(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃焼器であって、
第１の酸化剤流れを前記第１の燃焼器に供給するように構成された複数の第１の酸化剤通路と、
第１の燃料流れを前記第１の燃焼器に供給するように構成された複数の第１の燃料通路、
複数の第１の酸化剤圧力センサであって、前記複数の第１の酸化剤圧力センサのうちの各第１の酸化剤圧力センサが、各々の第１の酸化剤圧力タップを介して、前記複数の第１の酸化剤通路のうちのそれぞれの第１の酸化剤通路に流体的に連結され、前記各々の第１の酸化剤圧力センサが、それぞれの第１の酸化剤圧力信号を送信するように構成された前記複数の第１の酸化剤圧力センサと、
複数の第１の燃料圧力センサであって、前記複数の第１の燃料圧力センサのうちの第１の燃料圧力センサが、各々の第１の燃料圧力タップを介して、前記複数の第１の燃料通路のうちのそれぞれの第１の燃料通路に流体的に連結され、前記各々の第１の燃料圧力センサが、それぞれの第１の燃料圧力信号を送信するように構成された前記複数の第１の燃料圧力センサと、を有する第１の燃焼器と、
前記複数の第１の酸化剤圧力センサ及び前記複数の第１の燃料圧力センサに連結され、少なくとも部分的に前記それぞれの第１の酸化剤圧力信号及び第１の基準酸化剤圧力に基づいて前記複数の第１の酸化剤通路のうちの各第１の酸化剤通路を通る第１の酸化剤流量を決定するように構成され、少なくとも部分的に前記それぞれの第１の燃料圧力信号及び第１の基準燃料圧力に基づいて前記複数の第１の燃料通路のうちの各第１の燃料通路を通る第１の燃料流量を決定するように構成されたコントローラと、を備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１の燃焼器は、環状燃焼器を備えている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
第２の燃焼器であって、
第２の酸化剤流れを前記第２の燃焼器に供給するように構成された複数の第２の酸化剤通路と、
第２の燃料流れを前記第２の燃焼器に供給するように構成された複数の第２の燃料通路と、
複数の第２の酸化剤圧力センサであって、前記複数の第２の酸化剤圧力センサのうちの各第２の酸化剤圧力センサが、各々の第２の酸化剤圧力タップを介して、前記複数の第２の酸化剤通路のうちのそれぞれの第２の酸化剤通路に流体的に連結され、前記第２の酸化剤圧力センサが、それぞれの第２の酸化剤圧力信号を送信するように構成された複数の第２の酸化剤圧力センサと、
複数の第２の燃料圧力センサであって、前記複数の第２の燃料圧力センサのうちの各第２の燃料圧力センサが、各々の第２の燃料圧力タップを介して、前記複数の第２の燃料通路のうちのそれぞれの第２の燃料通路に流体的に連結され、前記第２の燃料圧力センサがそれぞれの第２の燃料圧力信号を送信するように構成された前記複数の第２の燃料圧力センサと、を備え、
前記コントローラが、少なくとも部分的に前記それぞれの第２の酸化剤圧力信号及び第２の基準酸化剤圧力に基づいて前記複数の第２の酸化剤通路のうちの各第２の酸化剤通路を通る第２の酸化剤流量を決定するように構成され、前記コントローラが、少なくとも部分的に前記それぞれの第２の燃料圧力信号及び第２の基準燃料圧力に基づいて前記複数の第２の燃料通路のうちの各第２の燃料通路を通る第２の燃料流量を決定するように構成される、
前記第２の燃焼器を備えている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の燃焼器は、複数の第１の燃料ノズルを含み、前記複数の第１の燃料ノズルは、前記それぞれの複数の第１の燃料通路を含み、前記複数の第１の燃料ノズルは、予混合ノズル、拡散ノズル、又はそのあらゆる組合せを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の基準酸化剤圧力は、前記複数の第１の酸化剤通路に流体的に連結された酸化剤供給システムの圧力に少なくとも部分的に基づいており、前記第１の基準燃料圧力は、前記複数の第１の燃料通路に流体的に連結された燃料供給装置の圧力に少なくとも部分的に基づいている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の基準酸化剤圧力は、前記第１の基準燃料圧力と同じであり、前記第１の基準酸化剤圧力は、前記複数の第１の酸化剤通路に流体的に連結された酸化剤供給システムの圧力、前記複数の第１の燃料通路に流体的に連結された燃料供給、ヘッド端部圧力、燃焼器ライナー圧力、又は燃焼室圧力、又はそのあらゆる組合せに少なくとも部分的に基づいている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記第１の燃焼器への前記決定された第１の酸化剤流量及び前記決定された第１の燃料流量に少なくとも部分的に基づいて前記第１の燃焼器への前記第１の燃料流れを制御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】
前記コントローラは、前記第１の燃焼器への前記決定された第１の酸化剤流量及び前記決定された第１の燃料流量に少なくとも部分的に基づいて前記第１の燃焼器への前記第１の酸化剤流れを制御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９】
前記第１の燃焼器からの排気ガス内の酸化剤濃度を測定するように構成されたラムダセンサを備え、
前記コントローラは、前記測定された酸化剤濃度、前記決定された第１の燃料流量、及び前記決定された第１の酸化剤流量に少なくとも部分的に基づいて前記第１の燃焼器への前記第１の燃料流れ又は前記第１の酸化剤流れのうちの少なくとも一方を制御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１０】
前記第１の燃焼器を有するガスタービンエンジンを備え、
前記コントローラは、０．９５と１．０５の間の目標当量比に少なくとも部分的に基づいて前記第１の酸化剤流れ及び前記第１の燃料流れを制御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１１】
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を備えている、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
各燃焼器が１又は２以上の酸化剤通路と１又は２以上の燃料通路とを有する複数の燃焼器と、
前記複数の燃焼器に連結された分配流れ測定システムであって、１又は２以上の酸化剤圧力タップと１又は２以上の燃料圧力タップとを備え、それぞれの酸化剤圧力タップが前記１又は２以上の酸化剤通路のうちのそれぞれの酸化剤通路に流体連結され、それぞれの燃料圧力タップが前記１又は２以上の燃料通路のうちのそれぞれの燃料通路に流体連結され、それぞれの前記燃焼器の前記１又は２以上の酸化剤通路のうちのそれぞれの酸化剤通路に対する酸化剤流量を前記それぞれの酸化剤通路に沿った酸化剤圧力低下に少なくとも部分的に基づいて測定するように構成され、前記それぞれの燃焼器の前記１又は２以上の燃料通路のうちのそれぞれの燃料通路に対する燃料流量を前記それぞれの燃料通路に沿った燃料圧力低下に少なくとも部分的に基づいて測定するように構成された分配流れ測定システムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記複数の燃焼器のうちの各燃焼器が、
それぞれの前記燃焼器の前記１又は２以上の燃料通路に１又は２以上の燃料圧力タップを介して流体的に連結された燃料マニホルドであって、それぞれの前記燃料圧力タップに連結された複数の燃料弁、又は、それぞれの前記燃料圧力タップに連結された複ポート燃料走査弁を有する燃料マニホルドと、
前記燃料マニホルドに連結され、前記１又は２以上の燃料圧力タップのサンプリングを介して、前記１又は２以上の燃料通路のそれぞれの燃料圧力を感知するように構成された燃料マニホルド圧力センサと、
それぞれの前記燃焼器の前記１又は２以上の酸化剤通路に１または２以上の酸化剤圧力タップを介して流体的に連結された酸化剤マニホルドであって、それぞれの前記酸化剤圧力タップに連結された複数の酸化剤弁、又は、それぞれの１または２以上の酸化剤圧力タップ連結された複ポート酸化剤走査弁を有する酸化剤マニホルドと、
前記酸化剤マニホルドに連結され、前記１又は２以上の酸化剤圧力タップのサンプリングを介して、前記１又は２以上の酸化剤通路のそれぞれの酸化剤圧力を感知するように構成された酸化剤マニホルド圧力センサと、備えている、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記分配流れ測定システムは、
複数の酸化剤圧力センサであって、前記複数の酸化剤圧力センサのうちの各酸化剤圧力センサが、前記複数の燃焼器のうちの各燃焼器の前記１又は２以上の酸化剤通路のうちの対応する酸化剤通路にそれぞれの酸化剤圧力タップを介して連結された前記複数の酸化剤圧力センサと、
複数の燃料圧力センサであって、前記複数の燃料圧力センサのうちの各燃料圧力センサが、前記複数の燃焼器のうちの各燃焼器の前記１又は２以上の燃料通路のうちの対応する燃料通路にそれぞれの燃料圧力タップを介して連結された前記複数の燃料圧力センサと、を有する、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記分配流れ測定システムは、前記１又は２以上の酸化剤通路を通る酸化剤流れを制限することなく、前記１又は２以上の燃料通路を通る燃料流れを制限することなく前記複数の燃焼器のうちの各燃焼器に対する前記酸化剤流量及び前記燃料流量を測定するように構成される、
請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１又は２以上の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路が、酸化剤流れ放出係数を含み、前記１又は２以上の燃料通路のうちの各燃料通路が、燃料流れ放出係数を含み、
前記分配流れ測定システムは、少なくとも部分的に前記それぞれの酸化剤流れ放出係数に基づいて前記１又は２以上の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路に対する前記酸化剤流量を測定するように構成され、前記分配流れ測定システムは、少なくとも部分的に前記それぞれの燃料流れ放出係数に基づいて前記１又は２以上の燃料通路のうちの各燃料通路に対する前記燃料流量を測定するように構成される、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数の燃焼器は、予混合燃料ノズル、拡散燃料ノズル、又はそのあらゆる組合せを含む、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
燃焼器を作動させる方法であって、
複数の酸化剤通路を通して酸化剤流れを搬送する段階と、
複数の燃料通路を通して燃料流れを搬送する段階と、
それぞれの酸化剤圧力タップを介して前記複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る前記酸化剤流れの酸化剤圧力を測定する段階と、
それぞれの燃料圧力タップを介して前記複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る前記燃料流れの燃料圧力を測定する段階と、
前記複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る前記酸化剤流れの酸化剤流量をそれぞれの前記酸化剤圧力及び基準圧力に少なくとも部分的に基づいて決定する段階と、
前記複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る前記燃料流れの燃料流量を前記それぞれの燃料流れ及び前記基準圧力に少なくとも部分的に基づいて決定する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
メモリに格納された酸化剤通路データを利用して前記複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る前記酸化剤流れの前記酸化剤流量を決定する段階と、
前記メモリに格納された燃料通路データを利用して前記複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る前記燃料流れの前記燃料流量を決定する段階と、含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る前記酸化剤流れの前記酸化剤流量を前記それぞれの酸化剤通路の酸化剤流れ放出係数に少なくとも部分的に基づいて決定する段階と、
前記複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る前記燃料流れの前記燃料流量を前記それぞれの燃料通路の燃料流れ放出係数に少なくとも部分的に基づいて決定する段階と、を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも部分的に前記酸化剤流量及び前記燃料流量に基づいて前記燃焼器に搬送される前記燃料流れ対前記酸化剤流れの比を制御する段階を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記燃料流れ対前記酸化剤流れの前記比を０．９５から１．０５の間の当量比に制御する段階を含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記燃焼器からの排気流れ内の酸化剤濃度を測定する段階と、
