８２における流路２９４の断面積の漸増を引き起こし、それにより、軸方向３０における排気ガス１５２の流れを拡大及び拡散するのに役立つ。図示された実施形態では、内壁２９０（例えば、環状壁）は、流れ方向２８２において内壁３２０に続いて内壁３２２を含み（includes an inner wall 320 followed by an inner wall 322）、内壁３２０は、一定の直径又は円筒状の壁であり、内壁３２２は、可変直径又はテーパ状の環状壁である。例えば、内壁３２２は、フラストコニカル壁、湾曲環状壁（例えば、流れ方向２８２の湾曲プロファイルに沿って可変直径）、又はそれらの組み合わせ（a frustoconical wall, a curved annular wall (e.g., variable diameter along a curved profile in the flow direction 282), or a combination thereof）を含むことができる。さらなる例では、内壁３２２は、流れ方向２８２において直径が徐々に減少し（例えば、中心軸２７０に向かって収束し）、それによって、流路２７８の断面積を増大させるのに役立つ。

【0053】

さらに、軸方向ディフューザ部分２４０において、外壁２９２（例えば、環状壁）は、流れ方向２８２において外壁３２４に続いて外壁３２６を含み、外壁３２４及び３２６の各々は、可変直径又はテーパ環状壁（a variable diameter or tapered annular wall）である。例えば、外壁３２４及び３２６の各々は、フラストコニカル壁、湾曲環状壁（例えば、流れ方向２８２の湾曲プロファイルに沿った可変直径）、又はそれらの組み合わせ（a frustoconical wall, a curved annular wall (e.g., variable diameter along a curved profile in the flow direction 282), or a combination thereof）を含むことができる。外壁３２４及び３２６はまた、中心軸２７０に対して異なる角度をなすことができる。例えば、外壁３２４と中心軸２７０との間の第１の角度３２８は、外壁３２６と中心軸２７０との間の第２の角度３３０よりも大きくてもよい。図示の実施形態では、外壁３２４は内壁３２０に沿って延び、外壁３２６は内壁３２０と内壁３２２の両方に沿って延びている。集合的に、内壁２９０及び外壁２９２は、軸方向ディフューザ部分２４０を通る流路２７８（例えば、拡大する環状流路）の徐々に増加する断面積を規定する。図示の実施形態では、内壁２９０及び外壁２９２は、中心軸２７０に関して対称（例えば、同心：concentric）である。

【0054】

さらに、軸方向ディフューザ部分２４０において、半径方向支持体２８０は、様々な構成を含み得る。特定の実施形態では、半径方向支持体２９６は、中心軸２７０に沿った第１の軸方向位置３３２において内壁２９０と外壁２９２との間に延在する複数の翼形状の支持体（airfoil shaped supports）を含み、半径方向支持体２９６は、中実及び／又は中空であってもよく、半径方向支持体２９６は、中心軸２７０に関して周方向に一様又は非一様に間隔を空けて配置されてもよい。特定の実施形態において、半径方向支持体２９６の断面積は、半径方向３２において、内壁２９０から外壁２９２に向かって増大し得る。加えて、特定の実施形態において、上流縁又は前縁（upstream or leading edge）２９５は、内壁２９０から外壁２９２への半径方向３２において、各放射状支持体２９６の下流縁又は後縁（downstream or trailing edge）２９７から乖離（diverge）していてもよい。例えば、前縁２９５は、中心軸２７０に対して垂直であってもよく、一方、後縁２９７は、内壁２９０から外壁２９２に向かう下流方向において鋭角（例えば、６０～８０度）に傾斜していてもよい。

【0055】

半径方向支持体２９８及び３００は、中心軸２７０に沿った第２の軸方向位置３３４（例えば、第１の軸方向位置の下流）に配置されてもよく、半径方向支持体２９８及び３００は、中心軸２７０を中心とする異なる周方向位置に配置される。例えば、半径方向支持体２９８は、流路２７８の上側部分（upper portion）３３６において半径方向支持体３００の鉛直上方に配置されてもよく、一方、半径方向支持体３００は、流路２７８の下側部分（lower portion）３３８において半径方向支持体２９８の鉛直下方に配置されてもよい。しかしながら、半径方向支持体２９８及び３００には、任意の周方向間隔を使用することができる。図示された実施形態では、半径方向支持体２９８は、半径方向支持体３００よりも小さいサイズであってもよく、及び／又は、半径方向支持体３００とは異なる構造であってもよい。例えば、半径方向支持体２９８の幅、直径、又は断面積３４０は、半径方向支持体３００の対応する幅、直径、又は断面積３４２の１０、２０、３０、４０、又は５０パーセント未満であってもよい。

【0056】

さらなる例によって、放射状支持体２９８は、中実の支持体（すなわち、中実の内部、非中空の、マンウェイなしの：solid interior, non-hollow, without manway）であってもよく、一方、放射状支持体３００は、中空の支持体（すなわち、マンウェイ付きの中空の内部３４４：hollow interior 344 with manway）であってもよい。放射状支持体３００（例えば、中空内部３４４）は、マンウェイ支持体としても機能し得、このマンウェイ支持体は、点検、保守、及び修理のために、中空内部３４４（例えば、貫通通路：through passage）を通してユーザがアクセスすることを可能にする。特定の実施形態において、半径方向支持体２９８及び３００の断面積は、内壁２９０から外壁２９２まで半径方向３２において一定又は可変（例えば、増加又は減少）であってもよい。さらに、特定の実施形態では、半径方向支持体２９８及び３００は、中心軸２７０に対して垂直及び／又は鋭角（例えば、６０～８０度）であってもよい。しかしながら、図示された実施形態において、半径方向支持体２９８及び３００は、一定の断面積及び鋭角を有し、この鋭角は、内壁２９０から外壁２９２への下流方向に向いている。

【0057】

半径方向ディフューザ部分２４２において、内壁３０４及び外壁３０６（例えば、環状壁）は、概して、軸方向ディフューザ部分２４０から出口２８６に向かって流れ方向２８２において互いに相対的に発散し、一方、内壁３０４及び外壁３０６はまた、軸方向３０から半径方向３２に向かって徐々に旋回（gradually turn）する。内壁３０４及び外壁３０６の発散は、流れ方向２８２における流路３０８の断面積の漸増を引き起こし、それにより、排気ガス１５２の流れの拡大及び拡散を助ける。図示された実施形態において、内壁３０４は、可変直径又はテーパ状内側環状壁であり、外壁３０６は、可変直径又はテーパ状外側環状壁である。特定の実施形態において、内壁３０４及び外壁３０６の各々は、フラストコニカル壁、湾曲環状壁（例えば、流れ方向２８２の湾曲プロファイルに沿って可変直径）、又はそれらの組み合わせを含み得る。

