(57)【要約】【課題】排気ガスは通常、ガスタービン運転の副生成物として廃棄される。【解決手段】システムは、タービン燃焼器と、該タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、該タービンにより駆動される排気ガス圧縮機とを有するガスタービンシステムを含む。排気ガス圧縮機は、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成される。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを含む。ＥＧＲシステムは、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成される。本システムは更に、１又は２以上の酸化剤圧縮機を有する主酸化剤圧縮システムを含む。１又は２以上の酸化剤圧縮機は、排気ガス圧縮機とは別個のものであり、１又は２以上の酸化剤圧縮機は、燃焼生成物を発生する際にタービン燃焼器によって利用される全ての圧縮酸化剤を供給するよう構成される。【選択図】図５
2019031979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
ガスタービンシステムを備え、
前記ガスタービンシステムが、
タービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、
前記タービンにより駆動される排気ガス圧縮器であって、排気ガスを圧縮して前記タービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、を有し、
前記システムは更に、
排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスを前記タービンから前記排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
圧縮酸化剤を前記ガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムと、を備え、
前記主酸化剤圧縮システムが、
前記ガスタービンシステムのシャフトに結合され、前記ガスタービンシステムにより少なくとも部分的に駆動される第１の酸化剤圧縮機と、
第２の酸化剤圧縮機と、を有し、
前記システムは更に、
前記ガスタービンシステムの前記シャフトに結合された発電機と、
前記第２の酸化剤圧縮機に結合された駆動装置と、を有し、
前記駆動装置は蒸気タービン又は電気モータを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１の酸化剤圧縮機と前記第２の酸化剤圧縮機は、直列圧縮構成で動作するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の酸化剤圧縮機は低圧酸化剤圧縮機であり、前記第２の酸化剤圧縮機は、高圧酸化剤圧縮機である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２の酸化剤圧縮機に結合された駆動装置は蒸気タービンを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＥＧＲシステムは、水のストリームを受け入れ、前記排気ガスとの熱交換関係により、蒸気を発生させるように構成された熱回収蒸気発生器を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記熱回収蒸気発生器は、前記蒸気を前記蒸気タービンに供給するように構成され、前記蒸気タービンは、前記蒸気から生じた電力により、前記第２の酸化剤圧縮機を駆動するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記駆動装置は電気モータであり、前記電気モータは前記発電機から電力を受け入れ、前記第２の酸化剤圧縮機を駆動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記駆動装置を前記第２の酸化剤圧縮機に結合するギアボックスをさらに備え、
前記ギアボックスは、前記第２の酸化剤圧縮機が、前記駆動装置の作動速度とは異なる速度で作動するのを可能にするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ギアボックスは、互いにほぼ平行な入力シャフトと出力シャフトとを有する平行軸ギアボックスを有する、又は、互いに且つ前記ガスタービンシステムの軸線と一直線状になった入力シャフトと出力シャフトとを有する遊星ギアボックスを有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記酸化剤中において０．９５〜１．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させるよう構成されたタービン燃焼器を有する量論的燃焼システムを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
システムであって、
ガスタービンシステムを備え、
前記ガスタービンシステムが、
タービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、
前記タービンにより駆動される排気ガス圧縮器であって、排気ガスを圧縮して前記タービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、を有し、
前記システムは更に、
排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスを前記タービンから前記排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
圧縮酸化剤を前記ガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムと、を備え、
前記主酸化剤圧縮システムが、
前記ガスタービンシステムのシャフトに直列に結合され、前記ガスタービンシステムにより少なくとも部分的に駆動される第１の酸化剤圧縮機と、
前記ガスタービンシステムの前記シャフトに、前記第１の酸化剤圧縮機と前記ガスタービンの間で直列に結合され、前記ガスタービンシステムにより少なくとも部分的に駆動される第２の酸化剤圧縮機と、を有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記第１の酸化剤圧縮機は、前記第２の酸化剤圧縮機から圧縮された酸化剤を受け取る、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の酸化剤圧縮機は低圧酸化剤圧縮機であり、前記第２の酸化剤圧縮機は、高圧酸化剤圧縮機である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の酸化剤圧縮機は遠心圧縮機であり、前記第２の酸化剤圧縮機は軸流圧縮機である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記酸化剤中において０．９５〜１．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させるよう構成されたタービン燃焼器を有する量論的燃焼システムを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
システムであって、
ガスタービンシステムを備え、
前記ガスタービンシステムが、
タービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、
前記タービンにより駆動される排気ガス圧縮器であって、排気ガスを圧縮して前記タービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、を有し、
前記システムは更に、
排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスを前記タービンから前記排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
圧縮酸化剤を前記ガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムと、を備え、
前記主酸化剤圧縮システムが、
前記ガスタービンシステムのシャフトに結合され、前記ガスタービンシステムにより少なくとも部分的に駆動される第１の酸化剤圧縮機と、
前記第１の酸化剤圧縮機から部分的に圧縮された酸化剤を受け取り、圧縮された酸化剤を前記ガスタービンシステムに供給するように構成された第２の酸化剤圧縮機と、を有し、
前記システムは、さらに、
前記第２の酸化剤圧縮機に結合され、前記第２の酸化剤圧縮機を少なくとも部分的に駆動するように構成された蒸気タービンを備える、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記第１の酸化剤圧縮機は遠心圧縮機であり、前記第２の酸化剤圧縮機は軸流圧縮機である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ガスタービンシステムは、水のストリームを受け入れ、前記排気ガスとの熱交換関係により、蒸気を発生させるように構成された熱回収蒸気発生器を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記熱回収蒸気発生器は、前記蒸気を前記蒸気タービンに供給するように構成され、前記蒸気タービンは、前記蒸気から生じた電力により、前記第２の酸化剤圧縮機を駆動するように構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記蒸気タービンを前記第２の酸化剤圧縮機に結合するギアボックスをさらに備え、
前記ギアボックスは、前記第２の酸化剤圧縮機が、前記蒸気タービンの作動速度とは異なる速度で作動するのを可能にするように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１３年１０月２９日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＯＸＩＤＡＮＴ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許本出願第１４／０６６，５７９号、２０１２年１２月２８日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＯＸＩＤＡＮＴ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７４７，１９２号、２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２，１１８号、２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＦＵＥＬ−ＤＩＬＵＥＮＴ  ＭＩＸＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２，１１５号、２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＯＸＩＤＡＮＴ−ＤＩＬＵＥＮＴ  ＭＩＸＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２，１１４号、及び２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＬＯＡＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＷＩＴＨ  ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭである米国特許仮出願第６１／７２２，１１１号に対して優先権及び利益を主張し、これら特許出願の全ては、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書で開示される主題は、ガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガスタービンエンジンは、発電、航空機、及び種々の機械装置など、幅広い種類の用途で使用されている。ガスタービンエンジンは、一般に、燃焼器セクションにおいて酸化剤（例えば、空気）と共に燃料を燃焼させて高温の燃焼生成物を発生し、これによりタービンセクションの１又は２以上のタービン段を駆動する。次いで、タービンセクションは、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動し、これにより燃料と共に燃焼器セクションに吸入するため酸化剤を圧縮する。この場合も同様に、燃料及び酸化剤は、燃焼器セクションにおいて混合され、次いで、燃焼して高温の燃焼生成物を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスタービンエンジンは一般に、１又は２以上の希釈ガスと共に酸化剤を圧縮する圧縮機を含む。残念ながら、燃焼器セクションへの酸化剤及び希釈ガスの流れをこのようにして制御することにより、様々な排出エミッション及び出力要件に影響を与える可能性がある。更に、ガスタービンエンジンは通常、酸化剤として膨大な量の空気を消費し、かなりの量の排気ガスを大気に放出する。換言すると、排気ガスは通常、ガスタービン運転の副生成物として廃棄される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
最初に請求項に記載された本発明の範囲内にある特定の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、以下に記載した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
【０００６】
第１の実施形態において、システムは、タービン燃焼器と、該タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、該タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成される排気ガス圧縮機と、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成される排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を有するガスタービンシステムを含む。本システムはまた、圧縮酸化剤をガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムを含み、該主酸化剤圧縮システムが、第１の酸化剤圧縮機と、ガスタービンシステムの第１の作動速度と異なる第１の速度で第１の酸化剤圧縮機が動作できるように構成された第１のギアボックスと、を含む。
【０００７】
第２の実施形態において、システムは、タービン燃焼器と、該タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、該タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成される排気ガス圧縮機と、を有するガスタービンシステムを含む。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを含む。本システムはまた、圧縮酸化剤を前記ガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムを含み、該主酸化剤圧縮システムは、第１の酸化剤圧縮機と、第２の酸化剤圧縮機と、を含み、第１及び第２の酸化剤圧縮機がガスタービンシステムによって駆動される。
【０００８】
第３の実施形態において、システムは、タービン燃焼器と、該タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、該タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成される排気ガス圧縮機と、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成される排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を有するガスタービンシステムを含む。本システムはまた、圧縮酸化剤をガスタービンシステムに供給するよう構成され、１又は２以上の酸化剤圧縮機を含む主酸化剤圧縮システムと、ガスタービンシステムに結合され、排気ガスからの熱を給水に伝達することによって蒸気を発生するよう構成された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）と、を含み、ＥＧＲシステムの排気ガス再循環経路がＨＲＳＧを通って延びており、本システムが更に、ガスタービンシステムの軸線に沿って配置され且つＨＲＳＧからの蒸気によって少なくとも部分的に駆動された蒸気タービンを含み、該蒸気タービンが、給水の少なくとも一部として凝縮液をＨＲＳＧに戻すように構成される。
【０００９】
第４の実施形態において、システムは、タービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を有するガスタービンシステムを含む。本システムはまた、１又は２以上の酸化剤圧縮機を含む主酸化剤圧縮システムを含み、１又は２以上の酸化剤圧縮機が、排気ガス圧縮機とは別個のものであり、１又は２以上の酸化剤圧縮機が、燃焼生成物を発生する際にタービン燃焼器によって利用される全ての圧縮酸化剤を供給するよう構成される。
【００１０】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】炭化水素生成システムに結合されたタービンベースのサービスシステムを有するシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図２】制御システム及び複合サイクルシステムを更に示す、図１のシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図３】ガスタービンエンジン、排気ガス供給システム、及び排気ガス処理システムの詳細を更に示す、図１及び２のシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図４】図１〜３のシステムを作動させるプロセスの１つの実施形態のフローチャートである。
【図５】発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって直接駆動される主酸化剤圧縮機を有する、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図６】ＳＥＧＲ  ＧＴシステムにより直接駆動され且つ発電機を駆動する主酸化剤圧縮機を有する、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図７】発電機及びギアボックスを介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって直接駆動される主酸化剤圧縮機を有する、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図８】発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮を有する、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図９】発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮を有し、低圧圧縮機が軸流圧縮機であり、高圧圧縮機が遠心圧縮機である、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１０】ＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮機を有し、低圧圧縮機がＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動され、高圧圧縮機が低圧圧縮機、発電機及びギアボックスを介して駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１１】ＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮機を有し、低圧圧縮機が発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動され、高圧圧縮機が低圧圧縮機及びギアボックスを介して駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１２】高圧圧縮機が遠心圧縮機である、図１１の実施形態と同様の図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１３】酸化剤圧縮が並列動作し且つ発電機及びギアボックスを介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムにより直列駆動される主酸化剤圧縮機によって実施される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１４】酸化剤圧縮が並列動作する主酸化剤圧縮機によって実施され、１つの圧縮機が発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムにより駆動され、他方の酸化剤圧縮機が追加の駆動装置及び追加のギアボックスにより駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１５】酸化剤圧縮が直列圧縮構成で動作する低圧及び高圧圧縮機によって実施され、低圧圧縮機が発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムにより駆動され、低圧圧縮機がギアボックスを介して追加の駆動装置により駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１６】高圧圧縮機が遠心圧縮機である、図１５の実施形態と同様の図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１７】酸化剤圧縮が直列圧縮構成で動作する低圧及び高圧圧縮機によって実施され、高圧圧縮機が発電機及びギアボックスを介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムにより駆動され、低圧圧縮機が追加のギアボックスを介して追加の駆動装置により駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１８】ＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮を有し、低圧圧縮機が発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動され、高圧圧縮機が低圧圧縮機及びギアボックスを介して駆動され、低圧及び高圧圧縮機の間で低圧圧縮酸化剤流路に沿ってスプレー中間冷却器が位置付けられた、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図１９】ＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮を有し、低圧圧縮機が発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動され、高圧圧縮機が低圧圧縮機及びギアボックスを介して駆動され、低圧及び高圧圧縮機の間で低圧圧縮酸化剤流路に沿って冷却器が位置付けられた、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図２０】ＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される低圧及び高圧圧縮機に分離された酸化剤圧縮を有し、低圧圧縮機が発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動され、高圧圧縮機が低圧圧縮機及びギアボックスを介して駆動され、低圧及び高圧圧縮機の間で低圧圧縮酸化剤流路に沿って蒸気発生器及び給水ヒータが位置付けられた、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図２１】蒸気タービン及び発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される主酸化剤圧縮機を有する、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図２２】発電機及び蒸気タービンを介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって駆動される主酸化剤圧縮機を有する、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図２３】発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって部分的に駆動される主酸化剤圧縮機を有し、該主酸化剤圧縮機がまた蒸気タービンによっても部分的に駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【図２４】発電機を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステムによって部分的に駆動される主酸化剤圧縮機を有し、該主酸化剤圧縮機がまたクラッチを介して蒸気タービンによっても部分的に駆動される、図３の酸化剤圧縮システムの１つの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の１又は２以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行う取り組みの一環として、本明細書では、実際の実施構成の全ての特徴については説明しない場合がある。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。その上、このような開発の取り組みは、複雑で多大な時間を必要とする場合があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１３】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。
