(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンを有するシステムであって、
前記ガスタービンエンジンは、
燃焼生成物を発生させ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、
上流端と下流端の間に前記燃焼生成物によって駆動される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、
前記タービンセクションの前記下流端から下流に配置された排気セクションであって、排気ガスとして前記燃焼生成物を受け取るように構成された排気通路を有する前記排気セクションと、
前記排気セクションに配置され、前記排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割し、かつ混合領域内で該第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成するように構成された混合デバイスと、を備え、
前記混合デバイスは、前記第１の排気ガスを前記混合領域に搬送するように構成された第１のセクションと、前記第２の排気ガスを前記混合領域に搬送するように構成され、前記第１のセクションを円周方向に取り囲む第２のセクションとを備え、前記第１のセクションがローブ混合器を有している、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１のセクションは、前記混合デバイスの長手方向軸線を取り囲んで配置され、前記第２のセクションは、該第１のセクションを取り囲む環状形状である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のセクションは、前記第２の排気ガスを前記混合領域に搬送するように構成された複数の開口部を有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のセクションは、
内側環状壁と、
前記内側環状壁を取り囲む外側環状壁と、
前記内側及び外側環状壁の間に配置され、前記第２の排気ガスを前記混合領域に搬送するように構成された環状通路と、を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ローブ混合器は、スカラップ状ローブ混合器、多重ローブ混合器、傾斜ローブ混合器、リブ状ローブ混合器、又は鋸歯状ローブ混合器、又はそのいずれかの組合せの少なくとも１つを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のセクションは、交互する第１及び第２の開放端通路を備えた環状正弦形状を有する前記ローブ混合器を有し、前記第１の開放端通路は、前記第１の排気ガスの第１の部分を前記混合デバイスの長手方向軸線から離れる方向に向けるように構成され、前記第２の開放端通路は、前記第１の排気ガスの第２の部分を該長手方向軸線の方向に向けるように構成される、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記混合デバイスから下流に配置された触媒を含み、
前記触媒は、前記混合デバイスからの前記混合排気ガスを処理して処理済排気ガスを生成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】
前記混合デバイスの第２のセクションは、渦発生器、半球形突起、ローブ混合器、開ローブ混合器、又は閉ローブ混合器、又はそのいずれかの組合せの少なくとも１つを有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ガスタービンエンジンに連結された排気ガス抽出システムと、該排気ガス抽出システムに連結された炭化水素生成システムとを備えている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガスタービンエンジンは、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンエンジンである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
加圧排気ガスを前記混合デバイスの中に、又は該混合デバイスの上流に、又はそのいずれかの組合せで注入するように構成された排気ガス注入システムを備えている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
ガスタービンエンジンのタービンセクションから下流に装着されるように構成されたタービン排気セクションであって、該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しているタービン排気セクションと、
前記タービン排気セクションに配置された混合デバイスであって、前記排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割するように構成された第１のセクションを有し、前記混合デバイスが前記第１のセクションの下流の混合領域で第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成するように構成され、前記混合デバイスが前記第１のセクションの周りに周方向に配置され第２のセクションを備え、前記第１のセクションがローブ混合器を備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記タービンセクションに連結された前記タービン排気セクションを有する前記ガスタービンエンジンを備えている、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ガスタービンエンジンは、
上流端と下流端の間に１又は２以上のタービン段を有する前記タービンセクションと、
燃焼生成物を発生させて前記タービンセクション内の前記１又は２以上のタービン段を駆動するように構成されたタービン燃焼器を有する燃焼器セクションと、
前記タービンセクションによって駆動される排気ガス圧縮機を有する圧縮機セクションであって、前記排気ガス圧縮機が、前記排気ガスを圧縮してそれを前記タービン燃焼器に経路指定するように構成される前記圧縮機セクションと、有し、
前記タービン排気セクションは、前記タービンセクションの前記下流端から下流で前記ガスタービンエンジンに連結されている、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
タービン燃焼器の燃焼部分内で酸化剤及び排気ガスと共に燃料を燃焼させて燃焼生成物を発生させる段階と、
前記タービン燃焼器からの前記燃焼生成物を用いてタービンを駆動する段階と、
排気セクション内で前記タービンから排気通路を通して前記燃焼生成物を膨張させる段階と、
混合デバイスを用いて前記排気セクションからの前記燃焼生成物を第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割する段階であって、前記混合デバイスがローブ混合器を有する第１のセクションを備えている段階と、
前記混合デバイスを用いて前記第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを該混合排気ガスの下流半径方向均一性が前記燃焼生成物の上流半径方向均一性よりも大きいように生成する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記混合デバイスの第１のセクションを用いて前記第１の排気ガスを混合領域に搬送する段階と、
前記第１のセクションを円周方向に取り囲んで配置された前記混合デバイスの第２のセクションを用いて前記第２の排気ガスを前記混合領域に搬送する段階と、を含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のセクションに形成された複数の開口部を通して前記第２の排気ガスを搬送する段階を含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のセクションを用いて第１の方向に前記第１の排気ガスに渦運動を与える段階と、
前記第２のセクションを用いて第２の方向に前記第２の排気ガスに渦運動を与える段階であって、前記第１及び第２の方向が互いに反対である前記与える段階と、を含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ローブ混合器を用いて前記第１の排気ガスを内側の第１の排気ガスと外側の第１の排気ガスとに分割する段階であって、前記内側及び外側の第１の排気ガスが互いから発散する分割段階を含む、
請求項１５に記載の方法。
【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、２０１４年６月１１日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＸＨＡＵＳＴＩＮＧ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＧＡＳＥＳ  ＦＲＯＭ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥＳ」という名称の米国非仮特許出願第１４／３０１，９７９号、及び２０１３年６月２８日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＸＨＡＵＳＴＩＮＧ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＧＡＳＥＳ  ＦＲＯＭ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／８４１，２０９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、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンから燃焼ガスを排出するためのシステム及び方法に関する。
【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、燃焼して高温燃焼生成物を生成する。タービンセクションからの高温燃焼生成物の熱エネルギーは、蒸気を生成するのに使用することができる。しかし、高温燃焼生成物は、蒸気を生成するのに使用する前に処理される場合がある。例えば、触媒を使用して高温燃焼生成物を処理し、特定の化合物の量を減少させることができる。残念ながら、触媒に接触する前の高温燃焼生成物の不十分な混合及び／又は分配により、触媒性能を劣化させ及び／又は触媒の寿命を短縮する場合がある。更に、ガスタービンエンジンは、典型的には、酸化剤として大量の空気を消費し、かなりの量の排気ガスを大気中に出力する。換言すると、排気ガスは、典型的に、ガスタービンエンジン作動の副産物として無駄になっている。
【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。
【０００５】
１つの実施形態において、システムは、燃焼生成物を発生させ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、上流端と下流端の間に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を含むガスタービンエンジンを含む。１又は２以上のタービン段は、燃焼生成物によって駆動される。ガスタービンエンジンはまた、タービンセクションの下流端から下流に配置された排気セクションを含む。排気セクションは、排気ガスとして燃焼生成物を受け取るように構成された排気通路を有する。ガスタービンエンジンはまた、排気セクションに配置された混合デバイスを含む。混合デバイスは、排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割し、かつ第１及び第２の排気ガスを混合領域で組み合わせて混合排気ガスを生成するように構成される。
【０００６】