【0058】

例えば、内壁３０４は、湾曲した内側環状壁を画定する第１の曲率半径を含むことができ、一方、外壁３０６は、湾曲した外側環状壁を画定する第２の曲率半径を含むことができる。第１及び第２の半径は、流路３０８の拡大断面積を規定するために互いに異なっていてもよい。例えば、第１の半径は第２の半径よりも大きくてもよい。さらに、第１及び第２の曲率半径は、流れ方向２８２において一定又は可変であってもよく、第１及び第２の曲率半径は、中心軸２７０を中心とする円周方向において一定又は可変であってもよい。

【0059】

図示された実施形態では、内壁３０４及び外壁３０６の各々は、軸方向ディフューザ部分２４０から出口２８６まで連続的に旋回又は湾曲し、それにより、排気ガス１５２の流れを軸方向３０から半径方向３２に向かって徐々に旋回させて、移行ダクト２６内への排気ガス１５２の半径方向拡散を促進する。図示された内壁３０４及び外壁３０６は、半径方向ディフューザ部分２４２が、中心軸２７０と内壁３０４及び外壁３０６の間の軸３４８との間の角度３４６で配向された出口２８６に達するまで回転する。特定の実施形態では、角度３４６は、３０～９０度、４０～７０度、又は５０～６０度、又は５０～６０度の範囲など、少なくとも３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、又は８０度に等しいか、又はそれより大きくてもよい。

【0060】

半径方向ディフューザ部分２４２は、固定形状又は可変形状を含むことができる。例えば、半径方向ディフューザ部分２４２は、流路面積調整システム２６０を介して実現される可変形状及び流路面積を含み得る。上述したように、流路面積調整システム２６０は、トランスミッション２６４に結合された駆動部２６２を含み、トランスミッション２６４は、半径方向ディフューザ部分２４２の中央ハブ３０２に直接的又は間接的に結合されている。例えば、トランスミッション２６４は、支持構造２４４を介して中央ハブ３０２に間接的に結合されてもよい。特定の連結にかかわらず、トランスミッション２６４は、駆動部２６２によって駆動され、半径方向ディフューザ部分２４２の中央ハブ３０２を中心軸２７０に沿って矢印３５０で示すように軸方向３０に移動させる。

【0061】

動作において（In operation：運転時に）、コントローラ２２０による制御に応答して、流路面積調整システム２６０は、中央ハブ３０２（内壁３０４を含む）を軸方向３０に軸方向ディフューザ部分２４０から離れる方向（すなわち、流れ方向２８２に対して下流側）に移動させて、内壁３０４と外壁３０６との間の離間距離及び断面積を増大させ、それによって、半径方向ディフューザ部分２４２を通る排気ガス１５２の流路面積を増大させるように構成される。さらに、コントローラ２２０による制御に応答して、流路面積調整システム２６０は、中央ハブ３０２（内壁３０４を含む）を軸方向３０に軸方向ディフューザ部２４０に向かって（すなわち、流れ方向２８２に対して上流に向かって）移動させて、内壁３０４と外壁３０６との間の離間距離及び断面積を減少させ、それによって、半径方向ディフューザ部２４２を通る排気ガス１５２の流路面積を減少させるように構成される。例えば、流路面積調整システム２６０は、半径方向ディフューザ部分２４２を通る流路面積を調整して、移行ダクト２６内への排気分配を変化させるのを助け、移行ダクト２６を通る拡散及び／又は流動調整を変化させるのを助けるように構成され得る。

【0062】

移行ダクト２６は、複数の膨張段（expansion stages）３６０、３６２、及び３６４を含み、それぞれが断面積を膨張させ、排気ガス１５２の流れを軸方向－半径方向ディフューザ２４からＨＲＳＧ１６のダクト２５２に移行させる。例えば、膨張段３６０、３６２、及び３６４は、断面積の膨張率が異なって（different rates of expansion of the cross-sectional area）いてもよい。特定の実施形態では、移行ダクト２６は、膨張段３６０、３６２、及び３６４を通じて徐々に増大する矩形の断面積を有する矩形ダクト（rectangular duct）である。特定の実施形態では、膨張段３６０は、吸気部分（例えば、ディフューザ出力受入部分）として記載されることがあり、膨張段３６４は、排出部分（例えば、移行ダクト出力部分又はＨＲＳＧ接続部分）として記載されることがあり、膨張段３６２は、吸気部分と排出部分との間の中間ダクト部分として記載されることがある。

【0063】

図示されているように、移行ダクト２６は、開口部３６８（例えば、環状開口部）を有する上流側又は前壁３６６を含み、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、開口部３６８を通って移行ダクト２６内に延びており、軸方向－半径方向ディフューザ２４の外壁２７６（例えば、半径方向ディフューザ部分２４２の外壁３０６）は、ダクトマウント２４８において前壁３６６に結合されている。移行ダクト２６は、移行ダクト２６の前壁３６６に結合され、移行ダクト２６の前壁３６６からＨＲＳＧ１６のダクト２５２の前壁まで延びる頂部壁３７０、底部壁３７２、及び対向側壁３７４、３７６（図４参照）を含む。頂部壁３７０、底部壁３７２、及び対向する側壁３７４、３７６は、移行ダクト２６の矩形の周囲を画定するように結合される。図示された実施形態では、頂部壁３７０、底部壁３７２、及び対向側壁３７４、３７６は、一般に、軸方向－半径方向ディフューザ２４からＨＲＳＧ１６に向かって分岐し、旋回する（the top wall 370, the bottom wall 372, and the opposite side walls 374 and 376 generally diverge and turn from the axial-radial diffuser 24 to the HRSG 16）。

【0064】

図示された実施形態では、膨張段３６０、３６２、及び３６４の各々は、頂部壁３７０、底部壁３７２、及び対向側壁３７４及び３７６の部分を含む。例えば、膨張段３６０は、頂部壁３７８（例えば、頂部壁３７０の上壁部分：top wall portion of top wall 370）、底部壁３８０（例えば、底部壁３７２の底部壁部分：bottom wall portion of bottom wall 372）、及び軸方向３０に第１の軸方向距離３８５にわたって延びる対向側壁３８２及び３８４（例えば、側壁３７４及び３７６の側壁部分、図４参照）を含む第１の段壁を含む。膨張段３６２は、頂部壁３８６（例えば、頂部壁３７０の上壁部分：top wall portion of top wall 370）と、底部壁３８８（例えば、底部壁３７２の底部壁部分：bottom wall portion of bottom wall 372）と、軸方向３０に第２の軸方向距離３９３にわたって延びる対向側壁３９０及び３９２（例えば、側壁３７４及び３７６の側壁部分：side wall portions of side walls 374 and 376、図４参照）とを含む第２の段壁を含む。膨張段（expansion stage）３６４は、頂部壁３９４（例えば、頂部壁３７０の頂部壁部分）、底部壁３９６（例えば、底部壁３７２の底部壁部分）、及び軸方向３０に第３の軸方向距離４０１にわたって延びる対向側壁３９８及び４００（例えば、側壁３７４及び３７６の側壁部分、図４参照）を含む第３の段壁を含む。側壁３７４及び３７６（例えば、側壁３８２、３８４、３９０、３９２、３９８、及び４００）は、一般に、図４を参照してさらに詳細に後述するように、軸方向－半径方向ディフューザ２４からＨＲＳＧ１６に向かう流れ方向において中心軸２７０から離れて発散する。さらに、頂部壁３７０及び底部壁３７２は、一般に、軸方向－半径方向ディフューザ２４からＨＲＳＧ１６に向かう上向き方向に回転する。