【００１４】
以下で詳細に検討されるように、開示される実施形態は、全体的に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を備えたガスタービンシステムに関し、より詳細には、ＥＧＲを用いたガスタービンシステムの量論的作動に関する。例えば、ガスタービンシステムは、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスを再循環させ、再循環された排気ガスの少なくとも一部と共に燃料及び酸化剤を量論的に燃焼させて、様々な目標システムにおいて使用するために排気ガスを取り込むよう構成することができる。量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することによって、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）の濃度レベルを上昇させるのに役立ち、種々の目標システムで使用するためにＣＯ2及び窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう後処理することができる。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って種々の排気ガスプロセス（例えば、熱回収、触媒反応、その他）を利用し、これによりＣＯ2の濃度レベルを上昇させ、他のエミッション（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素）の濃度レベルを低下させ、エネルギー回収（例えば、熱回収ユニットを用いて）を向上させることができる。
【００１５】
更に、ガスタービンエンジンは、酸化剤圧縮のために、ガスタービンの圧縮機を利用するのではなく、或いはガスタービンの圧縮機の利用に加えて、別個の主酸化剤圧縮システムを利用するよう構成することができる。別個の主酸化剤圧縮システムを使用することにより、酸化剤を所望の流量、温度、圧力などで制御可能に確実に生成することができ、このことはまた、タービンベースシステムの種々の構成要素の燃焼及び作動効率を向上させるのに役立つ。その結果、タービンベースシステムは、下流側プロセスで更に使用するために種々の所望のパラメータ（例えば、組成、流量、圧力、温度）を有する排気ガスを確実且つ制御可能に生成することができる。実施可能な目標システムは、パイプライン、貯蔵タンク、炭素隔離システム、及び原油二次回収（ＥＯＲ）システムのような炭化水素生成システムを含む。
【００１６】
図１は、タービンベースのサービスシステム１４に関連する炭化水素生成システム１２を有するシステム１０の１つの実施形態の概略図である。以下でより詳細に検討するように、タービンベースのサービスシステム１４の種々の実施形態は、電力、機械出力、及び流体（例えば、排気ガス）などの種々のサービスを炭化水素生成システム１２に提供し、オイル及び／又はガスの生成又は取り出しを促進するよう構成される。図示の実施形態において、炭化水素生成システム１２は、オイル／ガス抽出システム１６及び原油二次回収（ＥＯＲ）システム１８を含み、これらは、地下リザーバ２０（例えば、オイル、ガス、又は炭化水素リザーバ）に結合される。オイル／ガス抽出システム１６は、オイル／ガス井戸２６に結合された様々な坑外設備（クリスマスツリー又は生成ツリー２４など）を含む。更に、井戸２６は、地中３２にある掘削ボア３０を通って地下リザーバ２０まで延びる１又は２以上の管体２８を含むことができる。ツリー２４は、地下リザーバ２０との間で圧力を調節し流れを制御する、１又は２以上のバルブ、チョーク、分離スリーブ、噴出防止装置、及び種々の流れ制御装置を含む。ツリー２４は、一般に、地下リザーバ２０の外への生産流体（例えば、オイル又はガス）の流れを制御するのに使用されるが、ＥＯＲシステム１８は、１又は２以上の流体を地下リザーバ２０内に注入することによりオイル又はガスの生産を増大させることができる。
【００１７】
従って、ＥＯＲシステム１８は、地中３２にあるボア３８を通って地下リザーバ２０内に延びる１又は２以上の管体３６を有する流体注入システム３４を含むことができる。例えば、ＥＯＲシステム１８は、１又は２以上の流体４０（ガス、蒸気、水、化学物質、又はこれらの何らかの組み合わせ）を流体注入システム３４に送ることができる。例えば、以下でより詳細に検討するように、ＥＯＲシステム１８は、タービンベースのサービスシステム１４に結合され、その結果、システム１４は、排気ガス４２（例えば、実質的に又は完全に酸素を伴わない）をＥＯＲシステム１８に送り、注入流体４０として用いることができるようになる。流体注入システム３４は、矢印４４で示されるように、流体４０（例えば、排気ガス４２）を１又は２以上の管体３６を通って地下リザーバ２０に送る。注入流体４０は、オイル／ガス井戸２６の管体２８からオフセット距離４６だけ離れた管体３６を通って地下リザーバ２０に流入する。従って、注入流体４０は、地下リザーバ２０内に配置されたオイル／ガス４８を移動させ、矢印５０で示されるように、オイル／ガス４８を炭化水素生成システム１２の１又は２以上の管体２８を通って上方に送り出す。以下でより詳細に検討するように、注入流体４０は、炭化水素生成システム１２によって必要に応じて施設内で排気ガス４２を発生させることができるタービンベースのサービスシステム１４から生じた排気ガス４２を含むことができる。換言すると、タービンベースのシステム１４は、１又は２以上のサービス（例えば、電力、機械出力、蒸気、水（例えば、脱塩水）と、炭化水素生成システム１２が使用する排気ガス（例えば、実質的に酸素を伴わない）とを同時に発生させ、これによりこのようなサービスの外部供給源への依存を低減又は排除することができる。
【００１８】
図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステム５２及び排気ガス（ＥＧ）プロセスシステム５４を含む。ガスタービンシステム５２は、燃料リーン制御モード又は燃料リッチ制御モードのような、量論的燃焼運転モード（例えば、量論的制御モード）及び非量論的燃焼運転モード（例えば、非量論的制御モード）で作動するよう構成することができる。量論的制御モードにおいては、燃焼は、全体的に、燃料及び酸化剤の実質的に化学量論比で生じ、これにより実質的に量論的燃焼を生じることになる。詳細には、量論的燃焼は、一般に、燃焼生成物が実質的に又は完全に未燃燃料及び酸化剤を含まないように、燃焼反応において燃料及び酸化剤の実質的に全てを消費することを伴う。量論的燃焼の１つの尺度は、当量比すなわちファイ（Φ）であり、量論的燃料／酸化剤比に対する実際の燃料／酸化剤比の割合である。１．０よりも大きい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リッチ燃焼をもたらし、他方、１．０よりも小さい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リーン燃焼をもたらす。対照的に、当量比１．０は、燃料リッチでもなく燃料リーンでもない燃焼をもたらし、従って、燃焼反応において燃料及び酸化剤の全てを実質的に消費する。開示された実施形態の文脈において、用語「量論的」又は「実質的に量論」とは、約０．９５〜約１．０５の当量比を指すことができる。しかしながら、開示された実施形態はまた、当量比１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、又はそれ以上を含むことができる。この場合も同様に、タービンベースのサービスシステム１４における燃料及び酸化剤の量論的燃焼は、残存する未燃燃料又は酸化剤が実質的に存在しない燃焼生成物又は排気ガス（例えば、４２）をもたらすことができる。例えば、排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセント未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯX）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。しかしながら、開示された実施形態はまた、排気ガス４２中の他の範囲の残留燃料、酸化剤、及び他のエミッションレベルを生成する。本明細書で使用される場合、用語「エミッション」、「エミッションレベル」、及び「エミッション目標」は、特定の燃焼生成物（例えば、ＮＯｘ、ＣＯ、ＳＯｘ、Ｏ2、Ｎ2、Ｈ2、ＨＣｓ、その他）の濃度レベルを指すことができ、これらは、再循環されたガスストリーム、放出されたガスストリーム（例えば、大気中に排出された）、及び種々の目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２）において使用されるガ���ストリーム中に存在することができる。
【００１９】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及びＥＧプロセスシステム５４は、異なる実施形態において様々な構成要素を含むことができるが、図示のＥＧプロセスシステム５４は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）５６及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム５８を含み、これらは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２から生じた排気ガス６０を受け取って処理する。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらは全体として、排気ガス６０からの熱を水ストリームに伝達して蒸気６２を発生させるよう機能する。蒸気６２は、１又は２以上の蒸気タービン、ＥＯＲシステム１８、又は炭化水素生成システム１２の他の何れかの部分において用いることができる。例えば、ＨＲＳＧ５６は、低圧、中圧、及び／又は高圧の蒸気６２を生成することができ、これらは、低圧、中圧、及び高圧蒸気タービン段又はＥＯＲシステム１８の異なる用途に選択的に適用することができる。蒸気６２に加えて、脱塩水のような処理水６４は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧプロセスシステム５４又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２の別の部分によって生成することができる。処理水６４（例えば、脱塩水）は、内陸又は砂漠地帯などの水不足の領域において特に有用とすることができる。処理水６４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃料の燃焼を生じる大量の空気によって少なくとも部分的に生成することができる。蒸気６２及び水６４の施設内での生成は、多くの用途（炭化水素生成システム１２を含む）で有益であるが、排気ガス４２、６０の施設内での生成は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２から生成される低酸素含有、高圧及び熱に起因して、ＥＯＲシステム１８に特に有益とすることができる。従って、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧプロセスシステム５４の別の部分は、排気ガス６６をＳＥＧＲガスタービンシステム５２に出力又は再循環できると同時に、排気ガス４２を炭化水素生成システム１２と共に使用するためにＥＯＲシステム１８に送ることができる。同様に、排気ガス４２は、炭化水素生成システム１２のＥＯＲシステム１８にて使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２から直接（すなわち、ＥＧプロセスシステム５４を通過することなく）抽出することができる。
【００２０】
排気ガス再循環は、ＥＧプロセスシステム５４のＥＧＲシステム５８により処理される。例えば、ＥＧＲシステム５８は、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、排気ガスプロセスシステム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）、及び制御部を含み、排気ガス再循環経路に沿ってＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（例えば、排出された排気ガス６０）から入力（例えば、吸入された排気ガス６６）まで排気ガスを再循環するようにする。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の圧縮機を有する圧縮機セクションに排気ガス６６を吸入させ、これにより排気ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼器セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、燃料７０は、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、シンガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、ケロシン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、バイオ燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２１】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、燃焼器セクションにおいて排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を混合して燃焼させ、これによりタービンセクションにおいて１又は２以上のタービン段を駆動する高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を発生する。特定の実施形態において、燃焼器セクションにおける各燃焼器は、１又は２以上の予混合燃料ノズル、１又は２以上の拡散燃料ノズル、又は何らかのこれらの組み合わせを含む。例えば、各予混合燃料ノズルは、燃料ノズルの内部で、及び／又は燃料ノズルの部分的に上流側で酸化剤６８と燃料７０を混合し、これにより予混合燃焼（例えば、予混合火炎）のため酸化剤−燃料混合気を燃料ノズルから燃焼ゾーンに注入するよう構成することができる。別の実施例によれば、各拡散燃料ノズルは、酸化剤６８及び燃料７０の流れを燃料ノズル内で分離し、これにより拡散燃焼（例えば、拡散火炎）のため酸化剤６８及び燃料７０を燃料ノズルから燃焼ゾーンに別個に注入するよう構成することができる。詳細には、拡散燃料ノズルによって提供される拡散燃焼は、初期燃焼のポイントすなわち火炎領域まで酸化剤６８及び燃料７０の混合を遅延させる。拡散燃料ノズルを利用する実施形態において、拡散火炎は、一般に酸化剤６８及び燃料７０の別個のストリームの間（すなわち、酸化剤６８及び燃料７０が混合されるときに）の化学量論ポイントにて形成されるので、火炎安定性を向上させることができる。特定の実施形態において、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、拡散燃料ノズル又は予混合燃料ノズルの何れかにおいて酸化剤６８、燃料７０、又は両方と予混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、各燃焼器内での燃焼ポイントにて又はその下流側にて燃焼器内に注入することができる。これらの希釈剤を使用することにより、火炎（例えば、予混合火炎又は拡散火炎）の調質を助け、これにより一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ2）などのＮＯｘエミッションの低減を助けることができる。火炎のタイプに関係なく、燃焼は、高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を生成して、１又は２以上のタービン段を駆動する。各タービン段が排気ガス６０によって駆動されると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、機械出力７２及び／又は電気出力７４（例えば、発電機を介して）を発生する。システム５２はまた、排気ガス６０を出力し、更に水６４を出力することができる。この場合も同様に、水６４は、脱塩水などの処理水とすることができ、これは、設備内又は設備外での様々な用途で有用とすることができる。
【００２２】
排気ガスの抽出はまた、１又は２以上の抽出ポイント７６を用いてＳＥＧＲガスタービンシステム５２により提供される。例えば、図示の実施形態は、抽出ポイント７６から排気ガス４２を受け取り、該排気ガス４２を処理して、次いで、種々の目標システムに排気ガス４２を供給又は分配する排気ガス（ＥＧ）抽出システム８０及び排気ガス（ＥＧ）処理システム８２を有する排気ガス（ＥＧ）供給システム７８を含む。目標システムは、ＥＯＲシステム１８、及び／又はパイプライン８６、貯蔵タンク８８、又は炭素隔離システム９０などの他のシステムを含むことができる。ＥＧ抽出システム８０は、１又は２以上の導管、バルブ、制御部、及び流れ分離装置を含むことができ、これらは、排気ガス４２を酸化剤６８、燃料７０、及び他の汚染物質から隔離すると同時に、抽出した排気ガス４２の温度、圧力、及び流量を制御するのを可能にする。ＥＧ処理システム８２は、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、ガス脱水ユニット、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、排気ガス圧縮機、これらの何れかの組み合わせを含むことができる。ＥＧ処理システム８２のこれらのサブシステムにより、温度、圧力、流量、水分含有量（例えば、水分除去量）、粒子状物質含有量（例えば、粒子状物質除去量）、及びガス組成（例えば、ＣＯ2、Ｎ2、その他の割合）の制御が可能となる。
【００２３】
抽出した排気ガス４２は、目標システムに応じて、ＥＧ処理システム８２の１又は２以上のサブシステムにより処理される。例えば、ＥＧ処理システム８２は、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システムを通じて排気ガス４２の一部又は全てを配向することができ、種々の目標システムで使用するために炭素含有ガス（例えば、二酸化炭素）９２及び／又は窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう制御される。例えば、ＥＧ処理システム８２の実施形態は、ガス分離及び精製を実施し、第１のストリーム９６、第２のストリーム９７、及び第３のストリーム９８のような排気ガス４２の複数の異なるストリーム９５を生成することができる。第１のストリーム９６は、二酸化炭素リッチ及び／又は窒素リーン（例えば、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム）である第１の組成を有することができる。第２のストリーム９７は、二酸化炭素及び／又は窒素の中間濃度レベル（例えば、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム）である第２の組成を有することができる。第３のストリーム９８は、二酸化炭素リーン及び／又は窒素リッチ（例えば、ＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム）である第３の組成を有することができる。各ストリーム９５（例えば、９６、９７、及び９８）は、目標システムへのストリーム９５の送出を促進するために、ガス脱水ユニット、フィルタ、ガス圧縮機、又はこれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６は、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＣＯ2純度又は濃度レベルと、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＮ2純度又は濃度レベルとを有することができる。対照的に、ＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８は、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＣＯ2純度又は濃度レベルと、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＮ2純度又は濃度レベルとを有することができる。中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７は、約３０〜７０、３５〜６５、４０〜６０、又は４５〜５５容積パーセントのＣＯ2純度又は濃度レベル及び／又はＮ2純度又は濃度レベルを有することができる。上述の範囲は、単に非限定的な実施例に過ぎず、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８は、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用するのに特に好適とすることができる。しかしながら、これらのリッチ、リーン、又は中間の濃度のＣＯ2ストリーム９５の何れかは、単独で、又は様々な組み合わせでＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用することができる。例えば、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）は各々、１又は２以上のＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、１又は２以上のＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８、１又は２以上の中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及び１又は２以上の未処理排気ガス４２ストリーム（すなわち、ＥＧ処理システム８２をバイパスした）を受け取ることができる。
【００２４】
ＥＧ抽出システム８０は、圧縮機セクション、燃焼器セクション、及び／又はタービンセクションに沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にて排気ガス４２を抽出し、排気ガス４２が、好適な温度及び圧力でＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４において使用できるようにする。ＥＧ抽出システム８０及び／又はＥＧ処理システム８２はまた、ＥＧプロセスシステム５４との間で流体流（例えば、排気ガス４２）を循環させることができる。例えば、ＥＧプロセスシステム５４を通過する排気ガス４２の一部は、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４で使用するためにＥＧ抽出システム８０によって抽出することができる。特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８及びＥＧプロセスシステム５４は、独立しているか、又は互いに一体化することができ、従って、独立したサブシステム又は共通のサブシステムを用いることができる。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＥＧ供給システム７８及びＥＧプロセスシステム５４両方によって用いることができる。ＥＧプロセスシステム５４から抽出される排気ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４における１又は２以上のガス処理段及びその後に続くＥＧ処理システム８２における１又は２以上の追加のガス処理段のような、複数のガス処理段を受けることができる。
【００２５】