第２の実施形態において、システムは、ガスタービンエンジンのタービンセクションから下流側に装着されるように構成されたタービン排気セクションを含む。タービン排気セクションは、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含む。システムはまた、タービン排気セクションに配置された混合デバイスを含む。混合デバイスは、排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割し、かつ第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成するように構成される。
【０００７】
第３の実施形態において、システムは、ガスタービンエンジンのタービン排気セクションに装着されるように構成されたタービン混合デバイスを含む。混合デバイスは、排気ガスの内側部分をタービン排気セクションから混合領域に搬送するように構成された第１のセクションと、排気ガスの外側部分を混合領域に搬送するように構成された第２のセクションと含む。第２のセクションは、第１のセクションを円周方向に取り囲み、混合領域は、排気ガスの内側及び外側部分を混合して混合排気ガスを生成するように構成される。
【０００８】
第４の実施形態において、方法は、タービン燃焼器の燃焼部分内で酸化剤及び排気ガスと共に燃料を燃焼させて燃焼生成物を発生させる段階と、タービン燃焼器からの燃焼生成物を用いてタービンを駆動する段階と、排気セクション内でタービンから排気通路を通して燃焼生成物を膨張させる段階と、混合デバイスを用いて排気セクションからの燃焼生成物を第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割する段階と、混合排気ガスの下流半径方向均一性が燃焼生成物の上流半径方向均一性よりも大きいように、混合デバイスを用いて第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成する段階とを含む。
【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連結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】制御システム及びコンバインド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１つの実施形態のフローチャートである。
【図５】ガスタービンエンジンと熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の間に配置された混合デバイスの実施形態の概略図である。
【図６】混合デバイスの実施形態の回路図である。
【図７】混合デバイスの実施形態の軸線方向断面図である。
【図８】混合デバイスの実施形態の半径方向斜視図である。
【図９】混合デバイスの実施形態の第１のセクションの部分斜視図である。
【図１０】スカラップ状ローブを備えた混合デバイスの実施形態の第１のセクションの部分斜視図である。
【図１１】多重ローブを備えた混合デバイスの実施形態の部分半径方向斜視図である。
【図１２】傾斜ローブを備えた混合デバイスの実施形態の部分半径方向斜視図である。
【図１３】リブ状ローブを備えた混合デバイスの実施形態の部分半径方向斜視図である。
【図１４】鋸歯状ローブを備えた混合デバイスの実施形態の部分半径方向斜視図である。
【図１５】デバイスの第１のセクションを向いた第２のセクションの凹面を備えた混合デバイスの実施形態の軸線方向断面図である。
【図１６】デバイスの第１のセクションを向いた第２のセクションの凸面を備えた混合デバイスの実施形態の軸線方向断面図である。
【図１７】渦発生器を備えた混合デバイスの実施形態の第２のセクションの部分斜視図である。
【図１８】半球形突起を備えた混合デバイスの実施形態の第２のセクションの部分斜視図である。
【図１９】ガイドベーンを備えた混合デバイスの実施形態の第２のセクションの部分斜視図である。
【図２０】開ローブを備えた混合デバイスの実施形態の第２のセクションの部分斜視図である。
【図２１】閉ローブを備えた混合デバイスの実施形態の第２のセクションの部分斜視図である。
【図２２】ガスタービンエンジンと熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の間に配置された混合デバイス及び排気ガス注入システムの実施形態の概略図である。
【図２３】混合デバイス及び排気ガス注入システムの実施形態の軸線方向断面図である。
【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。
【００１２】
詳細な例示的実施形態が、本明細書に開示されている。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、実施例として図に示され、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「備えている」、「備える」、「有している(有する)」、及び／又は「含んでいる(含む)」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。量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することは、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）は、分離及び精製するように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、酸素、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。更に、ガスタービンエンジンは、１又は２以上の拡散火炎（例えば、拡散燃料ノズルを用いて）、予混合火炎（例えば、予混合燃料ノズルを用いて）、又はそのいずれかの組合せで燃料及び酸化剤を燃焼させるように構成することができる。特定の実施形態において、拡散火炎は、量論的燃焼に対して一定の限度内で安定性及び作動を維持するのに役立つ場合があり、これは、次いで、ＣＯ2の生成を上昇させるのに役立つ。例えば、拡散火炎で作動するガスタービンシステムは、予混合火炎で作動するガスタービンシステムと比べてより大量のＥＧＲを可能にすることができる。次いで、ＥＧＲの増量によりＣＯ2生成を増加させるのに役立つ。可能な目標システムは、原油二次回収（ＥＯＲ）システムのようなパイプライン、貯蔵タンク、炭素隔離、及び炭化水素生成システムを含む。
【００１８】
開示する実施形態は、ＥＧＲを備えたガスタービンエンジンの排気セクションに連結された混合デバイスを有するシステム及び方法を提供する。ガスタービンエンジンは、燃焼生成物を発生させ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を含むことができる。ガスタービンエンジンはまた、上流端と下流端の間に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を含むことができる。１又は２以上のタービン段は、燃焼生成物によって駆動することができる。ガスタービンエンジンはまた、タービンセクションの下流端から下流に配置された排気セクションを含むことができる。排気セクションは、排気ガスとして燃焼生成物を受け取るように構成された排気通路を含むことができる。更に、ガスタービンエンジンは、排気セクションに連結された混合デバイスを含むことができる。混合デバイスは、排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割することができる。これに加えて、混合デバイスは、混合領域内で第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成することができる。特定の実施形態において、混合デバイスに流入する排気ガスは、不均一半径方向分布及び／又は不均一円周方向分布のような不均一分布を有する場合がある。例えば、排気ガスの内側部分は、排気ガスの外側部分と異なる特性を有する場合がある。具体的には、排気ガスの内側部分の圧力、温度、流量、及び／又は組成は、排気ガスの外側部分と異なる場合がある。
【００１９】
排気ガスの内側及び外側部分の間の異なる特性は、設備の作動及び／又は排気セクションから下流のプロセスに影響を与える場合がある。例えば、触媒は、排気セクションから下流に配置されて排気ガスからの特定の成分の量を減少させることができる。触媒性能は、排気ガスの内側及び外側部分の間の組成の差によって悪い影響を受ける場合がある。例えば、触媒の特定の部分は、触媒の他の部分よりも速い速度で使い尽くされ又は汚染される場合がある。以下で詳細に説明するように、混合デバイスの実施形態は、排気ガスの半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。具体的には、混合デバイスは、排気ガスを第１及び第２の排気ガスに分割することができ、これらは、上述の排気ガスの内側及び外側部分に対応することができる。混合デバイスは、混合領域内で第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成することができ、混合排気ガスは、第１及び第２の排気ガスの両方を反映する特性を有することができる。従って、触媒が異なる特性を有する第１及び第２の排気ガスを受け取る代わりに、混合デバイスは、均一特性によって特徴付けられる混合排気ガスを触媒に提供する。混合排気ガスを触媒に提供する混合デバイスを用いることによって、触媒性能を改善することができる。これに加えて、特定の実施形態において、混合デバイスは、低圧力損失によって特徴付けることができ、低圧力損失は、ガスタービンエンジンの排気セクションの圧力回復を改善することができる。従って、混合デバイスの実施形態は、ガスタービンエンジンの全体的効率及び費用効果を改善することができる。
【００２０】
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に連結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との間で圧力を調整し流れを制御する、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。
【００２１】
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、又はそのいずれかの組合せ）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に連結され、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。
【００２２】
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）処理システム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、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、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���在することができる。
【００２３】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及びＥＧ処理システム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処理システム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処理システム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処理システム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処理システム５４を通過することなく）抽出することができる。
【００２４】
排気ガス再循環は、ＥＧ処理システム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、又はそのいずれか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、又はそのいずれかの組合せを含むことができる。
【００２５】
