(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンを備えているシステムであって、該ガスタービンエンジンが、
燃料を燃焼させて排気ガスを生成するように構成された１又は２以上の燃焼器を有する燃焼器セクションと、
前記燃焼器から下流に配置され、かつ前記排気ガスによって駆動されるように構成された１又は２以上のタービン段を有するタービンセクションと、
前記１又は２以上のタービン段から下流に配置された排気セクションであって、前記タービンセクションから前記排気ガスを受け取るように構成された排気通路を有する排気セクションと、
前記排気セクションに結合され、かつ該排気セクションの周りに配置された複数の抽出通路を含むガス流抽出システムであって、各抽出経路が、前記排気通路の下流部分から前記排気ガスの一部を受け取るように構成され、該ガス流抽出システムが、１又は２以上の戻り通路を介して前記排気通路の上流部分に前記排気ガスの一部を受動的に経路指定するように構成される前記ガス流抽出システムと、を有し、
前記複数の抽出通路のうちの少なくとも１つの抽出通路が、１又は２以上のセンサを備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記複数の抽出通路の各々が、１又は２以上のセンサを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記１又は２以上のセンサは、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物（ＮＯｘ）センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの組合せを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記１又は２以上のセンサは、広帯域幅ラムダセンサを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記１又は２以上のセンサは、普遍的排気ガス酸素（ＵＥＧＯ）センサを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記１又は２以上のセンサに接続され、少なくとも部分的に該１又は２以上のセンサのそれぞれの出力に基づいて前記ガスタービンエンジンの作動を制御するように構成されたコントローラを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス流抽出システムは、前記排気セクションの周囲に配置されて前記複数の抽出経路の各々に結合されたリングマニホルドを有し、
前記リングマニホルド、前記複数の抽出通路、及び前記１又は２以上の戻り通路は、凝縮物が蓄積して前記ガス流抽出システム内の低ポイントから排出されることを可能にするように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記１又は２以上の戻り通路は、前記排気セクションの一部分内に実質的に配置された１又は２以上の内部戻り通路を有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記１又は２以上の戻り通路は、前記排気セクションの実質的に外側に配置された１又は２以上の外部戻り通路を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記排気ガスを圧縮し、かつそれを前記燃焼器セクションに経路指定するように構成された圧縮機セクションと、
前記排気セクション及び前記圧縮機セクションに連結され、前記排気セクションから前記排気ガスを受け取って該排気ガスを前記圧縮機セクションに提供するように構成された排気ガス再循環ループと、有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
排気ガスを発生させるためにガスタービンシステムの燃焼器において酸化剤と共に燃料を燃焼させる段階と、
前記燃焼器からの前記排気ガスを用いて前記ガスタービンシステムのタービンを駆動する段階と、
前記ガスタービンシステムの排気セクションに排気通路を通して前記タービンから前記排気ガスを提供する段階と、
１又は２以上の抽出通路を介して前記排気通路の下流部分から前記排気ガスの一部を受動的に抽出する段階と、
前記１又は２以上の抽出通路に結合された１又は２以上のセンサを用いて前記排気ガスの前記一部に対して１又は２以上の測定を実施する段階と、
１又は２以上の戻り通路を介して前記排気通路の上流部分に前記排気ガスの前記一部を受動的に経路指定する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記１又は２以上の測定に基づいて前記排気ガスの前記一部の１又は２以上の特性を決定する段階を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１又は２以上の特性は、酸素含有量、水蒸気含有量、窒素酸化物（ＮＯｘ）含有量、一酸化炭素含有量、水素含有量、未燃燃料含有量、又はこれらの組合せを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも部分的に前記排気ガスの前記一部の前記１又は２以上の特性に基づいて前記ガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを調整する段階を含み、
前記ガスタービンシステムの前記１又は２以上のパラメータを調整する段階は、燃料混合、燃料流量、酸化剤吸入率、燃料−酸化剤比率、排気ガス再循環比率、又は燃焼当量比のうちの１又は２以上を調整する段階を含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記排気ガスの前記一部を受動的に抽出する段階は、該排気ガスの該一部が前記１又は２以上の抽出経路を行き来することを可能にするように該１又は２以上の抽出通路の各々に関連付けられた１又は２以上の弁を開く段階を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記１又は２以上の測定は、温度測定、流量測定、圧力測定、組成測定、又はこれらの組合せを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記燃料を燃焼させる段階は、前記酸化剤及び排気ガスと共に該燃料を量論的に燃焼させる段階を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記１又は２以上の戻り通路を介して前記排気通路の前記上流部分に前記排気ガスを経路指定する前に前記１又は２以上の抽出通路からリングマニホルドまで該排気ガスの前記一部を受動的に経路指定する段階を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
回転機械を通り、高圧下流領域及び低圧上流領域を有するガス流経路と、
前記ガス流経路の前記高圧下流領域からガス流の一部を受動的に抽出するように構成された抽出通路と、
前記抽出通路に連結され、該抽出通路を行き来する前記ガス流の前記一部のパラメータを測定するように構成されたセンサと、
前記抽出通路に接続され、該抽出通路から前記ガス流経路の前記低圧上流領域に前記ガス流の前記一部を受動的に経路指定するように構成された戻り通路と、
前記戻り通路に結合された複数の戻り通路センサと、を備え、
前記複数の戻り通路センサは、前記戻り通路を行き来する前記ガス流の一部の前記パラメータを測定するように構成される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記ガス流の前記一部は、該ガス流の約１％未満である、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガス流の前記一部の流量が、少なくとも部分的に、前記抽出通路の直径、前記高圧下流領域における該抽出通路の位置、前記戻り通路の直径、及び前記低圧上流領域における該戻り通路の位置に基づいている、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記回転機械は、ガスタービンシステムの排気セクション、圧縮機セクション、又は再循環ブロアを含む、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記抽出通路は、前記センサの上流に配置された第１の隔離弁と該センサの下流に配置された第２の隔離弁とを含み、
前記第１及び第２の隔離弁は、閉じた時に、前記センサを過ぎる前記ガス流の前記一部を遮断し、システムを作動させながら該センサの交換を可能にするように構成される、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記抽出通路と前記戻り通路とに結合されたマニホルドを含み、
前記マニホルドは、前記抽出通路から前記ガス流の一部を受け取り、かつ該ガス流の一部を前記戻り通路に提供するように構成される、
請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１３年６月２８日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ」という名称の米国仮特許出願第６１／８４１，２３５号、及び２０１４年６月２３日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ」という名称の米国非仮特許出願第１４／３１２，６６５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】
本明細書で開示する主題は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムのようなガスタービンシステムに関する。
【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。タービン段は、高温の燃焼生成物によって駆動するとき、トルクを発生させてシャフトを駆動する。次いで、回転シャフトは、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動し、またガスタービンエンジンの発電機を駆動して電気エネルギーを生成することができる。作動中、特定のガス流の１つ又は２つ以上の特性を測定してガスタービンエンジンの制御を改善することが望ましい場合がある。更に、効率を改善するために測定データの取得を改善し、ガスタービンエンジンにおける損失を低減することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
最初に請求項に記載された主題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。当然ながら、本開示は、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。
【０００５】
実施形態において、システムは、燃料を燃焼させて排気ガスを生成するように構成された１又は２以上の燃焼器を備えた燃焼器セクションを有するガスタービンエンジンを含む。システムは、燃焼器から下流に配置されて排気ガスによって駆動するように構成された１又は２以上のタービン段を備えたタービンセクションを含む。システムはまた、１又は２以上のタービン段から下流に配置された排気セクションを含み、排気セクションは、タービンセクションから排気ガスを受け取るように構成された排気通路を有する。システムは、排気セクションの周りに配置された複数の抽出通路を有する排気セクションに結合されたガス流抽出システムを更に含み、各抽出経路は、排気通路の下流部分から排気ガスの一部を受け取るように構成される。更に、ガス流抽出システムは、１又は２以上の戻り通路を介して排気通路の上流部分に排気ガスの一部を受動的に経路指定するように構成される。
【０００６】
別の実施形態において、方法は、排気ガスを生成するようにガスタービンシステムの燃焼器内で酸化剤と共に燃料を燃焼させる段階を含む。本方法は、燃焼器からの排気ガスでガスタービンシステムのタービンを駆動する段階と、ガスタービンシステムの排気セクションに排気通路を通ってタービンから排気ガスを提供する段階とを含む。本方法はまた、抽出通路のうちの１又は２以上を介して排気通路の下流部分から排気ガスの一部を受動的に抽出する段階を含む。本方法はまた、複数の抽出通路に結合された１又は２以上のセンサを用いて排気ガスの一部に対して１又は２以上の測定を実施する段階を含む。本方法は、１又は２以上の戻り通路を介して排気通路の上流部分に排気ガスの一部を受動的に経路指定する段階を更に含む。
【０００７】
別の実施形態において、システムは、回転機械を通るガス流経路を含み、ガス流経路は、高圧下流領域及び低圧上流領域を有する。システムは、ガス流経路の高圧下流領域からガス流の一部を受動的に抽出するように構成された抽出通路を含む。システムは、抽出通路に結合されて抽出通路を行き来するガス流の一部のパラメータを測定するように構成されたセンサを含む。システムは、抽出通路に結合された戻り通路を更に含み、戻り通路は、抽出通路からガス流経路の低圧上流領域にガス流の一部を受動的に経路指定するように構成される。
【０００８】
別の実施形態において、システムは、ガス流経路の下流領域からガス流の一部を受動的に抽出するように構成された複数の抽出通路を含む。システムは、複数の抽出通路にそれぞれ結合された複数のセンサを含み、複数のセンサは、複数の抽出通路を行き来するガス流の一部の１又は２以上のパラメータを測定するように構成される。システムはまた、複数の抽出通路に結合されたマニホルドを含み、マニホルドは、複数の抽出通路からガス流の一部を受け取るように構成される。システムは、マニホルドに結合された戻り通路を更に含み、戻り通路は、ガス流の一部をガス流経路の上流領域に受動的に提供するように構成される。
【０００９】
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】
【００１０】
【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のシステムの実施形態の概略図である。
【図４】図１〜図３のシステムを作動させるプロセスの実施形態のフローチャートである。
【図５】モニタ／制御システム及び排気ガス再循環システムを更に示す図２のシステムの実施形態の概略図である。
【図６】線６−６に沿った図５のシステムの排気セクションの実施形態の断面図である。
【図７】線７−７に沿った図６のシステムの排気抽出通路の実施形態の断面図である。
【図８】線７−７に沿った図６のシステムの排気抽出通路の代替の実施形態の断面図である。
【図９】内部戻り通路を有する図５のシステムの排気セクションの実施形態の概略図である。
【図１０】外部戻り通路を有する図５のシステムの排気セクションの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。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／又は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特定の目標を達成するために多数の実装時固有の決定が行われる点は理解されたい。その上、このような取り組みは、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。
【００１２】
詳細な例示的実施形態が、本明細書で説明されている。しかし、本明細書で開示された特定の構造及び機能の詳細は、例示的実施形態を説明する目的のための代表的なものに過ぎない。しかし、本発明の実施形態は、多くの代替の形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態のみに限定されると解釈すべきではない。
【００１３】
従って、例示的実施形態は、種々の修正及び代替の形態のもので可能であるが、これらの実施形態は、例示として図に示され、本明細書で更に詳細に説明される。しかし、例示的実施形態を開示された特定の形態に限定することを意図するものでなく、それとは反対に、例示的実施形態は、本発明の範囲内に入る全ての修正物、均等物、及び代替形態を包含する点は理解されたい。
【００１４】
本明細書で用いる専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、例示的実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形の記載は、そうでないとする明確な指示がない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える」、「備えている」、「有する」、及び／又は「有している」は、本明細書で用いられるとき、特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ又は２つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。
【００１５】
用語第１、第２、１次、２次、その他を本明細書で使用して、種々の要素を説明することができるが、これらの要素をこれらの用語に限定すべきではない。これらの用語は、１つの要素を別の要素と識別するために使用されるに過ぎない。例えば、限定ではないが、例示的実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連する上記に挙げた品目のうちの１又は２以上の何れか及び全ての組合せを含む。
【００１６】
特定の専門用語は、読者の利便性のみのために本明細書で使用することができ、本発明の範囲を限定すると取るべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「右側」、「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「上流」、「下流」、「前方」、及び「後方」などの単語は、図に示す構成を説明するに過ぎない。当然ながら、本発明の実施形態の１つ又は複数の要素は、何れかの方向に向けることができ、従って、専門用語は、具体的に別段の定めをした場合を除き、このような変形形態を包含すると理解されたい。
【００１７】
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。燃料及び／又は酸化剤の流れの制御に加えて、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。
【００１８】
当然ながら、種々の構成要素の動作時間の延長、冷却能力の機能強化による種々の構成要素のより広い作動範囲、及びその他を含む本開示によるＥＧＲガスタービンシステム内で再循環排気ガスを利用することによっていくつかの利点を実感することができる。このような実施形態は、以下で更に詳細に説明され、ＥＧＲガスタービンシステムの一般構成要素が最初に導入され、続いて、再循環された排気ガスをＥＧＲガスタービンシステム内で利用することができる方式の特定の例がある。
【００１９】