少なくとも部分的に前記酸化剤濃度に基づいて前記燃料流れ対前記酸化剤流れの前記比を制御する段階と、を含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の酸化剤通路のうちのそれぞれの酸化剤通路内の酸化剤流れ異常を前記それぞれの酸化剤通路の前記酸化剤圧力に少なくとも部分的に基づいて識別する段階、又は前記複数の燃料通路のうちのそれぞれの燃料通路内の燃料流れ異常を前記それぞれの燃料通路の前記燃料圧力に少なくとも部分的に基づいて識別する段階を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る前記酸化剤流れの酸化剤温度を測定する段階と、
前記複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る前記燃料流れの燃料温度を測定する段階と、
少なくとも部分的にそれぞれの前記酸化剤温度に基づいて各酸化剤通路を通る前記酸化剤流れの前記酸化剤流量を決定する段階と、
少なくとも部分的にそれぞれの前記燃料温度に基づいて各燃料通路を通って前記燃料流れの前記燃料流量を決定する段階と、を含む、
請求項１８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、これにより全ての目的に対してその全体が引用によって組み込まれる２０１４年１月２１日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＦＯＲ  Ａ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥ」という名称の米国仮特許出願第６１／９２９，８７３号、及び２０１５年１月１９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＦＯＲ  Ａ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥ」という名称の米国非仮特許出願第１４／５９９，７５０号に対する優先権及びその利益を主張するものである。
【０００２】
本明細書に開示する主題は、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を作動させ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、燃焼機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させ、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。次に、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、燃料及び酸化剤が燃焼機セクションにおいて混合して次に燃焼し、高温燃焼生成物を生成する。特定の条件下では、低濃度の酸素、一酸化炭素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はそのあらゆる組合せを有することは、高温燃焼生成物にとって望ましい場合がある。すなわち、ガスタービンエンジンを作動するのにフィードバック制御を使用して高温燃焼生成物の望ましい組成を達成することが有用である場合がある。更に、ガスタービンエンジンは、典型的に、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放出する。換言すると、排気ガスは、典型的には、ガスタービン作動の副産物として無駄になっている。残念ながら、酸化剤としての大量の空気を測定するために流量計を利用することは、空気流れに影響を与える場合があり、並びにシステム費用及びシステム複雑性を増大させる場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
元来の特許請求する本発明の範囲に応じたある一定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求する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、以下に記載する実施形態と同様の実施形態、又は実施形態とは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】
第１の実施形態において、システムは、第１の酸化剤流れを第１の燃焼機に供給するように構成された複数の第１の酸化剤通路を有する第１の燃焼機と、第１の燃料流れを第１の燃焼機に供給するように構成された複数の第１の燃料通路と、複数の第１の酸化剤圧力センサと、複数の第１の燃料圧力センサと、複数の第１の酸化剤圧力センサ及び複数の第１の燃料圧力センサに連結されたコントローラとを含む。複数の第１の酸化剤圧力センサのうちの各第１の酸化剤圧力センサは、複数の第１の酸化剤通路のうちのそれぞれの第１の酸化剤通路に流体的に連結され、かつそれぞれの第１の酸化剤圧力信号を送信するように構成される。複数の第１の燃料圧力センサのうちの各第１の燃料圧力センサは、複数の第１の燃料通路のうちのそれぞれの第１の燃料通路に流体的に連結され、かつそれぞれの第１の燃料圧力信号を送信するように構成される。コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの第１の酸化剤圧力信号及び第１の基準酸化剤圧力に基づいて複数の第１の酸化剤通路のうちの各第１の酸化剤通路を通る第１の酸化剤流量を決定するように構成される。コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの第１の燃料圧力信号及び第１の基準燃料圧力に基づいて複数の第１の燃料通路のうちの各第１の燃料通路を通る第１の燃料流量を決定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、複数の燃焼機と、複数の燃焼機に連結された分配流れ測定システムとを含む。複数の燃焼機のうちの各燃焼機は、１又は２以上の酸化剤通路と１又は２以上の燃料通路とを含む。分配流れ測定システムは、それぞれの酸化剤通路に沿った酸化剤圧力低下に少なくとも部分的に基づいてそれぞれの燃焼機の１又は２以上の酸化剤通路のうちのそれぞれの酸化剤通路に対する酸化剤流量を測定するように構成され、分配流れ測定システムは、それぞれの燃料通路に沿った燃料圧力低下に少なくとも部分的に基づいてそれぞれの燃焼機の１又は２以上の燃料通路のうちのそれぞれの燃料通路に対する燃料流量を測定するように構成される。
【０００７】
第３の実施形態において、方法は、複数の酸化剤通路を通して酸化剤流れを搬送する段階と、複数の燃料通路を通して燃料流れを搬送する段階と、複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流れの酸化剤圧力を測定する段階と、複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料圧力を測定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの酸化剤圧力及び基準圧力に基づいて複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流量を決定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの燃料流れ及び基準圧力に基づいて複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料流量を決定する段階とを含む。
【０００８】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、図面全体を通して同じ文字が同じ部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細説明を読むとより良く理解されることになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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図である。
【図４】図１〜３のシステムを作動させるための工程の実施形態の流れ図である。
【図５】燃料及び酸化剤流れのための制御システム及び感知システムを更に示す図１〜３のシステムの実施形態の図である。
【図６】酸化剤供給システム、燃料供給システム、及び複数の燃焼機を有する分配流れ測定システムの実施形態の図である。
【図７】分配流れ測定システムを有する燃焼機の実施形態の断面図である。
【図８】量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンエンジンの酸化剤流量及び燃料流量を監視及び制御するための工程の実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１又は２以上の特定の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を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。あらゆる技術又は設計プロジェクトと同様に、このようなあらゆる実際の実施構成の開発において、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、システム関連及びビジネス関連の制約への準拠のような多数の実施特異な決定が為される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。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する時に、単数形あるいは数を明確にしない記載は、要素のうちの１又は２以上が存在することを意味することが意図される。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的であることを意図し、上記に挙げた要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
【００１２】
従って、例示的実施形態は、種々の修正及び代替形態が可能であるが、本発明の実施形態は、図に例示的に示され、かつ本明細書で詳細に説明されることになる。しかし、開示する特定の形態に例示的実施形態を限定することを意図するものでなく、それどころか、例示的実施形態は、本発明の範囲に含まれる全ての修正物、均等物、及び代替物を網羅する点は理解されたい。
【００１３】
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、単数形あるいは数を明確にしない記載は、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」、「有する」、及び／又は「含む」は、本明細書で用いられる時に、特徴、整数、段階、操作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１又は２以上の他の特徴、整数、段階、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、いず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。
【００１６】
以下で詳細に検討されるように、開示する実施形態は、全体的に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を有する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を用いて抑えて燃料及び酸化剤を量論的に燃焼させ、かつ様々な目標システムにおいて使用するために排気ガスを取り込むよう構成することができる。量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することによって、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）の濃度レベルを上昇させるのに役立ち、種々の目標システムで使用するためにＣＯ2及び窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう後処理することができる。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って種々の排気ガス処理（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。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）、又はこれらの何らかの組合せを用いて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、量論的燃焼の一定の限度内に安定性及び作動を維持するのに役立つことができ、これは次に、ＣＯ2の生成を増加させるのに役立つ。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。次に、ＥＧＲの増量は、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）システムなどのパイプライン、貯蔵タンク、炭素隔離システム、及び炭化水素生成システムを含む。