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、又はそ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々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。
【００２６】
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のような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。
【００２７】
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）９４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、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、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。
【００２８】
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処理システム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処理システム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処理システム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処理システム５４両方によって用いることができる。ＥＧ処理システム５４から抽出される排気ガス４２は、ＥＧ処理システム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。
【００２９】
各抽出ポイント７６において、抽出した排気ガス４２は、ＥＧ処理システム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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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に接続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、コンバインドサイクルシステム１０２を含み、該コンバインドサイクルシステム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）のような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。
【００３３】
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処理システム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処理システム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処理システム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処理システム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。
【００３４】
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処理システム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、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、又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処理システム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。
【００３５】
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。
【００３６】
排気ガス４２及び／又は蒸気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、又はまた、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。
【００３７】
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接続される。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。
【００３８】
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処理システム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、又は、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、又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、又はこれらの組合せに対するセンサを含むことができる。
【００３９】
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、増加、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処理システム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、増加、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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に接続することができる。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。
【００４２】
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処理システム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。
【００４３】
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処理システム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、又は、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。
【００４４】
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処理システム５４に連結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。
【００４５】
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内の注入及び燃焼の前に、ノズル１６４内で酸化剤６８及び燃料７０を内部で混合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で燃焼器内（例えば、高温燃焼生成物内）に注入され、これにより高温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。
【００４６】
拡散燃料ノズル１６４を用いる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、拡散火炎から上流で混合せず、むしろ燃料７０及び酸化剤６８は、直接に火炎表面において混合かつ反応し、及び／又は火炎表面が、燃料７０と酸化剤６８の間で混合する場所に存在する。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）に沿って拡散して（例えば、分子及び粘性拡散を介して）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燃料／酸化剤比と比較してより高い火炎温度（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のを助けることができる。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（例えば、ＮＯｘエミッション）を低減するのを助けることができる。
【００４７】
作動時には、図示のように、圧縮機セクション１５２は、ＥＧ処理システム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に連結されたシャフト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に連結された機械装置１０６、１７８及び／又は圧縮機セクション１５２に連結された機械装置１０６、１８０など、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの端部に連結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に連結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。非限定的な実施例は、表１を参照して以下でより詳細に検討される。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処理システム５４（例えば、ＨＲＳＧ５６及び／又はＥＧＲシステム５８）を通過する。
【００４８】
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に連結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つよりも多くの酸化剤圧縮機を使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によって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、逆もまた同様である。例えば、別の実施形態において、ＨＰ  ＭＯＣは、駆動装置１９０によって駆動され、ＬＰ酸化剤圧縮機は、シャフト１７６によって駆動される。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。
【００４９】
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いずれかの組合せで、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合せで用いることができる。
【００５０】
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、又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／又は連結された機械装置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。
【００５１】
（表１）
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【００５２】
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いずれの酸化剤６８又は燃料７０もなしで加圧排気ガス１７０の分離及び抽出を可能にするように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。
【００５３】
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。特に、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に連結することができる。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。