以下で詳細に説明するように、開示する実施形態は、一般に、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステムのようなＥＧＲを備えたガスタービンシステムを含むガスタービンシステムに関する。上述のように、ガスタービンシステムにおいて特定のガス流の１又は２以上の特性（例えば、温度、化学組成、及びその他）を測定することが望ましい場合がある。例えば、ガスタービンエンジンの排気セクションを行き来するガス流の化学組成を決定することが望ましい場合がある。従って、本実施形態は、本明細書では感知ストリームと呼ばれるガス流のほんの一部をガス流から受動的に抽出していくつかの抽出通路を通って誘導することができるシステム及び方法を含む。以下で詳細に検討するように、抽出通路の各々は、１又は２以上のセンサを含み、感知ストリームを分析して例えばガス流の化学組成を検出することができる。これらの感知ストリームを分析することによって、コントローラは、ＳＥＧＲガスタービンシステムの作動の態様を決定することができる。例えば、特定の実施形態において、コントローラは、排気ガス流の感知ストリームが酸化剤、未燃燃料、及び／又は水蒸気に富むと決定することができ、サンプリングしたガス流の組成の修正に応答してＳＥＧＲガスタービンシステムのパラメータを調整し、その結果、ガス流が実質的により少ない酸化剤、未燃燃料、及び／又は水蒸気を含むようにし、以下で検討する種々の下流プロセスで使用するためにより純度の高い排気ガスを提供する。更なる例によれば、特定の実施形態において、コントローラは、感知ストリームの組成を決定することができ、かつＳＥＧＲガスタービンシステムのパラメータを修正して量論的又は非量論的燃焼を維持することができる（例えば、以下で検討するように０．９５〜１．０５の目標当量比で）。
【００２０】
更に、本実施形態は、感知ストリームの受動的抽出を可能にし、ここで、感知ストリームは、ガス流の下流側のより高圧領域から抽出され、各抽出通路内の１又は２以上のセンサによって分析され、次いで、その後ガス流の上流側のより低圧領域の中に再導入されて戻ることができる。従って、本手法は、ガスタービンシステム、より具体的にはＳＥＧＲガスタービンシステムと関連して以下で検討することができるが、本手法は、圧力差の下で作動し又は圧力差を提供する１つの設備（例えば、排気セクション、圧縮機セクション、ブロワ、又は何れかの他の好適な回転機械）の近くでガス流の受動的サンプリングを伴ういくつかの場合に有用である点は理解されたい。
【００２１】
上述の事項を考慮に入れて、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）に連結される。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。
【００２２】
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合せ）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。
【００２３】
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。開示する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、開示する実施形態はまた、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、開示する実施形態はまた、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、大気中に排気された）、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ストリーム中に存在す���ことができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、又はこれらの組合せ）、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、排気された排気ガス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合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、又はこれらのいずれかの組合せを含むことができる。
【００２６】
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、又はこれらのいずれかの組合せを含む。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。これに加えて、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。
【００２７】
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合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。
【００２８】
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の一部又は全てを向けることができ、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、又はこれらの組合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、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、又は様々な組合せで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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、圧縮機排気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、又はこれらの組合せに配置されるのがよい。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。
【００３２】
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配置されるのがよい。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。
【００３３】
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、又はこれらの組合せなどの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合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。
【００３４】
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。上述したように、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、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。
【００３５】
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の排気出口から排気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、又はこれらの組合せ）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、何ら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、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。
【００３６】
図１を参照して述べたように、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。
【００３７】
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、又はこれらの組合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。
【００３８】
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、又はこれらの組合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、又はこれらの組合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。
【００３９】
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、或いはこれらの組合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以上の排気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、及び排気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、或いはこれらの組合せに対するセンサを含むことができる。
【００４０】
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、排気エミッション（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）をモニタし及び／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、排気エミッション（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；又はこれらの組合せを含む、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、大気中に排気された）、又はＥＧ供給システム７８への抽出経路に沿った種々の排気エミッションの低減を助けることができる。
【００４１】