【0065】

膨張段３６０において、頂部壁３７８は、中心軸２７０に対して角度４０２で配向され、底部壁３８０は、中心軸２７０に対して角度４０６で配向された底部壁部分４０４を含み、底部壁３８０は、中心軸２７０に平行な底部壁部分４０８を含む。角度４０２及び４０６は、互いに同じであっても異なっていてもよく、角度４０２は、中心軸２７０から離れるように上向きに配向され、角度４０６は、ＨＲＳＧ１６に向かう軸方向３０において中心軸２７０から離れるように下向きに配向される。換言すれば、頂部壁部３７８及び底部壁部分４０４は、一般に、ＨＲＳＧ１６に向かう軸方向３０において、中心軸２７０から離れるように、かつ互いに離れるように発散する。特定の実施形態において、角度４０２は、角度４０６よりも大きくてもよいし、角度４０６よりも小さくてもよい。例えば、角度４０２は約２０～５０度の間であってもよく、角度４０６は約１０～４０度の間であってもよい。

【0066】

頂部壁３７８は、膨張段３６０の第１の軸方向距離３８５にわたって延在し、底部壁部分４０４及び４０８は、集合的に膨張段３６０の第１の軸方向距離３８５にわたって延在する。さらに、移行ダクト２６の膨張段３６０は、出口２８６を含む半径方向ディフューザ部分２４２と重なる第１の軸方向距離３８５にわたって延びている。図示された実施形態では、出口２８６は、概して、頂部壁３７０及び底部壁３７２に向かって斜めに向けられる。頂部壁３７８及び底部壁部分４０４は、排気ガス１５２を移行ダクト２６内に拡散させるのを助けるために、出口２８６の近傍で概して発散し、一方、底部壁部分４０８は、膨張段３６２及び３６４において上方傾斜への頂部壁３７０及び底部壁３７２の移行を開始するために平行である。図４に示されるように、側壁３８２及び３８４も膨張段３６０において分岐する。集合的に、頂部壁３７８、底部壁部分４０４、及び側壁３８２及び３８４（図４参照）は、排気ガス１５２を移行ダクト２６内に拡散させ均一に分配するのを助けるために、拡大する断面積を提供する。

【0067】

膨張段３６２において、頂部壁３８６は、中心軸２７０に対して角度４１０で方向付けられ、底部壁３８８は、中心軸２７０に対して角度４１２で方向付けられる。角度４１０及び４１２は、互いに同じであっても異なっていてもよく、角度４１０は、中心軸２７０から離れるように上向きに配向され、角度４１２は、ＨＲＳＧ１６に向かう軸方向３０において中心軸２７０に向かって上向きに配向される。したがって、膨張段３６２に沿った移行ダクト２６は、中心軸２７０に対して傾斜又は角度が付けられている（例えば、上方に傾斜又は角度が付けられている）と表現することができる。換言すれば、頂部壁３８６及び底部壁３８８は、概して、移行ダクト２６を上方に角度を付けた方向（例えば、角度４１０及び４１２）に回して、排気ガス１５２の流れを半径方向ディフューザ部分２４２からＨＲＳＧ１６に向かって上方に角度を付けた方向（例えば、排気ガス１５２の上方に角度を付けた流路）に回す。

【0068】

特定の実施形態では、角度４１０は、角度４１２よりも大きくてもよいし、角度４１２よりも小さくてもよい。例えば、角度４１０は約２５～６５度の間であってもよく、角度４１２は約２０～６０度の間であってもよい。さらに、頂部壁３８６の角度４１０は、頂部壁３７８の角度４０２よりも大きくてもよく、例えば、角度４０２よりも少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５度大きくてもよい。同様に、底部壁３８８の角度４１２は、頂部壁３７８の角度４０２よりも大きくてもよく、例えば、角度４０２よりも少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５度大きい。

【0069】

図４に図示されているように、側壁３９０及び３９２も膨張段３６２において発散する。集合的に、膨張段３６２は、頂部壁３８６及び底部壁３８８によって上向きに角度を付けられ、反対側の側壁３９０及び３９２によって発散する流路を提供し、それによって、半径方向ディフューザ部２４２の出口２８６から排気ガス１５２を受け入れる膨張段３６０から下流の排気ガス１５２の流れをさらに拡散させ、均一に分散させるのに役立つ。

【0070】

膨張段３６４では、頂部壁３９４は、中心軸２７０に対して角度４１４で方向付けられ、底部壁３９６は、中心軸２７０に対して角度４１６で方向付けられる。角度４１４及び４１６は、互いに同じであっても異なっていてもよく、角度４１４は、中心軸２７０から離れるように上向きに配向され、角度４１６は、ＨＲＳＧ１６に向かう軸方向３０において中心軸２７０に向かって上向きに配向される。したがって、膨張段３６４に沿った移行ダクト２６は、中心軸２７０に対して傾斜又は角度がつけられている（例えば、上方に傾斜又は角度がつけられている）と表現することができる。換言すれば、頂部壁３９４及び底部壁３９６は、一般に、移行ダクト２６を上方に角度を付けた方向（例えば、角度４１４及び４１６）に回して、排気ガス１５２の流れを半径方向ディフューザ部分２４２からＨＲＳＧ１６に向かって上方に角度を付けた方向（例えば、排気ガス１５２の上方に角度を付けた流路）に回す。

【0071】

特定の実施形態では、角度４１４は、角度４１６よりも大きくてもよいし、角度４１６よりも小さくてもよい。例えば、角度４１４は、約３５度から７５度の間であってよく、角度４１６は、約２０度から６０度の間であってよく、角度４１４は、角度４１６よりも少なくとも１度、２度、３度、４度、５度、６度、７度、８度、９度、１０度、１１度、１２度、１３度、１４度、又は１５度大きくてもよい。さらに、頂部壁３９４の角度４１４は、頂部壁３７８の角度４０２及び頂部壁３８６の角度４１０よりも大きくてもよい。例えば、頂部壁３９４の角度４１４は、角度４１０よりも少なくとも１度、２度、３度、４度、５度、６度、７度、８度、９度、１０度、１１度、１２度、１３度、１４度、又は１５度大きくてもよい。底部壁３９６の角度４１６は、底部壁３８８の角度４１２に等しいか、それより小さいか、又はそれより大きくてもよい。