【００１７】
開示する実施形態は、酸化剤流れ及び／又は燃料流れの流量を決定し、ＥＧＲを用いてガスタービンエンジンへのそれぞれの流れを制御して当量比、エミッションレベル、及び／又は量論的燃焼を調節するためのシステム及び方法を提供する。具体的には、システムは、複数の酸化剤通路内に配列された複数の酸化剤圧力センサと複数の燃料通路内に配列された複数の燃料圧力センサとを有する分配流れ測定システムを含むことができる。これらの圧力センサは、ガスタービンエンジンの１又は２以上のタービン燃焼機、燃料ノズル、又は両方に近接して配置され、これらに直接に取り付けられ、及び／又はこれらの内部である場合がある。例えば、圧力センサは、各タービン燃焼機のヘッド端部に配置することができる。種々の流量での各通路に沿った流れに対する圧力低下は、酸化剤通路及び燃料通路の設計に関する計算を通じて、又は較正及び試験を通じて実験的になどでガスタービンエンジンの作動の前に決定することができる。コントローラは、酸化剤圧力センサから受け入れた酸化剤圧力信号から酸化剤通路の酸化剤圧力を決定することができ、コントローラは、燃料圧力センサから受け入れた燃料圧力信号から燃料通路の燃料圧力を決定することができる。コントローラは、各酸化剤通路の酸化剤圧力を基準酸化剤圧力と比較してそれぞれの酸化剤通路を通る酸化剤流量を決定することができ、コントローラは、各燃料通路の燃料圧力を基準燃料圧力と比較してそれぞれの燃料通路を通る燃料流量を決定することができる。各燃料ノズルに対する及び／又は各燃焼機に対する当量比は、それぞれの酸化剤流量及びそれぞれの燃料流量から決定することができる。
【００１８】
各燃料ノズル又は各燃焼機に対する当量比は、酸化剤通路を通る酸化剤流れの制御及び／又は燃料通路を通る燃料流れの制御を通じて制御することができる。これに加えて、再循環された排気ガスは、酸化剤の希釈により燃焼室の混合気の当量比に影響を与えるように制御することができる。一部の実施形態において、再循環された排気ガスは、燃焼生成物の希釈により燃焼室の混合気の出口温度を抑えるように制御することができる。一部の実施形態において、酸化剤通路を通る酸化剤流れは、ガスタービンエンジンによって駆動される負荷に少なくとも部分的に基づいて調節することができる。例えば、酸化剤流れは、ガスタービンエンジン上の負荷の増加に応答して又はガスタービンエンジン上の負荷の予測増加に応答して増加する場合がある。一部の実施形態において、酸化剤流れは、入口ガイドベーン、抽気弁、又は流れ制御弁、又はそのあらゆる組合せの調節により調節することができる。燃料通路を通る燃料流れは、少なくとも部分的に当量比又は負荷に基づいて調節することができる。例えば、燃料ノズル又は燃焼機への燃料流れを調節して、それぞれの燃料ノズル又はそれぞれの燃焼機に対する当量比を調整することができる。決定された酸化剤圧力及び決定された燃料圧力は、測定又は予測負荷変化に応答して当量比を制御するためにフィードバック又はフィードフォワード制御システムに利用することができる。
【００１９】
認めることができるように、制限流量計（例えば、ベンチュリ計、オリフィス流量計、フローノズル）は、流れの圧力低下を引き起こし、引き起こされた圧力低下を利用して流量を決定する。制限流量計によるある程度の圧力低下は、回復できない場合がある。その上、制限流量計の精度は、引き起こされた圧力低下の一部を回復するためなどに制限の下流側に比較的大きい長さの直線状の導管を有するシステムに少なくとも部分的に基づく場合がある。比較的大きい長さは、設備間の空間が制限され及び／又は費用がかかる大きな制限流量計にとっては実用的ではない場合がある。従って、燃焼機への供給通路の上流側の制限流量計は、望ましくない圧力損失を生じ、燃焼機のヘッド端部部分内又はその近くに正確に機械加工された供給通路の内部及び／又は下流側で圧力を測定する分配流れ測定システムよりも正確でない場合がある。その上、分配流れ測定システムは、それぞれの流れ供給システム（例えば、酸化剤供給システム、燃料供給システム）に固有の機能的な圧力低下を利用して流量を決定することができる。本明細書で説明する分配流れ測定システムは、上流に位置決めされた制限流量計に対する測定から低減された圧力及び流量への測定影響と共に酸化剤流れ及び燃料流れを決定するのにそれぞれの酸化剤通路及び燃料通路からの圧力低下を利用する。
【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に連結されたクリスマスツリー又は生産ツリー２４のような様々な坑外設備２２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。
【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、燃料希薄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。特に、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希薄燃焼をもたらす。対照的に、当量比１．０は、燃料リッチでもなく燃料希薄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ることがで���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、熱回収蒸気発生機（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を受け入れて処理する。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮機、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の他のいず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の吸入と共に燃焼機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、又は何らかのこれら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、燃焼機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、燃焼機セクションにおける各燃焼機は、１又は２以上の予混合燃料ノズル、１又は２以上の拡散燃料ノズル、又は何らかのこれらの組合せを含む。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個別に注入するよう構成することができる。特に、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、各燃焼機内での燃焼ポイントにて又はその下流側にて燃焼機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、発電機を通じて）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を受け入れ、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、熱回収蒸気発生機などの熱回収ユニット、凝縮機、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、これらのいず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）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／又は窒素希薄（例えば、ＣＯ2リッチ・Ｎ2希薄ストリーム）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、二酸化炭素希薄及び／又は窒素リッチ（例えば、ＣＯ2希薄・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希薄ストリーム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希薄・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希薄ストリーム９６及びＣＯ2希薄・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、希薄、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希薄ストリーム９６、１又は２以上のＣＯ2希薄・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）を受け入れることができる。
【００２８】
ＥＧ抽出システム８０は、圧縮機セクション、燃焼機セクション、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との間で流体流れ（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／又は燃焼機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、燃焼機セクションにおける各燃焼機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、燃焼機セクションにおける各燃焼機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、燃焼機セクションにおける各燃焼機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）各燃焼機の燃焼部（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、各燃焼機における排気ガス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いず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に連結された制御システム１００を示す図１のシステム１０の実施形態の図である。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、これは、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を受け入れて混合し、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、又はそのあらゆる組合せなどの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、送電網又はそのあらゆる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に圧縮酸化剤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、排気ガス４２、６０は、ＥＧ処理システム５４及び／又はＥＧ供給システム７８に送られる。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に送出することができる。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、凝縮機、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から熱を回収し又は水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を個別に駆動し、機械出力７２及び／又は電気出力７４を独立に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からの熱回収を通じ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、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、及び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、水の利便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を再循環させ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、熱回収蒸気発生機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、又はそのあらゆる組合せ）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を有する実施形態において、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、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、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入れることができるが、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を受け入れることができる。