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、排気エミッション（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）の排気エミッション（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）の排気エミッション（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）の排気エミッション（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）の排気エミッション（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）の排気エミッションを約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）の排気エミッション（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）の排気エミッションを約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）の排気エミッションを約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、単に例に過ぎず、開示する実施形態の範囲を限定するものではない。
【００４２】
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のモニタ及び制御を可能にする。
【００４３】
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、又はこれらの組合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、又はこれらの組合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。
【００４４】
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（及び他の排気エミッション）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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）のあらゆる組合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。これに加えて、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。
【００４７】
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気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、開示する実施形態は、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、又はこれらの組合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、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。
【００５０】
参照番号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合せで、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、又はこれらの組合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、又はこれらの組合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例によって示される様々な組合せで用いることができる。
【００５１】
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。開示する実施形態は、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例を示している。
【００５２】
（表１）
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【００５３】
上記表１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、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合せで用いることができる。
【００５６】
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合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合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、或いはこれらの組合せを含むことができる。開示する実施形態は、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例を示している。
【００５７】
（表２）
0006452684.tif 000003
【００５８】
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、又はこれらの組合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の例であり、ＨＲＳＧは、ＨＲＵの例であり、ＣＯＮＤ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＷＲＵの例であり、ＩＮＥＲ、ＦＩＬ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＰＲＵの例であり、ＷＦＩＬ及びＣＦＩＬは、ＦＩＬの例である。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、又はこれらの組合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。
【００５９】
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。
【００６０】
図４は、図１〜図３に示したシステム１０の動作プロセス２２０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。
【００６１】
プロセス２２０は、ブロック２２２で示されるように、図１〜図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、又はこれらの組合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合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。
【００６２】
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、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。
【００６３】
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、排気ガスの再循環ステップ２３６は、図１〜図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。
【００６４】
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〜図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。
【００６５】
上述のように、本実施形態は、いくつかの感知ストリームが、ガスタービンシステム（例えば、ＳＥＧＲシステム５２）の一部においてガス流から受動的に抽出され、分析するためにいくつかの抽出通路を通ってそれを誘導することができるシステム及び方法を含む。更に上述のように、本手法は、圧力差の下で作動し又はこれを提供する１つの設備（例えば、回転機械）の近くでガス流の受動的サンプリングを伴う何れかの状況において有用とすることができる。上述の事項を考慮に入れて、図５は、図２のＳＥＧＲガスタービンシステム５２の実施形態の概略図である。図５に示すように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、上述のように互いに結合された圧縮機セクション１８４、いくつかの燃焼器１６０、及びタービンセクション１５６を含む。図５に同じく示すように、方向キーは、ガスタービンエンジン１５０の回転軸に対して定められた軸方向２５０、半径方向２５２、及び円周方向２５４を示す。
【００６６】
図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、タービンセクション１５６に結合されてタービンセクション１５６の最終段を出た排気ガスの流れを受け取る排気セクション２６０を含む。更に、図示のＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、一般に再循環ブロア２６２を通して排気ガスの流れを送る排気ガス再循環経路１１０を含み、再循環ブロア２６２は、排気ガスの流れが圧縮機セクション１８４の入口に戻る前に排気ガス再循環経路１１０を通って排気ガスの流量を調整することができる。特定の実施形態において、上記で検討したいくつかの他の排気ガス処理要素は、排気ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる点は理解することができる。
【００６７】