【0072】

図４に図示されているように、側壁３９８及び４００はまた、膨張段３６４において発散する。集合的に、膨張段３６４は、上壁３９４及び底部壁３９６によって上方に角度を付けられ、反対側の側壁３９８及び４００によって発散する流路を提供し、それによって、膨張段３６４から下流に、ＨＲＳＧ１６のダクト２５２内に排気ガス１５２の流れをさらに拡散させ、均一に分配するのに役立つ。軸方向－半径方向ディフューザ２４及び移行ダクト２６の追加の態様については、図４を参照して以下でさらに詳細に説明する。

【0073】

図４は、図１～３の排気ディフューザシステム２２の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２２の軸方向－半径方向ディフューザ２４及び移行ダクト２６の詳細をさらに示している。排気ディフューザシステム２２は、図１～３を参照して上述したものと同じであり、したがって、図４では、同様の要素番号が使用される。軸方向－半径方向ディフューザ２４の半径方向支持体２８０、支持構造２４４、移行ダクト２６の側壁３７４及び３７６、ならびに移行ダクト２６内の内部特徴の追加の態様については、以下で詳細に説明する。

【0074】

図４に図示されているように、半径方向支持体２８０（例えば、２９６、２９８、及び３００）は、内壁２９０から外壁２９２に向かって反対側の半径方向３２（例えば、反対側の横方向）に延びている。上述したように、半径方向支持体２８０は、半径方向支持体２９６、２９８、及び３００の任意の数（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又はそれ以上）及び構成（例えば、対称又は非対称）を含み得る。図示された実施形態では、放射状支持体２９８及び３００は、中心軸２７０と放射状支持体２９８及び３００の中心軸４２２との間の角度４２０で配向されてもよい。例えば、角度４２０は、６０～８０度の鋭角であってもよい。さらに、放射状支持体２９８及び３００は、同じ又は異なる角度４２０、中心軸２７０に沿った軸方向３０における同じ又は異なる軸方向位置、中心軸３４を中心とする周方向３４における同じ又は異なる周方向位置、又はそれらの任意の組み合わせで配向されてもよい。特定の実施形態では、半径方向支持体２９８及び３００の少なくとも一部は、半径方向支持体２９８が半径方向支持体３００を通って内部に延在する入れ子構成で配置されてもよく、及び／又は、半径方向支持体２９８及び３００の少なくとも一部は、軸方向－半径方向ディフューザ２４内で独立して（例えば、周方向に間隔を空けて）配置されてもよい。

【0075】

支持構造２４４は、移行ダクト２６の側壁３７４及び３７６に向かって及び／又は側壁３７４及び３７６を越えて反対方向に横方向に延びる複数の支持体２５８を有するフレームワーク２５６を含む。例えば、複数の支持体２５８は、半径方向ディフューザ部分２４２の中央ハブ３０２と基部２５４との間で、移行ダクト２６の内部を通って及び／又は外部に向かって延びることができる（図２及び図３参照）。複数の支持体２５８は、基部２５４に対して水平な支持体、垂直な支持体、及び／又は角度の付いた支持体（例えば、鋭角な支持体）を含むことができる。図４に示されるように、複数の支持体２５８は、半径方向ディフューザ部分２４２の内壁３０４から、出口２８６を通って、移行ダクト２６を通って（例えば、１つ以上の壁を通って）、基部２５４まで延びてよい。特定の実施形態では、上記で詳細に説明したように、支持構造２４４は、半径方向ディフューザ部分２４２を固定位置に保持し、かつ／又は、半径方向ディフューザ部分２４２を通る排気ガス１５２の流路面積を調整するために、流路面積調整システム２６０（図２及び図３を参照）を介して中央ハブ３０２の移動を可能にするように構成されてもよい。

【0076】

移行ダクト２６の側壁３７４及び３７６は、一般に、移行ダクト２６の出口４２４（例えば、矩形出口）に向かって、軸方向－半径方向ディフューザ２４からの排気ガス１５２の流れの下流方向において中心軸２７０から離れて発散する。図示された実施形態では、側壁３８２及び３８４は、中心軸２７０に対して角度４２６で配向され、側壁３９０及び３９２は、中心軸２７０に対して角度４２８で配向され、側壁３９８及び４００は、中心軸２７０に対して角度４３０で配向される。角度４２６、４２８、及び４３０は、互いに同じであっても異なっていてもよい（例えば、より大きくても小さくてもよい）。図示された実施形態では、角度４２６は、角度４２８及び４３０よりも大きく、それによって、半径方向ディフューザ部分２４２の出口２８６の周りに配置された膨張段３６０における排気ガス１５２のより急速な膨張を提供する。例えば、角度４２６は、角度４２８及び４３０よりも少なくとも５度、１０度、１５度、２０度、２５度、又は３０度大きくてもよい。角度４２８は、角度４３０と同じでも異なっていてもよい（例えば、角度４３０より大きくても小さくてもよい）。特定の実施形態では、角度４２６は、約２０～６０度、２５～５０度、又は３０～４０度であってよく、角度４２８及び４３０は、約５～４０度、１０～３０度、又は１５～２５度であってよい。

【0077】

角度４２６、４２８、及び４３０に加えて、膨張段３６０、３６２、及び３６４の軸方向長さ３８５、３９３、及び４０１は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい（例えば、より大きくてもよいし、より小さくてもよい）。例えば、膨張段３６０の軸方向長さ３８５は、膨張段３６２の軸方向長さ３９３、及び／又は膨張段３６４の軸方向長さ４０１と等しくてもよく、これよりも大きくてもよく、これよりも小さくてもよい。膨張段３６２の軸方向長さ３９３は、膨張段３６０の軸方向長さ３８５、及び／又は膨張段３６４の軸方向長さ４０１に等しいか、それより大きいか、又はそれより小さい。膨張段３６４の軸方向長さ４０１は、膨張段３６０の軸方向長さ３８５及び／又は膨張段３６４の軸方向長さ３９３に等しくてもよく、これよりも大きくてもよく、これよりも小さくてもよい。図示の実施形態では、膨張段３６０の軸方向長さ３８５は、膨張段３６０の軸方向長さ３８５及び膨張段３６４の軸方向長さ４０１のそれぞれよりも大きく、膨張段３６２の軸方向長さ３９３は、膨張段３６４の軸方向長さ４０１よりも大きい。