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、又は制御システム１００は、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又はトリプル冗長プロセッサのような２又は３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、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はそのあらゆる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又は本明細書で説明される各要素（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通じて互いに通信可能に連結される。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、又はそのあらゆる組合せに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で説明す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を達成するためにシステム１０全体にわたって分配された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、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分配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、燃焼動力学フィードバック、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、又はそのあらゆる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、又はそのあらゆる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、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に維持するように、（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の吸入流を調節（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／又は当量比を調節することができる。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；又はそのあらゆる組合せを含む図面を参照して例示かつ説明し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）を調節（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、大気中に排気される）、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）未満のような目標範囲にエミッションレベル（例えば、排気ガス４２、６０、９５の濃度レベル）を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か又は異なる可能性がある。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、かつ一酸化炭素（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。燃料希薄当量比（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未満の目標範囲内に、かつ窒素酸化物（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、単に例示に過ぎず、開示する実施形態の範囲を限定するものではない。
【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に連結することができる。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などを通じて、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を受け入れ、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を受け入れることができる。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、又はそのあらゆる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を受け入れることができる。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、又はそのあらゆる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を受け入れることができる。これらの制御部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と共に用い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）の閾値レベルは、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に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希薄ストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2希薄・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に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の詳細を更に示すシステム１０の実施形態の図である。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、燃焼機セクション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、燃焼機セクション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分配された１〜２０の燃焼機１６０のような１又は２以上の燃焼機１６０を含む。更に、各燃焼機１６０は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するように構成された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、各燃焼機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、燃料ノズル１６４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機１６０の燃焼部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る）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る）の何れかの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を受け入れることができる。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機内（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。
【００４６】
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）に個別に接近し、次いで、火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って拡散し（例えば、分子及び粘性拡散を通じて）、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、燃料希薄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の何れかの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とは個別に（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。
【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を受け入れて圧縮し、加圧排気ガス１７０を燃焼機セクション１５４における燃焼機１６０の各々に出力する。各燃焼機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含むことができる１又は２以上のタービン又はタービン段１７４を含む。次いで、これらのタービンブレードは、燃焼機セクション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。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、燃焼機セクション１５４における各燃焼機１６０は、加圧排気ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け入れて混合して、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、膨張タービン、又はそのあらゆる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及び燃焼機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、あらゆる順序で、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、又はそのあらゆる組合せの何れかの直列及び／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、又はそのあらゆる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、酸化剤流れ）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）から流体流れ（例えば、酸化剤流れ）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れから熱を伝達する。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機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。
【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節し、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り、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何れか及び全ての並び換えを含むことを意図しており、構成要素の１、１よりも多く、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例を示している。
【００５１】
（表１）
0006548655.tif 000002
【００５２】
表１において上に示すように、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、発生機は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、蒸気発生機ユニットは、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に向けて機械装置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３以上の構成要素を含む何れのセルも、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に送られる酸化剤６８の温度、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、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。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、燃焼機セクション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、燃焼機セクション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に対して抽出排気ガス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の追加もなしに排気ガス１７０をガスタービンエンジン１５０から抽出するように特別に設計することができる。更に、燃焼機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、種々の工程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の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希薄ストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2希薄・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。