【００５４】
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）とは個別に又はいずれかの組合せで用いることができる。
【００５５】
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処理システム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いずれ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、又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実施例を示している。
【００５６】
（表２）
0006548638.tif 000003
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、燃料を燃焼器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。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、排気ガス（利用可能な）を燃焼器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。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。
【００６１】
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中の圧縮された酸化剤、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。
【００６２】
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処理システム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。
【００６３】
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。
【００６４】
図５は、ＨＲＳＧ５６に連結されたガスタービンエンジン１５０の一部の概略図である。前の図に示すものと共通の図５の要素は、同じ参照番号でラベル付けされている。ガスタービンエンジン１５０の軸線方向は矢印２６０により示され、半径方向は矢印２６２により示され、円周方向は矢印２６４により示される。これらの方向は、全て回転軸１６２に対するものである。図示の実施形態において、タービンセクション１５６は、上流端２６６及び下流端２６８を含む。具体的には、燃焼生成物１７２は、上流端２６６に流入して排気ガス６０として下流端２６８を出る。排気セクション２７０（例えば、拡散器）は、タービンセクション１５６の下流端２６８から下流に配置される。排気セクション２７０を用いて、排気ガス６０を排気ガス再循環経路１１０（例えば、ＨＲＳＧ５６）に向ける前に排気ガス６０を膨張及び／又は冷却することができる。具体的には、排気セクション２７０の断面積は、排気ガス６０流の方向に増加し、それによって排気ガス６０の運動エネルギーを減少させることによって排気ガス６０の静圧を増加させることができる。図５に示すように、排気セクション２７０は、燃焼生成物１７２及び／又は排気ガス６０を受け取る排気通路２７２を含むことができる。これに加えて、排気セクション２７０は、中心本体２７１を含むことができ、中心本体２７１は、タービンセクション１５６のロータの一部を取り囲むことができる。中心本体２７１は、内壁（例えば、内側バレル）２７３によって定めることができる。
【００６５】
図示の実施形態において、混合デバイス２７４（例えば、混合器）は、排気セクション２７０に配置される。従って、混合デバイス２７４は、排気通路２７２によって搬送された排気ガス６０を受け取る。以下で詳細に検討するように、混合デバイス２７４は、排気ガス６０を第１及び第２の排気ガスに分割し、第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガス２７６を生成することができる。これに加えて、混合デバイス２７４は、可動部品を全く備えていない静止混合デバイスとすることができる。図５に示すように、混合デバイス２７４は、ＨＲＳＧ５６の上流の排気セクション２７０に配置することができる。具体的には、混合排気ガス２７６は、混合デバイス２７４からＨＲＳＧ５６の入口セクション２７８に流入することができる。混合排気ガス２７６は、混合排気ガス２７６が触媒セクション２８０に達する前に入口セクション２７８を通って流れる時に膨張することができる。触媒セクション２８０は、限定するわけではないが、触媒ユニット、酸化剤触媒ユニット、又はそのいずれかの組合せのような上で詳細に検討した触媒ユニットのいずれか１つ又は２以上を含むことができる。以下で検討するように、混合デバイス２７４は、排気セクション２７０のどこかに配置することができる。例えば、混合デバイス２７４は、中心本体２７１の下流に配置することができ、又は中心本体２７１に連結することができる。
【００６６】
以下で詳細に検討するように、混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性は、混合デバイス２７４に流入する排気ガス６０の半径方向及び／又は円周方向均一性よりも大きくすることができる。例えば、混合排気ガス２７６の混合の程度は、水素濃度を一酸化炭素濃度に加えて合計を酸素濃度で割る数式によって定量化することができる。質量又は体積流量の値も、濃度の代わりに式に使用することができる。特定の実施形態において、式の約２よりも大きい値は、混合排気ガス２７６の構成要素の十分な混合を示すことができる。従って、入口セクション２７８の断面全体を通して半径方向及び／又は円周方向に分配された約２よりも大きい値は、混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性の改善を示すことができる。混合排気ガス２７６のこの半径方向及び／又は円周方向均一性の改善は、触媒システム２８０の触媒性能を増大させることができる。例えば、触媒セクション２８０は、混合排気ガス２７６によってより均一に影響を受けることができ、従って、触媒セクション２８０の全体寿命を延ばすことができる。対照的に、触媒セクション２８０の特定の部分の寿命は、不均一な燃焼生成物１７２及び／又は排気ガス６０を処理するときに減少し、それによってたとえ触媒セクション２８０のいくつかの部分が依然として更なる寿命を有していても、触媒セクション２８０全体を交換させることになる。触媒セクション２８０からの処理済排気ガス２８２は、ＨＲＳＧ５６の第１の熱交換器２８４を通過することができる。特定の実施形態において、第１の熱交換器２８４（例えば、第１ＨＲＳＧユニット）は、複数の熱交換管を含むことができ、蒸気６２を発生させるために使用することができる。別の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、処理済排気ガス２８２を使用して追加の蒸気６２を生成する追加の熱交換器（例えば、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の熱交換器）（例えば、第２、第３、第４、又はそれ以上のＨＲＳＧユニット）を含むことができる。ＨＲＳＧ５６から出る排気ガス６６は、上で詳細に説明したように再循環することができる。
【００６７】
図５に示すように、制御システム１００を使用して、ガスタービンエンジン１５０及び／又はＨＲＳＧ５６の作動の１又は２以上の態様を制御することができる。具体的には、制御システム１００は、ガスタービンエンジン１５０及び／又はＨＲＳＧ５６全体を通して配置された種々のセンサから１又は２以上の入力信号２８６を受信することができる。例えば、上流センサ２８８は、混合デバイス２７４の上流に配置することができ、下流センサ２９０は、混合デバイス２７４の下流に配置することができる。他の実施形態において、複数のセンサ（例えば、グリッド）は、入口セクション２７８の１つの軸線２６０の位置に位置付けられて入口セクション２７８全体を通して半径方向２６２及び／又は円周方向２６４に分配され、混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性の指標を提供することができる。別の実施形態において、複数のセンサは、混合デバイス２７４の上流及び／又は下流の異なる軸線２６０、半径方向２６２、及び／又は円周方向２６４の位置に分配することができる。図示の実施形態において、上流センサ２８８は、混合デバイス２７４に流入する排気ガス６０の特性を示す情報を制御システム１００に提供することができ、下流センサ２９０は、混合排気ガス２７６の特性を示す情報を送信することができる。例えば、上流及び下流センサ２８８及び２９０は、それぞれ排気ガス６０及び混合排気ガス２７６の温度、圧力、流量、及び／又は組成（例えば、酸素、燃料、一酸化炭素、その他）を示す情報を提供することができる。従って、上流及び下流センサ２８８及び２９０によって提供される情報は、制御システム１００によって使用されて混合デバイス２７４の有効性を決定することができる。次いで、制御システム１００は、混合デバイス２７４の性能に基づいて１又は２以上の制御要素２９４に出力信号２９２を送信することができる。制御要素２９４は、限定するわけではないが、制御バルブ、モータ、アクチュエータ、又はそのいずれかの組合せのようなガスタービンエンジン１５０及び／又はＨＲＳＧ５６の種々の要素を表すことができる。
【００６８】
図６は、排気セクション２７０内の何れかの位置に装着することができる混合デバイス２７４の実施形態の回路図である。換言すると、混合デバイス２７４は、タービン１５６とＨＲＳＧ５６の間のどこかの排気セクション２７０に位置付けることができる。例えば、混合デバイス２７４は、中心本体２７１上に置き、排気セクション２７０の内側バレル２７３に連結することができる。図６に示すように、排気ガス６０は、混合デバイス２７４の上流側３１０に流入し、混合排気ガス２７６は、下流側３１２を出る。これに加えて、混合デバイス２７４は、第１のセクション３１４及び円周方向２６４に第１のセクション３１４を取り囲む第２のセクション３１６を含む。従って、混合デバイス２７４は、排気ガス６０を第１の排気ガス３１８と第２の排気ガス３２０に分ける。換言すると、第１のセクション３１４は、中心領域（例えば、中心排気ガス流）で第１の排気ガス３１８を搬送し、第２のセクション３１６は、周囲領域（例えば、周囲排気ガス流）で第２の排気ガス３２０を搬送する。図６に示すように、第１のセクション３１４は、第１の排気ガス３１８を混合領域３２２に搬送し、第２のセクション３１６は、第２の排気ガス３２０を混合領域３２２に搬送する。従って、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０は、混合領域３２２で混合して混合排気ガス２７６を発生する。特定の実施形態において、第１のセクション３１４は、下流方向に一定の幅、増大する幅、減少する幅、又はそれらの組合せを有することができる。換言すると、第１のセクション３１４は、一定断面、発散断面、又は収束断面を有することができる。
【００６９】
混合デバイス２７４の特定の実施形態において、第２のセクション３１６は、第１のセクションを取り囲む環状形状を有することができる。他の実施形態において、第２のセクション３１６は、矩形、正方形、卵形、三角形、多角形、又は他の形状を有することができる。別の実施形態において、第１及び第２のセクション３１４及び３１６は、排気セクション２７０において互いに独立に装着することができる。例えば、第１のセクション３１４は、第２のセクション３１６の上流側とすることができ又は逆もまた同じである。別の実施形態において、混合デバイス２７４は、第１のセクション３１４のみ又は第２のセクション３１６のみを含むことができる。例えば、第１のセクション３１４は、排気ガス６０を第１の排気ガス３１８と第１のセクション３１４を通過しない排気ガス６０の部分とに分けることができ、この部分は、第２の排気ガス３２０とすることができる。同様に、第２のセクション３１６は、排気ガス６０を第２の排気ガス３２０と第２のセクション３１６を通過しない排気ガス６０の部分とに分けることができ、この部分は、第１の排気ガス３１８とすることができる。何れの実施形態においても、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０は、混合領域３２２において一緒に混合されて混合排気ガス２７６を発生する。これに加えて、混合デバイス２７４は、以下で詳細に説明するように、種々の構成を有して混合排気ガス２７６を発生することができる。