これに加えて、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、３セットのガス流抽出システム（例えば、排気ガスサンプリングシステム）、すなわち圧縮機セクション１８４に結合されたガス流抽出システム２６４、排気セクション２６０に結合されたガス流抽出システム２６６、及び再循環ブロア２６２の近くのガス流抽出システム２６８を含む。更に、各ガス流抽出システムは、いくつかの抽出通路２７０を含み、各抽出経路は、少なくとも１つのセンサ２７２を含む。各抽出通路２７０は、相対的に下流側の高圧領域にてガス流から感知ストリームを抽出して、相対的に上流側の低圧領域にてガス流に感知ストリームを戻すように配列される（各抽出通路２７０に図示の方向インジケータで示されるように）。前述の圧力差は、抽出通路２７０が受動的であることを可能にし、各抽出通路２７０の抽出ポイントと戻りポイントとの間の圧力差は、追加の作業を行う（例えば、ブロアユニット、ファン、又は他の能動機構を用いる）ことなく抽出通路２７０を通って感知ストリームを駆動することができることを意味する点は理解されたい。更に、以下でより詳細に検討するように、各抽出通路２７０の寸法は、抽出通路２７０を通って感知ストリームの流量を制御することができる点は理解することができる。これに加えて、排気セクション２６０、圧縮機セクション１８４、及び再循環ブロア２６２は、ガス流抽出システムにとって好適な位置の例として提供されているが、他の実施形態において、ガス流抽出システムは、適切な圧力差を提供するＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、燃焼器１６０、排気流路１１０、圧縮機セクション１８４、タービンセクション１５６、排気セクション２６０、再循環ブロア２６２、又はこれらの何らかの組合せ）の何れかの２つのポイントの間に配置することができることに注目すべきである。これに加えて、特定の実施形態において、ガス流抽出システムは、好適に位置決めされた１又は２以上の抽出通路２７０を含み、ＥＧＲ流路（例えば、排気流路１１０）のより高圧部分から流れストリームの一部を抽出し、１又は２以上の測定を実施した後に流れストリームの抽出された部分を雰囲気に排気することができる（例えば、通気管を通って）。
【００６８】
図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２の各センサ２７２は、それぞれの抽出通路２７０（例えば、抽出導管）に結合され、その結果、センサ２７２は、それぞれの抽出通路２７０を行き来する感知ストリームの１又は２以上の特性を測定できるようになる。特定の実施形態において、センサ２７２は、例えば、温度センサ、流れセンサ、圧力センサ、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの何らかの組合せを含むことができる。詳細には、特定の実施形態において、センサ２７２は、広帯域幅ラムダセンサ及び／又は普遍的排気ガス酸素（ＵＥＧＯ）センサを含むことができ、これらは、自動車車両に用いる酸素センサに類似している。
【００６９】
更に、図５に示すように、各センサ２７２は、コントローラ／モニタ２７４（例えば、上述の制御システム１００の）に通信可能に結合することができ、これらは、センサ２７２から入力を受け取って少なくとも部分的に受け取った入力に基づいてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の１又は２以上のパラメータを決定及び／又は制御することができる。例えば、特定の実施形態において、コントローラ／モニタ２７４は、Ｍａｒｋ*ＶＩｅ（商標）コントローラ、又は３５００  Ｅｎｃｏｒｅ  Ａｓｓｅｔ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎモニタ（米国ニューヨーク州のスケネクタディ所在のゼネラル・エレクトリック・コーポレーションから両方とも入手可能）又は別の好適なモニタ又はコントローラとすることができる。これに加えて、特定の実施形態において、コントローラ／モニタ２７４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、圧縮機セクション１８４、燃焼器１６０、その他）の他の構成要素に結合されて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動を制御又はモニタすることができる点は理解することができる。例えば、特定の実施形態において、コントローラ／モニタ２７４は、センサ２７２からの入力を利用して、これらのそれぞれの感知ストリームの測定値に対応するセンサ２７２によって提供される入力に基づいてガス流における酸素、一酸化炭素、水素、燃料、窒素酸化物、及び／又は水蒸気のレベルのようなガス流の組成に関する情報を決定することができる。更に、特定の実施形態において、コントローラ２７４は、燃料混合、燃料流量、酸化剤吸入率、燃料−酸化剤比率、排気ガス再循環の割合、燃焼の当量比（Φ）（例えば、実質的に量論的燃焼を提供する０．９５〜１．０５、すなわち、１．０に近い）、又は少なくとも部分的にガス流の決定された組成に基づく同様のパラメータの調整などのＳＥＧＲガスタービンシステム５２のパラメータを調整することができる。
【００７０】
ガス流抽出システムの１つの例をより良く示すために、図６は、線６−６に沿った（例えば、半径方向２５２に沿った）ガス流抽出システム２６６を含む図５の排気セクション２６０の断面図を示す。従って、図６に示すように、抽出通路２７０各々は、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２を通って半径方向に延びる。これらの抽出通路２７０を外側ケーシング２８２に剛的に装着して作動中の移動を阻止することができる。更に、外側ケーシング２８２を横断した後、各図示した抽出通路２７０は、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２と内側部分２８６（例えば、内側ケーシング）との間に配置された排気流路２８４の中に延びる。図示のように、排気流路２８４は、同軸上又は同心配列で外側ケーシング２８２と内側部分２８６との間に配置することができる。特定の実施形態において、内側ケーシング２８６は、冷却ガスの流れ２８５に経路を設けることができる点は理解することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動中に、タービンセクション１５６の最終段を出た高温排気ガスは、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２と内側ケーシング２８６との間の排気流路２８４に沿って（例えば、軸方向２５０に沿って）誘導することができる。
【００７１】
更に、上述のように、排気セクション２６０の作動中に、ガス流抽出システム２６６は、一般に排気セクション２６０の排気流路２８４を行き来するガス流から感知ストリーム２８８を抽出することができる。例えば、図６に示すように、ガス流抽出システム２６６は、半径方向２５２に向けられて軸線２５０の周りで円周方向２５４に離間され、排気流路２８４の一部の中に延びてそれと流体連通状態の１６の抽出通路２７０を含む。特定の実施形態において、抽出通路２７０は、外側ケーシング２８２に対して面一にし、軸線２５０に向かって突出し、軸線２５０から離れて引っ込み、又はこれらの組合せとすることができる。特定の実施形態において、１又は２以上の軸線方向位置、円周方向位置、及び半径方向位置にて１〜１００、２〜５０、３〜４０、４〜３０、５〜１５、又は何れかの他の好適な数の抽出通路などのいくつかの抽出通路２７０２を使用することができる点は理解することができる。更に、他の実施形態において、抽出通路は、図６に示すように、軸線２５０の周りに均等に分配されることなく、むしろ排気セクション２６０の特定の部分に（例えば、排気セクション２６０の上部、底部、又は側部にて）互い違いに配置又は集中させることができる。
【００７２】
これに加えて、抽出通路２７０のサイズ、形状、及び位置決めは、図６に示すガス流抽出システム２６６によって抽出された感知ストリーム２８８の流れを調節することができる点は理解することができる。例えば、各抽出通路２７０は、単位時間当たり抽出通路２７０を行き来する特定の容積の排気ガス流を調節又は測定することができる特定の寸法２９０を有することができる。これに加えて、排気セクション２６０の排気流路２８４を行き来する排気ガス流は、完全に均一ではない場合があり、従って、排気ガス流の流量、温度、組成、及びその他は、排気流路２８４内の異なる位置で変化してもよい。
【００７３】
従って、図６に示すように、抽出通路２７０はまた、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２の壁から特定の距離２９２だけ（例えば、半径方向オフセット）延びるように位置決めすることができ、その結果、排気流路２８４を行き来する排気ガス流の特定の領域は、感知ストリーム２８８に対して抽出できるようになる。特定の実施形態において、距離２９２はより大きくなり、抽出通路２７０は、排気流路２８４の中により深く延びることができる点は理解することができる。更に、特定の実施形態において、抽出通路２７０の各々は、排気流路２８４の中に異なる距離２９２だけ延びることができ、各抽出通路２７０が排気ガス流の異なる領域をサンプリングすることを可能にする。これに加えて、特定の実施形態において、抽出通路２７０の各々は、円筒形導管、円錐形導管、矩形導管、又はこれらの何らかの組合せを含み、特定の感知ストリーム流れを提供する。更に、各抽出通路２７０への各入口の形状は、特定の形状（例えば、円筒形、円錐形、切り欠き、又は別の形状）、及び／又は感知ストリーム２８８を促し、抽出通路２７０に入って行き来するのに好適なピッチも有することができる。