【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、あらゆる順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生機などの熱回収ユニット、凝縮機、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、又はそのあらゆる組合せの何れかの直列及び／又は並列配列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、又はそのあらゆる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の何れかの及び全ての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。
【００５６】
（表２）
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【００５７】
表２において上に示すように、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、熱回収蒸気発生機はＨＲＳＧで表され、凝縮機は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に向けて構成要素１９２を順次的に示しているが、表２はまた、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３以上の構成要素を含む何れのセルも、構成要素を有する一体的ユニット、構成要素の並列配列、又はそのあらゆる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、又はそのあらゆる組合せに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てそれを駆動する高温の燃焼生成物（例えば、作動排気ガス）を汚染することはない。別の実施例によれば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、管路２１６（例えば、戻り導管）に沿って圧縮機セクション１５２の上流側圧縮機段に送られ、これにより圧縮機セクション１５２による圧縮効率を向上させることができる。このような実施形態において、熱交換器２１４は、圧縮機セクション１５２における段間冷却ユニットとして構成することができる。このようにして、冷却された排気ガスは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動効率を向上させるのを助けると同時に、排気ガスの純度（例えば、実質的に酸化剤及び燃料を含まない）を維持するのを助ける。
【００５９】
図４は、図１〜３に示したシステム１０の作動工程２２０の実施形態の流れ図である。特定の実施形態において、工程２２０は、コンピュータに実装された工程とすることができ、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、工程２２０の各段階は、図２を参照して説明した制御システム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】
工程２２０は、ブロック２２２で示されるように、図１〜３のＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動モードを開始する段階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に、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中に、工程２２０は、ブロック２２４で示されるように、加圧酸化剤６８を燃焼機セクション１５４の燃焼機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、加圧酸化剤は、圧縮空気、酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又はそのあらゆる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。工程２２０はまた、ブロック２２６で示されるように、始動モード２２２中に、燃焼機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中に、工程２２０はまた、ブロック２２８で示されるように、燃焼機１６０及び燃料ノズル１６４に排気ガス（利用可能な時）を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中に、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、始動モード中に、工程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、工程２２０は、１又は２以上の拡散火炎、予混合火炎、又は拡散火炎及び予混合火炎の組合せによって、ブロック２３０で示されるように、燃焼機１６０において加圧酸化剤、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、工程２２０は、燃焼機セクション１５４の燃焼機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）を可能にするように、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中に、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（かつ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／又は燃料７０を有する可能性がある。このために、工程２２０は、始動モード中に高温燃焼ガス１７２中の残留酸化剤６８及び／又は燃料７０を低減又は排除するよう１又はそれ以上の制御命令を実行することができる。
【００６２】
次いで、工程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、工程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、排気ガス処理段階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。工程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させることができる。例えば、排気ガスの再循環段階２３６は、図１〜３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、ブロック２３８で示されるように、圧縮機セクション１５２において再循環された排気ガス６６を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、燃焼機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、工程２２０が最終的に定常状態モードに移行するまで、段階２３０、２３２、２３４、２３６、及び２３８を繰り返すことができる。移行２４０時に、工程２２０は、引き続き段階２２４〜２３８を実施することができるが、ブロック２４２で示されるように、ＥＧ供給システム７８を通じて排気ガス４２の抽出を開始することもできる。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、燃焼機セクション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、工程２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜３に示されるＥＯＲシステム１８の排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２によって用いることができる。
【００６４】
上述のように、燃料７０と酸化剤６８の比を監視及び制御する上での複雑性により約１．０又は０．９０〜１．１０の量論的当量比など、量論的燃焼（又は所定の当量比における燃焼）を維持することが特に困難となる可能性がある。例えば、燃料７０及び酸化剤６８の組成の変動、燃料７０及び酸化剤６８の流量の変動、又は他のこのような変動は、非量論的燃焼、又は設定値から逸脱する当量比における燃焼をもたらす可能性がある。この場合も同様に、これは、高温の燃焼ガス１７２中に残留酸化剤６８及び／又は燃料をもたらす場合があり、特定の下流側工程においては望ましくない場合がある。
【００６５】
上述のような本発明の実施形態に従って、制御システム１００は、工程２２０を実施する上で、１又は２以上の制御ルーチンを実行して燃焼機１６０において望ましい燃料／酸化剤当量比での燃焼を可能にすることができる。１つの制御ルーチンにおいて、制御システム１００は、酸化剤６８及び／又は燃料７０の流量及び／又は組成に関する情報を受け入れることができ、制御システム１００は、この情報の全て又は一部に基づいて、フィードフォワード制御を利用して燃焼機１６０への燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れを調節することができる。別の制御ルーチンにおいて、制御システム１００は、排気ガス６０、６６の流量及び／又は組成に関する情報を受け入れることができ、制御システム１００は、この情報の全て又は一部に基づいて、フィードバック制御を利用して燃焼機１６０への燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れを調節することができる。一部の実施形態は、情報の全て又は一部に基づいて、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の両方と共に制御ルーチンを利用して燃焼機１６０への燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れを調節することができる。これらの実施形態の一部において、制御システム１００は、モデルベースの分析を利用してフィードバック制御を決定することができる。以下で詳細に検討して図５で示すように、燃料７０及び／又は酸化剤６８の流量は、各燃焼機１６０に連結された燃料通路及び酸化剤通路に複数の圧力タップ２５９を有する分配流れ測定システム３２０を通じて決定することができる。圧力タップ２５９は、フィードバックとしてコントローラ１１８に圧力信号を提供することができ、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に圧力信号に基づいてそれぞれの流体の流量を決定することができる。一部の実施形態において、コントローラ１１８は、方程式、コンピュータモジュール、ルックアップテーブル、グラフ、履歴データ、トレンドデータ、フリートデータ、これらの何れかの組合せを利用してそれぞれの流体の流量を決定することができる。
【００６６】
上述の制御ルーチンは、一緒に使用することができる。すなわち、特定の実施形態において、制御システム１００は、フィードフォワード及びフィードバック制御の両方を利用することができる。制御システム１００の１つの実施形態及びこのような制御ルーチンを実施するのに適した関連する分析機能の実施例は、図５に図表で示されている。特に、図５は、ガスタービンエンジン１５０、ＥＧ供給システム７８、ＥＧ処理システム５４、及びコントローラ１１８、及びいくつかの感知機能を有する等量制御システム２６０を有するタービンベースのサービスシステム１４の実施形態を示し、これらは以下で詳細に検討される。
【００６７】
一般に、等量制御システム２６０は、酸化剤６８及び／又は燃料７０の流れを制御し、量論的燃焼、又は燃焼機１６０において酸化剤６８及び燃料７０の所定の当量比（例えば、約０．９０〜１．１０、０．９５〜１．０５、又は約１．０）での燃焼を可能にして実質的に量論的燃焼を提供するように構成される。例えば、等量制御システム２６０は、燃料７０の流れ、酸化剤６８の流れ、及び燃焼機１６０内の作動条件に関する情報に応答して、燃料供給経路２６２に沿った燃料７０の流れ、酸化剤供給経路２６４に沿った酸化剤６８の流れ、又はこれらの組合せを調節することができる。作動条件に関する情報は、燃焼機１６０内の燃焼の実燃料対酸化剤比など、燃焼機１６０内の燃焼動力学を示すデータを含むことができる。この情報に応答して、等量制御システム２６０及びより特定的にはコントローラ１１８は、これらのそれぞれの供給経路２６２、２６４に沿った燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れのいずれか又は両方を調節し、設定点として用いることができる所定の当量比又は燃料対酸化剤比（例えば、量論的燃料対酸化剤比）に向けて動力学を移動させることができる。この場合も同様に、コントローラ１１８によって実施されるルーチンは、フィードフォワード又はフィードバック機構のいずれか又は両方を含むことができる。制御するために両方を利用する実施形態において、制御は、フィードバック成分及びフィードフォワード成分を有するように考慮することができる。フィードフォワード成分を利用して、燃料供給経路２６２に沿って燃料７０のベースライン、又は粗い流量を確立し、一方、フィードバック成分を利用して、ドリフト又は他の流量変動を考慮して燃料７０の流量を改良することができる。これに加えて又はこれに代えて、酸化剤６８の流量は、これらの機構により調節することができる。