【００７０】
図７は、混合デバイス２７４の実施形態の軸線方向断面図である。図７に示して以下で詳細に説明するように、混合デバイス２７４は、可動部品を全く備えていない静止混合デバイスである。図示の実施形態において、第１のセクション３１４は、入口３４０及び出口３４２を備えたローブ混合器である。ローブ混合器は、一般に、ガスストリームを内側及び外側部分に分ける環状ローブ形（例えば、正弦波）表面を有する。これに加えて、ローブ混合器は、他の混合デバイスよりも低い圧力低下を有することができる。更に、ローブ混合器のローブの形状及び／又は数を調整して、ガスストリームの望ましい分離を達成することができる。図７に示すように、第１の排気ガス３１８は、第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）に入ってそこを通って流れ、第１のセクション３１４は、第１の排気ガス３１８を軸線方向軸線２６０から離れるように向けられる第１の部分３４４と軸線方向軸線２６０に向けられる第２の部分３４６とに分ける。図７に示すように、混合デバイス２７４の長手方向軸線３４８は、軸線方向軸線２６０とほぼ平行にすることができる。従って、第１のセクション３１４は、長手方向軸線３４８を取り囲む。第１の排気ガス３１８を第１及び第２の部分３４４及び３４６に分けることによって、第１のセクション３１４は、第２の排気ガス３２０と第１の排気ガス３１８との混合を改善することができる。具体的には、第１の部分３４４は、完全に第２の排気ガス３２０と混合させるように第２の排気ガス３２０に向けることができる。第２の部分３４６はまた、第１の部分３４４及び／又は第２の排気ガス３２０と混合することができる。図示の実施形態において、第１のセクション３１４は、下流側直径３５２よりも小さな上流側直径３５０を有する発散又は膨張壁を有する。従って、第１の排気ガス３１８は、一般に、第１の排気ガス３１８が第１のセクション３１４を通って流れる時に膨張することができる。他の実施形態において、第１のセクション３１４は、下流側直径３５２よりも小さな上流側直径３５０を有する収束又は収縮壁を有する。いくつかの実施形態において、上流側及び下流側直径３５０及び３５２は、ほぼ同じにすることができる。別の実施形態において、他のタイプの混合器及び／又は流れ分離器は、図７に示すローブ混合器の代わりに第１のセクション３１４として使用することができる。いくつかの実施形態において、１又は２以上の固定治具（例えば、半径方向支持体）は、第１のセクション３１４及び／又は第２のセクション３１６に連結して排気セクション２７０内でセクションを支持するのに役立つことができる。いくつかの実施形態において、第１のセクション３１４及び／又は第２のセクション３１６は、図７の破線で示されるように、支持体の中心本体２７１の内側バレル２７３に連結することができる。別の実施形態において、第１のセクション３１４は、円錐形、湾曲、環状、凸形、又は凹形とすることができる。例えば、第１のセクション３１４の壁は、環状、矩形、又は他の断面を有して下流方向に先細にするか又は湾曲させることができる。
【００７１】
図７に示すように、第２のセクション３１６は、内側環状壁３５４、内側環状壁３５４を取り囲む外側環状壁３５６、並びに内側及び外側環状壁３５４及び３５６の間に配置された環状通路３５８を含む。環状通路３５８は、第２の排気ガス３２０を混合領域３２２に搬送することができる。内側環状壁３５４は、ほぼ真っ直ぐにすることができ、環状通路３５８から混合領域３２２に第２の排気ガス３２０を搬送する複数の開口部３６０を含むことができる。図７に示すように、複数の開口部３６０は、一般に、長手方向軸線３４８に向かって第２の排気ガス３２０を向けて第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の混合を増大させるのに役立つように構成することができる。従って、第２の排気ガス３２０は、混合領域３２２において第１の排気ガス３１８の第１及び第２の部分３４４及び３４６と混合して、混合デバイス２７４の下流側３１２を出て混合排気ガス２７６を発生することができる。図７に示すように、内側環状壁３５４の上流側直径３６２は、下流側直径３６４よりも小さい。従って、内側環状壁３５４は、下流側３１２に向かって発散するほぼ円錐形状を有することができる。他の実施形態において、上流側直径３６２は、下流側直径３６４よりも大きくすることができ（すなわち、円錐形状は下流側３１２に向かって収束し）、又は上流側及び下流側直径３６２及び３６４は、ほぼ同じとすることができる。例えば、内側環状壁３５４は、図７に示すものと反対方向にほぼ円錐形状を有することができ、又はほぼ円筒形を有することができる。内側環状壁３５４の円錐形状の程度は、長手方向軸線３４８に対して内側環状壁の角度３６６によって特徴付けることができる。
【００７２】
これに加えて、第２のセクション３１６の外側環状壁３５６は、上流側直径３６８及び下流側直径３７０によって特徴付けることができる。図７に示すように、上流側直径３６８は、下流側直径３７０よりも小さい。従って、外側環状壁３５６は、ほぼ円錐形状を有する。他の実施形態において、外側壁３５６は、卵形、正方形、矩形、三角形、多角形、又は他の断面形状を有することができる。従って、混合デバイス２７４は、混合デバイス２７４をそれに連結する排気セクション２７０の膨張形状にほぼ従う場合がある。内側及び外側環状壁３５４及び３５６の円錐形状の結果として、環状通路３５８の断面積は、一般に、上流側３１０から下流側３１２に向かって減少する場合がある。他の実施形態において、上流側直径３６８は、下流側直径３７０よりも大きくすることができ、又は上流側及び下流側直径３６８及び３７０は、ほぼ同じとすることができる。特定の実施形態において、第２の排気ガス３２０の一部３７２は、内側及び外側環状壁３５４及び３５６の間の開口部３７４を通って第２のセクション３１６を出て、混合デバイス２７４の下流の外側環状壁３５６に隣接するホットスポットを冷却するのに役立ち及び／又はホットスポットを減少させるのに役立つことができる。別の実施形態において、第２のセクション３１６は、矩形、正方形、三角形、多角形、卵形、又は他の断面形状を有することができ、第２のセクション３１６は、発散し、収束し、又は互いにほぼ同じ距離である壁を有することができる。
【００７３】
図８は、混合デバイス２７４の実施形態の半径方向斜視図である。図７に示す混合デバイス２７４の軸線方向断面図は、図８の線７−７に沿っている。図８に示すように、第２のセクション３１６は、第１のセクション３１４を円周方向２６４に取り囲む。これに加えて、複数の開口部３６０は、第２のセクション３１６の内側環状壁３５４の周りで均一に円周方向に分配される。例えば、複数の開口部３６０は、半径方向スポーク（例えば、半径方向２６２に整列した）及び円周方向リング（例えば、開口部３６０の同心リング）のパターンで配列することができる。従って、第２のセクション３１６は、第２の排気ガス３２０のほぼ均一な分布を提供する。他の実施形態において、複数の開口部３６０のパターンは、図８に示すものとは異なる場合があり、又は不規則パターンである場合がある。例えば、むしろ複数の開口部３６０は、外側環状壁３５６に向かってよりも長手方向軸線３４８に向かって分配することができ又は逆もまた同じである。図示の実施形態において、複数の開口部３６０の各々は、ほぼ同じサイズのものとすることができる。他の実施形態において、複数の開口部３６０のサイズを調整して、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の望ましい混合を得ることができる。例えば、複数の開口部３６０のサイズを増大することで、第２のセクション３１６に関連する圧力低下を低減することができる。従って、第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）の低圧力損失を第２のセクション３１６の低圧力損失と組み合わせることによって、全体の低圧力損失を伴う混合デバイス２７４を生成することができる。種々の実施形態において、混合デバイス２７４は、約１２５パスカル〜約５００パスカル、約２００パスカル〜約４２５パスカル、約２５０パスカル〜約３７５パスカル、又は約３００パスカル〜約３２５パスカルの圧力損失を有する場合がある。例えば、１つの実施形態において、混合デバイス２７４は、約５００パスカル未満の圧力損失を有する場合がある。このような低圧力損失を伴う混合デバイス２７４の実施形態を用いることによって、ガスタービンエンジン１５０の効率及び／又は排気セクション２７０の圧力回復の変化がほとんどないか又は全くない場合がある。換言すると、混合デバイス２７４は、効率及び／又は圧力回復に対してわずかな効果しかない場合がある。他の実施形態において、複数の開口部３６０は、限定するわけではないが、円形、卵形、正方形、矩形、三角形、多角形、スロット、及びその他などの異なる形状を有することができる。
【００７４】
図８に示すように、複数の開口部３６０の各々は、長手方向軸線３４８からオフセットして向けられた軸線を有し、その結果、複数の開口部３６０は、第２の排気ガス３２０を表す矢印の方向によって表されるように、第２の排気ガス３２０に渦運動を与えるようになる。換言すると、第２の排気ガス３２０は、図８に示すように、ほぼ時計回り円周方向渦運動を有する。他の実施形態において、複数の開口部３６０は、第２の排気ガス３２０にほぼ反時計回り円周方向渦運動を与えることができる。別の実施形態において、複数の開口部３６０は、第２の排気ガス３２０に時計回り及び反時計回り渦運動の両方を与えることができる。例えば、開口部３６０の第１の円周方向リングは、時計回り渦運動を与えることができ、第１の円周方向リングの内側又は外側に配置された開口部３６０の第２の円周方向リングは、反時計回り渦運動を与えて、第１の排気ガス３１８と第２の排気ガス３２０の混合を増大させるのに役立つことができる。このような実施形態において、複数の開口部３６０は、２、３、４、５、又はそれ以上の円周方向リングを含むパターンで配置することができる。
【００７５】
図８に示すように、第１のセクション３１４は、環状正弦形状を有するローブ混合器である。図示のように、第１のセクション３１４の環状正弦形状は、交互する第１の開放端通路３９０及び第２の開放端通路３９２を含む。第１の開放端通路３９０は、第１の排気ガス３１８の第１の部分３４４を長手方向軸線３４８から離れるように向け、第２の開放端通路３９２は、第１の排気ガス３１８の第２の部分３４６を長手方向軸線３４８の方向に向ける。従って、第１及び第２の部分３４４及び３４６は、互いに発散することができる。第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）はまた、ピーク３９４及びバレー３９６によって特徴付けることができる。ピーク３９４は、第１の開放端通路３９０に対応することができ、バレー３９６は、第２の開放端通路３９２に対応することができる。図８は、第１及び第２の開放端通路３９０及び３９２の特定の形状及び配列で示されているが、他の実施形態において、第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の望ましい混合を達成して混合排気ガス２７６を発生するように他の構成を有することができる。例えば、第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）の形状を調整することができ、及び／又はピーク３９４及びバレー３９６の数を変えることができる。特定の実施形態において、第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）は、第１の排気ガス３１８に渦運動を与えるように構成することができる。換言すると、第１及び第２の開放端通路３９０及び３９２の各々は、長手方向軸線３４８からオフセットして向けられた軸線を有することができ、その結果、通路３９０及び３９２は、第１及び第２の部分３４４及び３４６を表す矢印の方向によって表されるように、第１の排気ガス３１８に渦運動を与えるようになる。図８に示すように、第１及び第２の部分３４４及び３４６は、ほぼ反時計回り渦運動を有することができる。従って、第１及び第２のセクション３１４及び３１６は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０に相対する渦運動を与えて混合排気ガス２７６の混合を改善し、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。換言すると、混合デバイス２７４は、排気ガス６０の空間（又は半径方向及び／又は円周方向）変動を均質化して混合排気ガス２７６を生成する。他の実施形態において、第１及び第２のセクション３１４及び３１６は、同じ方向の第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０に渦運動を与えることができる。