【0078】

移行ダクト２６はまた、対向側壁３７４及び３７６に結合されたフローコンディショナ４３４及び４３６のような１つ以上の内部フローコンディショナ（internal flow conditioners）４３２を含むことができる。図示された実施形態では、内部フローコンディショナ４３２（例えば、フローコンディショナ４３４及び４３６）は、膨張段３６２の対向側壁３９８及び４００に結合されている。しかしながら、内部フローコンディショナ４３２は、膨張段３６０、３６２、及び３６４の各々に配置され、壁（例えば、上部、底部、及び側壁）のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせに結合された１つ又は複数のフローコンディショナを含むことができる。内部フローコンディショナ４３２（例えば、フローコンディショナ４３４及び４３６）は、多孔バッフル（perforated baffles：穴あきバッフル）４３８及び４４０を通る排気ガス１５２の少なくともいくらかの流れを可能にするために、複数の開口部を有する多孔バッフル４３８及び４４０（例えば、多孔プレート：perforated plates）を含むことができる。開口部は、直径１～５０ｍｍの大きさの数百又は数千の開口部を含むことができる。

【0079】

多孔バッフル４３８及び４４０は、側壁３７４及び３７６（例えば、側壁３９８及び４００）に対して、２０～９０度、３０～８５度、４０～８０度、又は５０～７５度の間などの角度４４２で配向され得る。例えば、角度４４２は、少なくとも２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、又は８０度に等しいか、又はそれより大きくてもよい。多孔バッフル４３８及び４４０はまた、中心軸２７０に対して角度４４４、例えば、１０～７０度、２０～６０度、又は３０～５０度の間の鋭角で配向されてもよい。角度４４４は、移行ダクト２６の出口４２４に向かう下流方向に配向され得る。

【0080】

多孔バッフル４３８及び４４０はまた、側壁３９８及び４００から中心軸２７０に向かって半径方向３２に半径方向距離４４６を延びることができる。多孔バッフル４３８及び４４０の半径方向距離４４６は、多孔バッフル４３８及び４４０の位置における側壁３９８及び４００と中心軸２７０との間の半径方向距離４４８の５～６０パーセント、１０～５０パーセント、又は１５～４０パーセントの間であってよい。動作において、多孔バッフル４３８及び４４０は、排気ガス１５２の流れの少なくとも一部を側壁３７４及び３７６から移行ダクト２６の中央領域４５０に向かって方向転換させるのを助けるように構成され、中央領域４５０は、中心軸２７０を含むか、又は中心軸２７０上を横切る。しかしながら、多孔バッフル４３８及び４４０の開口部は、排気ガス１５２の流れの一部が多孔バッフル４３８及び４４０を通過して側壁３７４及び３７６に沿って流れることを依然として許容する。したがって、多孔バッフル４３８及び４４０は、排出口４２４からＨＲＳＧ１６に排出される前に、排気ガス１５２のより均一な分散した流れを提供するのに役立つように構成される。

【0081】

図５は、図１～４の排気ディフューザシステム２２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２２の軸方向－半径方向ディフューザ２４の半径方向ディフューザ部分２４２及び移行ダクト２６の詳細をさらに示しており、半径方向ディフューザ部分２４２は、中央ハブ３０２の多孔壁部分４６０を含む。特定の実施形態では、図１～４の中央ハブ３０２は、多孔壁部分４６０を含んでも含まなくてもよい。図５に示されるように、多孔壁部分４６０は、中央ハブ３０２の内壁３０４に設けられた多孔壁部分４６２と、中央端板４６６に設けられた多孔壁部分４６４とを含む。

【0082】

多孔壁部分４６２は、内壁３０４の環状壁部分（例えば、湾曲した環状壁部分：curved annular wall portion）を含んでもよく、多孔壁部分４６２は、複数の穿孔又は開口（perforations or openings）４６８を含む。同様に、多孔壁部分４６４は、中央端板（central end plate）４６６の円板状部分を含むことができ、多孔壁部分４６４は、複数の穿孔又は開口４７０を含む。作動中、排気ガス１５２の流れの一部は、多孔壁部分４６２の開口４６８を通って、中央ハブ３０２の内部の中央キャビティ又は通路（central cavity or passage）４７２を通って、中央端板４６６の開口４７０を通って、移行ダクト２６の中央領域４５０に向かって流れ出ることができる。従って、多孔壁部４６０（例えば、多孔壁部４６２及び４６４）は、排気ガス１５２の少なくとも一部を中央領域４５０に導き、それにより、中央ハブ３０２の下流の中央領域４５０における低速度領域を回避するのに役立つ。従って、多孔壁部４６０（例えば、多孔壁部４６２及び４６４）は、排気ガス１５２を移行ダクト２６全体により均一に分配するのに役立つ。

【0083】

多孔壁部分４６０（例えば、多孔壁部分４６２及び４６４）は、開口部４６８及び４７０の任意の数、サイズ、及び形状を含み得る。例えば、開口部４６８及び４７０は、少なくとも１０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、又はそれ以上の開口部を含むことができる。開口部４６８及び４７０は、１～１０ｍｍの間の大きさであってよい。開口部４６８及び４７０は、円形、楕円形、正方形、三角形、又は任意の他の形状の開口部を含んでよい。いくつかの実施形態では、中央ハブ３０２は、中央端板４６６の代わりに単一の大きな開口を有するように、中央端板４６６を除外することができる。

【0084】

図６は、図１～４の排気ディフューザシステム２２の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２２の軸方向－半径方向ディフューザ２４の半径方向ディフューザ部分２４２及び移行ダクト２６の詳細をさらに示しており、半径方向ディフューザ部分２４２の中央ハブ３０２は、流路面積調整システム２６０を介して移動可能（すなわち、軸方向に並進可能）である。図示の実施形態では、中央ハブ３０２は、流路面積調整装置２６０のトランスミッション２６４を介して駆動部２６２に（例えば、直接的又は間接的に）結合されている。上述したように、トランスミッション２６４は、中央ハブ３０２に直接結合されてもよいし、支持構造２４４を介して間接的に結合されてもよい。しかしながら、いずれの構成においても、駆動部２６２は、トランスミッション２６４を介して運動を中央ハブ３０２に伝達するようにコントローラ２２０によって制御され、それによって、軸方向オフセット距離４８４によって示されるように、軸方向ディフューザ部分２４０に隣接する第１の位置４８０と軸方向ディフューザ部分２４０から軸方向にオフセットされた第２の位置４８２との間での中央ハブ３０２の軸方向移動を可能にする。中央ハブ３０２が第１の位置４８０から第２の位置４８２に向かって軸方向に移動するにつれて、半径方向ディフューザ部２４２の内壁３０２と外壁３０６とによって画定される断面積４８６が増大し、半径方向ディフューザ部２４２を通る流路面積が増大する。中央ハブ３０２が第２の位置４８２から第１の位置４８０に向かって軸方向に移動すると、断面積４８６が減少して半径方向ディフューザ部分２４２を通る流路面積が減少する。従って、コントローラ２２０は、流路面積調整システム２６０の駆動部２６２を制御して、半径方向ディフューザ部分２４２を通って移行ダクト２６内への流路面積を調整し、それによって、移行ダクト２６内への排気ガスの分配を調整し、移行ダクト２６を通る拡散及び／又は流れの調整を助けることができる。