【００６８】
本発明の開示に従って、コントローラ１１８によって実施される制御のフィードフォワード成分は、少なくとも燃料組成及び酸化剤組成、特定の実施形態においては、組成情報に加えて、燃料７０及び／又は酸化剤６８の流量、周囲温度、湿度、及びその他の解析によって可能にされ、これらは、規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的にコントローラ１１８に提供することができる。燃料流量計２６６を利用して燃料供給経路２６２に沿って流れる燃料７０の流量を測定するか又はそうでなければ決定するのでなくて、等量制御システム２６０は、燃焼機１６０への燃料供給経路２６２に沿った圧力タップ２５９に燃料圧力センサ２６１を含む。燃料圧力センサ２６１は、燃料供給経路２６２の燃料通路２６３に沿った燃料７０の圧力に少なくとも部分的に基づいて燃料圧力信号をコントローラ１１８に供給するように構成され、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に燃料７０の圧力に基づいてそれぞれの燃料通路２６３に沿って燃料７０の流量を決定することができる。一部の実施形態において、燃料供給経路２６２は、燃焼機１６０の各燃料ノズルに対して１又は２以上の燃料通路２６３などの複数の燃料通路２６３を有し、各燃料通路２６３は、圧力タップ２５９及び燃料圧力センサ２６１を有する。ガスタービンエンジン１５０は、１又は２以上の燃焼機１６０（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又はそれ以上）を含むことができ、各燃焼機１６０の燃料供給経路２６２は、複数の燃料通路２６３を含むことができる。一例として、ガスタービンエンジン１５０は、６つの燃焼機１６０を含むことができ、各燃焼機１６０の燃料供給経路２６２は、７つの燃料通路２６３を有することができ、ガスタービンエンジン１５０は、４２又はそれ以上の燃料通路２６３を含むことができ、各燃料通路２６３は、燃料圧力センサ２６１を含むことができる。一部の実施形態において、燃焼機１６０は、環状燃焼機である。環状燃焼機にいて、燃料通路２６３から燃料を受け入れる燃料ノズルは、環状燃焼室内に配列することができる。
【００６９】
現在企図されている実施形態は、各燃焼機１６０が、いずれかの数（例えば、１、２、３、又はそれ以上）の別々に供給される及び／又は別々に制御される燃料通路２６３を有する実施形態を含むことができる。例えば、燃焼機１６０の燃料ノズルは、一次燃料圧力センサ２６１を有する一次燃料通路２６３と二次燃料圧力センサ２６１を有する二次燃料通路２６３とを有することができる。燃料圧力センサ２６１は、各燃焼機１６０の内部（例えば、ヘッド端部又は燃料ノズル内）又は外部とすることができる。
【００７０】
同様に、酸化剤流量計２６８を利用して酸化剤供給経路２６４に沿って流れる酸化剤６８の流量を測定するか又はそうでなければ決定するよりも、等量制御システム２６０は、燃焼機１６０への酸化剤供給経路２６４に沿った圧力タップ２５９に酸化剤圧力センサ２６９を含む。酸化剤圧力センサ２６９は、酸化剤供給経路２６４の酸化剤通路２７１に沿った酸化剤６８の圧力に少なくとも部分的に基づいて酸化剤圧力信号をコントローラ１１８に供給するように構成され、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に酸化剤６８の圧力に基づいてそれぞれの酸化剤通路２７１に沿って酸化剤６８の流量を決定することができる。一部の実施形態において、酸化剤供給経路２６４は、複数の酸化剤通路２７１を有し、各酸化剤通路２７１は、圧力タップ２５９及び酸化剤圧力センサ２６９を有する。一部の実施形態において、燃焼機１６０の各燃料ノズルは、１又は２以上の酸化剤通路２７１を有し、各酸化剤通路２７１は、圧力タップ２５９及び酸化剤圧力センサ２６９を有する。ガスタービンエンジン１５０の各燃焼機１６０への酸化剤供給経路２６４は、１又は２以上の酸化剤通路２７１を含むことができ、各酸化剤通路２７１は、それぞれの酸化剤圧力センサ２６９を有することができる。
【００７１】
図示のように、燃料圧力センサ２６１及び酸化剤圧力センサ２６９は、コントローラ１１８に通信可能に連結され、規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的に燃料７０及び酸化剤６８のそれぞれの圧力を示すフィードバックを提供することができ、又は実圧力値を提供することができる。例えば、コントローラ１１８は、圧力データを受け入れることができ、受け入れた圧力データに基づいて流量を決定することができる。従って、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、生データで計算するためにメモリ１２２に格納されたコードを含み、これらの関連する流量を決定することができる。他の実施形態において、コントローラ１１８は、燃料圧力センサ２６１及び／又は酸化剤圧力センサ２６９から実圧力を受け入れることができ、以下で検討するアルゴリズム／ルーチンによりこのデータを用いることができる。
【００７２】
上述のように、コントローラ１１８はまた、比較情報を利用してフィードフォワード成分を生成する。実施形態に従って、燃料分析システム２７０は、燃料７０に関する組成情報を決定することができる。例えば、燃料分析システム２７０は、限定ではないが、ＣＯＨ2、及びメタン（ＣＨ4）を含むことができる燃料７０内の可燃成分の濃度又は相対量を決定することができる。従って、燃料分析システム２７０は、このような成分を分離、検出、及び／又は分析することができる１又は２以上の分析機能を含むことができる。例えば、燃料分析システム２７０は、ガスクロマトグラフ、高性能液体クロマトグラフ、赤外分光計、紫外線／可視分光計、蛍光光度計、質量分析計、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）分光計、又は原子吸収ユニットなどの何れか１つ又は組合せを含むことができる。一部の実施形態において、燃料分析システム２７０は、ＣＯセンサ、Ｈ2センサ、ＣＨ4センサ、又は同様のセンサを含むことができる。
【００７３】
燃料分析システム２７０は、燃料供給経路２６２に沿って何れかの点に好適に位置決めすることができるが、図示の実施形態において、燃料分析システム２７０は、燃料供給経路２６２から燃料７０のスリップストリーム２７２を受け入れるように構成される。すなわち、図示の実施形態において、スリップストリーム２７２は、燃料供給経路２６２から燃料分析システム２７０に分岐する経路に沿って提供される。作動中、燃料分析システム２７０は、ＣＯ、Ｈ2、及びＣＨ4濃度などに対して燃料７０を分析し、燃料組成情報を規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的にコントローラ１１８に送る。他の実施形態において、燃料分析システム２７０は、生データ（例えば、検出器信号）を規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的にコントローラ１１８に提供することができ、それは、データを分析するためのコードを含むことができる。
【００７４】
コントローラ１１８はまた、フィードフォワード成分を決定するために酸化剤組成情報を利用する。上述のように、酸化剤６８は、一般に、圧縮周囲空気、圧縮酸素富化空気、圧縮酸素枯渇空気、酸素、又は同様の酸化剤流れを含むことになる。燃焼工程中に一般的に利用される酸化剤は、酸素（Ｏ2）を含むので、等量制御システム２７０は、図示のように、酸化剤供給経路２６４に沿って配置された酸素センサ２７４を含む。酸素センサ２７４は、酸化剤６８の流れにおいて大量の酸素を測定／検出することができる何らかの好適なセンサを含むことができる。このようなセンサは、限定ではないが、ジルコニアベース、電気化学ベース、赤外線ベース、超音波ベース、及びレーザベースの酸素センサを含む。酸素センサ２７４は、コントローラ１１８に通信可能に連結されて、規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的に酸化剤供給経路２６４を通って流れる酸化剤６８中のＯ2の量を示すフィードバックを提供する。特定の実施形態において、酸化剤６８中のＯ2の量は、想定又は推定することができ、想定又は推定される量は、酸化剤６８の供給源（例えば、周囲空気、酸素富化又は酸素枯渇空気）に依存する。
【００７５】
１つの燃料分析システム２７０だけ及び１つの酸素センサ２７４だけを有すると示しているが、等量制御システム２６０は、各々の２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上など、各々の１よりも多くを有することができる。当然ながら、あらゆる数のこのようなセンサが現在企図されている。更に、燃料分析システム２７０及び酸素センサ２７４の位置決めは、これらの図示の位置に限定されない。例えば、燃料分析システム２７０は、燃料供給経路２６２に沿って何れかのポイントに位置決めすることができ、酸素センサ２７４は、酸化剤供給経路２６４に沿って何れかのポイントに位置決めすることができる。更に、上述のように、特定の実施形態において、酸素センサ２７４は、酸化剤供給経路２６４に沿って位置決めすることはできず、分析するために酸化剤６８のスリップストリームを受け入れることができる。
【００７６】
この場合も同様に、コントローラ１１８によって実施される制御アクションのフィードフォワード成分は、燃料供給経路２６２に沿って燃料７０の流量の調節及び／又は酸化剤供給経路２６４に沿って酸化剤６８の流量の調節をもたらすことができる。従って、上記で検討した感知機能に加えて、コントローラ１１８はまた、１又は２以上の燃料流れ制御システム２７６及び１又は２以上の酸化剤流れ制御システム２７８に通信可能に連結される。図示のような燃料流れ制御システム２７６は、少なくとも燃料流れ制御弁２８０及び燃料流れ制御弁アクチュエータ２８２を含む。各燃料流れ制御弁２８０は、燃料供給経路２６２に沿って配置され、燃料供給経路２６２に対するそれぞれの燃料流れ制御弁２８０の位置に応じて、それぞれの燃焼機１６０に連結された１又は２以上の燃料通路２６３に沿って燃料７０の流れを停止、開始、減少、又は増加させるように構成される。それぞれの燃料流れ制御弁２８０の位置は、燃料流れ制御弁アクチュエータ２８２によって調節され、これは、サーボモータ又は同様の動力デバイス（例えば、ステッパモータ）とすることができる。このような実施形態において、燃料流れ制御弁アクチュエータ２８２は、コントローラ１１８から制御信号を受け入れ、制御信号の結果として燃料流れ制御弁アクチュエータ２８２にそれに従って燃料流れ制御弁２８０を作動させるように構成されたローカル処理デバイスのようなサーボ位置決めシステムを含むことができる。他の実施形態において、燃料流れ制御システム２７６が、制御信号に基づいてデータを処理しないか又は適切なサーボ位置決めを決定しないときなどに、コントローラ１１８は、適切なサーボ位置決めを決定することができ、適切な制御信号を流れ制御弁アクチュエータ２８２に送ってその位置を調節することができる。当然ながら、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、適切な信号を本明細書で開示する流れ制御システムに提供してこれらのそれぞれの位置を調節して望ましいレベルの流れを達成するように各々が構成された１又は２以上のサーボ位置決めモジュールを含むことができる。
【００７７】
同様に、図示のような酸化剤流れ制御システム２７８は、酸化剤流れ制御デバイス２８４及び酸化剤流れ制御弁アクチュエータ２８６を含む。酸化剤流れ制御デバイス２８４は、限定ではないが、流れ制御弁、酸化剤圧縮機の調速機、酸化剤圧縮機の可変固定子ベーン、酸化剤圧縮機放出の１又は２以上のバイパスバルブ、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。各酸化剤流れ制御デバイス２８４は、酸化剤供給経路２６４に沿って配置され、酸化剤供給経路２６４に対してそれぞれの酸化剤流れ制御デバイス２８４の位置に応じて酸化剤供給経路２６４に沿って酸化剤６８の流れを停止、開始、減少、又は増加させるように構成される。それぞれの酸化剤流れ制御デバイス２８４の位置は、サーボモータ又は同様の動力デバイスとすることができる酸化剤流れ制御弁アクチュエータ２８６によって調節される。このような実施形態において、酸化剤流れ制御弁アクチュエータ２８６は、コントローラ１１８から制御信号を受け入れ、制御信号の結果として酸化剤流れ制御弁アクチュエータ２８６にそれに従って酸化剤流れ制御デバイス２８４を作動させるように構成されたローカル処理デバイスのようなサーボ位置決めシステムを含むことができる。他の実施形態において、酸化剤流れ制御システム２７８が、制御信号に基づいてデータを処理しないか又は適切なサーボ位置決めをしないときなどに、コントローラ１１８は、適切なサーボ位置決めを決定することができ、適切な制御信号を酸化剤制御弁アクチュエータ２８６に送ってその位置を調節することができる。