【００７６】
図９は、第１のセクション３１４の部分斜視図である。図９に示すように、第１のセクション３１４はローブ混合器である。図示のように、第１の排気ガス３１８は、第１及び第２の開放端通路３９０及び３９２によって第１及び第２の部分３４４及び３４６に分けられる。第１のセクション３１４の一部のみが図９に示されているが、第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）の交互する正弦波パターン（例えば、波形、ジグザグ、交互する内向き及び外向き湾曲、その他）は、長手方向軸線３４８の周りで円周方向２６４に続けることができることは理解される。図示のように、第１の開放端通路３９０（例えば、ピーク３９４）は、第１の幅３９８によって特徴付けることができ、第２の開放端通路３９２（例えば、バレー３９６）は、第２の幅４００によって特徴付けることができる。図９に示すように、第１の開放端通路３９０の幅３９８は、第２の開放端通路３９２の幅４００よりも大きく、第１の排気ガス３１８のより多くを第２の部分３４６よりも第１の部分３４４の中に向けることができる。他の実施形態において、第２の幅４００は、第１の幅３９８よりも大きくすることができ、又は第１及び第２の幅３９８及び４００は、ほぼ同じにすることができる。
【００７７】
図１０は、スカラップ状ローブ４１０を備えた混合デバイス２７４の第１のセクション３１４の部分斜視図である。換言すると、スカラップ状ローブ４１０は、図９に示す第１のセクション３１４（例えば、ローブ混合器）と比べて、取り外された部分（例えば、半径方向開口部又は切断部）を有する。スカラップ状ローブ４１０は、第１及び第２の部分３４４及び３４６の分布に影響を与えることができる。これに加えて、スカラップ状ローブ４１０は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の混合量を改善し、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。
【００７８】
図１１は、複数のローブを備えた混合デバイス２７４の第１のセクション３１４の部分斜視図である。具体的には、ピークエリア３９４の各々は、第１のピーク４２０、第２のピーク４２２、及びバレー４２４を含むことができ、これらは、第１及び第２の部分３４４及び３４６の分布を変化させることができる。これに加えて、ピークエリア３９４の構成は、第１の排気ガス３１８のより多くを第２の排気ガス３２０に向け、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。特定の実施形態において、第１のセクション３１４のローブのうちの１又は２以上は、攪拌器を含み、混合排気ガス２７６の混合量を増加させることができる。
【００７９】
図１２は、傾斜ローブを備えた混合デバイス２７４の第１のセクション３１４の斜視図である。具体的には、ローブの各々は、角度４４４によって半径方向軸線４４２からオフセットされたローブ軸線４４０と位置合わせすることができ、角度４４４は、第１の排気ガス３１８の第１及び第２の部分３４４及び３４６に渦運動を与えることができる。従って、図１２に示す第１のセクション３１４は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の円周方向混合を改善するのに役立ち、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。これに加えて、第１のセクション３１４は、第２の排気ガス３２０のより多くを第１の排気ガス３１８に向かって移動させ、混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することもできる。
【００８０】
図１３は、リブ状ローブ４６０を備えた混合デバイス２７４の第１のセクション３１４の斜視図であり、リブ状ローブ４６０は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の混合を増大させ、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。特定の実施形態において、リブ状ローブ４６０は、均一でも不均一でもよく、半径方向内向き又は外向き方向のいずれかにリブを定める波の周波数又は振幅を増加又は減少させることができる。リブ材の量は、ローブによって異なってもよく又は同じであってもよい。
【００８１】
図１４は、鋸歯状ローブ４７０（すなわち、ローブの縁部が鋸歯状である）を備えた混合デバイス２７４の第１のセクション３１４の斜視図であり、鋸歯状ローブ４７０は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の混合を増大させ、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。特定の実施形態において、鋸歯状ローブ４６０は、均一でも不均一でもよく、波の周波数又は振幅を増加又は減少させることができる。鋸歯状の量は、ローブによって異なってもよく又は同じであってもよい。
【００８２】
図１５は、混合デバイス２７４の実施形態の軸線方向断面図である。図示の実施形態において、第２のセクション３１６の内側環状壁３５４は、漸次的に膨張し（例えば、発散し）、次いで下流方向に収縮し（例えば、収束し）、それによって下流方向に壁の湾曲形状を定める。具体的には、内側環状壁３５４は、長手方向軸線３４８に沿って下流方向に凹形を有する。従って、第２の排気ガス３２０は、図７に示す混合デバイス２７４のものと異なる方式で第１の排気ガス３１８に向けることができる。従って、混合排気ガス２７６は、図７に示すのとは異なる半径方向及び／又は円周方向均一性を有することができる。これに加えて、内側環状壁３５４の上流側直径３６２は、下流側直径３６４よりも大きい。従って、環状通路３５８の断面積は、ほぼ減少し、次いで、上流側３１０から下流側３１２まで増加する。他の実施形態において、上流側直径３６２は、下流側直径３６４よりも小さくすることができ、又は上流側及び下流側直径３６２及び３６４は、ほぼ同じにすることができる。特定の実施形態において、第２の排気ガス３２０のより多くは、開口部３７４を通って第２のセクション３１６を出ることができる。他の関連において、図１０に示す混合デバイス２７４の実施形態は、上で詳細に説明した他の実施形態に類似している。
【００８３】
図１６は、混合デバイス２７４の実施形態の軸線方向断面図である。図示の実施形態において、内側環状壁３５４は、下流方向に漸次的に収縮し（例えば、収束し）、次いで膨張し（例えば、発散し）、それによって下流方向に壁の湾曲形状を定める。具体的には、内側環状壁３５４は、長手方向軸線３４８に沿って下流方向に凸形を有する。従って、第２の排気ガス３２０は、図７及び１５に示す混合デバイス２７４のものと異なる方式で第１の排気ガス３１８に向けることができる。従って、混合排気ガス２７６は、図７及び１５に示すのとは異なる半径方向及び／又は円周方向均一性を有することができる。これに加えて、内側環状壁３５４の上流側直径３６２は、下流側直径３６４よりも小さい。従って、環状通路３５８の断面積はほぼ増加し、次いで、上流側３１０から下流側３１２まで減少する。他の実施形態において、上流側直径３６２は、下流側直径３６４よりも大きくすることができ、又は上流側及び下流側直径３６２及び３６４は、ほぼ同じにすることができる。他の関連において、図１５に示す混合デバイス２７４の実施形態は、上で詳細に説明した他の実施形態に類似している。
【００８４】
図１７は、渦発生器４８０を備えた混合デバイス２７４の実施形態の第２のセクション３１６の部分斜視図であり、渦発生器４８０は、様々な方法で成形及び／又は構成することができる。例えば、渦発生器４８０は、下流方向に増大するほぼ三角形の断面形状を有することができる。図１７に示すように、渦発生器４８０は、外側環状壁３５６の内面に連結することができる。このような渦発生器４８０は、渦発生器４８０の下流の第２の排気ガス３２０に乱流及び／又は渦を与え、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を増大させることができる。これに加えて、渦発生器４８０は、外側環状壁３５６の近くに追加の混合を与えることができる。
【００８５】
図１８は、半球形突起４９０を備えた混合デバイス２７４の実施形態の第２のセクション３１６の部分斜視図であり、半球形突起４９０は、渦発生器４８０の下流の第２の排気ガス３２０に乱流及び／又は渦を与え、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を増大させることができる。図１７に示すように、半球形突起４８０は、外側環状壁３５６の内面に連結することができる。これに加えて、半球形突起４９０は、外側環状壁３５６の近くに追加の混合を与えることができる。他の実施形態において、半球形突起４９０は、円筒形ロッド、正方形、三角形、及びその他のような他の形状を有することができる。
【００８６】
図１９は、外側環状壁３５６の内面に連結されたガイドベーン（例えば、インペラ）５００を備えた混合デバイス２７４の実施形態の第２のセクション３１６の部分斜視図である。ガイドベーン５００は、渦を第２の排気ガス３２０に与えるように様々な方法で成形及び／又は構成することができる。例えば、図１９に示すように、ガイドベーン５００は、矢印５０１で示されるように第２の排気ガス３２０の流れを軸線方向２６０にほぼ平行な状態から長手方向軸線３４８から角度５０２によってオフセットされている状態に向け直すように成形され、それによって渦を第２の排気ガス３２０に与えることができる。種々の実施形態において、第２の排気ガス３２０に与えられた渦は、時計回り方向又は反時計回り方向にすることができる。従って、図１９に示す第２のセクション３１６のガイドベーン５００は、第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０の円周方向混合を改善するのに役立ち、それによって混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性を改善することができる。
【００８７】
図２０は、開ローブ（すなわち、流れは上及び下の各ローブの両方に流入する）を備えた混合デバイス２７４の実施形態の第２のセクション３１６の部分斜視図である。具体的には、第２の排気ガス３２０は、第２のセクション３１６（例えば、ローブ混合器）の上流側３１０に流入し、第１の外側ストリーム５２０及び第２の外側ストリーム５２２として出て、次いで、第１の外側ストリーム５２０及び第２の外側ストリーム５２２の両方は、第１の排気ガス３１８と混合して混合排気ガス２７６を生成することができる。第１のセクション３１４のように、第２のセクション３１６のローブ混合器のローブの形状及び／又は数を調整して、第１及び第２の外側ストリーム５２０及び５２２へのガスの第２の排気ガス３２０の望ましい分離を達成することができる。
【００８８】