各抽出ポイント７６において、抽出した排気ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４において実質的に量論的燃焼及び／又はガス処理に起因して、実質的に酸化剤６８及び燃料７０（例えば、未燃燃料又は炭化水素）が存在しない場合がある。更に、目標システムに応じて、抽出した排気ガス４２は、ＥＧ供給システム７８のＥＧ処理システム８２において更なる処理を受け、これにより何らかの残留する酸化剤６８、燃料７０、又は他の望ましくない燃焼生成物を更に低減することができる。例えば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセントよりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）よりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。従って、排気ガス４２は、ＥＯＲシステム１８と共に使用するのに特に好適である。
【００２６】
タービンシステム５２のＥＧＲ作動は、具体的には、複数の位置７６での排気ガス抽出を可能にする。例えば、システム５２の圧縮機セクションを用いて、どのような酸化剤６８もなしで排気ガス６６を圧縮する（すなわち、排気ガス６６の圧縮のみ）ことができ、その結果、酸化剤６８及び燃料７０の流入前に圧縮機セクション及び／又は燃焼器セクションから実質的に酸素を含まない排気ガス４２を抽出することができるようになる。抽出ポイント７６は、隣接する圧縮機段の間の段間ポートにて、圧縮機排出ケーシングに沿ったポートにて、燃焼器セクションにおける各燃焼器に沿ったポートにて、又はこれらの組み合わせに位置付けることができる。特定の実施形態において、排気ガス６６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器のヘッド端部部分及び／又は燃料ノズルに達するまでは、酸化剤６８及び燃料７０と混合しないようにすることができる。更に、１又は２以上の流れ分離器（例えば、壁、仕切り、バッフル、又は同様のもの）を用いて、酸化剤６８及び燃料７０を抽出ポイント７６から隔離することができる。これらの流れ分離器を用いると、抽出ポイント７６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器の壁に沿って直接配置することができる。
【００２７】
排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０がヘッド端部部分を通って（例えば、燃料ノズルを通って）各燃焼器の燃焼部（例えば、燃焼室）に流入すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の実質的に量論的な燃焼をもたらすよう制御される。例えば、システム５２は、約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。結果として、各燃焼器における排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の混合気の燃焼生成物は、実質的に酸素及び未燃燃料を含まない。従って、燃焼生成物（又は排気ガス）は、ＥＯＲシステム１８に送られる排気ガス４２として使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２のタービンセクションから抽出することができる。タービンセクションに沿って、抽出ポイント７６は、隣接するタービン段の間の段間ポートなどの何れかのタービン段に位置付けることができる。従って、上述の抽出ポイント７６の何れかを用いて、タービンベースのサービスシステム１４は、排気ガス４２を生成及び抽出し、炭化水素生成システム１２（例えば、ＥＯＲシステム１８）に送出して、地下リザーバ２０からのオイル／ガス４８の生成に用いることができる。
【００２８】
図２は、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２に結合された制御システム１００を示した、図１のシステム１０の１つの実施形態の概略図である。図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、複合サイクルシステム１０２を含み、該複合サイクルシステム１０２は、トッピングサイクルとしてＳＥＧＲガスタービンシステム５２と、ボトミングサイクルとして蒸気タービン１０４と、排気ガス６０から熱を回収して蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生させるＨＲＳＧ５６と、を含む。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合し、量論的燃焼（例えば、予混合及び／又は拡散火炎）をして、これにより排気ガス６０機械出力７２電気出力７４、及び／又は水６４を生成する。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、発電機、酸化剤圧縮機（例えば、主空気圧縮機）、ギアボックス、ポンプ、炭化水素生成システム１２の設備、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動することができる。一部の実施形態において、機械装置１０６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と縦一列に配列された、発電機又は蒸気タービン（例えば、蒸気タービン１０４）などの他の駆動装置を含むことができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（及び何らかの追加の駆動装置）によって駆動される機械装置１０６の出力は、機械出力７２及び電気出力７４を含むことができる。機械出力７２及び／又は電気出力７４は、炭化水素生成システム１２に動力を供給するために施設内で用いることができ、電気出力７４は、送電網又はこれらの組み合わせに配電することができる。機械装置１０６の出力はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼セクションに吸入するため、圧縮酸化剤６８（例えば、空気又は酸素）などの圧縮流体を含むことができる。これらの出力（例えば、排気ガス６０、機械出力７２、電気出力７４、及び／又は水６４）の各々は、タービンベースのサービスシステム１４の１つのサービスとみなすことができる。
【００２９】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、実質的に酸素を伴わない場合がある排気ガス４２、６０を生成し、該排気ガス４２、６０をＥＧプロセスシステム５４及び／又はＥＧ供給システム７８に送る。ＥＧ供給システム７８は、排気ガス４２（例えば、ストリーム９５）を処理して炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に送給することができる。上記で検討したように、ＥＧプロセスシステム５４は、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むことができる。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらを用いて排気ガス６０から熱を回収して水１０８に伝達し、蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と同様に、蒸気タービン１０４は、１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動し、これにより機械出力７２及び電気出力７４を生成することができる。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、縦一列の形態で配列されて、同じ機械装置１０６を駆動する。しかしながら、他の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、異なる機械装置１０６を別個に駆動し、機械出力７２及び／又は電気出力７４を独立して生成することができる。蒸気タービン１０４がＨＲＳＧ５６からの蒸気６２により駆動されると、蒸気６２の温度及び圧力が漸次的に低下する。従って、蒸気タービン１０４は、使用した蒸気６２及び／又は水１０８をＨＲＳＧ５６に戻すよう再循環し、排気ガス６０からの熱回収を介して追加の蒸気を発生させる。蒸気発生に加えて、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧプロセスシステム５４の別の部分は、水６４、及び炭化水素生成システム１２と共に用いるための排気ガス４２、並びにＳＥＧＲガスタービンシステム５２への入力として使用する排気ガス６６を生成することができる。例えば、水６４は、他の用途で使用するための脱塩水のような処理水６４とすることができる。脱塩水は、水の利用性が低い領域で特に有用とすることができる。排気ガス６０に関しては、ＥＧプロセスシステム５４の実施形態は、排気ガス６０をＨＲＳＧ５６に通過させるかどうかに関係なく、ＥＧＲシステム５８を通じて排気ガス６０を再循環するよう構成することができる。
【００３０】
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、システム５２の排出出口から排出入口まで延びる排気ガス再循環経路１１０を有する。排気ガス６０は、経路１１０に沿って、図示の実施形態においてＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むＥＧプロセスシステム５４を通過する。ＥＧＲシステム５８は、経路１１０に沿って直列及び／又は並列配列で、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）を含むことができる。換言すると、ＥＧＲシステム５８は、システム５２の排気ガス出口と排気ガス入口との間の排気ガス再循環経路１１０に沿って、何れかの流れ制御構成要素、圧力制御構成要素、温度制御構成要素、湿度制御構成要素、及びガス組成制御構成要素を含むことができる。従って、経路１１０に沿ってＨＲＳＧ５６を備えた実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、ＥＧＲシステム５８の１つの構成要素とみなすことができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、排気ガス再循環経路１１０とは独立して排気ガス経路に沿って配置することができる。ＨＲＳＧ５６がＥＧＲシステム５８と別個の経路に沿っているか、又は共通の経路に沿っているかに関係なく、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８は、排気ガス６０を吸入して、再循環される排気ガス６０か、又はＥＧ供給システム７８（例えば、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４のため）と共に使用するための排気ガス４２か、或いは別の出力の排気ガスを出力する。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０（例えば、予混合火炎及び／又は拡散火炎）を吸入して混合し、量論的燃焼して、ＥＧプロセスシステム５４、炭化水素生成システム１２、又は他のシステム８４に分配するために実質的に酸素及び燃料を含まない排気ガス６０を生成する。
【００３１】
図１を参照しながら上述したように、炭化水素生成システム１２は、地下リザーバ２０からオイル／ガス井戸２６を通るオイル／ガス４８の回収又は生成を促進する様々な設備を含むことができる。例えば、炭化水素生成システム１２は、流体注入システム３４を有するＥＯＲシステム１８を含むことができる。図示の実施形態において、流体注入システム３４は、排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２及び蒸気注入ＥＯＲシステム１１４を含む。流体注入システム３４は、様々な供給源から流体を受け取ることができるが、図示の実施形態は、タービンベースのサービスシステム１４から排気ガス４２及び蒸気６２を受け取ることができる。タービンベースのサービスシステム１４により生成される排気ガス４２及び／又は蒸気６２はまた、他のオイル／ガスシステム１１６で使用するため炭化水素生成システム１２に送ることができる。
【００３２】
排気ガス４２及び蒸気６２の量、品質、及び流れは、制御システム１００により制御することができる。制御システム１００は、タービンベースのサービスシステム１４に完全に専用とすることができ、或いはまた、任意選択的に、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４の制御を行うことができる。図示の実施形態において、制御システム１００は、プロセッサ１２０、メモリ１２２、蒸気タービン制御部１２４、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６、及び機械制御部１２８を有するコントローラ１１８を含む。プロセッサ１２０は、タービンベースのサービスシステム１４を制御するために単一のプロセッサか、又はトリプル冗長プロセッサのような２又はそれ以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。制御部１２４、１２６、及び１２８は、ソフトウェア及び／又はハードウェア制御部を含むことができる。例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８は、メモリ１２２上に格納されてプロセッサ１２０により実行可能な種々の命令又はコードを含むことができる。制御部１２４は、蒸気タービン１０４の作動を制御するよう構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するよう構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するよう構成される。従って、コントローラ１１８（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）は、タービンベースのサービスシステム１４の種々のサブシステムを協働させて、炭化水素生成システム１２に排気ガス４２の好適なストリームを提供するよう構成することができる。
【００３３】
制御システム１００の特定の実施形態において、図面において示され且つ本明細書で記載される各要素（例えば、システム、サブシステム、及び構成要素）は、（例えば、このような要素の直接内部に、上流側に、又は下流側に）センサ及び制御デバイスのような１又は２以上の工業用制御特徴要素を含み、これらは、コントローラ１１８と共に工業用制御ネットワークを介して互いに通信可能に結合される。例えば、各要素に関連する制御デバイスは、専用のデバイスコントローラ（例えば、プロセッサ、メモリ、及び制御命令を含む）、１又は２以上のアクチュエータ、バルブ、スイッチ、及び工業用制御機器を含むことができ、これらは、センサフィードバック１３０、コントローラ１１８からの制御信号、ユーザからの制御信号、又はこれらの組み合わせに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で記載される制御機能の何れも、コントローラ１１８、 各要素に関連する専用のデバイスコントローラ、又はこれらの組み合わせにより格納され及び／又は実行可能な制御命令を用いて実施することができる。
【００３４】
このような制御機能を可能にするために、制御システム１００は、種々の制御部（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）の実行の際に使用するセンサフィードバック１３０を得るために、システム１０全体にわたって配置された１又は２以上のセンサを含む。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、或いは、タービンベースのサービスシステム１４又は炭化水素生成システム１２にわたる他の何れかの構成要素にわたって配置されたセンサから取得することができる。例えば、センサフィードバック１３０は、温度フィードバック、圧力フィードバック、流量フィードバック、火炎温度フィードバック、燃焼ダイナミックスフィードバック、吸入酸化剤組成フィードバック、吸入燃料組成フィードバック、排気ガス組成フィードバック、機械出力７２の出力レベル、電気出力７４の出力レベル、排気ガス４２、６０の出力量、水６４の出力量又は品質、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２において量論的燃焼を可能にする排気ガス４２、６０の組成を含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、酸化剤６８の酸化剤供給経路に沿った１又は２以上の吸入酸化剤センサ、燃料７０の燃料供給経路に沿った１又は２以上の吸入燃料センサ、及び排気ガス再循環経路１１０に沿って配置され及び／又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２内部に配置された１又は２以上の排出エミッションセンサからのフィードバックを含むことができる。吸入酸化剤センサ、吸入燃料センサ、及び排出エミッションセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び組成センサを含むことができる。エミッションセンサは、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘセンサ）、炭素酸化物（例えば、ＣＯセンサ及びＣＯ2センサ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘセンサ）、水素（例えば、Ｈ2センサ）、酸素（例えば、Ｏ2センサ）、未燃炭化水素（例えば、ＨＣセンサ）、又は他の不完全燃焼生成物、或いはこれらの組み合わせに対するセンサを含むことができる。
【００３５】
このフィードバック１３０を用いて、制御システム１００は、当量比を好適な範囲内、例えば、例えば、約０．９５〜約１．０５、約０．９５〜約１．０、約１．０〜約１．０５、又は実質的に１．０に維持するよう、（他の作動パラメータの中でも特に）ＳＥＧＲガスタービンシステム５２への排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０の吸入流を調整（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。例えば、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、排出エミッション（例えば、窒素酸化物、ＣＯ及びＣＯ2などの炭素酸化物、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）を監視し及び／又は当量比を決定し、次いで、１又は２以上の構成要素を制御して、排出エミッション（例えば、排気ガス４２の濃度レベル）及び／又は当量比を調整することができる。制御される構成要素は、限定ではないが、酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６のための供給経路に沿ったバルブ；ＥＧプロセスシステム５４における酸化剤圧縮機、燃料ポンプ、又は何れかの構成要素；ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの構成要素；又はこれらの組み合わせを含む、例示され図面を参照して説明された構成要素の何れかを含むことができる。制御される構成要素は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃焼をする酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６の流量、温度、圧力、又はパーセンテージ（例えば、当量比）を調整（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。制御される構成要素はまた、触媒ユニット（例えば、酸化触媒ユニット）、触媒ユニットのための供給源（例えば、酸化燃料、熱、電気、その他）、ガス精製及び／又は分離ユニット（例えば、溶剤ベース分離器、吸収器、フラッシュタンク、その他）、及び濾過ユニットなど、１又は２以上のガス処理システムを含むことができる。ガス処理システムは、排気ガス再循環経路１１０、通気経路（例えば、大気中に排出された）、又はＥＧ供給システム７８への抽出経路に沿った種々の排出エミッションの低減を助けることができる。
【００３６】
特定の実施形態において、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、約１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、又は１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満のように、エミッションレベル（例えば、排気ガス４２の濃度レベル、６０、９５）を目標範囲に維持又は低減するよう１又は２以上の構成要素を制御することができる。これらの目標範囲は、排出エミッション（例えば、窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）の各々に対して同じ又は異なることができる。例えば、当量比に応じて、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２５０、５００、７５０、又は１０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）を約２０、５０、１００、２００、５００、１０００、２５００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）を約５０、１００、２００、３００、４００、又は５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。実質的に量論的当量比で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出エミッションを約５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。燃料リーン当量比（例えば、約０．９５〜１．０）で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）を約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、又は１５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排出エミッションを約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、又は２００ｐｐｍｖの目標範囲内に、及び窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）の排出エミッションを約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、又は４００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。上述の目標範囲は、単に実施例に過ぎず、開示された実施形態の範囲を限定するものではない。
【００３７】
制御システム１００はまた、ローカルインタフェース１３２及びリモートインタフェース１３４に結合することができる。例えば、ローカルインタフェース１３２は、タービンベースのサービスシステム１４及び／又は炭化水素生成システム１２にて施設内に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。対照的に、リモートインタフェース１３４は、インターネット接続を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２の施設外に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。これらのインタフェース１３２及び１３４は、センサフィードバック１３０、作動パラメータ及びその他の１又は２以上のグラフィック表示を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４の監視及び制御を可能にする。
【００３８】
この場合も同様に、上述のように、コントローラ１１８は、タービンベースのサービスシステム１４の制御を可能にする様々な制御部１２４、１２６、及び１２８を含む。蒸気タービン制御部１２４は、センサフィードバック１３０を受け取り、蒸気タービン１０４の作動を可能にする制御コマンドを出力することができる。例えば、蒸気タービン制御部１２４は、ＨＲＳＧ５６、機械装置１０６、蒸気６２の経路に沿った温度及び圧力センサ、水１０８の経路に沿った温度及び圧力センサ、及び機械出力７２及び電気出力７４を示す種々のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、又はこれらの組み合わせに沿って配置された１又は２以上のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部又は外部に配置された、温度センサ、圧力センサ、クリアランスセンサ、振動センサ、火炎センサ、燃料組成センサ、排気ガス組成センサ、又はこれらの組み合わせから得ることができる。最後に、機械制御部１２８は、機械出力７２及び電気出力７４に関連する種々のセンサ並びに機械装置１０６内に配置されたセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。これら制御部１２４、１２６、及び１２８の各々は、センサフィードバック１３０を用いて、タービンベースのサービスシステム１４の作動を改善する。