【0085】

図７は、軸方向－半径方向ディフューザ２４の半径方向ディフューザ部分２４２の詳細をさらに示す、図１～６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る。別段の記載又は図示がない限り、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、図１～図６を参照して上述したものと同じであり、したがって、図７では、同様の要素番号が使用されている。図７に示されるように、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、中心軸２７０を中心とする非対称構成４９０を有し、第１の部分４９２（例えば、上側部分）は、中心軸２７０の反対側で第２の部分４９４（例えば、下側部分）と異なる。例えば、流路２７８が、第１の部分４９２内の第１の通路部分４９６（例えば、上側通路部分）と第２の部分４９４内の第２の通路部分４９８（例えば、下側通路部分）とを含むように、第１の部分４９２と第２の部分４９４との間で異なっていてもよい。

【0086】

図示された実施形態では、半径方向ディフューザ部分２４２は、中心軸２７０を中心とする周方向３４に、内壁３０４と外壁３０６との間の距離５００、内壁３０４の曲率半径５０２、外壁の曲率半径５０４、又はそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない複数の幾何学的変化（例えば、漸進的又は連続的に変化する：progressively or continuously changing）を含み得る。特定の実施形態では、距離５００は、外壁３０６に垂直で内壁３０４まで延びる線に沿って測定され得る。しかしながら、出口２８６において、距離５００は、外壁３０６の端部から内壁３０４の端部まで測定されてもよい。中心軸２７０に沿った任意の特定の軸方向位置において、内壁３０４と外壁３０６との間の距離５００は、中心軸２７０を中心とする円周方向３４において交互に増加及び減少してもよい。特定の実施形態では、距離５００は、第１の部分４９２において最小に達し、第２の部分４９４において最大に達することがある。例えば、出口４８６において、距離５００は、第２の部分４９４における最大値とは正反対に、第１の部分４９２における最小値であってもよい。

【0087】

距離５００の変動は、内壁３０４の半径５０２の変動及び／又は外壁３０６の半径５０４の変動によって少なくとも部分的に達成され得る。いくつかの実施形態では、中心軸２７０に沿った任意の特定の軸方向位置において、内壁３０４の半径５０２は可変である一方で外壁３０６の半径５０４は中心軸２７０を中心とする周方向３４において一定であってもよく、又は内壁３０４の半径５０２は一定である一方で外壁３０６の半径５０４は中心軸２７０を中心とする周方向３４において可変であってもよい。図示の実施形態では、距離５００は可変であり、内壁３０４の半径５０２は、中心軸２７０を中心とする円周方向３４において可変であり、通路２７８及び出口２８６が第１の部分４９２及び第２の部分４９４（例えば、上部及び下部）の間で変化するようになっている。例えば、第１の部分４９２（例えば、上側部分）における通路２７８の出口２８６及び第１の通路部分４９６は、第２の部分４９４（例えば、下側部分４９４）における出口２８６及び第２の通路部分４９８と比較して、より小さいか、又は、より制限され得る。

【0088】

距離５００及び内壁３０４の半径５０２の変動はまた、中央端部プレート４６６が中心軸２７０に対して角度５０６で配向されることをもたらす可能性がある。例えば、中央端部プレート４６６は、第１の部分４９２から第２の部分４９４に向かって下流方向に角度を付けられてもよく、角度５０６は、６０度から８５度の間、又は６５度から７５度の間の鋭角であってもよい。従って、中央端部プレート４６６は、傾斜した中央端部プレートとして記載され得る。

【0089】

全体として、図７の軸方向－半径方向ディフューザ２４の非対称構成４９０は、排気ガス１５２の流れを移行ダクト２６の下部に向かってより多く分配し、排気ガス１５２の流れを移行ダクト２６の上部に向かってより少なく分配して、排気ガス１５２を移行ダクト２６全体により均一に拡散及び分配するのを助けるように構成され得る。いくつかの実施形態では、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、図７の非対称構成４９０を、逆方向（例えば、中心軸２７０を中心に１８０度回転した方向）又は横方向（例えば、中心軸２７０を中心に９０度回転した方向）で使用してもよい。図７の軸方向－半径方向ディフューザ２４は、図１～図８を参照して本明細書に図示及び説明される排気ディフューザシステム２２のすべての態様と共に使用され得る。

【0090】

図８は、軸方向－半径方向ディフューザ２４の半径方向ディフューザ部分２４２の詳細をさらに示す、図１～６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る。別段の記載又は図示がない限り、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、図１～図６を参照して上述したものと同じであり、したがって、図８では、同様の要素番号が使用されている。図８に示されるように、軸方向－半径方向ディフューザ２４は、中心軸２７０を中心とするＳ字湾曲プロファイル５２０を有し、Ｓ字湾曲プロファイル５２０は、中心軸２７０を中心とする周方向３４に延びる内壁３０４の内側Ｓ字湾曲プロファイル５２２及び外壁３０６の外側Ｓ字湾曲プロファイル５２４を含む。内側Ｓ字カーブ形状５２２は、中心軸２７０に沿った流れ方向２８２において、外側にカーブした又は凸状の形状５２８に移行する内側にカーブした又は凹状の形状５２６を含み、内側Ｓ字カーブ形状５２２（例えば、形状５２６及び５２８を有する）は、中心軸２７０を中心とする円周方向３４に延びる。同様に、外側Ｓ字湾曲プロファイル５２４は、中心軸２７０に沿った流れ方向２８２において外側湾曲プロファイル又は凸状のプロファイル５３２に移行する内側湾曲プロファイル又は凹状のプロファイル５３０を含み、外側Ｓ字湾曲プロファイル５２４（例えば、プロファイル５３０及び５３２を有する）は、中心軸２７０を中心とする円周方向３４に延びる。特定の実施形態では、内側及び外側Ｓ字湾曲プロファイル５２２及び５２４は、中心軸２７０に関して対称である。しかしながら、いくつかの実施形態では、内側及び外側のＳ字湾曲プロファイル５２２及び５２４は、図７の非対称構成４９０との組み合わせなど、中心軸２７０に関して非対称である。