【００７８】
この場合も同様に、コントローラ１１８は、燃料組成及び圧力又は流れ情報、酸化剤組成及び圧力又は情報、周囲条件（例えば、温度、湿度）、燃料７０及び／又は酸化剤６８についての温度情報、又はそのあらゆる組合せを含む上述の情報を受け入れて（例えば、規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的に）、制御のフィードフォワード成分を生成して燃焼機１６０及び／又は燃焼機１６０の個々の燃料ノズルへの燃料７０及び酸化剤６８の流れを調節する。例えば、燃料組成が変化する場合（例えば、燃料を生成するのに用いる燃料原料の変動により）、酸化剤流れが変化する場合（例えば、主酸化剤圧縮機における作動変動性により）などに、コントローラ１１８は、制御信号を燃料流れ制御システム２７６及び酸化剤流れ制御システム２７８のいずれか又は両方に送り、燃料７０及び酸化剤６８の流れを調節することができる。しかし、上述のように、このようなフィードフォワード制御に加えて、コントローラ１１８はまた、フィードバック制御を行うことができ、ここで、コントローラ１１８は、燃焼機１６０内で起こる燃焼工程を示すフィードバックの結果として燃焼機１６０への燃料及び／又は酸化剤流れのいずれか又は両方を調節する。
【００７９】
例えば、図示するように、等量制御システム２６０はまた、排気ガス再循環経路１１０に沿って配置された排気酸素センサ２８８を含み、これは、圧縮機セクション１５２、燃焼機セクション１５４、タービンセクション１５６（図３）、及びＥＧ処理システム５４を通る流路を含むことができる。排気酸素センサ２８８は、排気ガス６０内の酸素の量（例えば、質量の濃度、容積、及び／又はモル）を決定するように構成され、この組成情報をコントローラ１１８に提供するようにコントローラ１１８と通信可能に連結される。排気ガス再循環経路１１０に沿って配置されるように示されているが、排気酸素センサ２８８又は別の排気酸素センサ２８８は、排気ガス再循環経路１１０に沿って位置決めされない場合があり、逆に、排気ガス再循環経路１１０から排気ガス６０のスリップストリームを受け入れ、排気ガス６０中の酸素の量を決定することができる。更に、１又は２以上の排気酸素センサは、抽出ポイント７６（図３）のうちの１又は２以上にて位置決めすることができる。当然ながら、一部の実施形態において、圧縮機セクション１５２に提供される排気ガス６０の排気ガス組成を感知することが望ましい場合があり、これは、排気ガス６０の組成が燃焼動力学及び燃焼生成物に影響を与える場合があることに起因する。
【００８０】
排気ガス６０に関する組成情報は、排気ガス６０の酸素含有量に限定されない。そうではなく、排気ガス６０に関する組成情報は、排気ガス６０内の未燃燃料、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2、ＣＨ4、ＮＯｘ、水、又は他の成分に関する情報を含むことができる。従って、等量制御システム２６０は、未燃燃料、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2、ＣＨ4、水、ＮＯｘ、又は同様の燃焼／部分燃焼生成物を検出できるセンサの何れか１つ又は組合せを含むことができる。これに加えて、これらの潜在的な燃焼生成物に関する正確な情報を提供することが望ましい場合があるので、センサ（例えば、排気酸素センサ２８８）は、排気ガス６０が触媒処理を通過する前など、タービンセクション１５６とＥＧ処理システム５２の間に排気ガス再循環経路１１０に沿って位置決めすることができ、ここで一定の成分（例えば、ＣＯ、Ｈ2、Ｏ2、ＮＯｘ）を排気ガス６０から除去することができる。
【００８１】
以下で詳細に検討するように、コントローラ１１８は、排気ガス６０に関連して得られる組成情報を利用することができ、適切な場合には、燃料供給経路２６２を通る燃料７０の流れ及び／又は酸化剤供給経路２６４に沿った酸化剤６８の流れを調節するための制御のフィードバック成分を生成し、燃料７０対酸化剤６８の比を調節し、例えば、当量比を調節して量論的燃焼を達成することができる。これに加えて又はこれに代えて、コントローラ１１８は、コントローラ１１８の入力を生成するモデルへの入力としてセンサの出力を用いるモデルベースの制御を利用することができる。例示的モデルは、物理ベースのモデル、数値流体力学（ＣＦＤ）モデル、又は有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを含む。モデルはまた、エキスパートシステム（例えば、前方連鎖エキスパートシステム、後方連鎖エキスパートシステム）、ニューラルネットワーク、ファジー論理システム、状態ベクトル機械（ＳＶＭ）、帰納推理システム、ベイズ推論システム、又はこれらの組合せのような人工知能（ＡＩ）モデルを含むことができる。
【００８２】
特定の実施形態において、コントローラ１１８は、量論的燃焼を達成するためではなくガスタービンエンジン１５０上の負荷を制御するために所定の割合に酸化剤流れを維持することができる。一部の実施形態において、コントローラ１１８は、燃料７０の流れを調節して約１．０又は０．９０〜１．１０の当量比のような望ましい当量比を維持して実質的に量論的燃焼を提供するか、又は１．０よりも大きい又は小さい当量比を維持して希薄又はリッチ作動を提供することができる。種々の圧縮機構成要素（例えば、入口ガイドベーン）を変化させることによって酸化剤流れを制御することができる場合に、酸化剤流れを変化させるこのような構成要素による応答は、比較的ゆっくり（例えば、３〜５秒）にすることができる。これは、組成の迅速な変化に応答するにはあまり適していない場合がある。しかし、以下で詳細に検討するように、流れ制御弁を移動させることにより燃料７０の流れを迅速に調節することができる。当然ながら、燃料７０の流れを調節することで、酸化剤６８及び／又は燃料７０の組成の種々の変化及び／又は酸化剤６８の流れの変化により迅速に対処することができる。量論的燃焼（又は何らかの好適な当量比）を維持するために燃料７０の流れのみを変化させることは、少なくともこれらの理由のために望ましいと考えられるが、本発明の開示は、このような作動に限定されない。換言すると、燃料流れの調節に加えて又はその代わりに、酸化剤６８の流れを変化させて、量論的燃焼（例えば、約０．９０〜１．１０、０．９５〜１．０５、又は約１．０の当量比）、又は燃料リッチ又は燃料希薄燃焼の別の目標当量比での燃焼を維持することができる。
【００８３】
燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れの調節に加えて又はその代わりに、コントローラ１１８は、燃焼機１６０から抽出された排気ガス４２の流れを調節することができる。特に、一部の実施形態において、コントローラ１１８は、ＥＧ供給システム７８への具備のための及び／又は通気口２９０としての抽出ポイント７６のうちの１又は２以上を通じて抽出された排気ガス４２の流れを調節するように構成される。通気口２９０は、一部の実施形態において、圧力逃しのために又は燃焼機１６０内の排気ガス希釈剤の量を制御するために用いることができる。例えば、排気ガス４２の流れは、あまり望ましくない燃焼生成物（例えば、ＮＯｘ）を軽減するためのような燃焼機１６０内の燃焼の温度を制御するためにも調節することができる。
【００８４】
図示するように、コントローラ１１８は、１又は２以上の抽出ポイント７６から流れる排気ガス４２の流量を燃焼機１６０から通気口２９０及び／又はＥＧ供給システム７８まで監視することができる。特に、コントローラ１１８は、排気ガス流量計２９２及び／又は圧力センサを用いて排気ガス４２の流量を監視することができ、第１の排気ガス抽出流れ制御システム２９４を用いて燃焼機１６０から通気口２９０への排気ガス４２の流れ、及び第２の排気ガス抽出流れ制御システム２９６を用いてＥＧ供給システム７８への排気ガス４２の流れを制御することができる。排気ガス流量計２９２は、限定ではないが、熱質量流量計、コリオリ質量流量計、マスフローコントローラ、ロータリーピストン流量計、ギアメーター、ベンチュリ計、オリフィス板メーター、ドール管メーター、ピトー管メーター、多孔圧力プローブメーター、コーンメーター、光学式流量計、電磁流量計、又は超音波流量計を含む何らかの好適な流量計とすることができる。これに加えて、コントローラ１１８は、生データ（圧力又は機械的変位データ）を受け入れることができ、又は流れデータとして前処理されているデータを受け入れることができる。
【００８５】
第１及び第２の排気ガス抽出流れ制御システム２９４、２９６各々は、それぞれの流れ制御弁２９８、３００及びそれぞれの弁アクチュエータ３０２、３０４を含む。燃料及び酸化剤流れ制御システム２７６、２７８に対して上記で検討したように、それぞれの弁アクチュエータ３０２、３０４は、サーボ又はステッパモータなど何らかの好適な変位デバイスとすることができ、コントローラ１１８からの制御入力によりそれぞれの流れ制御弁２９８、３００を位置決めすることができる。この場合も同様に、それぞれの弁アクチュエータ３０２、３０４は、サーボコントローラなど処理デバイスを含むことができ、又は通気口２９０又はＥＧ供給システム７８の各々への排気ガス４２の望ましい流れを可能にするのに十分な程度までの変位を引き起こす電気信号（例えば、電流、電圧）を単に受け入れることができる。実施形態に従って、コントローラ１１８は、互いに独立している第１及び第２の排気ガス抽出流れ制御システム２９４、２９６を制御して、燃焼機１６０において希釈剤として用いるのに望ましい量の排気ガス４２を提供し、種々の下流側工程に望ましい量の排気ガス４２を提供することができる。この場合も同様に、燃焼機１６０において希釈剤として用いるために排気ガス４２の量を制御することで、量論的条件で作動しているときに燃焼及び混合ＮＯｘ生成の温度を制御する（減少させる）のを助けることができ、従って、各条件は、非量論的燃焼条件と比べて比較的高い火炎温度を有する場合がある。
【００８６】
上述のように、コントローラ１１８は、フィードフォワード制御成分、フィードバック制御成分、又はこれらの組合せを用いてそれぞれ燃料供給経路２６２及び／又は酸化剤供給経路２６４に沿って燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れを制御するように構成することができる。特に、図２に対して上記で検討したようなコントローラ１１８は、プロセッサ１２０及びメモリ１２２を含み、プロセッサ１２０は、１又は２以上の処理デバイスを含むことができ、メモリ１２２は、本明細書で説明する分析を行ってアクションを制御するようにプロセッサ１２０によって実行可能な全体として命令（例えば、ルーチン）を格納する１又は２以上の有形の非一時的機械可読媒体を含むことができる。実施形態において、１又は２以上のセットの命令を実施して、フィードフォワード制御成分、フィードバック制御成分、又はこれらの組合せを生成することができる。
【００８７】
図６は、酸化剤供給システム３２２（例えば、酸化剤圧縮システム１８６（図３））及び複数の燃焼機１６０に連結された燃料供給システム３２４を有する分配流れ測定システム３２０の実施形態の図である。分配流れ測定システム３２０は、燃料通路２６３において燃料圧力センサ２６１及び酸化剤通路２７１において酸化剤圧力センサ２６９を利用し、各燃焼機１６０への燃料流量及び酸化剤流量を決定する。分配流れ測定システム３２０は、少なくとも部分的に基準圧力と検出された圧力の比較に基づいて燃料流量及び酸化剤流量を決定することができる。基準圧力は、限定ではないが、酸化剤供給システム３２２における酸化剤供給圧力、燃料供給システム３２４における燃料供給圧力、ヘッド端部圧力センサ３５９が感知するときの燃焼機１６０のヘッド端部部分１６６の圧力、再循環排気ガス圧力センサ３５６が感知するときの燃焼機ライナー３６０の圧力、燃焼室センサ３５８が感知するときの燃焼室１６８の圧力、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。一部の実施形態において、分配流れ測定システム３２０は、各燃焼機１６０の１又は２以上の燃料ノズル１６４（例えば、拡散燃料ノズル及び／又は予混合ノズル）への燃料流量及び酸化剤流量を決定する。
【００８８】
図６に示すように、燃料供給システム３２４からの燃料供給経路２６２は、複数の燃料通路２６３を有し、酸化剤供給システム３２２からの酸化剤供給経路２６４は、複数の酸化剤通路２７１を有する。分配流れ測定システム３２０は、それぞれの燃料通路２６３のそれぞれの燃料圧力センサ２６１を通じて観察燃料圧力の基準圧力との比較により各燃料通路２６３の燃料差圧を決定することができる。同様に、分配流れ測定システム３２０は、それぞれの酸化剤通路２７１のそれぞれの酸化剤圧力センサ２６９を通じて測定酸化剤圧力の基準圧力との比較により各酸化剤通路２７１の酸化剤差圧を決定することができる。分配流れ測定システム３２０は、少なくとも部分的に燃料差圧に基づいて各燃料通路２６３を通る燃料流量を決定することができ、少なくとも部分的に酸化剤差圧に基づいて各酸化剤通路２７１を通る酸化剤通路流量を決定することができる。