【００３９】
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＥＧプロセスシステム５４、ＥＧ供給システム７８、炭化水素生成システム１２、及び／又は他のシステム８４における排気ガス４２、６０、９５の量及び品質を制御する命令を実行することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、排気ガス６０中の酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のレベルを排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２と共に使用するのに好適な閾値未満に維持することができる。特定の実施形態において、この閾値レベルは、排気ガス４２、６０の容積で酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料が１、２、３、４、又は５パーセント未満とすることができ、或いは、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料（及び他の排出エミッション）の閾値レベルが、排気ガス４２、６０中に約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満とすることができる。別の実施例によれば、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のこれらの低いレベルを達成するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２における燃焼において約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６はまた、排気ガス４２、６０、９５の温度、圧力、流量、及びガス組成を排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０に好適な範囲内に維持するよう、ＥＧ抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を制御することができる。上記で検討したように、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８のような１又は２以上のガスストリーム９５内への排気ガス４２を精製及び／又は分離するよう制御することができる。排気ガス４２、６０、及び９５の制御に加えて、制御部１２４、１２６、及び１２８は、機械出力７２を好適な出力範囲内に維持し、又は電気出力７４を好適な周波数及び出力範囲内に維持するよう１又は２以上の命令を実行することができる。
【００４０】
図３は、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４と共に使用するためのＳＥＧＲガスタービンシステム５２の詳細を更に例示した、システム１０の実施形態の概略図である。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＥＧプロセスシステム５４に結合されたガスタービンエンジン１５０を含む。図示のガスタービンエンジン１５０は、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及び膨張器セクション又はタービンセクション１５６を含む。圧縮機セクション１５２は、直列配列で配置された回転圧縮機ブレードの１〜２０段のような１又は２以上の排気ガス圧縮機又は圧縮機段１５８を含む。同様に、燃焼器セクション１５４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の回転軸線１６２の周りで円周方向に配置された１〜２０の燃焼器１６０のような１又は２以上の燃焼器１６０を含む。更に、各燃焼器１６０は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するよう構成された１又は２以上の燃料ノズル１６４を含むことができる。例えば、各燃焼器１６０のヘッド端部部分１６６は、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上の燃料ノズル１６４を収容することができ、該燃料ノズルは、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０のストリーム又は混合気を燃焼器１６０の燃焼部分１６８（例えば、燃焼室）に注入することができる。
【００４１】
燃料ノズル１６４は、予混合燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料予混合火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０を予混合するよう構成された）及び／又は拡散燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料拡散火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０の別個の流れを注入するよう構成された）のあらゆる組み合わせを含むことができる。予混合燃料ノズル１６４の実施形態は、燃焼室１６８における注入及び燃焼の前に、ノズル１６４内で酸化剤６８及び燃料７０を内部で混同するためのスワールベーン、混合チャンバ、又は他の特徴要素を含むことができる。予混合燃料ノズル１６４はまた、少なくとも一部が部分的に混合された酸化剤６８及び燃料７０を受け取ることができる。特定の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離すると同時に、注入ポイントまで１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）の流れも隔離することができる。他の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離するが、注入ポイントの前に１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）を酸化剤６８及び／又は燃料７０と部分的に混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ゾーンにて又はその下流側で燃焼器内（例えば、高温の燃焼生成物内）に注入され、これにより高温の燃焼生成物の温度を低下させ、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ及びＮＯ2）のエミッションを低減するのを助けることができる。燃料ノズル１６４のタイプに関係なく、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８及び燃料７０の実質的に量論的燃焼を提供するよう制御することができる。
【００４２】
拡散燃料ノズル１６４を用いた拡散燃焼の実施形態において、燃料７０及び酸化剤６８は一般に、拡散火炎の上流側では混合せず、むしろ、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面にて直接混合及び反応し、及び／又は火炎表面が燃料７０及び酸化剤６８間の混合位置に存在する。詳細には、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面（又は拡散境界／界面）に別個に接近し、次いで、火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って拡散（例えば、分子及び粘性拡散を介して）し、拡散火炎を発生する。燃料７０及び酸化剤６８は、この火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って実質的に量論比にあるものとすることができる点は注目すべきであり、その結果、この火炎表面に沿ってより高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）を生じることができる。量論的燃料／酸化剤比は一般に、燃料リーン又は燃料リッチの燃料／酸化剤比と比べて、高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）をもたらす。結果として、拡散火炎は、予混合火炎よりも実質的により安定することができ、これは、燃料７０及び酸化剤６８の拡散が、火炎表面に沿った量論比（及びより高温）を維持するのを助けることに起因する。火炎温度がより高いほど、ＮＯｘエミッションのような排出エミッションをより多く生じる可能性があるが、開示の実施形態では、１又は２以上の希釈剤を用いて、燃料７０及び酸化剤６８のあらゆる予混合を依然として回避しながら、温度及びエミッションを制御することができる。例えば、開示された実施形態は、燃料７０及び酸化剤６８とは別個に（例えば、燃焼ポイントの後及び／又は拡散火炎から下流側で）１又は２以上の希釈剤を導入することができ、これにより、温度を低下させ、拡散火炎により生じたエミッションを低減するのを助けることができる。
【００４３】
作動時には、図示のように、圧縮機セクション１５２は、ＥＧプロセスシステム５４からの排気ガス６６を受け取って圧縮し、次いで、圧縮した排気ガス１７０を燃焼器セクション１５４における燃焼器１６０の各々に出力する。各燃焼器１６０内で燃料７０、酸化剤６８、及び排気ガス１７０が燃焼すると、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２（すなわち、燃焼ガス）がタービンセクション１５６に送られる。圧縮機セクション１５２と同様に、タービンセクション１５６は、一連の回転タービンブレードを有することができる１又は２以上のタービン又はタービン段１７４を含む。ここで、これらのタービンブレードは、燃焼器セクション１５４において発生した燃焼生成物１７２により駆動され、これにより機械装置１０６に結合されたシャフト１７６の回転を駆動する。この場合も同様に、機械装置１０６は、タービンセクション１５６に結合された機械装置１０６、１７８及び／又は圧縮機セクション１５２に結合された機械装置１０６、１８０など、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの端部に結合された様々な機器を含むことができる。特定の実施形態において、機械装置１０６、１７８、１８０は、１又は２以上の発電機、酸化剤６８用の酸化剤圧縮機、燃料７０用の燃料ポンプ、ギアボックス、又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２ に結合された追加の駆動装置（例えば、蒸気タービン１０４、電気モータ、その他）を含むことができる。以下では、表１を参照しながら、非限定的な実施例を更に詳細に検討する。図示のように、タービンセクション１５６は、排気ガス６０を出力して、排気ガス再循環経路１１０に沿ってタービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から排気ガス入口１８４に再循環して圧縮機セクション１５２内に入る。排気ガス再循環経路１１０に沿って、排気ガス６０は、上記で詳細に検討したようにＥＧプロセスシステム５４（例えば、ＨＲＳＧ５６及び／又はＥＧＲシステム５８）を通過する。
【００４４】
この場合も同様に、燃焼器セクション１５４における各燃焼器１６０は、加圧排気ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合して、量論的に燃焼し、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２を生成して、タービンセクション１５６を駆動する。特定の実施形態において、酸化剤６８は、１又は２以上の酸化剤圧縮機（ＭＯＣ）を有する主酸化剤圧縮（ＭＯＣ）システム（例えば、主空気圧縮（ＭＡＣ）システム）のような酸化剤圧縮システム１８６により圧縮される。酸化剤圧縮システム１８６は、駆動装置１９０に結合された酸化剤圧縮機１８８を含む。例えば、駆動装置１９０は、電気モータ、燃焼エンジン、又はこれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、駆動装置１９０は、ガスタービンエンジン１５０のようなタービンエンジンとすることができる。従って、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６の一体化部分とすることができる。換言すると、圧縮機１８８は、ガスタービンエンジン１５０のシャフト１７６により供給される機械出力７２によって直接的又は間接的に駆動することができる。このような実施形態においては、圧縮機１８８は、タービンエンジン１５０からの出力に依存するので、駆動装置１９０は除外してもよい。しかしながら、１つよりも多い酸化剤圧縮機を利用する特定の実施形態において、第１の酸化剤圧縮機（例えば、低圧（ＬＰ）酸化剤圧縮機）は、駆動装置１９０により駆動することができるが、シャフト１７６は、第２の酸化剤圧縮機（例えば、高圧（ＨＰ）酸化剤圧縮機）を駆動し、或いは、その逆もまた可能である。例えば、別の実施形態において、ＨＰ  ＭＯＣは、駆動装置１９０により駆動され、ＬＰ酸化剤圧縮機は、シャフト１７６により駆動される。図示の実施形態において、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６から分離されている。これらの実施形態の各々において、圧縮システム１８６は、酸化剤６８を圧縮して燃料ノズル１６４及び燃焼器１６０に供給する。従って、機械装置１０６、１７８、１８０の一部又は全ては、圧縮システム１８６（例えば、圧縮機１８８及び／又は追加の圧縮機）の作動効率を向上させるように構成することができる。
【００４５】
要素符号１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０６Ｄ、１０６Ｅ、及び１０６Ｆで示される機械装置１０６の様々な構成要素は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組み合わせで、シャフト１７６の軸線に沿って及び／又はシャフト１７６の軸線に平行に配置することができる。例えば、機械装置１０６、１７８、１８０（例えば、１０６Ａから１０６Ｆ）は、任意の順序で、１又は２以上のギアボックス（例えば、平行シャフト、遊星ギアボックス）、１又は２以上の圧縮機（例えば、酸化剤圧縮機、ＥＧブースタ圧縮機のようなブースタ圧縮機）、１又は２以上の発電ユニット（例えば、発電機）、１又は２以上の駆動装置（例えば、蒸気タービンエンジン、電気モータ）、熱交換ユニット（例えば、直接式又は間接式熱交換器）、クラッチ、又はこれらの組み合わせの何らかの直列及び／又は並列配列を含むことができる。圧縮機は、軸方向圧縮機、半径方向又は遠心式圧縮機、又はこれらの組み合わせを含むことができ、各々が１又は２以上の圧縮段を有する。熱交換器に関しては、直接式熱交換器は、ガス流を直接冷却するためにガス流（例えば、酸化剤流）に液体噴霧を注入する噴霧冷却器（例えば、噴霧中間冷却器）を含むことができる。間接式熱交換器は、冷却剤流（例えば、水、空気、冷媒、又は他の何れかの液体又は気体冷却剤）から流体流（例えば、酸化剤流）を分離するような、第１及び第２の流れを分離する少なくとも１つの壁（例えば、シェル及び管体熱交換器）を含むことができ、ここで冷却剤流は、どのような直接接触もなく流体流から熱を伝達する。間接式熱交換器の実施例は、中間冷却器熱交換器、及び熱回収蒸気発生器のような熱回収ユニットを含む。熱交換器はまた、ヒーターを含むことができる。以下でより詳細に検討するように、これらの機械構成要素の各々は、表１に記載される非限定的な実施例によって示される様々な組み合わせで用いることができる。
【００４６】
一般に、機械装置１０６、１７８、１８０は、例えば、システム１８６における１又は２以上の酸化剤圧縮機の作動速度を調整し、冷却を通じて酸化剤６８の圧縮を促進させ、及び／又は余剰出力を抽出することによって、圧縮システム１８６の効率を向上させるよう構成することができる。開示された実施形態は、直列及び並列配列の機械装置１０６、１７８、１８０における上述の構成要素のあらゆる並び換えを含むことを意図しており、構成要素の１つ、２つ以上、又は全てがシャフト１７６から出力を引き出しており、或いは全て引き出していない。以下で示すように、表１は、圧縮機及びタービンセクション１５２、１５６に近接して配置及び／又は結合された機械装置１０６、１７８、１８０の配列の幾つかの非限定的な実施例を示している。
【００４７】
表１
2019031979.tif 000003
【００４８】
表１において上記で示したように、冷却ユニットはＣＬＲで表され、クラッチはＣＬＵで表され、駆動装置はＤＲＶで表され、ギアボックスはＧＢＸで表され、発電機はＧＥＮで表され、加熱ユニットはＨＴＲで表され、主酸化剤圧縮機ユニットはＭＯＣで表され、低圧及び高圧変形形態はそれぞれＬＰ  ＭＯＣ及びＨＰ  ＭＯＣで表され、蒸気発生器ユニットはＳＴＧＮで表されている。表１は、圧縮機セクション１５２又はタービンセクション１５６に向かって機械装置１０６、１７８、１８０を順次的に示しているが、表１はまた、逆順の機械装置１０６、１７８、１８０も包含することを意図している。表１において、２又はそれ以上の構成要素を含むあらゆる欄（セル）は、構成要素の並列配列を包含することを意図している。表１は、機械装置１０６、１７８、１８０の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。機械装置１０６、１７８、１８０のこれらの構成要素は、ガスタービンエンジン１５０に送られる温度、圧力、及び流量のフィードバック制御を可能にすることができる。以下でより詳細に検討するように、酸化剤６８及び燃料７０は、加圧排気ガス１７０の品質を劣化させる何らかの酸化剤６８又は燃料７０無しで、排気ガス１７０の分離及び抽出を可能にするよう特別に選択された位置においてガスタービンエンジン１５０に供給することができる。
【００４９】
図３に示すように、ＥＧ供給システム７８は、ガスタービンエンジン１５０と目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）との間に配置される。詳細には、ＥＧ供給システム７８（例えば、ＥＧ抽出システム（ＥＧＥＳ）８０）は、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及び／又はタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にてガスタービンエンジン１５０に結合することができる。例えば、抽出ポイント７６は、圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接する圧縮機段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。同様に、抽出ポイント７６は、タービン段の間の圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接するタービン段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。別の実施例によれば、抽出ポイント７６は、燃焼器セクション１５４全体にわたって多数の位置に配置することができ、これらは、異なる温度、圧力、流量、及びガス組成を提供することができる。これらの抽出ポイント７６の各々は、ＥＧ抽出導管、１又は２以上のバルブ、センサ、及び制御部を含むことができ、これらは、ＥＧ供給システム７８への抽出排気ガス４２の流れを選択的に制御するのに用いることができる。
【００５０】
ＥＧ供給システム７８によって分配される抽出した排気ガス４２は、目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）に好適な制御された組成を有する。例えば、これらの抽出ポイント７６の各々において、排気ガス１７０は、酸化剤６８及び燃料７０の注入ポイント（又は流れ）から実質的に隔離することができる。換言すると、ＥＧ供給システム７８は、どのような酸化剤６８又は燃料７０の追加も無しに排気ガス１７０をガスタービンエンジン１５０から抽出するよう特別に設計することができる。更に、燃焼器１６０の各々における量論的燃焼の観点で、抽出した排気ガス４２は、実質的に酸素及び燃料を含まないものとすることができる。ＥＧ供給システム７８は、原油二次回収、炭素隔離、貯蔵、又は施設外の場所への輸送など、種々のプロセスで使用するために抽出した排気ガス４２を炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に直接的又は間接的に送ることができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８は、目標システムと共に使用する前に、排気ガス４２を更に処理するためにＥＧ処理システム（ＥＧＴＳ）８２を含む。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８などの１又は２以上のストリーム９５への排気ガス４２を精製及び／又は分離することができる。これらの処理された排気ガスストリーム９５は、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）とは個別に又は何らかの組み合わせで用いることができる。
【００５１】
ＥＧ供給システム７８において実施された排気ガスの処理と同様に、ＥＧプロセスシステム５４は、要素番号１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０により示されるような、複数の排気ガス（ＥＧ）処理構成要素１９２を含むことができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組み合わせで排気ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる。例えば、ＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、任意の順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、又はこれらの何れかの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、触媒システムは、酸化触媒、一酸化炭素還元触媒、窒素酸化物還元触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。開示された実施形態は、直列及び並列配列の上述の構成要素１９２のあらゆる並び換えを含むことを意図している。以下に示すように、表２は、排気ガス再循環経路１１０に沿った構成要素１９２の配列の幾つかの非限定的な実施例を示している。
【００５２】
表２
2019031979.tif 000004
【００５３】
表２において上記で示したように、触媒ユニットはＣＵで表され、酸化触媒ユニットはＯＣＵで表され、ブースタブロアはＢＢで表され、熱交換器はＨＸで表され、熱回収ユニットはＨＲＵで表され、熱回収蒸気発生器はＨＲＳＧで表され、凝縮器はＣＯＮＤで表され、蒸気タービンはＳＴで表され、粒子状物質除去ユニットはＰＲＵで表され、除湿ユニットはＭＲＵで表され、フィルタはＦＩＬで表され、凝集フィルタはＣＦＩＬで表され、水不透過性フィルタはＷＦＩＬで表され、慣性力選別装置はＩＮＥＲで表され、希釈剤供給システム（例えば、蒸気、窒素、又は他の不活性ガス）はＤＩＬで表される。表２は、タービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に向かって構成要素１９２を順次的に示しているが、図示の構成要素１９２の逆順も包含することを意図している。表２において、２又はそれ以上の構成要素を含むあらゆる欄（セル）は、構成要素を備えた一体的ユニット、構成要素の並列配列、又はこれらの組み合わせを包含することを意図している。更に、表２において、ＨＲＵ、ＨＲＳＧ、及びＣＯＮＤはＨＥの実施例であり、ＨＲＳＧは、ＨＲＵの実施例であり、ＣＯＮＤ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＷＲＵの実施例であり、ＩＮＥＲ、ＦＩＬ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＰＲＵの実施例であり、ＷＦＩＬ及びＣＦＩＬは、ＦＩＬの実施例である。この場合も同様に、表２は、構成要素１９２の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。特定の実施形態において、図示の構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、又はこれらの組み合わせ内で部分的に又は完全に一体化することができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２は、温度、圧力、流量及びガス組成のフィードバック制御を可能にすると同時に、排気ガス６０から水分及び粒子状物質を除去することができる。更に、処理された排気ガス６０は、ＥＧ供給システム７８で使用するために１又は２以上の抽出ポイント７６にて抽出され、及び／又は圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に再循環することができる。