図２１は、閉ローブ（すなわち、流れは下の各ローブのみに流入する）を備えた混合デバイス２７４の実施形態の第２のセクション３１６の部分斜視図である。具体的には、第２の排気ガス３２０の一部は、第２のセクション３１６（例えば、ローブ混合器）の上流側３１０に流入して第１の外側ストリーム５２０として出ることができ、第２の排気ガス３２０の残りの部分は、第２のセクション３１６をバイパスすることができる。第１のセクション３１４のように、第２のセクション３１６のローブ混合器のローブの形状及び／又は数を調整して、第１及び第２の外側ストリーム５２０及び５２２へのガスの第２の排気ガス３２０の望ましい分離を達成することができる。
【００８９】
図２２は、ＨＲＳＧ５６に連結されたガスタービンエンジン１５０の一部の概略図である。前の図に示すものと共通の図２２の要素は、同じ参照番号でラベル付けされる。図示の実施形態において、混合デバイス２７４（例えば、混合器）は、排気ガス６０を第１及び第２の排気ガスに分割し、第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガス２７６を生成する。図２２に示すように、ガスタービンエンジン１５０は、加圧排気ガス（例えば、排気ガス４２、排気ガス６０、又は排気ガス６６、又はそのいずれかの組合せ）を混合デバイス２７４の中に注入する排気ガス注入システム５４０を含む。種々の実施形態において、加圧排気ガスは、排気セクション２７０の圧力よりも大きい圧力で存在するタービンベースのサービスシステム１４に存在する又はこれにおいて発生するあらゆる低酸素含有ガスとすることができる。例えば、加圧排気ガスは、燃焼器１６０から又は燃焼器セクション１５２の１又は２以上の段から抽出された排気ガス４２とすることができる。以下で詳細に説明するように、加圧排気ガスの注入は、第１及び第２の排気ガスの混合を更に改善して混合排気ガス２７６を生成することができる。例えば、加圧排気ガスの注入は、混合排気ガス２７６のあらゆる空間的変動を更に均質化することができ、混合排気ガス２７６は、上で詳細に説明したように、触媒システム２８０の触媒性能を増大させることができる。特定の実施形態において、排気ガス注入システム５４０は、混合デバイス２７４の上流に配置することができる。
【００９０】
図２２に示すように、排気ガス注入システム５４０への加圧排気ガス（例えば、排気ガス４２、排気ガス６０、又は排気ガス６６、又はそのいずれかの組合せ）の流れは、制御要素２９４（例えば、制御バルブ）を用いて調整することができる。これに加えて、触媒システムセンサ５４２は、触媒システム２８０に配置されて触媒システム２８０の条件の指標を提供するのに使用することができる。特定の実施形態において、複数の触媒システムセンサ５４２（例えば、グリッド）は、触媒システム２８０内に位置付けることができる。触媒システムセンサ５４２は、触媒システム２８０内の圧力、温度、流量、及び／又は組成の指標を提供することができる。制御システム１００は、触媒システムセンサ５４２、上流センサ２８８、又は下流センサ２９０、又はそのいずれかの組合せのうちの少なくとも１つから入力信号２８６を受信して、制御要素２９４（例えば、制御バルブ）を用いて排気ガス注入システム５４０への加圧排気ガスの流量を調整するか否かを決定することができる。例えば、複数の触媒システムセンサ５４２は、触媒システム２８０のいくつかの部分が他の部分よりも高い温度にあることを示すことができ、これは、混合排気ガス２７６の不均一な分布を示すことができる。それに応答して、制御システム１００は、排気ガス注入システム５４０への加圧排気ガスの流れを増加させて、混合排気ガス２７６の均一性を増大させるのに役立つことができる。
【００９１】
図２３は、混合デバイス２７４の実施形態の軸線方向断面図である。前の図に示すものと共通の図２３の要素は、同じ参照番号でラベル付けされる。図示の実施形態において、排気ガス注入システム５４０は、加圧排気ガス（例えば、排気ガス４２、排気ガス６０、又は排気ガス６６、又はそのいずれかの組合せ）を混合デバイス２７４の中に注入する。具体的には、排気ガス注入システム５４０は、１又は２以上の注入構造５５０を含み、加圧排気ガスを混合デバイス２７４の各部分に搬送する。特定の実施形態において、各注入構造５５０は、加圧排気ガスを搬送するように構成されたチューブ、パイプ、導管、又は他の構造とすることができる。特定の実施形態において、各注入構造５５０は、排気セクション２７０及び／又は混合デバイス２７４内に配置された１又は２以上の支持構造（例えば、第１のセクション３１４に対する支持構造）に沿って経路指定することができる。これに加えて、１又は２以上の注入構造５５０は、複数の注入開口部５５２を含み、加圧排気ガスが第１の排気ガス３１８及び／又は第２の排気ガス３２０と混合できるようにすることができる。例えば、種々の実施形態において、排気ガス注入システム５４０は、どこが混合排気ガス２７６の追加の均質化が望ましいかに応じて、加圧排気ガスを第１のセクション３１４、第２のセクション３１６、又は両方のセクション３１４及び３１６の中に注入するのに使用することができる。別の実施形態において、排気ガス注入システム５４０は、低圧力損失を有するように構成され、それによってガスタービンエンジン１５０の効率を向上させ及び／又は排気セクション２７０の圧力回復を改善することができる。例えば、注入構造５５０は、空気力学断面形状を有することができる。他の実施形態において、注入構造５５０及び注入開口部５５２の他の構成を排気ガス注入システム５４０に対して使用することができるように想定されている。
【００９２】
上述のように、ガスタービンエンジン１５０の特定の実施形態は、燃焼生成物を生成するように構成された１又は２以上の燃焼器１６０を有する燃焼器セクション１５４を含むことができる。これに加えて、ガスタービンエンジン１５０は、上流端２６６と下流端２６８の間に１又は２以上のタービン段１７４を有するタービンセクション１５６と、下流端２６８から下流に配置された排気セクション２７０とを含むことができる。混合デバイス２７４は、排気セクション２７０に連結することができる。混合デバイス２７４は、排気ガス６０を第１の排気ガス３１８と第２の排気ガス３２０に分け、混合領域３２２内で第１及び第２の排気ガス３１８及び３２０を組み合わせて混合排気ガス２７６を生成することができる。このプロセスの結果として、混合排気ガス２７６は、排気ガス６０よりも均一な半径方向及び／又は円周方向分布の特性を有することができる。例えば、混合排気ガス２７６の圧力、温度、流量、及び／又は組成のうちの１又は２以上は、排気ガス６０よりも半径方向に及び／又は円周方向に均一にすることができる。混合排気ガス２７６の半径方向及び／又は円周方向均一性の改善は、下流側設備及びプロセスに対して良い影響を与えることができる。例えば、混合排気ガス２７６の組成の半径方向及び／又は円周方向均一性の改善は、触媒セクション２８０の性能を改善することができる。これに加えて、混合デバイス２７４の構成は、低圧力損失を有し、それによって排気セクション２７０の全体的圧力回復を改善することができる。従って、混合デバイス２７４の使用は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の全体的効率及び費用効果を改善することができる。
【００９３】
補足説明
本発明の実施形態は、ガスタービンエンジンのためのシステム及び方法を提供する。上記で説明し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。一例として、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。
【００９４】
実施形態１．燃焼生成物を発生させ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、上流端と下流端の間に燃焼生成物によって駆動される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、タービンセクションの下流端から下流に配置され、排気ガスとして燃焼生成物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、排気セクションに配置され、排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割し、かつ混合領域内で第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成するように構成された混合デバイスとを含むシステム。
【００９５】
実施形態２．混合デバイスが、第１の排気ガスを混合領域に搬送するように構成された第１のセクションと、第２の排気ガスを混合領域に搬送するように構成され、第１のセクションを円周方向に取り囲む第２のセクションとを含む実施形態１のシステム。
【００９６】
実施形態３．第１のセクションが、混合デバイスの長手方向軸線を取り囲んで配置され、第２のセクションが、第１のセクションを取り囲む環状形状を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【００９７】
実施形態４．第２のセクションが、第２の排気ガスを混合領域に搬送するように構成された複数の開口部を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【００９８】
実施形態５．複数の開口部が、第２のセクションの周りに均一に円周方向に分配されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【００９９】
実施形態６．複数の開口部の各々が、複数の開口部が第２の排気ガスに渦運動を与えるように構成されるように、混合デバイスの長手方向軸線からオフセットして向けられた軸線を有するいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１００】
実施形態７．内側環状壁、内側環状壁を取り囲む外側環状壁、及び内側及び外側環状壁の間に配置されて第２の排気ガスを混合領域に搬送するように構成された環状通路であるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０１】
実施形態８．内側環状壁が、円筒形状又は先細形状を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０２】
実施形態９．内側環状壁が、混合デバイスの下流端に向かって収束し、又は下流端に向かって発散するいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０３】
実施形態１０．内側環状壁が、真っ直ぐであるか又は湾曲しているいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０４】
実施形態１１．第１のセクションが、ローブ混合器、スカラップ状ローブ混合器、多重ローブ混合器、傾斜ローブ混合器、リブ状ローブ混合器、又は鋸歯状ローブ混合器、又はそのいずれかの組合せのうちの少なくとも１つを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０５】
実施形態１２．第１のセクションが、交互する第１及び第２の開放端通路を備えた環状正弦形状を有するローブ混合器を含み、第１の開放端通路が、第１の排気ガスの第１の部分を混合デバイスの長手方向軸線から離れるように向けるように構成され、第２の開放端通路が、第１の排気ガスの第２の部分を長手方向軸線の方向に向けるように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０６】
実施形態１３．第１のセクションが、第１の排気ガスを内側の第１の排気ガス及び外側の第１の排気ガスに分割するように構成されたローブ混合器を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０７】
実施形態１４．ローブ混合器が、内側及び外側の第１の排気ガスが互いから発散するように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０８】
実施形態１５．ローブ混合器が、第１の排気ガスに渦運動を与えるように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１０９】