【００７４】
感知ストリーム２８８は、ガス流抽出システム２６６によって抽出されているより大きなガス流と比べて比較的小さくすることができる。例えば、特定の実施形態において、排気ガスの流量（例えば、排気セクション２６０の排気流路２８４を通る）は、毎秒約１８００〜２０００ポンド（ｌｂｓ／ｓ）（例えば、毎秒約８００〜９００キログラム）とすることができるが、各感知ストリーム２８８は、約０．０１ｌｂｓ／ｓ〜１ｌｂｓ／ｓ（例えば、毎秒約０．１〜１キログラム）の流量を有することができる。別の例によれば、特定の実施形態において、各感知ストリーム２８８は、サンプリングされているガス流の流量の約０．０００１％、０．０００５％、０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０５％、０．１％、又は１％未満を表す流量を有することができる。
【００７５】
図７及び図８は、線７−７に沿った図６に示すようなガス流抽出システム２６６の抽出通路２７０の２つの例示的実施形態をそれぞれ示す概略図である。図７及び図８の両方は、前述のように、排気セクション２６の外側ケーシング２８２を通って延びる抽出通路２７０を示す。更に、図７及び図８の抽出通路２７０は、その後に下向き傾斜角度３００（例えば、軸方向２５０に対して）で延びてリングマニホルド３０２と出会う。以下でより詳細に検討するように、特定の実施形態において、下向き傾斜角度３００は、抽出通路２７０が、それが例えば凝縮して排出されることを可能にするようにマニホルド３０２に近づく時に、ほぼ下向きに（例えば、軸線２５０に向かって半径方向に）傾斜するように約１度よりも大きい（例えば、２、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、又は４５度よりも大きいか又はこれらに等しい）場合がある。他の実施形態において、角度３００は、０度か又はゼロ度未満とすることができる。以下で詳細に検討するように、特定の実施形態において、抽出通路２７０の各々は、リングマニホルド３０２のような共通マニホルドに結合することができる。従って、感知ストリーム２８８は、一方向に抽出通路２７０を通って移動することができるが、感知ストリーム２８８がリングマニホルドに達すると、感知ストリーム２８８は、リングマニホルド３０２内を自由に移動することができる（例えば、内向き又は外向き半径方向２５２に、時計回り及び／又は反時計回り円周方向２５４に、又はこれらの組合せで）。
【００７６】
これに加えて、図７及び８の両方の図示の実施形態は、上述のように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のセンサに結合されたコントローラ／モニタ２７４を含む。図示のように、コントローラ／モニタ２７４は、内側部分２８６に向かって排気セクション２６０の外側ケーシング２８２を通って延びるセンサ３０４（例えば、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、又は別の好適なセンサ）に結合される。特定の実施形態において、センサ３０４は、排気セクション２６０を行き来するガス流の温度を測定する温度センサ又は別の好適なセンサとすることができる。他の実施形態において、センサ３０４が存在しない場合がある点は理解することができる。これに加えて、図７及び図８の両方の図示の実施形態は、以下で詳細に検討されるコントローラ／モニタ２７４に同様に結合された１又は２以上のセンサ２７２（例えば、温度センサ、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの何らかの組合せ）を含む。
【００７７】
図７に戻ると、上述の特徴に加えて、図示の実施形態は、少なくとも１つのセンサ２７２（例えば、ラムダセンサ又はＵＥＧＯセンサ２７２）の両側に（例えば、感知ストリーム２８８の流れに対して上流側及び下流側に）配置された第１の隔離弁３０６及び第２の隔離弁３０８を含む。一部の実施形態において、いくつかのセンサ（例えば、１、２、３、４、５、又はそれ以上）は、隔離弁３０６及び３０８の間に配置することができる。隔離弁３０６及び３０８は、一般に、排気セクション２６０の作動中に抽出通路２７０を通って感知ストリーム２８８の流れを制限又は遮断するために閉じることができる点は理解することができる。すなわち、第１及び第２の隔離弁３０６及び３０８は、例えば、センサ２７２及び／又は抽出通路２７０の一部をＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動と干渉することなく取り外し、交換し、又は維持することができるように閉じることができる（例えば、コントローラ２７４からの入力に基づいて手動又は自動で）。これに加えて、特定の実施形態において、抽気弁又は通気弁のような他の弁は、隔離弁３０６及び３０８の間に配置されて「二重遮断及び抽気」弁配列を可能にすることができる。
【００７８】
対照的に、図８に示すように、特定の実施形態において、ガス流抽出システム２６６は、隔離弁（例えば、図７の隔離弁３０６及び３０８）を除外することができる。図８の実施形態において、３つのセンサ（例えば、センサ２７２Ａ、２７２Ｂ、及び２７２Ｃ）は、抽出通路２７０に結合されるが、隔離弁によって抽出通路の残りの部分から隔離されない。３つのセンサを図８に示すが、他の実施形態においては、２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、又は何れかの他の好適な数のセンサ２７２を抽出通路２７０に結合して感知ストリーム２８８を分析することができる点は理解することができる。更に、特定の実施形態において、これらのセンサ２７２は、温度センサ、流れセンサ、圧力センサ、酸素センサ（例えば、ラムダセンサ又はＵＥＧＯセンサ）、一酸化炭素センサ、窒素酸化物センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの何らかの組合せを含むことができる。これに加えて、コントローラ／モニタ２７４は、センサ２７２（例えば、センサ２７２Ａ〜Ｃ）によって収集された測定値を利用して、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のパラメータ（例えば、燃料混合、燃料流量、酸化剤吸入率、燃料−酸化剤比率、排気ガス再循環比率、又は燃焼当量比、及び／又は別の好適なパラメータ）を調整する方法を決定することができる点は理解することができる。
【００７９】
図９及び図１０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の排気セクション２６０に結合されたガス流抽出システム２６６の実施形態をそれぞれ示す概略図である。図９及び図１０の実施形態は、互いに共通していくつかの特徴を含む。例えば、図９及び図１０の両方の実施形態は、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２を通って内側部分２８６から延び、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２を丸で囲むように示されているリングマニホルド３０２に向かって軸方向２５０に延びるいくつかの抽出通路２７０を含む。更に、前述のように、抽出通路２７０は、リングマニホルド３０２に向かって凝縮物の排水を促進することができる特定の下向き傾斜角度（例えば、図７及び図８に示す下向き傾斜角度３００）を含むことができる。従って、リングマニホルド３０２は、リングマニホルド３０２の底部近くか又はガス流抽出システム２６６の別の好適な低ポイントに配置されてリングマニホルド３０２から凝縮物の除去を促進する排出特徴要素３１０を含むことができる。特定の実施形態において、排出特徴要素は、排出管、排出逆止弁、フィルタ、回収タンク、又はこれらの組合せのうちの１又は２以上を含むことができる。更に、特定の実施形態において、リングマニホルド３０２は、本手法の影響を打ち消すことなく抽出通路２７０の上流側に位置決めすることができる（ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の排気セクション２６６を通って排気ガス流の方向３１９に関して）点は理解することができる。
【００８０】
更に、図９及び図１０の両方の実施形態は、各抽出通路２７０に沿って隔離弁３０６及び３０８の間に配置されたセンサ２７２を示す。上述のように、各抽出通路２７０に沿って１つのセンサ２７２のみを示すが、特定の実施形態においては、いくつかのセンサ２７２（例えば、温度センサ、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの何らかの組合せ）は、各抽出通路２７０に沿って配置することができる。更に、図９及び図１０には示していないが、センサ２７０及び３０４の各々は、上記で検討したように、コントローラ／モニタ２７４に通信可能に結合することができる。
【００８１】
図９に示すガス流抽出システム２６６の実施形態は、内部戻り通路３２０を有するガス流抽出システム２６６の例である。図９の実施形態において、いくつかの感知ストリームは、抽出通路２７０により排気セクション２６０の内側部分２８６を行き来する排気ガス流から抽出される。感知ストリームは、矢印３２２によって示すように、リングマニホルド３０２に向かって軸方向２５０に抽出通路２７０を行き来することができる。マニホルドまで送出された状態で、複合感知ストリームは、矢印３２４で示されるように、内部戻り通路３２０に向かって誘導することができる。内部戻り通路３２０は、一般に、排気セクション２６０の内側部分２８６の上流領域３２１にリングマニホルド３０２を結合する。特に、排気ガス流の下流方向３１９を基準にして、上流領域３２１は、内側部分２８６の下流領域３２３に対して上流側にあるが、下流領域３２３は、抽出通路２７０による感知ストリームの抽出区域である。更に、内部戻り通路３２０は、名称が示唆するように、外側ケーシング２８２及び排気セクション２６０の内側部分２８６の内側に少なくとも部分的に配置することができる。図９に示すように、内部戻り通路３２０を利用することは利益を提供することができる点を理解することができる。例えば、内部戻り通路３２０は、排気セクション２６０の周辺に障害物をほとんど又は全くもたらさず、他の設備、デバイス、又は通路のための空間を可能にすることができる。更に、内部戻り通路３２０は、他の戻り通路選択肢よりも周囲環境への排気熱の損失が少ない。他の実施形態において、複数の戻り通路を利用して、排気ガス流の上流部分に感知ストリームを戻すことができる。