【００５４】
処理された再循環排気ガス６６が圧縮機セクション１５２を通過すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の管路２１２（例えば、ブリード導管又はバイパス導管）に沿って加圧排気ガスの一部を抜き取ることができる。各管路２１２は、排気ガスを１又は２以上の熱交換器２１４（例えば、冷却ユニット）に送り、これによりＳＥＧＲガスタービンシステム５２への再循環のために排気ガスを冷却することができる。例えば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、タービンケーシング、タービンシュラウド、軸受、及び他の構成要素の冷却及び／又はシールのため管路２１２に沿ってタービンセクション１５６に送ることができる。このような実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、冷却及び／又はシール目的でタービンセクション１５６を通って何らかの酸化剤６８（又は他の可能性のある汚染物質）を送らず、従って、冷却された排気ガスの何らかの漏洩が、タービンセクション１５６のタービン段を流動し駆動する高温の燃焼生成物（例えば、作動排気ガス）を汚染することはない。別の実施例によれば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、管路２１６（例えば、戻り導管）に沿って圧縮機セクション１５２の上流側圧縮機段に送られ、これにより圧縮機セクション１５２による圧縮効率を向上させることができる。このような実施形態において、熱交換器２１４は、圧縮機セクション１５２における段間冷却ユニットとして構成することができる。このようにして、冷却された排気ガスは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動効率を向上させるのを助けると同時に、排気ガスの純度（例えば、実質的に酸化剤及び燃料を含まない）を維持するのを助ける。
【００５５】
図４は、図１〜３に示したシステム１０の動作プロセス２２０の１つの実施形態のフローチャートである。特定の実施形態において、プロセス２２０は、コンピュータに実装されたプロセスとすることができ、メモリ１２２上に格納された１又は２以上の命令にアクセスして、図２に示すコントローラ１１８のプロセッサ１２０上で命令を実行する。例えば、プロセス２２０の各ステップは、図２を参照して説明された制御システム１００のコントローラ１１８によって実行可能な命令を含むことができる。
【００５６】
プロセス２２０は、ブロック２２２で示されるように、図１〜３のＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動モードを開始するステップで始まることができる。例えば、始動モードは、熱勾配、振動、及びクリアランス（例えば、回転部品と固定部品間の）を許容可能閾値内に維持するよう、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の漸次的な立ち上がりを含むことができる。例えば、始動モード２２２の間、プロセス２２０は、ブロック２２４で示されるように、加圧された酸化剤６８を燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給するのを開始することができる。特定の実施形態において、圧縮された酸化剤は、圧縮空気、酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又はこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、酸化剤６８は、図３に示す酸化剤圧縮システム１８６により圧縮することができる。プロセス２２０はまた、ブロック２２６で示されるように、始動モード２２２の間、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に燃料を供給するのを開始することができる。始動モード２２２の間、プロセス２２０はまた、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に排気ガス（利用可能な）供給するのを開始することができる。例えば、燃料ノズル１６４は、１又は２以上の拡散火炎、予混合火炎、又は拡散火炎と予混合火炎の組み合わせを生成することができる。始動モード２２２の間、ガスタービンエンジン１５６により生成される排気ガス６０は、量及び／又は品質が不十分又は不安定になる可能性がある。従って、始動モードの間、プロセス２２０は、１又は２以上の貯蔵ユニット（例えば、貯蔵タンク８８）、パイプライン８６、他のＳＥＧＲガスタービンシステム５２、又は他の排気ガス供給源から排気ガス６６を供給することができる。
【００５７】
次いで、プロセス２２０は、ブロック２３０で示されるように、燃焼器１６０において圧縮された酸化剤、燃料、及び排気ガスの混合気を燃焼させて高温燃焼ガス１７２を生成することができる。詳細には、プロセス２２０は、燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０において混合気の量論的燃焼（例えば、量論的拡散燃焼、予混合燃焼、又は両方）を可能にするよう、図２の制御システム１００により制御することができる。しかしながら、始動モード２２２の間、混合気の量論的燃焼を維持することが特に困難となる可能性がある（及びひいては低レベルの酸化剤及び未燃燃料が高温燃焼ガス１７２中に存在する可能性がある）。結果として、始動モード２２２において、高温燃焼ガス１７２は、以下で更に詳細に検討するように、定常状態モード中よりも多くの量の残留酸化剤６８及び燃料７０を有する可能性がある。このため、プロセス２２０は、始動モードの間に高温燃焼ガス１７２中の残留酸化剤６８及び燃料７０を低減又は排除するよう１又は２以上の制御命令を実行することができる。
【００５８】
次いで、プロセス２２０は、ブロック２３２で示されるように、高温燃焼ガス１７２を用いてタービンセクション１５６を駆動する。例えば、高温燃焼ガス１７２は、タービンセクション１５６内に配置された１又は２以上のタービン段１７４を駆動することができる。タービンセクション１５６の下流側では、プロセス２２０は、ブロック２３４で示されるように、最終タービン段１７４からの排気ガス６０を処理することができる。例えば、排気ガス処理ステップ２３４は、濾過、何らかの残留酸化剤６８及び／又は燃料７０の触媒反応、化学的処理、ＨＲＳＧ５６を用いた熱回収、及びその他を含むことができる。プロセス２２０はまた、ブロック２３６で示されるように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の圧縮機セクション１５２に排気ガス６０の少なくとも一部を再循環することができる。例えば、排気ガス再循環ステップ２３６は、図１〜３に示すように、ＥＧプロセスシステム５４を有する排気ガス再循環経路１１０の通過を含むことができる。
【００５９】
次いで、再循環された排気ガス６６は、ブロック２３８で示されるように、圧縮機セクション１５２において圧縮することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、圧縮機セクション１５２の１又は２以上の圧縮機段１５８において再循環された排気ガス６６を順次的に圧縮することができる。続いて、加圧排気ガス１７０は、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給することができる。次いで、ブロック２４０で示されるように、プロセス２２０が最終的に定常状態モードに移行するまで、ステップ２３０、２３２、２３４、２３６、及び２３８を繰り返すことができる。移行ステップ２４０になると、プロセス２２０は、引き続きステップ２２４〜２３８を実施することができるが、更に、ブロック２４２で示されるように、ＥＧ供給システム７８を介して排気ガス４２の抽出を開始することができる。例えば、排気ガス４２は、図３に示すように、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及びタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出することができる。次いで、プロセス２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜３に示されるＥＯＲシステム１８の排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２によって用いることができる。
【００６０】
図１〜４に関して上記で詳細に検討したように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、燃焼のため燃料７０と酸化剤６８の組み合わせを利用して、排気ガス４２を生成する。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２により生成された排気ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４及びＥＧ供給システム７８の何れか又は両方に提供されて、元のＳＥＧＲガスタービンシステム５２又は炭化水素生成システム１２（図１）に再循環される。同様に、図３に関して上記で詳細に検討したように、酸化剤圧縮システム１８６は、ＳＥＧＲガスタービンエンジン１５０に流体結合され、酸化剤６８を燃焼のため圧縮形態で提供する。酸化剤圧縮システム１８６の特定の構成は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の全体のサイクル効率に直接的な影響を与える可能性がある。実際に、上記の表１で検討した機械装置１０６の構成要素のうちの何れか１つ又はこれらの組み合わせを利用して、酸化剤圧縮システム１８６の作動効率を向上させ、その結果、圧縮、燃焼及び排気ガス生成のプロセス全体の効率を向上させることができる。非限定的な実施例として、酸化剤圧縮システム１８６は、圧縮中に発生する熱を排除し、ＳＥＧＲガスタービンエンジン１５０によって生成される余剰エネルギーから電力を発生させ、直列又は並列で作動できるユニットを駆動するため電気及び／又は機械エネルギーの形態で出力を取り出すための特徴要素を含むことができる。図５〜２３は、酸化圧縮システム１８６の作動効率を向上させることを目的とした幾つかの実施形態を示す。
【００６１】
分かり易くするために、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム制御部１２６及び機械制御部１２８を有する制御システム１００を含む、タービンベースのサービスシステム１４の特定の特徴要素は省略されている点に留意されたい。従って、以下で検討する実施形態の全ては、以下で説明する酸化剤圧縮システム１８６の構成要素のうちの何れか１つ又はこれらの組み合わせ上に配置されたセンサから得られるセンサフィードバック１３０を用いて、制御システム１００によって部分的又は完全に制御することができる点に留意されたい。実際に、このようなセンサフィードバック１３０は、各機械構成要素及びひいては少なくとも酸化剤圧縮システム１８６の効率を高めるように、機械装置１０６の同期動作を可能にすることができる。
【００６２】
ここで図５に移ると、酸化剤圧縮システム１８６の１つの実施形態は、主酸化剤圧縮システム（ＭＯＣ）３００を含むものとして例示され、その特定の構成について以下で更に詳細に検討する。ＭＯＣ３００は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２によって直接駆動される発電機３０２（例えば、両軸駆動式発電機）に結合される。作動中、主酸化剤圧縮システム３００は、酸化剤６８を受け取り、発電機３０２によって駆動され、酸化剤６８を圧縮して圧縮酸化剤３０４を生成する。同時に、ＥＧＲ  ＧＴシステム５２により駆動される発電機３０２は、電力７４を生成する。電力７４は、幾つかの方法で用いることができる。例えば、電力７４は、電力網に提供され、或いは、発電機３０２と平行して作動する機械装置１０６の追加の構成要素により利用することができる。
【００６３】
詳細には、発電機３０２及びＭＯＣ３００は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の軸線３０６に沿って配置され、該軸線はまた、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の「トレーン」と呼ぶこともできる。例示の実施形態において、発電機３０２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のシャフト１７６からパワーを受け取る入力シャフト３０８と、特定の流量、圧力及び温度で酸化剤を圧縮するためにＭＯＣ３００に入力パワーを提供する出力シャフト１０とを有する。すなわち、発電機３０２の出力シャフト３１０は、ＭＯＣ３００の入力シャフト３１２であるか、又は入力シャフト３１２に結合されている。実際に、以下で検討する特定の実施形態では、説明を容易にするために入力シャフトに「結合された」又は「機械的に結合された」出力シャフトを有するように説明されるが、これはまた、特定の実施形態の出力シャフトが別の構成要素の入力シャフトである実施形態を示すことを意図している（すなわち、入力シャフト及び出力シャフトは同じ構成要素か、又は異なる構成要素とすることができる）。すなわち、図示の実施形態において、ここでは発電機３０２の出力シャフト３１０は、ＭＯＣ３００の入力シャフト３１２に結合されているものとして記載されているが、これはまた、発電機３０２の出力シャフト３１０とＭＯＣ３００の入力シャフト３１２が同じである構成を意味することを意図している。換言すると、出力シャフト３１０及び入力シャフト３１２は同じ構成要素である場合があり、又は異なる構成要素である場合もある。
【００６４】
更に、ＭＯＣ３００は、図５の実施形態においては軸流圧縮機として例示されているが、所望の動作状態（例えば、圧力、温度）で圧縮酸化剤３０４を生成できる何れか好適な圧縮機構成を有することもできる。一般に、ＭＯＣ３００及び以下で詳細に検討する圧縮機の何れかは、軸方向及び／又は半径方向とすることができる圧縮段を形成する１又は２以上の列の回転及び／又は固定翼配列を含むことができる。一部の実施形態において、ＭＯＣ３００は、これに加えて又は代替として、遠心インペラのような１又は２以上の半径方向圧縮機段を含む。例えば、ＭＯＣ３００は、一連の軸方向流れ段と、その後に続く一連の半径方向流れ段とを含むことができる。このような構成は、軸半径方向又は軸方向−半径方向圧縮機と呼ぶことができる。このような構成は、軸半径方向又は軸方向−半径方向圧縮機と呼ぶことができる。更に別の実施形態において、ＭＯＣ３００は、半径方向段のみを含むことができる。このような実施形態において、ＭＯＣ３００は、遠心圧縮機とすることができる。従って、ＭＯＣ３００は、単一圧縮機ケーシング内に収容された単一のユニットとして例示されているが、実際には、冷却段の間に冷却特徴要素が配置されているか否かにかかわらず、１、２、３、又はそれ以上の圧縮機ケーシング内に収容された１、２、３、又はそれ以上の段を含むことができる。ＭＯＣ３００は、軸流構成である場合、段間冷却をしようすることなく、高い吐出温度及び比較的高効率での圧縮酸化剤３０４の生成を可能にすることができる点に留意されたい。従って、１つの実施形態において、ＭＯＣ３００は、段間冷却を含まない。
【００６５】
また、図５に示す実施形態において、発電機３０２の出力シャフト３１０は、ＭＯＣ３００によって使用される全パワーを送給して、所望の条件で圧縮酸化剤３０４を生成するよう設計することができる点に留意されたい。従って、シャフト３１０は、同様の処理能力を有する典型的な発電機と比べたときに、比較的大きな直径を有することができる。非限定的な実施例として、発電機３０２のシャフト３１０の直径は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のシャフト１７６の直径の約６０％〜１００％、又は約８０％〜９０％など、約４０％〜１２０％とすることができる。
【００６６】
ここで図６に移ると、酸化剤圧縮システム１８６の別の実施形態が例示される。図６において、ＭＯＣ３００は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２によって直接駆動される。詳細には、図６のＭＯＣ３００は両軸圧縮機であり、ここでＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２がＭＯＣ３００に入力パワーを提供し、ＭＯＣ３００は、発電機３０２に入力パワーを提供している。換言すると、図６に示す構成において、ＭＯＣ３００及び発電機３０２のそれぞれの位置は、図５の構成と比べて反転されている。従って、ＭＯＣ３００の出力シャフト３１４は、発電機３０２の入力シャフト３０８に機械的に結合される。
【００６７】
このような構成は、発電機３０２がＭＯＣ３００を駆動せず、より幅広い種類の発電機（例えば、必ずしも大きなシャフトを有していないもの）を利用できるようになる点で望ましいとすることができる。実際に、発電機３０２は、ＭＯＣ３００により駆動されて電力７４を生成する単一軸又は両軸発電機の何れであってもよい。発電機３０２が両軸発電機である実施形態において、発電機３０２は、種々のポンプ、ブースタ圧縮機、又は同様のものなど、酸化剤圧縮システム１８６及び／又はタービンベースサービスシステム１４の１又は２以上の追加の特徴要素を駆動することができる。
【００６８】
この場合も同様に、ＭＯＣ３００は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、又はこれらの組み合わせとすることができる。換言すると、ＭＯＣ３００は、軸方向流れ段のみ、半径方向流れ段のみ、又は軸方向段と半径方向段の組み合わせを含むことができる。更に、図５及び６に示す構成において、シャフト１７６は、ＭＯＣ３００を直接駆動（又はＭＯＣ３００を直接駆動する特徴要素を直接駆動）するので、ＭＯＣ３００は、ガスタービンエンジン１５０の圧縮機セクション１５２及びタービンセクション１５６の作動速度と実質的に同じ作動速度であるように構成することができる点に留意されたい。このような構成は、高効率ではあるが、作動上の融通性がない可能性がある。更に、典型的なガスタービンエンジン作動速度で動作する軸流圧縮機を実現することは困難な場合がある。実際に、少なくとも１つには圧縮酸化剤３０４に加えて燃焼中に排気ガスを希釈剤として使用することに起因して、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動においてＭＯＣ３００の流量能力の一部のみを利用することができる。従って、ＳＥＧＲ  ＧＴシステムと比べたときにＭＯＣ３００が特定の回転速度で作動できるようにする機能を提供することが望ましいとすることができる。例えば、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の第１の作動速度（例えば、シャフト１７６の第１の速度）とは異なる第１の作動速度でＭＯＣ３００を作動させることが望ましいとすることができる。
【００６９】
酸化剤圧縮システム１８６のこのような１つの実施形態が図７に例示されている。詳細には、酸化剤圧縮システム１８６は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２に結合されたときにＭＯＣ３００が異なる速度で作動できるようにするギアボックス３２０を含む。詳細には、発電機３０２は、ギアボックス３２０を直接駆動し、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２は、発電機３０２を直接駆動する。ギアボックス３２０は、ＭＯＣ３００を設計速度で駆動する増速又は減速ギアボックスとすることができる。従って、ＭＯＣ３００は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の圧縮機セクションと比べて異なる速度で作動しながら、所望の量（例えば、流量及び圧力）の圧縮酸化剤３０４をＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２に提供するように設計又は選択することができる。例えば、１つの実施形態において、ＭＯＣ３００は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の圧縮機セクション１５２の圧縮機（これもまた軸流圧縮機とすることができる）と同様のスケールである軸流圧縮機とすることができる。しかしながら、他の実施形態において、ＭＯＣ３００は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の圧縮機よりも小さいか又は大きいとすることができる。
【００７０】
ＭＯＣ３００及びＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２が異なる速度で作動する実施例として、ＭＯＣ３００の流量が圧縮機セクション１５２の圧縮機の設計流量の４０％である構成においては、ＭＯＣ３００の作動速度は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度の約１．６倍とすることができる。実際に、例証として、ギアボックス３２０は、ＭＯＣ３００がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の速度よりも１０％〜２００％、２０％〜１５０％、３０％〜１００％、又は４０％〜７５％速いなど、少なくとも１％速い速度で作動可能にすることができる。反対に、ギアボックス３２０が減速ギアボックスである実施形態において、ギアボックス３２０は、例証として、ＭＯＣ３００がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の速度よりも１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、又は４０％〜６０％遅い速度で作動可能にすることができる。
【００７１】
本発明の実施形態によれば、ギアボックス３２０は、あらゆる好適な構成を有することができる。例えば、１つの実施形態において、ギアボックス３２０は、該ギアボックス３２０の入力シャフト３２２が出力シャフト３２４と一直線状ではなく略平行である平行シャフトギアボックスとすることができる。別の実施形態において、ギアボックス３２０は、遊星歯車ギアボックス又は他の増速もしくは減速ギアボックスとすることができ、ここではギアボックス３２０の入力シャフト３２２が出力シャフト３２４と一直線状にあり、特定の実施形態においては軸線３０６に沿って位置する。更に、本発明では他のギアボックス配列も企図される。例えば、アイドルギアがシャフトの離隔を増大させたギアボックス配列が企図され、及び／又は他の機器を駆動するか、又は追加のタービンエンジンのような追加駆動装置の使用を可能にする複数の出力及び／又は入力シャフトを有するギアボックスの実施形態も本発明で企図される。
【００７２】
上述のように、ＭＯＣ３００は、単一又は複数の圧縮機ケーシング内に収容された１又は２以上の圧縮段を含むことができる。図８は、圧縮段が別個のケーシングに収容された複数の段として提供される酸化剤圧縮器システム１８６の１つの実施形態を示している。詳細には、図示の酸化剤圧縮システム１８６は、低圧（ＬＰ）ＭＯＣ３３０及び高圧（ＨＰ）ＭＯＣ３３２を含む。ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、酸化剤６８を（例えば、ＬＰ  ＭＯＣ３３０の入口にて）受け取り、該酸化剤６８を第１の圧力まで圧縮して、ＬＰ圧縮酸化剤３３４を生成し、その後、これを（例えば、ＬＰ  ＭＯＣ３３０の出口から）吐出する。ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＬＰ圧縮酸化剤３３４を（例えば、ＨＰ  ＭＯＣ３３２の入口にて）受け取って圧縮し、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により使用される圧縮酸化剤３０４を生成する。
【００７３】
図示の実施形態において、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、両軸駆動式である発電機によって駆動されて、低圧圧縮酸化剤３３４を圧縮する。ＨＰ  ＭＯＣ３３２もまた両軸駆動式である。従って、ＨＰ  ＭＯＣ３３２への入力（例えば、入力シャフト）は、発電機３０２の出力シャフト３１０であり、ＨＰ  ＭＯＣ３３２の出力シャフト３３８は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０の入力３３９（例えば、入力シャフト）である。すなわち、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、機械的パワーを得るために発電機３０２の出力シャフト３１０に機械的に結合され、その結果、ＬＰ  ＭＯＣ３３０にパワーを提供し、該ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、ＨＰ  ＭＯＣ３３２の出力シャフト３３８に機械的に結合される。
【００７４】
ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、圧縮酸化剤３０４の圧力の１０％〜９０％の圧力である低圧圧縮酸化剤３３４を生成することができる。例えば、低圧圧縮酸化剤３３４は、圧縮酸化剤３０４の圧力の２０％〜８０％、３０％〜７０％、又は４０％〜６０％とすることができる。次いで同様に、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２において圧縮酸化剤３０４として使用するのに望ましい圧力、流量、及び温度まで低圧圧縮酸化剤３３４を圧縮する。
【００７５】
発電機３０２の配置は単に例証に過ぎない点に留意されたい。実際に、発電機３０２は、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンに沿った幾つかの位置に配置することができる。例えば、発電機３０２は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０とＨＰ  ＭＯＣ３３２の間で軸線３０６にほぼ沿って配置することができる。このような１つの実施形態において、発電機３０２の入力シャフト３０８は、ＨＰ  ＭＯＣ３３２の出力とすることができ、発電機３０２の出力シャフト３１０は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０への入力とすることができる。代替として、発電機３０２は、上述のトレーンの端部に配置してもよい。従って、本発明の実施形態によれば、図８の発電機３０２、ＬＰ  ＭＯＣ３３０、及びＨＰ  ＭＯＣ３３２は全て、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と実質的に同じ作動速度で動作することができる。
【００７６】
図５〜７のＭＯＣ３００に関して上記で検討したように、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２は、単一のケーシング又は複数のケーシング内に収容された１又は２以上の圧縮段を各々が有する軸流圧縮機とすることができる。実際に、段間冷却のための冷却特徴要素の有無にかかわらず、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２においてあらゆる数の段を利用することができる。更に、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２は、独立して、軸流圧縮機、遠心圧縮機、又は軸方向圧縮段及び半径方向圧縮段を含む圧縮特徴要素の組み合わせとすることができる。従って、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２は、軸半径方向又は軸方向−半径方向圧縮機とすることができる。更に、１つの実施形態において、ＬＰ  ＭＯＣ３３０、ＨＰ  ＭＯＣ３３２、及び発電機３０２は、単一のケーシング内に配置することができる。
【００７７】
ここで図９に移ると、酸化剤の圧縮が軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０と遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２に分割された酸化剤圧縮システム１８６の１つの実施形態が描かれている。図示のように、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０は、発電機３０２によって駆動され、該発電機３０２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２によって直接駆動される。同様に、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、両軸駆動式である軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０によって駆動される。従って、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０は、燃焼器１６０の出力シャフト３１０に機械的に結合され、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０の出力３４４（例えば、出力シャフト）に機械的に結合される。
【００７８】
作動中、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０は、酸化剤６８を受け取って低圧圧縮酸化剤３３４を生成し、これは、多段圧縮（例えば、直列圧縮）を行うよう遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２に提供される。次いで、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、低圧圧縮酸化剤３３４から圧縮酸化剤３０４を生成する。軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０及び／又は遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、１又は２以上のケーシング内に収容することができ、１又は２以上の圧縮段を含むことができる。例えば、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０は、酸化剤６８が遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２に提供するのに好適な所望の圧力に達するまで一連の軸方向圧縮段に沿って圧縮されるように、１又は２以上の酸化剤圧縮段を含むことができる。図８のＬＰ  ＭＯＣ３３０に関して上述したのと同様に、ＬＰ  ＭＯＣ３４０は、圧縮酸化剤３０４の圧力の１０％〜９０％の圧力である低圧圧縮酸化剤３３４を生成することができる。例えば、低圧圧縮酸化剤３３４は、圧縮酸化剤３０４の圧力の２０％〜８０％、３０％〜７０％、又は４０％〜６０％とすることができる。同様に、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、酸化剤がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２に提供するのに好適な圧力に圧縮されるまで、一連の半径方向圧縮段において低圧圧縮酸化剤３３４を漸次的に圧縮することができる。
【００７９】
図８に関して上記で検討したのと同様の方式で、図９の発電機３０２は、ＧＴトレーンに沿った様々な位置に配置することができる。例えば、発電機３０２は、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０とＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２との間に位置するのではなく、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２と軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０の間に配置することができる。従って、発電機３０２への入力は、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０の出力シャフト３４４とすることができ、発電機３０２の出力シャフト３１０は、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２に対する入力とすることができる。更に、発電機３０２は、ＧＴトレーンの端部に配置することができる。このような１つの実施形態において、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、両軸駆動式とすることができ、ＨＰ  ＭＯＣ３４２の入力が軸流ＬＰ  ＭＯＣ３４０の出力であり、ＨＰ  ＭＯＣ３４２の出力が発電機３０２に対する入力であるようになる。
【００８０】
図１０に示すように、本開示はまた、増速又は減速ギアボックス３２０が直列に作動するＬＰ  ＭＯＣ３３０とＨＰ  ＭＯＣ３３２（例えば、多段圧縮）の間に配置された実施形態を提供する。従って、ＨＰ  ＭＯＣ３３２及びＬＰ  ＭＯＣ３３０は、同じ又は異なる作動速度で動作することができる。例えば、図示のように、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と実質的に同じ作動速度で動作することができる。しかしながら、ギアボックス３２０を介してＬＰ  ＭＯＣ３３０により駆動されるＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及び付随してＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べたときにより高速又は低速の作動速度で動作することができる。例えば、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度の１０％〜２００％の速度で動作することができる。より具体的には、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度のおよそ２０％〜１８０％、４０％〜１６０％、６０％〜１４０％、８０％〜１２０％の速度で動作することができる。
【００８１】
ＨＰ  ＭＯＣ３３２がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べてより遅い作動速度で動作している実施形態では、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度のおよそ１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、又は４０％〜６０％の速度で動作することができる。逆に、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べたときにＨＰ  ＭＯＣ３３２がより高速の作動速度で動作している実施形態では、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度よりも少なくともおよそ１０％速い速度で動作することができる。より具体的には、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度よりもおよそ２０％〜２００％速い、５０％〜１５０％速い、又はおよそ１００％速い速度で動作することができる。
【００８２】
図５〜１０に関して上記で検討した実施形態と同様に、発電機３０２は、ＳＥＧＲトレーンに沿った様々な位置に配置できる点に留意されたい。例えば、図１１に移ると、発電機３０２は、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０とＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２との間に位置付けられて示されている。従って、発電機３０２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２によって直接駆動され、また、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０を直接駆動する。換言すると、図１０の構成と比べて、発電機３０２及びＬＰ  ＭＯＣ３３０のそれぞれの位置が反転されている。更に、図示のように、軸流ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、増速又は減速ギアボックス３２０を介して軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０により駆動される。この場合も同様に、ギアボックス３２０は、平行軸ギアボックス又は遊星ギアボックスなど、何れかの増速又は減速ギアボックスとすることができる。
【００８３】
図１０に関して上記で検討したように、本開示はまた、遠心圧縮機と軸流圧縮機の組み合わせを含む実施形態を提供する。図１２を参照すると、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０によりギアボックス３２０を介して駆動される。更に、上記で検討したように、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、発電機３０２を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動される。上記で詳細に検討したように、代替の構成において、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２と軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０の間にトレーンに沿って発電機３０２が配置されるように、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０及び発電機３０２を反対にすることもできる。更に、本開示はまた、１又は２以上の遠心酸化剤圧縮機の使用も企図される点に留意されたい。すなわち、このような実施形態において、軸流ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、１又は２以上の遠心ＬＰ  ＭＯＣと置き換えることができる。
【００８４】
前述の実施形態の幾つかは、主酸化剤圧縮システムが直列構成で配列された酸化剤圧縮システム１８６の構成に関するものであるが、本開示はまた、酸化剤圧縮機が並列で動作（並列圧縮）する実施形態も提供する。図１３に移ると、酸化剤圧縮機システム１８６が第１及び第２の酸化剤圧縮機３７０、３７２を有する１つの実施形態が示されている。例示の実施形態において、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２は各々、酸化剤６８の別個の流入を受け取る。理解されるように、第１のＭＯＣ３７０は、圧縮酸化剤の第１のストリーム３７４を生成し、第２のＭＯＣ３７２は、圧縮酸化剤の第２のストリーム３７６を生成する。第１及び第２の圧縮酸化剤ストリーム３７４、３７６は、流路３７８に沿って組み合わされて、圧縮酸化剤３０４がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２に流れる。
【００８５】
ＭＯＣ３００に関して上記で説明したように、第１及び第２のＭＯＣは、全軸方向流圧縮、軸半径方向又は軸方向−半径方向圧縮、或いは全半径方向圧縮を含む、何れかの好適な構成を有することができる。更に、第１及び第２のＭＯＣは、実質的に同じサイズとすることができ、或いは、異なるサイズであってもよい。すなわち、第１及び第２の圧縮酸化剤ストリームは、同じ圧力及び流量とすることができ、或いは、それぞれの圧力及び／又は流量が異なることができる。非限定的な実施例として、第１及び第２のＭＯＣは、全圧縮酸化剤３０４の１０％〜９０％を独立して生成することができ、残りは、少なくとも残りのＭＯＣにより生成される。例えば、第１のＭＯＣ３７０は、全圧縮酸化剤３０４の約４０％を生成することができ、第２のＭＯＣ３７２は、残りの約６０％を生成することができ、又はその逆もまた可能である。
【００８６】
このような作動上の融通性は、ギアボックス３２０の使用により得られるが、特定の実施形態においては、ギアボックス３２０が存在しない場合がある。特定の実施形態において、１又は２以上の追加のギアボックスを利用することもできる。例えば、追加のギアボックスは、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２の間に位置付けられ、各ＭＯＣが互いに独立した速度で動作できるようにすることができる。従って、一部の実施形態において、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２は、互いと比べて同じ速度又は異なる速度で動作することができ、また、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーン５２と比べて同じ又は異なる速度で独立して動作することができる。更に、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２は、図示のように別個のケーシング内に配置することができ、或いは、利用される特定の構成に応じて（例えば、追加の特徴要素が間に位置付けられるかどうか）、同じ圧縮機ケーシング内に配置することができる。
【００８７】
例えば、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２よりも遅い速度で動作する実施形態では、第１及び第２のＭＯＣの作動速度は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度の１０％〜９０％とすることができる。更に、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２よりも速い速度で動作する実施形態では、第１及び第２のＭＯＣの作動速度は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の作動速度よりも少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも５０％、少なくとも１００％、又は少なくとも１５０％速いものとすることができる。
【００８８】
本開示はまた、ギアボックス３２０が存在しない酸化剤圧縮システム１８６の実施形態を提供する。従って、このような実施形態において、第１及び第２の主酸化剤圧縮機３７０、３７２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と実質的に同じ速度で動作することができる。従って、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２は、発電機３０２を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動することができる。他の実施形態において、発電機３０２は、第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２の間でＧＴトレーンに沿って配置されてもよく、第２のＭＯＣ３７２がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２によって直接駆動されるようにする。従って、第２のＭＯＣ３７２は、発電機３０２を介して第１のＭＯＣ３７０を直接駆動することができる。更に、上記の実施形態に関して検討したように、発電機３０２は、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンの端部に位置付けることができる。このような実施形態において、第１のＭＯＣ３７０が両軸駆動式とすることができ、その結果、第１のＭＯＣ３７０の出力は、発電機３０２用の入力パワーを提供するようになる。
【００８９】
上記で検討した実施形態は一般に、酸化剤圧縮機が大部分のパワー又は全パワーをＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２から得ている構成を含むが、本開示はまた、酸化剤圧縮機の１又は２以上が蒸気タービン又は電動機のような追加の駆動装置によって駆動される実施形態を提供する。このような実施形態は、図１４〜１７に関して検討する。ここで図１４を参照すると、酸化剤圧縮システム１８６の１つの実施形態は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のトレーンから結合解除された第１のＭＯＣ３７０を有するように示されている。換言すると、第１のＭＯＣ３７０は、軸線３０６に沿って位置付けられない。
【００９０】
詳細には、第１のＭＯＣ３７０は、蒸気タービン、電動機又は他の何れかの好適な原動機とすることができる追加駆動装置３９０により駆動される。図示のように、第１のＭＯＣ３７０は、何らかの増速又は減速ギアボックスとすることができる第１のギアボックス３９２を介して追加駆動装置３９０により駆動される。実際に、第１のギアボックス３９２は、平行軸又は遊星ギアボックスとすることができる。従って、第１のＭＯＣ３７０は、一般に、追加駆動装置３９０のシャフト３９４からパワーを得る。詳細には、追加駆動装置３９０のシャフト３９４は、第１のギアボックス３９２に入力パワーを提供する。第１のギアボックス３９２は、出力シャフト３９５を介して第１のＭＯＣ３７０に入力パワーを提供し、該シャフトは、追加駆動装置３９０のシャフト３９４と一直線に並ぶことができ、或いは、シャフト３９４に実質的に平行とすることができる。
【００９１】
この場合も同様に、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２は、並列して動作（例えば、並列圧縮）し、第１及び第２のストリーム３７４、３７６を提供し、該第１及び第２のストリームは、組み合わされて圧縮酸化剤３０４を生成し、これがＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２に送られる。第１のＭＯＣ３７０は、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンから結合解除されているが、第２のＭＯＣ３７２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２からエネルギーを得るように例示されている。詳細には、第２のＭＯＣ３７２は、発電機３０２及び第２のギアボックス３９６を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により駆動されるように図示されている。第２のギアボックス３９６は、発電機３０２の出力シャフト３１０から入力パワーを受け取り、シャフト３９８を介して第２のＭＯＣ３７２に出力パワーを提供する。この場合も同様に、第２のギアボックス３９６は、平行軸又は遊星ギアボックスとすることができ、その結果、出力シャフト３９８は、入力シャフト３９９（例えば、発電機３０２の出力シャフト３１０）と実質的に平行であり、又は入力シャフト３９９と一直線の状態になる。従って、第２のＭＯＣ３７２は、所望の量の圧縮酸化剤３０４を依然として生成しながら、動作中にＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べて異なる速度で駆動することができる。
【００９２】
一部の実施形態において、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２は、実質的に同じ速度で又は異なる速度で動作することができる。実際に、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２よりも速い又は遅い速度で独立して動作することができる。非限定的な実施例として、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２がＳＥＧＲ  ＧＴシステムよりも速い速度で独立して動作する実施形態において、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２は、１０％〜２００％、５０％〜１５０％、又は約１００％速くなど、少なくとも約１０％速く独立して動作することができる。逆に、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２がＳＥＧＲ  ＧＴシステムよりも遅い速度で独立して動作する実施形態において、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２は、１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、又は４０％〜６０％遅くなど、少なくとも約１０％遅く独立して動作することができる。
【００９３】
更に、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンからの第１のＭＯＣ３７０の結合解除により、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２が作動状態にあるときに追加の駆動装置３９０が第１のＭＯＣ３７０をパワーを供給できるようになる点に留意されたい。しかしながら、第１のＭＯＣ３７０は、追加の駆動装置３９０により駆動されるので、始動手順中に燃焼（例えば、量論的燃焼）を可能にするのに十分な量の圧縮酸化剤３０４を生成することができる。
【００９４】
更に別の実施形態において、第１及び第２のギアボックス３９２、３９６が存在しない場合がある。従って、このような実施形態において、第１のＭＯＣ３７０は、追加の駆動装置３９０によて直接駆動することができ、第２のＭＯＣ３７２は、発電機３０２を通じてＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動することができる。しかしながら、第１のギアボックス３９２及び第２のギアボックス３９６は、典型的なギアボックスと比較したときにより小さいサイズを有することができる点に留意されたい。これは、一つには、各ギアボックス３９２、３９６が単に２つではなく１つのＭＯＣを駆動することに起因している。更に、追加の駆動装置３９０が第１及び第２のＭＯＣ３７０、３７２の両方ではなく第１のＭＯＣ３７０に対する始動負荷を生成することができる理由から、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２にかかる始動負荷を低減することができる。