【0091】

動作において（In operation：運転中において）、内側及び外側Ｓ字湾曲プロファイル５２２及び５２４の内側に湾曲したプロファイル５２６及び５３０は、軸方向ディフューザ部分２４０からの排気ガス１５２の最初の半径方向拡散を提供するように構成されることがあり、一方、内側及び外側Ｓ字湾曲プロファイル５２２及び５２４の外側に湾曲したプロファイル５２８及び５３２は、半径方向拡散を継続し、移行ダクト２６の膨張段３６０への排出のために排気ガス１５２の流れの移行を開始するように構成されることがある。換言すれば、内側に湾曲したプロファイル５２６及び５３０は、軸方向３０から半径方向３２に向かって排気ガス１５２の流れを転向させるように構成されてもよく、外側に湾曲したプロファイル５２８及び５３２は、半径方向３２から軸方向３０に向かって排気ガス１５２の流れを転向させるように構成されてもよい。図示の実施形態では、内壁３０４の半径５０２は、内側に湾曲したプロファイル５２６に続いて外側に湾曲したプロファイル５２８に沿って流れ方向２８２に連続的に変化してもよく、外壁３０６の半径５０４は、内側に湾曲したプロファイル５３０に続いて外側に湾曲したプロファイル５３２に沿って流れ方向２８２に連続的に変化してもよい。図８の軸方向－半径方向ディフューザ２４は、図１～図７を参照して本明細書に図示及び説明される排気ディフューザシステム２２のすべての態様と共に使用され得る。

【0092】

本発明の技術的効果は、移行ダクト２６に結合された軸方向－半径方向ディフューザ２４を有する排気ディフューザシステム２２を含み、この排気ディフューザシステム２２は、ガスタービン装置１２とＨＲＳＧ１６との間の排気ガス１５２を、様々なガス処理装置のためのスペースを確保するために、縮小された設置面積で拡散させるのに役立つ。排気ディフューザシステム２２の実施形態は、軸方向ディフューザのみではなく、軸方向－半径方向ディフューザ２４を使用することにより、長さが短縮されている。軸方向－半径方向ディフューザ２４は、半径方向ディフューザ部分２４２の中央ハブ３０２に結合された流路面積調整システム２６０を介するなどして、移行ダクト２４内への流路面積及び排気ガス分布を調整するように調整可能であってもよい。半径方向ディフューザ部分２４２はまた、半径方向ディフューザ部分２４２から下流の低流速領域を回避するための多孔壁部分４６０、移行ダクト２６内への排気ガス１５２の分配を助けるための非対称構成４９０、及び半径方向ディフューザ部分２４２から移行ダクト２６内への排気ガス１５２の流れの移行を助けるように構成されたＳ字カーブ形状５２０を含むことができる。移行ダクト２６はまた、軸方向－半径方向ディフューザ２４からＨＲＳＧ１６への排気ガス１５２の流れを徐々に膨張させて旋回させるように構成された複数の膨張段３６０、３６２、及び３６４を含んでもよい。移行ダクト２６はまた、排気ガス１５２の流れを移行ダクト２６の壁から遠ざけ、排気ガス１５２の流れをＨＲＳＧ１６から上流により均一に分配するのを助けるように構成された内部フローコンディショナ４３２を含んでもよい。

【0093】

上記で詳細に説明した主題は、以下に示すように、１つ又は複数の条項によって定義することができる。
［実施形態１］
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を含む。前記軸方向－半径方向ディフューザは、入口と、出口と、前記入口と前記出口との間の軸方向ディフューザ部分と、前記軸方向ディフューザ部分と前記出口との間の半径方向ディフューザ部分とを含み、前記入口は、ガスタービンシステムに結合するように構成される。移行ダクトは、前記軸方向－半径方向ディフューザに結合され、前記出口は、前記移行ダクトの吸気部分の内側に配置され、前記移行ダクトは、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。
［実施形態２］
前記排気ディフューザシステムに結合された前記ガスタービンシステム、前記排気ディフューザシステムに結合された前記ＨＲＳＧ、前記ＨＲＳＧの下流にガス捕捉システムを有するガス処理システム、又はそれらの組合せを含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態３］
前記移行ダクトが、前記軸方向－半径方向ディフューザから前記ＨＲＳＧのダクトまで上向きに傾斜している、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態４］
前記移行ダクトが、前記軸方向－半径方向ディフューザから前記ＨＲＳＧへの流れ方向に拡大する断面積を有する、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態５］
前記移行ダクトが、断面積の異なる膨張率を有する複数の膨張段を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態６］
前記吸気部が、前記複数の膨張段のうちの第１の膨張段を含み、前記第１の膨張段に沿った前記移行ダクトの第１の段の壁が、中心軸の周りで前記軸方向－半径方向ディフューザの中心軸から離れて発散する、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態７］
前記第１の段の壁は、第１の頂部壁、第１の底部壁、及び中心軸から離れて発散する第１の対向する側壁を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態８］
前記複数の膨張段のうちの第２の膨張段が、中心軸から離れて発散する第２の対向側壁を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態９］
前記排出部は、前記複数の膨張段のうちの第３の膨張段を含み、前記第３の膨張段は、前記中心軸から離れて発散する第３の対向側壁を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１０］
前記第２の膨張段が、中心軸に対して上方に傾斜している第２の頂部及び底部壁を含み、前記第３の膨張段が、中心軸に対して上方に傾斜している第３の頂部及び底部壁を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１１］
前記移行ダクトが、前記軸方向－半径方向ディフューザの中心軸に対して鋭角に配向された複数の多孔バッフルを含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１２］
前記軸方向ディフューザ部分が、中心軸の周りに配置された第１の内壁、第１の内壁の周りに配置された第１の外壁、及び、第１の内壁と外壁との間の第１の排気通路を有する第１の中心ハブを含み、前記半径方向ディフューザ部分が、中心軸の周りに配置された第２の内壁を有する第２の中心ハブを含み、第２の内壁の周りに配置された第２の外壁と、第２の内壁と外壁の間にあり、第１の排気通路に流体連通している第２の排気通路と、を有し、半径方向ディフューザ部分は、軸方向ディフューザ部分から出口まで、中心軸から離れる方向に外向きに回転する、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１３］
前記軸方向ディフューザ部分が、中心軸に沿った第１の軸方向位置における第１の内壁と外壁との間の第１の複数の半径方向支持体と、中心軸に沿った第２の軸方向位置における第２の内壁と外壁との間の第２の複数の半径方向支持体とを含み、前記第２の複数の半径方向支持体が、マンウェイを有する１つ又は複数の半径方向支持体と、マンウェイを有さない１つ又は複数の半径方向支持体とを含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１４］
前記半径方向ディフューザ部分から基部まで延びる支持構造を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１５］
前記支持構造が、第２の中央ハブからベースまで延びる第１及び第２の支持体を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１６］
前記第２の中央ハブの第２の内壁が多孔壁部分を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１７］
前記第２の中央ハブが、流路面積調整システムの駆動部に結合され、前記駆動部が、前記第２の中央ハブを動かして前記第２の内壁と外壁との間の流れを調整するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１８］
前記半径方向ディフューザ部分が、前記軸方向－半径方向ディフューザの中心軸に対して非対称である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
［実施形態１９］
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ことを含む。前記軸方向－半径方向ディフューザは、入口と、出口と、前記入口と前記出口との間の軸方向ディフューザ部分と、前記軸方向ディフューザ部分と前記出口との間の半径方向ディフューザ部分とを含み、前記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、排気ガスを前記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。前記移行ダクトは、前記軸方向－半径方向ディフューザに結合され、前記出口は、前記移行ダクトの吸気部分の内側に配置され、前記移行ダクトは、前記ＨＲＳＧに結合された排出部分を含む。
［実施形態２０］
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。前記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、前記内壁と前記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。前記排気ディフューザシステムは、前記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を有する流路面積調整システムを含む。前記排気ディフューザシステムはまた、前記駆動部に結合された制御装置を含み、前記制御装置は、前記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前記半径方向ディフューザ部分の前記中央ハブを動かすように前記駆動部を制御するように構成される。