【００８２】
図１０に示すガス流抽出システム２６６の実施形態は、外部戻り通路３３０を有するガス流抽出システム２６６の例である。図１０の実施形態において、いくつかの感知ストリームは、排気セクション２６０の内側部分２８６を行き来する排気ガス流から抽出通路２７０によって抽出される。感知ストリームは、矢印３２２で示されるように、リングマニホルド３０２に向かって軸方向２５０に抽出通路２７０を行き来することができる。マニホルド３０２まで送出された状態で、複合感知ストリームは、矢印３３２で示されるように、外部戻り通路３３０に向かって誘導することができる。図示の外部戻り通路３３０は、一般にリングマニホルド３０２を上流領域３２１に結合する。更に、上流領域３２１は、一般に下流領域３２３の上流側にあり（排気ガス流の方向３１９に対して）、感知ストリームは、抽出通路２７０によって抽出される。図１０に示す実施形態に関して、外部戻り通路３３０は、リングマニホルド３０２をタービンセクション１５６の最終段のすぐ下流側のタービンセクション１５６の一部に結合する。他の実施形態において、外部戻り通路２７０は、代わりに、感知ストリームが抽出通路２７０によって抽出された内側部分２８６の領域に対して排気セクション２６０の内側部分２８６の上流領域にリングマニホルド３０２を結合することができる。
【００８３】
これに加えて、図１０に示すガス流抽出システム２６６は、外部戻り通路３３０に沿って隔離弁３３４及び３３６の間に配置された、いくつかのセンサ３３８を含む。特定の実施形態において、隔離弁３３４及び３３６が存在しない場合がある。特定の実施形態において、いくつかのセンサ３３８（例えば、温度センサ、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの何らかの組合せ）は、外部戻り通路３３０に沿って配置されてマニホルド３０２を出た複合感知ストリームの１又は２以上の測定を実施することができる。特定の実施形態において、外部戻り通路３３０のセンサ３３８によって提供される測定値は、各抽出通路２７０のセンサ２７２によって実施される測定値を補足ことができ、その結果、特定の抽出通路２７０によって抽出された排気ガスの性質と、抽出通路２７０の全てによって抽出された混合又は平均排気ガスの性質との間で比較を行うことができるようにする点は理解することができる。更に、図１０には示していないが、センサ３３８の各々は、上記で検討したセンサ２７２と同様にコントローラ／モニタ２７４に通信可能に結合することができる。
【００８４】
図１０に示す外部戻り通路３３０は、排気セクション２６０の下方に配置されると示されているが、他の実施形態において、外部戻り通路３３０は、本手法の効果を打ち消すことなく排気セクション２６０の上方に配置することができる。更に、外部戻り通路３３０は、図１０に示すように、排気セクション２６０の外側ケーシング２８２の外側に部分的に又は完全に配置することができる。図１０に示すように外部戻り通路３３０を利用することは、利益を提供することができる点は理解することができる。例えば、外部戻り通路３３０は、ガス流抽出システム２６６を据え付けるときに伴う排気セクション２６０のより少ない修正で済む場合がある。更に、外部戻り通路３３０は、上記で検討したように、内部戻り通路３２０よりも維持又は修復のためにアクセスするのが容易である場合がある。
【００８５】
本手法の技術的効果は、圧力差に基づいてガス流からの感知ストリームの受動的抽出を可能にすることを含む。本実施形態は、いくつかの抽出経路を介してガス流から複数の感知ストリームを抽出できるようにし、ここで、抽出経路の寸法は、感知ストリームが総排気ガス流のわずかな画分（例えば、約１％未満）であるように調節することができる。更に、各抽出経路は、各感知ストリームに対して測定を実施することができる１又は２以上のセンサ（例えば、温度センサ、圧力センサ、流れセンサ、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの何らかの組合せ）を含むことができ、その結果、コントローラ／モニタは、少なくとも部分的に測定値に基づいてガス流のパラメータを決定することができる。これに加えて、開示する実施形態は、例えば、ガス流抽出システムの維持及び修復に関して追加の利点を提供することができる隔離弁、排水管、及び内部又は外部戻り通路などの他の特徴を含むことができる。
【００８６】
補足説明
上述のように、本発明の実施形態は、温度制御、圧力制御、湿度制御、パージ、クリアランス制御のために処理済排気ガスを使用するための及び／又はタービンベースのサービスシステムの種々の構成要素を密封するための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合せは、好適なあらゆる組合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、このような組合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。
【００８７】
実施形態１．燃料を燃焼させて排気ガスを生成するように構成された１又は２以上の燃焼器を有する燃焼器セクションと、燃焼器から下流に配置されて排気ガスによって駆動するように構成された１又は２以上のタービン段を含むタービンセクションと、１又は２以上のタービン段から下流に配置され、タービンセクションから排気ガスを受け取るように構成された排気通路を含む排気セクションと、排気セクションに結合され、かつ排気セクションの周りに配置された複数の抽出通路を含むガス流抽出システムであって、各抽出経路が、排気通路の下流部分から排気ガスの一部を受け取るように構成され、ガス流抽出システムが、１又は２以上の戻り通路を介して排気通路の上流部分に排気ガスの一部を受動的に経路指定するように構成される上記ガス流抽出システムとを含むガスタービンエンジンを含むシステム。
【００８８】
実施形態２．複数の抽出通路の各々が、１又は２以上のセンサを含むいずれかの上記実施形態のシステム。
【００８９】
実施形態３．１又は２以上のセンサが、酸素センサ、一酸化炭素センサ、窒素酸化物（ＮＯｘ）センサ、水蒸気センサ、水素センサ、未燃燃料センサ、又はこれらの組合せを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【００９０】
実施形態４．複数の抽出通路の各々が、１又は２以上のセンサの上流に配置された第１の弁と、１又は２以上のセンサの下流に配置された第２の弁とを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【００９１】
実施形態５．１又は２以上のセンサに結合され、少なくとも部分的に１又は２以上のセンサのそれぞれの出力に基づいてガスタービンエンジンの作動を制御するように構成されたコントローラを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【００９２】
実施形態６．コントローラが、ガスタービンエンジンを制御して実質的に量論的燃焼を提供するように構成される何れかの上記実施形態のシステム。
【００９３】
実施形態７．複数の抽出通路が、排気セクションの円周の周りに均等に離間される何れかの上記実施形態のシステム。
【００９４】
実施形態８．ガス流抽出システムが、排気セクションの周囲に配置されて複数の抽出通路の各々に結合されたリングマニホルドを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【００９５】
実施形態９．リングマニホルド、複数の抽出通路、及び１又は２以上の戻り通路が、凝縮物が蓄積してガス流抽出システム内の低ポイントから排出されることを可能にするように構成される何れかの上記実施形態のシステム。
【００９６】
実施形態１０．１又は２以上の戻り通路が、排気セクションの一部分内に実質的に配置された１又は２以上の内部戻り通路を含む前述の何れかの実施形態９に定義されたシステム。
【００９７】
実施形態１１．１又は２以上の戻り通路が、排気セクションの実質的に外側に配置された１又は２以上の外部戻り通路を含む何れかの上記実施形態のシステム。
【００９８】
実施形態１２．排気ガスを圧縮して燃焼器セクションに経路指定するように構成された圧縮機セクションを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【００９９】
実施形態１３．排気セクション及び圧縮機セクションに結合され、排気セクションから排気ガスを受け取り、排気ガスを圧縮機セクションに提供するように構成された排気ガス再循環ループを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１００】
実施形態１４．１又は２以上の燃焼器が、酸化剤及び排気ガスの存在下で燃料を燃焼させるように構成される何れかの上記実施形態のシステム。
【０１０１】
実施形態１５．１又は２以上の燃焼器が、酸化剤及び排気ガスの存在下で燃料を量論的に燃焼させるように構成される何れかの上記実施形態のシステム。
【０１０２】
実施形態１６．排気ガスを抽出して炭化水素系に提供するように構成された排気ガス抽出システムを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１０３】