実施形態１６．第１のセクションが、第１の方向に第１の排気ガスに渦運動を与えるように構成され、第２のセクションが、第２の方向に第２の排気ガスに渦運動を与えるように構成され、第１及び第２の方向が互いに反対であるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１０】
実施形態１７．混合デバイスから下流に配置された触媒を含み、触媒が、混合デバイスからの混合排気ガスを処理して処理済排気ガスを生成するように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１１】
実施形態１８．触媒から下流に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を含み、ＨＲＳＧが、処理済排気ガスを用いて水を加熱することによって蒸気を発生させるように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１２】
実施形態１９．混合デバイスの圧力損失が、約５００パスカル未満であるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１３】
実施形態２０．第２のセクションが、渦発生器、半球形突起、ローブ混合器、開ローブ混合器、又は閉ローブ混合器、又はそのいずれかの組合せのうちの少なくとも１つを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１４】
実施形態２１．ガスタービンエンジンに連結された排気ガス抽出システムと、排気ガス抽出システムに連結された炭化水素生成システムとを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１５】
実施形態２２．ガスタービンエンジンが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンエンジンであるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１６】
実施形態２３．加圧排気ガスを少なくとも混合デバイスの中に、又は混合デバイスの上流に、又はそのいずれかの組合せで注入するように構成された排気ガス注入システムを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１７】
実施形態２４．排気ガス注入システムへの加圧排気ガスの流れを調整するように構成された制御要素を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１８】
実施形態２５．混合デバイスの少なくとも上流に、混合デバイスの下流に、又は混合デバイスから下流に配置された触媒内に、又はそのいずれかの組合せで配置されたセンサを含み、センサが、温度、圧力、流量、又は組成、又はそのいずれかの組合せを示す信号を提供するように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１１９】
実施形態２６．排気ガス注入システムが、加圧排気ガスを注入するように構成された複数の注入孔を備えた注入構造を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２０】
実施形態２７．ガスタービンエンジンのタービンセクションから下流側に装着されるように構成され、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タービン排気セクションと、タービン排気セクションに配置され、排気ガスを第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割し、かつ第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成するように構成された混合デバイスとを含むシステム。
【０１２１】
実施形態２８．タービンセクションに連結されたタービン排気セクションを有するガスタービンエンジンを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２２】
実施形態２９．ガスタービンエンジンが、上流端と下流端の間に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、燃焼生成物を発生してタービンセクション内の１又は２以上のタービン段を駆動するように構成されたタービン燃焼器を有する燃焼器セクションと、タービンセクションによって駆動される排気ガス圧縮機を有する圧縮機セクションとを含み、排気ガス圧縮機が、排気ガスを圧縮してそれをタービン燃焼器に経路指定するように構成され、タービン排気セクションが、タービンセクションの下流端から下流のガスタービンエンジンに連結されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２３】
実施形態３０．ガスタービンエンジンが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンエンジンであるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２４】
実施形態３１．混合デバイスが、第１の排気ガスを混合領域に搬送するように構成された第１のセクションと、第２の排気ガスを混合領域に搬送するように構成された第２のセクションとを含み、第２のセクションが、第１のセクションを円周方向に取り囲むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２５】
実施形態３２．第２のセクションが、内側環状壁と、内側環状壁を取り囲む外側環状壁と、内側及び外側環状壁の間に配置され、第２の排気ガスを混合領域に搬送するように構成された環状通路とを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２６】
実施形態３３．第１のセクションが、ローブ混合器を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２７】
実施形態３４．第１のセクションが、第１の方向に第１の排気ガスに渦運動を与えるように構成され、第２のセクションが、第２の方向に第２の排気ガスに渦運動を与えるように構成され、第１及び第２の方向が互いに反対であるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２８】
実施形態３５．混合デバイスの圧力損失が、約５００パスカル未満であるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１２９】
実施形態３６．加圧排気ガスを少なくとも混合デバイスの中に、又は混合デバイスの上流に、又はそのいずれかの組合せで注入するように構成された排気ガス注入システムを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１３０】
実施形態３７．ガスタービンエンジンのタービン排気セクションに装着されるように構成されたタービン混合デバイスを含み、混合デバイスが、排気ガスの内側部分をタービン排気セクションから混合領域に搬送するように構成された第１のセクションと、排気ガスの外側部分を混合領域に搬送するように構成された第２のセクションとを含み、第２のセクションが、円周方向に第１のセクションを取り囲み、混合領域が、排気ガスの内側及び外側部分を混合して混合排気ガスを生成するように構成されるシステム。
【０１３１】
実施形態３８．タービン排気セクションに装着されたタービン混合デバイスを有するガスタービンエンジンを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１３２】
実施形態３９．第１のセクションが、混合デバイスの長手方向軸線を取り囲んで配置され、第２のセクションが、第１のセクションを取り囲む環状形状を含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１３３】
実施形態４０．第１のセクションが、交互する第１及び第２の開放端通路を含む環状正弦形状を含み、第１の開放端通路が、排気ガスの内側部分の第１の部分を混合デバイスの長手方向軸線から離れるように向けるように構成され、第２の開放端通路が、排気ガスの内側部分の第２の部分を長手方向軸線の方向に向けるように構成されるいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１３４】
実施形態４１．タービン混合デバイスに連結され、かつ加圧排気ガスをタービン混合デバイスの中に注入するように構成された排気ガス注入システムを含むいずれかの上記実施形態に定められたシステム。
【０１３５】
実施形態４２．タービン燃焼器の燃焼部分内で酸化剤及び排気ガスと共に燃料を燃焼させて燃焼生成物を発生させる段階と、タービン燃焼器からの燃焼生成物を用いてタービンを駆動する段階と、排気セクション内でタービンから排気通路を通して燃焼生成物を膨張させる段階と、混合デバイスを用いて排気セクションからの燃焼生成物を第１の排気ガスと第２の排気ガスに分割する段階と、混合排気ガスの下流半径方向均一性が燃焼生成物の上流半径方向均一性よりも大きいように、混合デバイスを用いて第１及び第２の排気ガスを組み合わせて混合排気ガスを生成する段階とを含む方法。
【０１３６】
実施形態４３．混合デバイスの第１のセクションを用いて第１の排気ガスを混合領域に搬送する段階と、第１のセクションを円周方向に取り囲んで配置された混合デバイスの第２のセクションを用いて第２の排気ガスを混合領域に搬送する段階とを含むいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１３７】
実施形態４４．第２のセクションに形成された複数の開口部を通して第２の排気ガスを搬送する段階を含むいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１３８】
実施形態４５．第１のセクションを用いて第１の方向に第１の排気ガスに渦運動を与える段階と、第２のセクションを用いて第２の方向に第２の排気ガスに渦運動を与える段階とを含み、第１及び第２の方向が互いに反対であるいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１３９】
実施形態４６．ローブ混合器を用いて第１の排気ガスを内側の第１の排気ガスと外側の第１の排気ガスに分割する段階を含み、内側及び外側の第１の排気ガスが互いから発散するいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１４０】
実施形態４７．燃焼させる段階が、酸化剤及び排気ガスと共に燃料を実質的に量論的に燃焼させる段階を含むいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１４１】
実施形態４８．排気ガスの一部を抽出する段階と、排気ガスのその一部を炭化水素生成システムに経路指定する段階とを含むいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１４２】
実施形態４９．排気ガス注入システムを用いて加圧排気ガスを少なくとも混合デバイスの中に、又は混合デバイスの上流に、又はそのいずれかの組合せで注入する段階を含むいずれかの上記実施形態に定められた方法又はシステム。
【０１４３】
この記述説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、同じくあらゆる当業者がいずれかのデバイス又はシステムを使用し、かついずれかの組み込まれた方法を実行することを含む本発明を実施することを可能にするための実施例を使用している。本発明の特許請求可能な範囲は、請求項によって定められ、かつ当業者に想起される他の実施例を含む場合がある。そのような他の実施例は、それらが、請求項の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、又はそれらが、請求項の文字通りの言語からの差異が実質的でない均等構造を含む場合には、特許請求の範囲内であるように意図している。
【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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