【0094】

本明細書では、実施例を用いて、最良の態様を含む本発明を開示し、また、当業者であれば誰でも、任意の装置又はシステムの製造及び使用、ならびに組み込まれた任意の方法の実行を含む本発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者に思いつく他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0095】

１０：複合サイクルシステム １２：ガスタービンシステム １４：蒸気タービンシステム １６：排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ） １８：ガス処理システム ２０：ガス捕捉システム ２２：排気ディフューザシステム ２４：軸方向－半径方向ディフューザ ２６：移行ダクト ３０：軸方向／軸方向軸 ３２：半径方向／半径方向軸 ３４：円周方向／円周方向軸 ３６：回転軸 ４０：吸気部 ４２：圧縮機／コンプレッサ部 ４４：燃焼器部 ４６：タービン／タービン部 ４８：排気部 ５０、１１４、１２８：シャフト ５２：ケーシング ５４：回転圧縮機ブレード ５６：静止圧縮機ベーン ５８：圧縮機ステージ ６０：吸気ガス ６２：燃焼器 ６４：ヘッド端部 ６６：燃焼部 ６８：燃焼室 ７０：燃焼器ライナ ７２：フロースリーブ ７４：通路 ７６：上流方向 ７８：ヘッド端部チャンバ ８０：中間プレート ８２：燃料ノズル ８４：端部プレート ８６：圧縮ガス ８８：燃料システム ９０：燃料供給システム ９２、９４、９６、９８：燃料回路 １００：構成要素 １０４：圧縮空気 １０６：圧縮機システム １０８：空気圧縮機 １１０：駆動部 １１２：高温燃焼ガス １１６：ケーシング １１８：回転タービンブレード １２０：静止タービンベーン １２２：タービンステージ １２４：中間シャフト １２６、１８０：負荷 １５０：ＥＧＲシステム １５２、１８４：排気ガス １６０：高圧セクション １６２：中間圧セクション １６４：低圧セクション １６６：高圧蒸気 １６８：中間圧蒸気 １７０：低圧蒸気 １７２：高圧蒸気タービン １７４：中間圧蒸気タービン １７６：低圧蒸気タービン １７８：シャフト １８２：復水 １９０、１９２、１９４：ガス捕捉システム／ＧＣＳ １９６、１９８、２００、２０２：構成要素 ２０４：捕捉ガス ２０６：圧縮システム ２０８：貯蔵／パイプライン ２１０、２１２、２１４：構成要素 ２２０：コントローラ ２２２：センサ ２２４：プロセッサ ２２６：メモリ ２２８：実行可能な命令 ２４０：軸方向ディフューザ部分 ２４２：半径方向ディフューザ部分 ２４４：支持構造 ２４６、２４８、２５０：タービン結合部／タービンマウント ２５２：ダクト ２５４：基部 ２５６：フレームワーク ２５８：支持体 ２６０：流路面積調整システム ２６２：駆動部 ２６４：トランスミッション ２７０：中心軸 ２７２：中央ハブ ２７４：内壁 ２７６：外壁 ２７８、２９４、３０８：流路 ２８０：半径方向支持体 ２８２：流れ方向 ２８４：入口 ２８６：出口 ２８８、３０２：中心ハブ ２９０：内壁 ２９２：外壁 ２９５：上流縁／前縁 ２９６、２９８、３００：半径方向支持体 ２９７：下流縁／後縁 ３０４：内壁 ３０６：外壁 ３１０：中央ハブインターフェース ３１２：内壁インターフェース ３１４：外壁インターフェース ３１６、３１８：中心フランジ／プレート ３２０、３２２：内壁 ３２４、３２６：外壁 ３２８：第１の角度 ３３０：第２の角度 ３３２：第１の軸方向位置 ３３４：第２の軸方向位置 ３３６：上側部分 ３３８：下側部分 ３４０、３４２：幅、直径、又は断面積 ３４４：中空の内部 ３４６：角度 ３４８：軸 ３５０：矢印 ３６０、３６２、３６４：膨張段 ３６６：上流側壁／前壁 ３６８：開口部 ３７０：頂部壁 ３７２：底部壁 ３７４、３７６：対向側壁 ３７８：頂部壁 ３８０：底部壁 ３８２、３８４：対向側壁 ３８５：第１の軸方向距離 ３８６：頂部壁 ３８８：底部壁 ３９０、３９２：対向側壁 ３９３：第２の軸方向距離 ３９４：頂部壁 ３９６：底部壁 ３９８、４００：側壁 ４０１：第３の軸方向距離 ４０２、４０６、４１０、４１２、４１４、４１６、４２０、４２６、４２８、４３０、４４２、４４４、５０６：角度 ４０４、４０８：底部壁部分 ４２２：中心軸 ４２４：出口 ４３２、４３４、４３６：内部フローコンディショナ ４３８、４４０：多孔バッフル ４４６、４４８：半径方向距離 ４５０：中央領域 ４６０、４６２、４６４：多孔壁部分 ４６６：中央端板 ４６８、４７０：穿孔／開口 ４７２：中央キャビティ／通路 ４８０：第１の位置 ４８２：第２の位置 ４８４：軸方向オフセット距離 ４８６：断面積 ４９０：非対称構成 ４９２：第１の部分 ４９４：第２の部分 ４９６：第１の通路部分 ４９８：第２の通路部分 ５００：距離 ５０２、５０４：の曲率半径 ５２０：Ｓ字湾曲プロファイル ５２２：内側Ｓ字湾曲プロファイル ５２４：外側Ｓ字湾曲プロファイル ５２６：内側に湾曲した形状／凹状の形状 ５２８：外側に湾曲した形状／凸状の形状 ５３０：内側に湾曲したプロファイル／凹状のプロファイル ５３２：外側に湾曲したプロファイル／凸状のプロファイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【外国語明細書】