実施形態１７．排気ガスを生成するガスタービンシステムの燃焼器において酸化剤と共に燃料を燃焼させる段階と、燃焼器からの排気ガスによってガスタービンシステムのタービンを駆動する段階と、ガスタービンシステムの排気セクションに排気通路を通ってタービンから排気ガスを提供する段階と、１又は２以上の抽出通路を介して排気通路の下流部分から排気ガスの一部を受動的に抽出する段階と、１又は２以上の抽出通路に結合された１又は２以上のセンサを用いて排気ガスの一部に対して１又は２以上の測定を実施する段階と、１又は２以上の戻り通路を介して排気通路の上流部分に排気ガスの一部を受動的に経路指定する段階とを含む方法。
【０１０４】
実施形態１８．１又は２以上の測定に基づいて排気ガスの一部の１又は２以上の特性を決定する段階を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１０５】
実施形態１９．１又は２以上の特性が、酸素含有量、水蒸気含有量、窒素酸化物（ＮＯｘ）含有量、一酸化炭素含有量、水素含有量、未燃燃料含有量、又はこれらの組合せを含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１０６】
実施形態２０．少なくとも部分的に排気ガスの一部の１又は２以上の特性に基づいてガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを調整する段階を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１０７】
実施形態２１．ガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを調整する段階が、燃料混合、燃料流量、酸化剤吸入率、燃料−酸化剤比率、排気ガス再循環比率、又は燃焼当量比のうちの１又は２以上を調整する段階を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１０８】
実施形態２２．１又は２以上の測定が、温度測定、流量測定、圧力測定、組成測定、又はこれらの組合せを含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１０９】
実施形態２３．１又は２以上の測定が、酸素含有量測定を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１１０】
実施形態２４．１又は２以上の測定が、一酸化炭素含有量測定、窒素酸化物（ＮＯｘ）含有量測定、水蒸気含有量測定、又は水素含有量測定を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１１１】
実施形態２５．燃料を燃焼させる段階が、酸化剤及び排気ガスと共に燃料を量論的に燃焼させる段階を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１１２】
実施形態２６．排気ガスを圧縮する段階と圧縮された排気ガスを燃焼器に提供する段階とを含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１１３】
実施形態２７．１又は２以上の戻り通路を介して排気通路の上流部分に排気ガスを経路指定する前に１又は２以上の抽出通路からリングマニホルドに排気ガスの一部を受動的に経路指定する段階を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１１４】
実施形態２８．排出特徴要素を介してリングマニホルドから凝縮物を排出する段階を含む何れかの上記実施形態の方法。
【０１１５】
実施形態２９．回転機械を通り、高圧下流領域及び低圧上流領域を含むガス流経路と、ガス流経路の高圧下流領域からガス流の一部を受動的に抽出するように構成された抽出通路と、抽出通路に結合され、抽出通路を行き来するガス流の一部のパラメータを測定するように構成されたセンサと、抽出通路に結合され、抽出通路からガス流経路の低圧上流領域にガス流の一部を受動的に経路指定するように構成された戻り通路とを含むシステム。
【０１１６】
実施形態３０．ガス流の一部が、ガス流の約１％未満である何れかの上記実施形態のシステム。
【０１１７】
実施形態３１．ガス流の一部の流量が、少なくとも部分的に、抽出通路の直径、高圧下流領域の抽出通路の位置、戻り通路の直径、及び低圧上流領域の戻り通路の位置に基づいている何れかの上記実施形態のシステム。
【０１１８】
実施形態３２．回転機械が、ガスタービンシステムの排気セクション、圧縮機セクション、又は再循環ブロアを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１１９】
実施形態３３．ガスタービンシステムが、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２０】
実施形態３４．センサが、広帯域幅ラムダセンサを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２１】
実施形態３５．センサが、普遍的排気ガス酸素（ＵＥＧＯ）センサを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２２】
実施形態３６．ガス流の一部のパラメータが、化学組成、温度、又はこれらの組合せを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２３】
実施形態３７．抽出通路が、センサの上流に配置された第１の隔離弁と、センサの下流に配置された第２の隔離弁とを含み、第１及び第２の隔離弁が、閉じた時に、システムを作動させながらセンサを過ぎるガス流の一部を遮断してセンサの交換を可能にするように構成される何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２４】
実施形態３８．抽出通路及び戻り通路に結合されたマニホルドを含み、マニホルドは、抽出通路からガス流の一部を受け取り、ガス流の一部を戻り通路に提供するように構成される何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２５】
実施形態３９．マニホルドが、回転機械の周囲に配置されたリングマニホルドを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２６】
実施形態４０．マニホルドが、マニホルドから凝縮物を取り除くように排水管を含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２７】
実施形態４１．戻り通路が、回転機械の一部の実質的に内側に配置された内部戻り通路である何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２８】
実施形態４２．戻り通路が、回転機械の一部の実質的に外側に配置された外部戻り通路である何れかの上記実施形態のシステム。
【０１２９】
実施形態４３．ガス流経路の下流領域からガス流の一部を受動的に抽出するように構成された複数の抽出通路と、複数の抽出通路にそれぞれ結合され、複数の抽出通路を行き来するガス流の一部の１又は２以上のパラメータを測定するように構成された複数のセンサと、複数の抽出通路に結合され、複数の抽出通路からガス流の一部を受け取るように構成されたマニホルドと、マニホルドに結合され、ガス流の一部をガス流経路の上流領域に受動的に提供するように構成された戻り通路とを含むシステム。
【０１３０】
実施形態４４．複数のセンサの上流側及び下流側にそれぞれ配置され、閉じた時に、ガス流の一部が複数の抽出通路を行き来するのを遮断するように配置された複数の隔離弁を含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３１】
実施形態４５．マニホルドが、リングマニホルドである何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３２】
実施形態４６．マニホルドが、マニホルドから凝縮物を取り除くように排水管を含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３３】
実施形態４７．複数の抽出通路が、下向き傾斜角度で配置されて凝縮物がマニホルドに向かって排出することを可能にする何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３４】
実施形態４８．ガス流経路に沿ってガス流を提供するように構成されたガスタービンシステムを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３５】
実施形態４９．ガスタービンシステムが、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを含む何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３６】
実施形態５０．ガスタービンシステムが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステムである何れかの上記実施形態のシステム。
【０１３７】
本明細書では本発明のある一定の特徴だけを図示して説明したが、多くの修正及び変更は、当業者には想起されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれるとして全てのこのような修正及び変更を網羅するように意図していることは理解されるものとする。
【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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