【００９５】
上述のように、一部の実施形態において、追加の駆動装置３９０は蒸気タービンとすることができる。蒸気タービンは一般に、ＥＧプロセスシステム５４のＨＲＳＧ５６により生成される蒸気６２など、システム内で生成される何れかの蒸気源からパワーを得る。例えば、ＨＲＳＧ５６は、第１の圧力（例えば、高圧又は中圧蒸気）の蒸気６２を生成することができ、蒸気タービンによって該蒸気６２から仕事が取り出されて、第１の圧力よりも低い第２の圧力を有する蒸気（中圧又は低圧蒸気）を生成することができる。特定の実施形態において、蒸気タービンは、水６４を生成するために蒸気６２から十分な仕事を取り出すことができる。このようにして、蒸気タービン（すなわち、追加の駆動装置３９０）及びＨＲＳＧ５６が各々他方に対する供給流を生成できる点で、圧縮システム１８６の効率を向上させることができる。
【００９６】
同様に、追加の駆動装置３９０が電動機である実施形態において、電動機は、何らかの電源からパワーを得ることができる。しかしながら、酸化剤圧縮システム１８６の効率を高めるために、電動機により使用される電力は、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンに沿って配置された発電機３０２により生成される電力７４とすることができる。
【００９７】
更に、第１のＭＯＣ３７０及び第２のＭＯＣ３７２は、軸流圧縮機として例示されているが、あらゆる好適な圧縮機であってもよい点に留意されたい。例えば、第１のＭＯＣ３７０、第２のＭＯＣ３７２、又はこれらの組み合わせは、軸流圧縮機、遠心圧縮機、又は軸方向流成分及び／又は半径方向流成分を有するあらゆる数の好適な段を備えた圧縮機とすることができる。
【００９８】
図１４に関して上記で検討した実施形態は、並列で動作する２又はそれ以上の酸化剤圧縮機の関連で提供されたが、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンから動作可能に結合解除された少なくとも１つの酸化剤圧縮機は、ＳＥＧＲ  ＧＴトレーンに結合された別の酸化剤圧縮機に直列に流体結合することができる点も留意されたい。換言すると、少なくとも１つの酸化剤圧縮機が直接構成で動作し且つ追加の駆動装置３９０によって駆動される実施形態が本発明で企図される。例えば、酸化剤圧縮機システム１８６の１つの実施形態を描いた図１５に示すように、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、第１のギアボックス３９２を介して追加の駆動装置３９０により駆動される。また図示されるように、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、発電機３０２を通じてＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動される。換言すると、第１の圧縮段又は圧縮段の第１のセットは、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により駆動され、第２の圧縮段又は圧縮段の第２のセット。
【００９９】
図１４に関して上記で検討したのと同様の方式で、図１５の第１のギアボックス３９２は、一部の実施形態においては存在することができるが、別の実施形態では存在しない場合がある。従って、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、追加の駆動装置３９０により直接駆動することができ、或いは、第１のギアボックス３９２を通じて間接的に駆動することができる。更に、第１のギアボックス３９２により、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、追加の駆動装置３９０と比べてより速く又はより遅く動作することができる。
【０１００】
追加の駆動装置３９０が蒸気タービンである実施形態において、蒸気は、ＨＲＳＧ５６により生成される蒸気６２とすることができ、全体のサイクル効率が向上する。或いは、追加の駆動装置３９０が電動機である実施形態において、電動機は、電力７４を生成する発電機３０２からパワーを受け取ることができる。従って、このような結合が存在する実施形態において、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２から駆動結合解除されているとみなすことができる。
【０１０１】
上記で検討した実施形態と同様に、ＬＰ  ＭＯＣ３３０と両軸駆動式発電機３０２の相対位置は逆にすることができる。従って、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動することができ、その出力は、発電機３０２の入力とすることができる。このような実施形態において、発電機３０２は、両軸駆動式でなくてもよく、単に入力を受け取ることができる点を理解されたい。しかしながら、発電機３０２がＬＰ  ＭＯＣ３３０から入力パワーを受け取る実施形態において、発電機３０２は、例えば、ポンプ、圧縮機ブースタ、又は同様の機械特徴要素など、別の機器の要素を駆動できることも本発明で企図される。
【０１０２】
図１６は、軸流ＨＰ  ＭＯＣ３３２が遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２と置き換えられた酸化剤圧縮機システム１８６の別の実施形態を描いている。従って、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０からＬＰ圧縮酸化剤３３４を受け取り、ＬＰ圧縮酸化剤３３４を圧縮して、圧縮酸化剤３０４（例えば、多段又は直列圧縮を介して）を生成する。何れかの圧縮構成は、酸化剤圧縮システム１８６の酸化剤圧縮機の何れか１つと共に利用できる点に留意されたい。従って、図１６に示す実施形態は、１つの軸流圧縮機と１つの遠心圧縮機とを利用しているが、１又は２以上の圧縮機ケーシング内に収容されるあらゆる数の軸流及び／又は遠心圧縮機を利用することができる。実際に、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２は、１又は２以上の圧縮段を含むことができ、ここで段の一部又は全てが半径方向もしくは軸方向であるか、或いは何れもが半径方向もしくは軸方向ではない。同様に、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、軸流圧縮機として例示されているが、、１又は２以上の圧縮機ケーシング内に収容される１又は２以上の圧縮段を含むことができ、この１又は２以上の圧縮機ケーシングにおいては、圧縮段の一部又は全てが半径方向もしくは軸方向であるか、或いは何れもが半径方向もしくは軸方向ではない。
【０１０３】
上述の構成と同様に、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３４２と追加の駆動装置３９０との間に配置された第１のギアボックス３９２は存在する場合と、存在しない場合がある点に留意されたい。前述の検討に基づいて理解されるように、第１のギアボックス３９２により、遠心ＨＰ  ＭＯＣ３３２が、追加の駆動装置３９０と異なる作動速度で動作できるようになる。また、上記で検討したように、ＬＰ  ＭＯＣ３３０と発電機３０２の位置は逆にすることができ、その結果、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２によって直接駆動され、また、発電機３０２を駆動する。更に、ＬＰ  ＭＯＣ３３０とＳＥＧＲ  ＧＴシャフト１７６との間にＳＥＧＲ  ＧＴトレーンに沿って追加のギアボックスを位置付け、ＬＰ  ＭＯＣ３００がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べて異なる速度で動作できるようにすることができる。
【０１０４】
ＬＰ  ＭＯＣ３３０とＨＰ  ＭＯＣ３３２の位置が逆にされた実施形態も本発明で企図される。図１７は、ＨＰ  ＭＯＣ３３２がＳＥＧＲ  ＧＴトレーンにほぼ沿って配置され、ＬＰ  ＭＯＣ３３０がそこから結合解除されている酸化剤圧縮１８６のこのような１つの実施形態を例示している。詳細には、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、発電機３０２を介し且つ第２のギアボックス３９６を通じてＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により駆動される。この場合も同様に、第２のギアボックス３９６により、ＨＰ  ＭＯＣ３３２がＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べて異なる速度で動作できるようになる。
【０１０５】
図示のように、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０によって生成されるＬＰ圧縮酸化剤３３４の入口ストリームから圧縮酸化剤３０４を生成する。ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、追加の駆動装置３９０のトレーンにほぼ沿って配置され、該追加の駆動装置３９０は、上述のように、蒸気タービン、電動機、又は同様の駆動装置とすることができる。具体的には、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、第１のギアボックス３９２を通じて追加の駆動装置３９０のシャフト３９４からパワーを得る。第１のギアボックス３９２により、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、追加の駆動装置３９０と同じ又は異なる作動速度で動作できるようになる。
【０１０６】
ギアボックス３９２、３９６の何れか又は両方が存在しない実施形態も企図される点に留意されたい。従って、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、発電機３０２を介してＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動することができ、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、追加の駆動装置３９０により直接駆動することができる。更に、ＨＰ  ＭＯＣ３３２と発電機３０２の位置が交代された実施形態も本発明で企図される。このような実施形態において、発電機３０２は、単軸又は両軸駆動式とすることができる。発電機３０２が両軸駆動式であるこのような実施形態において、酸化剤圧縮システム１８６の追加の特徴要素は、発電機３０２により駆動することができる。
【０１０７】
ＬＰ  ＭＯＣから吐出された酸化剤がＨＰ  ＭＯＣの入口を通って送給される実施形態のような、上記で検討したような複数の圧縮機が直列で動作する実施形態において、１又は２以上の冷却ユニットを間に設けることもできる。換言すると、ＬＰ  ＭＯＣ及びＨＰ  ＭＯＣの直列配列が提供される実施形態において、このような実施形態はまた、ＬＰ圧縮酸化剤３３４の流路に沿ってＨＰ  ＭＯＣとＬＰ  ＭＯＣとの間に配置される１又は２以上の冷却ユニットを含むことができる。
【０１０８】
このような冷却ユニットを有する酸化剤圧縮システム１８６の１つの実施形態が、図１８に描かれている。詳細には、図１８に描かれた実施形態において、酸化剤圧縮システム１８６は、直列配列で動作（例えば、多段又は直列圧縮）するＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２を含み、ＭＯＣ３３０、３３２の両方は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のトレーンに沿って配置される（すなわち、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２からパワーの全て又は大部分を得る）。ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、発電機３０２を通じてＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２により直接駆動される。他方、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ギアボックス３２０を通じてＬＰ  ＭＯＣ３３０により駆動され、その結果、ＨＰ  ＭＯＣ３３２は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０又はＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と比べて異なる速度で動作できるようになる。
【０１０９】
これらの特徴要素に加えて、酸化剤圧縮システム１８６はまた、ＬＰ  ＭＯＣ３３０の出口からＨＰ  ＭＯＣ３３２の入口まで延びるＬＰ圧縮酸化剤３３４の流路４０２に沿って配置されたスプレー中間冷却器４００を含む。何れかの好適な冷却流体を利用できるが、図示の実施形態では、スプレー中間冷却器４００は、脱塩水又は精製水４０４を利用してＬＰ圧縮酸化剤３３４を冷却する。脱塩水又は精製水４０４は、一般に、無機物、粒子状物質、又は種々の動作構成要素（例えば、導管、ポンプ、圧縮機翼配列及び／又はハウジング）に悪影響を及ぼす可能性のある他の材料を実質的に含まない。非限定的な実施例として、水は、バイオフィルタ、化学フィルタ、又は物理フィルタ、もしくはこれらの何れかの組み合わせを通過して、脱塩水又は精製水を生成することができる。
【０１１０】
詳細には、スプレー中間冷却器４００は、脱塩水又は精製水４０４のスプレーをストリーム３３４に噴射することにより、湿分冷却を利用してＬＰ圧縮酸化剤３３４を冷却する。脱塩水又は精製水４０４が蒸発すると、その過熱又は露点マージンが低下することにより、ＬＰ圧縮機酸化剤ストリーム３３４の温度が低下する。このタイプの冷却に関わることができるあらゆる流体を利用できるが、流路４０２の配管内での汚損又は他の堆積物の蓄積を避けるために水を脱塩又は精製することが望ましいとすることができる。このような冷却法は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０からＨＰ  ＭＯＣ３３２への導管の両端での圧力低下を低減又は軽減することができる点で望ましいとすることができる。加えて、このような冷却法はまた、高価な熱交換器の必要性を排除することができる。
【０１１１】
上記で詳細に検討したように、単一のケーシングが圧縮段のうちの１又は２以上を収容することができる。例えば、図１８に描いた実施形態において、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２は、単一の圧縮機ケーシング内に収容することができる。このような実施形態において、本開示はまた、間に配置された１又は２以上の冷却特徴要素の使用も企図される。従って、一部の実施形態において、スプレー中間冷却器４００は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２を収容する単一のケーシング上に、又はケーシング内に、或いは、ケーシングとは別個に配置することができる。例えば、中間冷却器４００は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２を収容するケーシング内に部分的に又は全体として位置付けることができ、圧縮段間で圧縮酸化剤を冷却するよう構成することができる。
【０１１２】
ここで図１９に移ると、冷却器４２０がＬＰ圧縮機酸化剤３３４の流路４０２に沿って冷却を提供する酸化剤圧縮システム１８６の１つの実施形態が提供される。詳細には、冷却器４２０は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０とＨＰ  ＭＯＣ３３２との間に段間冷却をもたらす中間冷却器（例えば、熱交換器）とすることができる。上記で詳細に検討したように、冷却器４２０は、ＬＰ  ＭＯＣ３３０及びＨＰ  ＭＯＣ３３２を収容する１又は２以上のケーシング上に、又はケーシング内に、或いは、ケーシングから離れて配置することができる。
【０１１３】
中間冷却器とすることができる冷却器４２０は、熱交換器を通じてＬＰ圧縮機酸化剤ストリーム３３４を冷却するのに冷却水４２２又は周囲空気などの別の冷却媒体を利用する。従って、冷却器４２０は、冷却水４２２又は周囲環境に熱を排除する熱交換器とすることができる。このような冷却を可能にするために、冷却器４２０は、何れかの好適なタイプの熱交換器とすることができる。非限定的な実施例として、熱交換器は、シェルアンドチューブ熱交換器、空気フィンベースの熱交換器、又は何らかの同様の構成とすることができる。１つの実施形態において、図１８に関して上記で検討したような精製水又は脱塩水を利用できる水をＬＰ圧縮酸化剤３３４と直接接触するのを避けるために、このような構成を用いることが望ましいとすることができる。
【０１１４】
別の実施形態において、１つよりも多いユニットを用いて、ＬＰ圧縮酸化剤３３４を冷却することができる。例えば、図２０に描くように、蒸気発生器４４０及び／又は給水ヒータ４４２は、ＬＰ圧縮酸化剤３３４の流路４０２に沿って配置され、ＨＰ  ＭＯＣ３３２に送給する前に酸化剤の冷却を可能にするようにすることができる。蒸気発生器４４０は、ボイラー給水などの給水供給設備を利用し、蒸気タービンのような別の機械構成要素が利用するために飽和蒸気を戻す。換言すると、蒸気発生器４４０は、給水供給設備及び飽和蒸気リターン４４４を利用する。１つの実施形態において、蒸気発生器４４０により生成された飽和蒸気リターンは、１又は２以上の酸化剤圧縮機を駆動するのに使用される蒸気タービンにより利用することができる。
【０１１５】
他方、給水ヒータ４４２は、ボイラー給水などの給水供給設備を利用して加熱水を戻し、これにより給水供給設備及びリターン４４４を利用する。この加熱水は、蒸気発生器４４０用及び／又はＥＧプロセスシステム５４のＨＲＳＧ５６用の給水として用いることができる。
【０１１６】
１つの実施形態において、ＬＰ  ＭＯＣ３３０は、蒸気発生器４４０が中圧飽和蒸気を発生することを可能にする方法で、ＬＰ圧縮機酸化剤３３４を生成する。中圧飽和蒸気は、３５０ｐｉｓｇ〜５００ｐｉｓｇ、３７５ｐｓｉｇ〜４５０ｐｓｉｇ、又は約４００ｐｓｉｇなど、少なくとも約３００ｐｓｉｇの圧力を有することができる。ＬＰ圧縮機酸化剤３３４は、蒸気発生器４４０を通過した後、給水ヒータ４４２にて高圧のボイラー給水を加熱するのに用いることができる。一部の実施形態において、ＬＰ圧縮機酸化剤３３４は、蒸気発生器４４０にて所望の圧力レベルの飽和蒸気を生成するのに十分な圧力を有すると同時に、ＨＰ  ＭＯＣ３３２による圧縮酸化剤３０４の出力がＨＰ  ＭＯＣ３３２の最大出力温度に少なくとも等しいか又はそれ未満であるように、給水ヒータ４４２により冷却することができる。
【０１１７】
上述の実施形態に加えて、又はその代わりに、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のトレーンに沿って他の駆動装置（例えば、蒸気タービン）を設けることができる。このような構成は、タービンベースのサービスシステム１４の作動中に電力などの追加のパワーを生成するのが望ましいとすることができる。例えば、蒸気タービンによって生成される電力又は機械的パワーは、図１４〜１７に関して上記で検討した電動機３９０などによる酸化剤圧縮システム１８６の特定の構成要素によって利用することができる。このような実施形態は、図２１〜２４に関して検討される。
【０１１８】
ここで図２１に移ると、図５に例示された構成と同様の実施形態が、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のシャフト１７６の軸線３０６に沿って配置された主酸化剤圧縮機３００、発電機３０２、及び蒸気タービン４６０を含むものとして示されている。図示の実施形態において、蒸気タービン４６０は両軸駆動式であり、入力シャフト４６２は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のシャフト１７６に機械的に結合され、出力シャフト４６４は、発電機３０２に機械的に結合される。従って、蒸気タービン４６０及びＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２は、発電機３０２に直列にパワーを提供する。発電機３０２は、入力パワーを主酸化剤圧縮機３００に提供し、該主酸化剤圧縮機３００は、酸化剤６８を圧縮して圧縮酸化剤３０４を生成する。
【０１１９】
例示の実施形態は、直接駆動されるように上記で検討された機械構成要素（ＭＯＣ３００、発電機３０２、蒸気タービン４６０）の各々を示しており、１又は２以上のギアボックスが利用される実施形態もまた本発明で企図される。例えば、ギアボックスは、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２と蒸気タービン４６０との間、又は蒸気タービン４６０と発電機３０２との間、もしくは発電機３０２とＭＯＣ３００との間、或いは、これらの何れかの組み合わせに位置付けることができる。従って、蒸気タービン４６０、発電機３０２、又はＭＯＣ３００ののうちの何れか１つ又はこれらの組み合わせは、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の速度の約１０％〜９０％、２０％〜８０％、３０％〜７０％、又は４０％〜６０％など、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の速度よりも少なくとも１０％遅い速度で駆動することができる。逆に、蒸気タービン４６０、発電機３０２、又はＭＯＣ３００ののうちの何れか１つ又はこれらの組み合わせは、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２の速度の約１０％〜２００％、２０％〜１７５％、３０％〜１５０％、又は４０％〜１２５％速いなど、少なくとも１０％速い速度で駆動することができる。
【０１２０】
図示の実施形態において、蒸気タービン４６０は、「Ａ」で示された入力と、「Ｂ」で示された出力とを含めて描かれている。入力Ａは、タービンベースのサービスシステム１４の１又は２以上の特徴要素により生成された蒸気とすることができる。非限定的な実施例として、入力Ａは、ＥＧプロセスシステム５４のＨＲＳＧ５６により生成された蒸気６２とすることができる。同様に、出力Ｂは、入力蒸気から仕事を取り出すことにより生成される凝縮液とすることができ、凝縮液は、給水を利用する何れかの特徴要素に提供することができる。非限定的な実施例として、出力水又は凝縮液Ｂは、ＨＲＳＧ５６への入力ストリーム（例えば、蒸気発生用の水源として）として提供することができる。他の実施形態において、凝縮液は、例えば、上述の冷却ユニット用の作動流体又は他の冷却流体として用いることができる。
【０１２１】
更に、ＭＯＣ３００は、軸流構成を有する単一ユニットとして例示されているが、上述のＬＰ  ＭＯＣ及びＨＰ  ＭＯＣなどあらゆる数の段に分割することができ、これらの段は、軸方向段、半径方向段、又は圧縮段のあらゆる好適な組み合わせとすることができる。更に、圧縮機は、１又は２以上の圧縮機ケーシング内に収容することができ、また、上述の冷却特徴要素、追加の駆動特徴要素、ギアボックス、ポンプ、ブースタ圧縮機などの何れかと組み合わせて利用して、酸化剤圧縮システム１８６の作動効率を向上させることができる。
【０１２２】
例示の特徴要素の相対位置は、図２１に示した特定の構成に限定されない。むしろ、一部の実施形態において、機械構成要素の相対位置は、反転又は再配列することができる。例えば、図２に描くように、発電機３０２及び蒸気タービン１０４のそれぞれの位置を逆にすることができる。図２２において、蒸気タービン４６０及びＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２両方が、発電機３０２にパワーを提供する。詳細には、蒸気タービン４６０の入力シャフト４６２は、発電機３０２の出力シャフト３１０に機械的に結合される。蒸気タービン４６０及びＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２はまた、直列でＭＯＣ３００にパワーを提供する。具体的には、蒸気タービン４６０の出力シャフト４６４は、ＭＯＣ３００の入力シャフト３１２に機械的に結合される。上述のように、蒸気タービン４６０は、ＨＲＳＧ５６などの何れかの蒸気発生特徴要素によって生成される入力蒸気Ａを利用することができ、また、これから凝縮液Ｂを生成して、これを蒸気発生特徴要素（例えば、ＨＲＳＧ５６）に戻すことができる。
【０１２３】
発電機３０２及び蒸気タービン４６０のそれぞれの位置を反転させることに加えて、蒸気タービン４６０は、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のトレーンに沿った何れかのポイントに位置付けることができる。例えば、図２３に例示するように、蒸気タービン４６０は、ＭＯＣ３００の出力シャフトにパワーを入力するようにトレーンの端部に配置することができる。換言すると、ＭＯＣ３００の出力シャフト３１４は、蒸気発生器４６０の入力シャフト４６２に機械的に結合される。従って、例示のように、発電機３０２は、ＭＯＣ３００を駆動し、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２は、発電機３０２を直接駆動する。従って、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２及び蒸気タービン４６０は両方とも、対向する端部にあって、ＭＯＣ３００にパワーを提供する。
【０１２４】
始動中のような特定の状況の間、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２による蒸気生成は、蒸気タービン４６０の動作に有利ではない可能性がある。従って、一部の実施形態において、蒸気タービン４６０は、動作中にＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２から結合解除することができる。例えば、図２４に例示するように、蒸気タービン４６０の入力シャフト４６２は、クラッチ４８０に結合することができ、該クラッチは、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２のトレーンに結合される。従って、ＳＥＧＲ  ＧＴシステム５２（又は他の蒸気発生構成要素）によって生成される蒸気６２の量が蒸気タービン４６０を駆動するには不十分である状況において、クラッチ４８０の作動により、蒸気タービン４６０をトレーンから結合解除することができる。
【０１２５】
（補足説明）
本発明の実施形態は、排気ガス再循環ガスタービンエンジンで使用するための酸化剤（例えば、大気中空気、酸化富化空気、低酸素空気、実質的に純酸素）を圧縮するシステム及び方法を提供する。上記で記載された特徴の何れか又はその組み合わせは、好適なあらゆる組み合わせで利用することができる点に留意されたい。当然ながら、このような組み合わせの全ての並び換えも本発明において企図される。例証として、以下の条項は、本開示の更なる説明として提供されるものである。
【０１２６】
実施形態１．  ガスタービンシステムを備えたシステムであって、ガスタービンシステムが、タービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を含む。本システムが更に、圧縮酸化剤をガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムを備え、主酸化剤圧縮システムが、第１の酸化剤圧縮機と、ガスタービンシステムの第１の作動速度と異なる第１の速度で第１の酸化剤圧縮機が動作できるように構成された第１のギアボックスと、を含む。
【０１２７】
実施形態２．  第１のギアボックスが、互いにほぼ平行な入力シャフトと出力シャフトとを有する平行軸ギアボックスを含み、入力シャフトが、ガスタービンシステムの軸線と一直線状であり、出力シャフトが、第１の酸化剤圧縮機に駆動結合される、実施形態１に記載のシステム。
【０１２８】
実施形態３．  第１のギアボックスが、互いに且つガスタービンシステムの軸線と一直線状になった入力シャフトと出力シャフトとを有する遊星ギアボックスを含み、出力シャフトが、記第１の酸化剤圧縮機に駆動結合される、実施形態１に記載のシステム。
【０１２９】
実施形態４．  主酸化剤圧縮システムが、ガスタービンシステムによって少なくとも部分的に駆動され、主酸化剤圧縮システムが、第１の酸化剤圧縮機と第２の酸化剤圧縮機とを有する複数の圧縮段を含む、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１３０】
実施形態５．  第１の酸化剤圧縮機が、第１のギアボックスを通じてガスタービンシステムによって駆動される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１３１】
実施形態６．  ガスタービンシステムのシャフトに結合され、第１のギアボックスを介して第１の酸化剤圧縮機が結合される発電機と、第２の酸化剤圧縮機に結合され、蒸気タービン又は電動機を含む駆動装置と、第２の酸化剤圧縮機と駆動装置を結合する第２のギアボックスと、を備え、第２のギアボックスは、第２の酸化剤圧縮機が駆動装置の第２の作動速度と異なる第２の速度で動作できるように構成されている、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１３２】
実施形態７．  第２の酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムによって直接駆動される、実施形態４に記載のシステム。
【０１３３】
実施形態８．  第２の酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムの軸線に沿って配置され且つ発電機の入力シャフトに結合され、第１の酸化剤圧縮機が、第１のギアボックスを介して発電機の出力シャフトに結合される、実施形態４又は７に記載のシステム。
【０１３４】
実施形態９．  ガスタービンシステムの軸線に沿って配置された発電機を備え、第２の酸化剤圧縮機が、発電機及び第１のギアボックスの入力シャフトに結合され、第１の酸化剤圧縮機が、第１のギアボックスを介して第２の酸化剤圧縮機に結合される、実施形態４、７、又は８に記載のシステム。
【０１３５】
実施形態１０．  第１及び第２の酸化剤圧縮機間に酸化剤流路に沿って配置された段間冷却システムを備える、実施形態４、７、８、又は９に記載のシステム。
【０１３６】
実施形態１１．  段間冷却システムが、酸化剤流路に沿ってスプレーを出力するよう構成されたスプレーシステムを含む、実施形態１０に記載のシステム。
【０１３７】
実施形態１２．  段間冷却システムが、酸化剤流路に沿って配置された熱交換器を含み、該熱交換器が、冷却剤を循環させて酸化剤流路に沿って熱を吸収するよう構成された冷却剤流路を含む、実施形態１０又は１１に記載のシステム。
【０１３８】
実施形態１３．  段間冷却システムが、給水供給源に熱を伝達することにより酸化剤流路に沿って圧縮酸化剤を冷却するよう構成された、蒸気発生器、給水ヒータ、又はこれらの組み合わせを含み、蒸気発生器が、発電機に結合された蒸気タービンを有する蒸気タービン発電機のための蒸気を発生するよう構成されており、給水ヒータが、最終的に熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に供給するために給水供給源を予熱するよう構成される、実施形態１０、１１、又は１２に記載のシステム。
【０１３９】
実施形態１４．  第１の酸化剤圧縮機に結合された駆動装置を備え、該駆動装置が、第１のギアボックスの入力シャフトに結合された蒸気タービン又は電動機を含む、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１４０】
実施形態１５．  第１又は第２の酸化剤圧縮機のうちの少なくとも１つが複数の圧縮段を含む、実施形態４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、又は１４に記載のシステム。
【０１４１】
実施形態１６．  第１又は第２の酸化剤圧縮機のうちの少なくとも１つが、１又は２以上の軸流圧縮機、１又は２以上の遠心圧縮機、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５に記載のシステム。
【０１４２】
実施形態１７．  主酸化剤圧縮システムが第２の酸化剤圧縮機を含み、第１及び第２の酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムに並列に流体結合されており、第２の酸化剤圧縮機が、第１の酸化剤圧縮機を介して第１のギアボックスに結合される、実施形態１、２、又は３に記載のシステム。
【０１４３】
実施形態１８．  ガスタービンシステムのシャフトに結合された発電機と、第１の酸化剤圧縮機に結合され、蒸気タービン又は電動機を含む駆動装置と、を備え、駆動装置が、第１のギアボックスの入力シャフトに結合され、主酸化剤圧縮システムが、第２のギアボックスを介して発電機に結合された第２の酸化剤圧縮機を含み、第１及び第２の酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムに並列に流体結合される、実施形態１、２、又は３に記載のシステム。
【０１４４】
実施形態１９．  酸化剤中において約１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させるよう構成されたタービン燃焼器を有する量論的燃焼システムを備える、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１４５】
実施形態２０．  ガスタービンシステムに結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を備え、ＨＲＳＧが、排気ガスからの熱を給水に伝達することによって蒸気を発生するよう構成されている、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１４６】
実施形態２１．  ＨＲＳＧが、発電機に結合された蒸気タービンを有する蒸気タービン発電機に流体結合され、蒸気タービンが、第１のギアボックスを介して第１の酸化剤圧縮機を駆動し、又は主酸化剤圧縮システムの第２の酸化剤圧縮機を駆動し、或いはこれらの組み合わせを行うよう構成される、実施形態２０に記載のシステム。
【０１４７】
実施形態２２．  ＥＧＲシステムが、排気ガスをタービンからＨＲＳＧを通って元の排気ガス圧縮機に送るように構成されており、ＥＧＲシステムが、排気ガスを排気ガス圧縮機に向けて移動させるよう構成されたブロアと、排気ガスを冷却するよう構成された冷却器と、排気ガスから湿分を除去するよう構成された除湿ユニットと、を含む、実施形態２０又は２１に記載のシステム。
【０１４８】
実施形態２３．  ＨＲＳＧが、排気ガス中の酸素の濃度を低減するよう構成された触媒を含む、実施形態２０、２１、又は２２に記載のシステム。
【０１４９】
実施形態２４．  ガスタービンシステムに結合された排気ガス抽出システムを備え、該排気ガス抽出システムが、ガスタービンシステムから排気ガスの一部を除去するよう構成されている、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１５０】
実施形態２５．  排気ガス抽出システムに流体結合された炭化水素生成システムを備え、排気ガス抽出システムが、原油二次回収のための加圧流体として排気ガスの一部を利用するよう構成されている、実施形態２４に記載のシステム。
【０１５１】
実施形態２６．  排気ガス抽出システムが、排気ガスの一部における酸素の濃度を低減するよう構成された触媒を含む、実施形態２４に記載のシステム。
【０１５２】
実施形態２７．  主酸化剤圧縮システムが、大気中空気として、又は体積で約２１％〜８０％の酸素を有する酸素富化空気として、もしくは体積で約１％〜２１％の酸素を有する低酸素空気として、或いは体積で８０％よりも多い酸素を含む実質的に純酸素として圧縮酸化剤を供給するよう構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１５３】
実施形態２８．  ガスタービンシステムを備えたシステムであって、ガスタービンシステムが、タービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、を含む。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを含む。本システムが更に、圧縮酸化剤をガスタービンシステムに供給するよう構成された主酸化剤圧縮システムを備え、主酸化剤圧縮システムが、第１の酸化剤圧縮機と、第２の酸化剤圧縮機と、を含み、第１及び第２の酸化剤圧縮機がガスタービンシステムによって駆動される。
【０１５４】
実施形態２９．  第２の酸化剤圧縮機の酸化剤出口が、第１の酸化剤圧縮機の酸化剤入口に流体結合されている、実施形態２８に記載のシステム。
【０１５５】
実施形態３０．  第１及び第２の酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムのシャフトに駆動結合された発電機を介してガスタービンシステムによって駆動され、第２の酸化剤圧縮機が、発電機の出力シャフトに駆動結合される、実施形態２８又は２９に記載のシステム。
【０１５６】
実施形態３１．  第１の酸化剤圧縮機が遠心圧縮機を含み、第２の酸化剤圧縮機が軸流圧縮機を含む、実施形態２８、２９、又は３０に記載のシステム。
【０１５７】
実施形態３２．  第１及び第２の酸化剤圧縮機を結合する第１のギアボックスを備え、第２の酸化剤圧縮機が、第１のギアボックスの入力シャフトに駆動結合され、第１の酸化剤圧縮機が、第１のギアボックスの出力シャフトに駆動結合される、実施形態２８、２９、３０、又は３１に記載のシステム。
【０１５８】
実施形態３３．  第１の酸化剤圧縮機が、発電機を介してガスタービンシステムによって駆動され、第２の酸化剤圧縮機が発電機の入力シャフトに駆動結合され、第１の酸化剤圧縮機が発電機の出力シャフトに駆動結合される、実施形態２８又は２９に記載のシステム。
【０１５９】
実施形態３４．  第１及び第２の酸化剤圧縮機の間で酸化剤流路に沿って配置された段間冷却システムを備える、実施形態２８、２９、３０、３１、３２、又は３３に記載のシステム。
【０１６０】
実施形態３５．  段間冷却システムが、酸化剤流路に沿ってスプレーを出力するよう構成されたスプレーシステムを含む、実施形態３４に記載のシステム。
【０１６１】
実施形態３６．  段間冷却システムが、酸化剤流路に沿って配置された熱交換器を含み、該熱交換器が、冷却剤を循環させて酸化剤流路に沿って熱を吸収するよう構成された冷却剤流路を含む、実施形態３４又は３５に記載のシステム。
【０１６２】
実施形態３７．  段間冷却システムが、給水供給源に熱を伝達することにより酸化剤流路に沿って圧縮酸化剤を冷却するよう構成された、蒸気発生器、給水ヒータ、又はこれらの組み合わせを含み、蒸気発生器が、発電機に結合された蒸気タービンを有する蒸気タービン発電機のための蒸気を発生するよう構成されており、給水ヒータが、最終的に熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に供給するために給水供給源を予熱するよう構成される、実施形態３４、３５、又は３６に記載のシステム。
【０１６３】
実施形態３８．  主酸化剤圧縮システムは、第１の酸化剤圧縮機がガスタービンシステムの第１の作動速度と異なる第１の速度で動作できるように構成された第１のギアボックスを含み、第１及び第２の酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムに並行に流体結合され、第２の酸化剤圧縮機が、第１の酸化剤圧縮機を介して第１のギアボックスに結合される、実施形態２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、又は３７に記載のシステム。
【０１６４】
実施形態３９．  酸化剤中において約１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させるよう構成されたタービン燃焼器を有する量論的燃焼システムを備える、実施形態２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、又は３８に記載のシステム。
【０１６５】
実施形態４０．  ガスタービンシステムに結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を備え、ＨＲＳＧが、排気ガスからの熱を給水に伝達することによって蒸気を発生するよう構成されている、実施形態２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、又は３８に記載のシステム。
【０１６６】
実施形態４１．  ＨＲＳＧが、発電機に結合された蒸気タービンを有する蒸気タービン発電機に流体結合され、蒸気タービンが、第１のギアボックスを介して第１の酸化剤圧縮機を駆動し、又は主酸化剤圧縮システムの第２の酸化剤圧縮機を駆動し、或いはこれらの組み合わせを行うよう構成される、実施形態４０に記載のシステム。
【０１６７】
実施形態４２．  ＥＧＲシステムが、排気ガスをタービンからＨＲＳＧを通って元の排気ガス圧縮機に送るように構成されており、ＥＧＲシステムが、排気ガスを排気ガス圧縮機に向けて移動させるよう構成されたブロアと、排気ガスを冷却するよう構成された冷却器と、排気ガスから湿分を除去するよう構成された除湿ユニットと、を含む、実施形態３８、４０、又は４１に記載のシステム。
【０１６８】
実施形態４３．  ＨＲＳＧが、排気ガス中の酸素の濃度を低減するよう構成された触媒を含む、実施形態３８、４０、４１、又は４２に記載のシステム。
【０１６９】
実施形態４４．  ガスタービンシステムに結合された排気ガス抽出システムを備え、該排気ガス抽出システムが、ガスタービンシステムから排気ガスの一部を除去するよう構成されている、実施形態２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、又は４３に記載のシステム。
【０１７０】
実施形態４５．  排気ガス抽出システムに流体結合された炭化水素生成システムを備え、排気ガス抽出システムが、原油二次回収のための加圧流体として排気ガスの一部を利用するよう構成されている、実施形態４４に記載のシステム。
【０１７１】
実施形態４６．  排気ガス抽出システムが、排気ガスの一部における酸素の濃度を低減するよう構成された触媒を含む、実施形態４４又は４５に記載のシステム。
【０１７２】
実施形態４７．  主酸化剤圧縮システムが、大気中空気として、又は体積で約２１％〜８０％の酸素を有する酸素富化空気として、もしくは体積で約１％〜２１％の酸素を有する低酸素空気として、或いは体積で８０％よりも多い酸素を含む実質的に純酸素として圧縮酸化剤を供給するよう構成される、実施形態２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、又は４７に記載のシステム。
【０１７３】
実施形態４８．  スタービンシステムを備えたシステムであって、ガスタービンシステムが、タービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を含む。本システムが更に、圧縮酸化剤をガスタービンシステムに供給するよう構成され、１又は２以上の酸化剤圧縮機を含む主酸化剤圧縮システムと、ガスタービンシステムに結合され、排気ガスからの熱を給水に伝達することによって蒸気を発生するよう構成された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）と、を備え、ＥＧＲシステムの排気ガス再循環経路がＨＲＳＧを通って延びており、システムが更に、ガスタービンシステムの軸線に沿って配置され且つＨＲＳＧからの蒸気によって少なくとも部分的に駆動された蒸気タービンを備え、蒸気タービンが、給水の少なくとも一部として凝縮液をＨＲＳＧに戻すように構成される。
【０１７４】
実施形態４９．  主酸化剤圧縮システムの１又は２以上の酸化剤圧縮機のうちの少なくとも１つの酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムの軸線に沿って配置されている、実施形態４８に記載のシステム。
【０１７５】
実施形態５０．  蒸気タービンが、主酸化剤圧縮システムとガスタービンシステムとの間で軸線に沿って配置される、実施形態４８又は４９に記載のシステム。
【０１７６】
実施形態５１．  蒸気タービンと、主酸化剤圧縮システムの少なくとも１つの酸化剤圧縮機との間に配置された発電機を備える、実施形態４９又は５０に記載のシステム。
【０１７７】
実施形態５２．  蒸気タービンとガスタービンシステムとの間に配置された発電機を備え、ガスタービンシステムが、発電機の入力シャフトに機械的に結合され、蒸気タービンが、発電機の出力シャフトに機械的に結合される、実施形態４８、４９、５０、又は５１に記載のシステム。
【０１７８】
実施形態５３．  主酸化剤圧縮システムが、ガスタービンシステムによって駆動され、主酸化剤圧縮システムが、蒸気タービンとガスタービンシステムとの間で軸線に沿って位置付けられる、実施形態４８、４９、５０、５１、又は５２に記載のシステム。
【０１７９】
実施形態５４．  主酸化剤圧縮システムの少なくとも１つの圧縮機と蒸気タービンとの間に配置されたクラッチを備え、該クラッチにより、係合時に蒸気タービンがガスタービンシステムと同じ速度で動作可能となり、非係合時に蒸気タービンがガスタービンシステムとは別個に動作可能となる、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、又は５３に記載のシステム。
【０１８０】
実施形態５５．  主酸化剤圧縮システムが、直列圧縮配列で複数の圧縮機を含む、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、５３、又は５４に記載のシステム。
【０１８１】
実施形態５６．  主酸化剤圧縮システムが、並列圧縮配列で複数の圧縮機を含む、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、５３、又は５４に記載のシステム。
【０１８２】
実施形態５７．  主酸化剤圧縮システムが、減速又は増速ギアボックスに駆動結合された少なくとも１つの酸化剤圧縮機を含み、減速又は増速ギアボックスにより、少なくとも１つの酸化剤圧縮機が、ガスタービンシステムの作動速度と異なる速度で動作可能となる、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、又は５６に記載のシステム。
【０１８３】
実施形態５８．  ＨＲＳＧが、排気ガス中の酸素の濃度を低減するよう構成された触媒を含む、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、又は５７に記載のシステム。
【０１８４】
実施形態５９．  ガスタービンシステムに結合された排気ガス抽出システムを備え、該排気ガス抽出システムが、ガスタービンシステムから排気ガスの一部を除去するよう構成されている、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、又は５８に記載のシステム。
【０１８５】
実施形態６０．  排気ガス抽出システムに流体結合された炭化水素生成システムを備え、排気ガス抽出システムが、原油二次回収のための加圧流体として排気ガスの一部を利用するよう構成されている、実施形態５９に記載のシステム。
【０１８６】
実施形態６１．  排気ガス抽出システムが、排気ガスの一部における酸素の濃度を低減するよう構成された触媒を含む、実施形態５９又は６０に記載のシステム。
【０１８７】
実施形態６２．  主酸化剤圧縮システムが、大気中空気として、又は体積で約２１％〜８０％の酸素を有する酸素富化空気として、もしくは体積で約１％〜２１％の酸素を有する低酸素空気として、或いは体積で８０％よりも多い酸素を含む実質的に純酸素として圧縮酸化剤を供給するよう構成される、実施形態４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、又は５９に記載のシステム。
【０１８８】
実施形態６３．  スタービンシステムを備えたシステムであって、ガスタービンシステムが、タービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物により駆動されるタービンと、タービンにより駆動され、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成された排気ガス圧縮器と、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスをタービンから排気ガス圧縮器に再循環するよう構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を含む。本システムが更に、１又は２以上の酸化剤圧縮機を含む主酸化剤圧縮システムを備え、１又は２以上の酸化剤圧縮機が、排気ガス圧縮機とは別個のものであり、１又は２以上の酸化剤圧縮機が、燃焼生成物を発生する際にタービン燃焼器によって利用される全ての圧縮酸化剤を供給するよう構成される。
【０１８９】
実施形態６４．  燃焼生成物には未燃燃料又は酸化剤が実質的に残留していない、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１９０】
実施形態６５．  燃焼生成物は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸化剤（例えば、酸素）未燃燃料、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯＸ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有する、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
【０１９１】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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