【００８９】
認めることができるように、通路（例えば、燃料通路２６３、酸化剤通路２７１）に沿った流体（例えば、燃料７０、酸化剤６８）の圧力は、少なくとも部分的に通路のサイズ及びルートに基づいて減少する場合がある。例えば、通路に沿った流体の圧力低下は、長い通路が短い通路よりも大きな圧力低下を引き起こすので、通路の長さに直接に関係している場合がある。流路に沿った接合部（例えば、肘部、Ｔ字部、バルブ、及びその他）は、流路に沿った流体の圧力低下を増す場合がある。その上、通路に沿った流体の圧力低下は、通路のサイズ（例えば、直径）に反比例する場合がある。図６は、燃料通路２６３及び酸化剤通路２７１を通じて複数の燃料ノズル１６４に連結された燃料供給システム３２４及び酸化剤供給システム３２２の実施形態を示している。第１の燃料ノズル１６４への燃料通路２６３は、第２の燃料ノズル１６４への別の燃料通路２６３に対してそのそれぞれのルートに沿って接合部のサイズ、長さ、タイプ、又は接合部の量に差がある場合がある。例えば、第１の流路３２６に沿って流れる燃料７０は、第２の流路３２８に沿って流れる燃料とは異なる圧力低下を有する場合がある。現在企図している実施形態は、燃料供給経路２６２及び酸化剤供給経路２６４に沿った図６に示すもののサイズ、ルート、及び／又は接合部に限定されるものではない。
【００９０】
燃料供給システム３２４は、複数の燃料通路２６３（例えば、燃料ノズル１６４当たり１、２、３、又はそれ以上）を通じて各燃焼機１６０の１又は２以上の燃料ノズル１６４（例えば、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上）に燃料７０を供給し、酸化剤供給システム３２２は、１又は２以上の酸化剤通路２７１（例えば、燃料ノズル１６４当たり１、２、３、又はそれ以上）を通じて各燃焼機１６０の１又は２以上の燃料ノズル１６４（例えば、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上）に酸化剤６８を供給する。一部の実施形態において、酸化剤６８及び燃料７０は、燃焼機１６０の燃焼室１６８の中に注入する前に燃料混合気の中にノズル１６４（例えば、予混合ノズル）によって予混合され、これにより予混合火炎を生成する。一部の実施形態において、酸化剤６８及び燃料７０は、燃焼室１６８の中に燃料ノズル（例えば、拡散ノズル）によって個別に注入され、これにより拡散火炎を生成する。燃料ノズル１６４は、１又は２以上の段を有することができ、ここで各段は、補助酸化剤通路３３２を通じて及び／又は補助燃料通路３３４を通じて酸化剤６８を受け入れる。酸化剤通路２７１、３３２及び燃料通路２６３、３３４は、チューブ、パイプ、機械加工通路、キャビティ、オリフィス、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。例えば、燃料供給システム３２４に連結された１又は２以上のパイプ３３６は、燃料７０を燃焼機１６０のヘッド端部部分１６６に供給し、ヘッド端部部分１６６内の機械加工通路３３８は、燃料７０を燃料ノズル１６４に供給する。
【００９１】
各燃焼機１６０に連結された酸化剤通路２７１、３３２のうちの１又は２以上は、それぞれの酸化剤圧力センサ２６９を有する圧力タップ２５９を含み、各燃焼機１６０に連結された燃料通路２６３、３３４のうちの１又は２以上は、それぞれの燃料圧力センサ２６１を有する圧力タップ２５９を含む。酸化剤通路２７１及び／又は燃料通路２６３の圧力タップ２５９は、１又は２以上の燃料ノズル１６４の外部、その近く、又はその内部などの燃焼機１６０のヘッド端部部分１６６内に配列することができる。圧力タップ２５９及びそれぞれの酸化剤圧力センサ２６９又は燃料圧力センサ２６１は、流体を注入する燃料ノズル１６４の外部、その近く、又はその内部に位置決めされ、これにより基準圧力がそれぞれの流体供給システム（例えば、酸化剤供給システム３２２、燃料供給システム３２４）である時に、コントローラ１１８が流路の大部分に沿ってそれぞれの流体の圧力低下を決定することを可能にする。それぞれの酸化剤圧力センサ２６９又は燃料圧力センサ２６１は、流体を注入する燃料ノズル１６４の外部、その近く、又はその内部に位置決めされ、これにより基準圧力が燃焼室１６８の圧力である時に、コントローラ１１８が圧力タップ２５９と燃焼室１６８との間でそれぞれの流体の圧力低下を決定することを可能にする。一部の実施形態において、図６に示すように、各酸化剤通路２７１は、圧力タップ２５９及びそれぞれの酸化剤圧力センサ２６９を含み、各燃料通路２６３は、圧力タップ２５９及びそれぞれの燃料圧力センサ２６１を含む。これに代えて、１セットの燃料ノズル１６４のうちの１又は２以上は、圧力タップ２５９を有する酸化剤通路２７１及び燃料通路２６３を有することができ、セットの残りの燃料ノズル１６４には、圧力タップ２５９はない。例えば、分配流れ測定システム３２０は、燃料圧力センサ２６１及び酸化剤圧力センサ２６９を利用して、各燃焼機１６０内の中央燃料ノズル及び外部燃料ノズルの部分集合に対する燃料及び酸化剤流量を決定することができる。
【００９２】
コントローラ１１８は、圧力センサ（例えば、燃料圧力センサ２６１、酸化剤圧力センサ２６９、再循環排気ガス圧力センサ３５６、燃焼室圧力センサ２５８、ヘッド端部圧力センサ３５９）から入力３４０として圧力信号を受け入れる。燃料通路２６３及び酸化剤通路２７１の圧力タップ２５９は、分配流れ測定システム３２０が測定流の圧力にあまり影響を与えることなく燃料７０流又は酸化剤６８流の圧力を監視できるようにする。例えば、圧力タップ２５９は、約１．０５又は０．１パーセント未満だけ測定流の圧力を低下させることができる。一部の実施形態において、圧力タップ２５９は、約１００〜２５００Ｐａ未満だけ測定流の圧力を低下させることができる。従って、圧力タップ２５９の圧力センサは、流れの差圧を引き起こす制限流量計（例えば、オリフィス板、ベンチュリ計）を通じて監視している圧力未満の測定流の圧力に影響を与えながら流れの圧力を監視する。一部の実施形態において、圧力タップ２５９は、ヘッド端部部分１６６において機械加工通路３３８の一部として形成することができる。
【００９３】
コントローラ１１８は、圧力タップ２５９における測定圧力低下を基準圧力と比較することによって流体の流量を決定することができる。例えば、コントローラ１１８は、圧力タップ２５９における燃料７０の決定された圧力を燃料供給システム３２４の燃料供給圧力と、及び／又は燃料マニホルド圧力センサ３４３が感知する燃料マニホルド３４２の燃料マニホルド圧力と比較することができる。これに加えて又はこれに代えて、コントローラ１１８は、圧力タップ２５９における燃料７０の決定された圧力を再循環排気ガス圧力センサ３５６、燃焼室圧力センサ３５８、又はヘッド端部圧力センサ３５９が感知する圧力と比較することができる。コントローラ１１８は、圧力タップ２５９における酸化剤６８の決定された圧力を酸化剤供給システム３２２の酸化剤供給圧力及び／又は酸化剤マニホルド圧力センサ３４５が感知する酸化剤マニホルド３４４の酸化剤マニホルド圧力と比較することができる。これに加えて又はこれに代えて、コントローラ１１８は、圧力タップ２５９における酸化剤６８の決定された圧力を再循環排気ガス圧力センサ３５６、燃焼室圧力センサ３５８、又はヘッド端部圧力センサ３５９が感知する圧力と比較することができる。一部の実施形態において、コントローラ１１８は、それぞれの流体のルートに関するルックアップテーブル又はデータなど、コントローラ１１８のメモリ１２２に格納されたデータを利用してそれぞれの流体（例えば、酸化剤６８、燃料７０）の流量を決定する。格納されたデータは、各燃料通路２６３、各酸化剤通路２７１、各燃料ノズル１６４、各燃焼機１６０、又はそのあらゆる組合せの基準圧力を含むことができる。これに加えて又はこれに代えて、格納されたデータは、定常状態作動、始動、全負荷、部分負荷、又はそのあらゆる組合せなど、種々の燃料タイプ又は種々の作動条件の基準圧力を含むことができる。
【００９４】
認めることができるように、圧力は、燃料供給システム３２４と燃料ノズル１６４との間の燃料通路２６２に沿って種々のポイントでサンプリングすることができる。一部の実施形態において、ガスタービンシステムは、燃料マニホルド３４２を通じて燃料供給システム３２４から各燃焼機１６０に燃料７０を供給し、各燃焼機１６０は、１又は２以上の燃料マニホルド３４２を通じて燃料７０を受け入れることができる。燃料マニホルド圧力センサ３４３は、圧力タップ２５９を通じて燃料マニホルド３４２のうちの１又は２以上に連結することができる。同様に、圧力は、酸化剤供給システム３２２と燃料ノズル１６４の間の酸化剤通路２６４に沿って種々のポイントでサンプリングすることができる。一部の実施形態において、ガスタービンシステムは、酸化剤マニホルド３４４を通じて酸化剤供給システム３２２から各燃焼機１６０に酸化剤６８を供給し、各燃焼機１６０は、１又は２以上の酸化剤マニホルド３４４を通じて酸化剤６８を受け入れることができる。酸化剤マニホルド圧力センサ３４５は、圧力タップ２５９を通じて酸化剤マニホルド３４４のうちの１又は２以上に連結することができる。冗長燃料圧力センサ２６１、３４３及び／又は冗長酸化剤圧力センサ２６９、３４５は、何れかのそれぞれの位置を利用して圧力測定の信頼性及び精度を向上させることができる。それぞれの燃料及び酸化剤マニホルド３４２、３４４における燃料７０及び酸化剤６８の圧力は、各燃焼機１６０又は燃料ノズル１６４内のより少ない圧力タップ２５９を利用してコントローラ１１８が各燃焼機１６０及び／又は燃料ノズル１６４への流れ測定を得ることを可能にする。認めることができるように、より少ない圧力タップ２５９は、分配流れ測定システムの費用及び／又は複雑性を低減することができる。一部の実施形態において、１又は２以上の燃料圧力センサ２６１を有する燃料マニホルドシステムに燃料圧力サンプリングラインを設けることができ、１又は２以上の酸化剤圧力センサ２６９を有する酸化剤マニホルドシステムに酸化剤圧力サンプリングラインを設けることができる。燃料及び酸化剤のそれぞれの圧力は、簡単な弁及びヘッダ配列、マルチポート走査弁、又はそのあらゆる組合せを通じてサンプリングすることができる（例えば、循環的に）。
【００９５】
一部の実施形態において、コントローラ１１８は、燃料マニホルド３４２から燃料ノズル３４６にて決定された燃料圧力への決定された圧力低下に少なくとも部分的に基づいて、燃料ノズル３４６への燃料経路３２６に沿って燃料７０の流量を決定することができる。一部の実施形態において、技術者は、燃料通路２６３及び酸化剤通路２７１の実験的試験又は較正により流量対圧力低下に関するデータを生成することができる。データを利用して、ガスタービンシステム１５０の作動中の圧力低下に基づいて流体の流量を決定するためにコントローラ１１８が利用することができるルックアップテーブル、方程式、グラフ、コンピュータモジュール、又はアルゴリズムを生成することができる。これに加えて又はこれに代えて、特定の流量を燃料ノズル１６４に供給するルートに対応するデータに少なくとも部分的に基づいて流量を決定することができる。例えば、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に接合部の測定圧力低下及び流れ放出係数に基づいて流路２３８に沿った流量と、流路２３８に沿った流体の移動距離とを決定することができる。コントローラ１１８は、メモリ１２２に１又は２以上の流路の流れ放出係数を格納し、測定流体圧力と共に利用して測定流体の流量を決定することができる。認めることができるように、コントローラ１１８は、一般化方程式（１）を利用して流量を決定することができる：
流量＝ΔP * fdischarge          (1)
式中ΔＰは、圧力低下であり、fdischargeは、それぞれの通路（例えば、燃料通路２６３、酸化剤通路２７１）の長さ、通路の材料、流体の粘度、流体の密度、及びそれぞれの通路の直径のうちの１又は２以上に少なくとも部分的に基づく場合がある流れ放出係数である。一部の実施形態において、コントローラ１１８は、方程式（２）を利用して流量を決定することができる：
流量＝(ΔP)0.5 * fdischarge          (2)
【００９６】
コントローラ１１８は、圧力センサを利用して、それぞれの燃料通路２６３及び酸化剤通路２７１に沿って燃料７０及び酸化剤６８の流量を監視することができる。コントローラ１１８は、燃料７０及び酸化剤６８の流量を監視して、ガスタービンエンジン１５０の種々の燃焼機１６０又は燃料ノズル１６４の当量比を決定することができる。複数の燃料圧力センサ２６１及び複数の酸化剤圧力センサ２６９の配列は、コントローラ１１８が当量比を監視することができる範囲を決定する。コントローラ１１８が、各燃料通路２６３を通る燃料７０の流れを監視し、各酸化剤通路２７１を通る酸化剤６８の流れを監視する一部の実施形態において、コントローラ１１８は、各燃料ノズル１６４、各燃焼機１６０、及びガスタービンシステム１５０の当量比を決定することができる。コントローラ１１８が、燃料通路２６３の部分集合を通る燃焼機１６０への燃料７０の流れを監視し、酸化剤通路２７１の部分集合を通る燃焼機１６０への酸化剤６８の流れを監視する一部の実施形態において、コントローラ１１８は、燃料及び酸化剤通路２６３、２７１の監視する圧力部分集合から燃焼機１６０及び／又はガスタービンシステム１５０のバルク当量比を決定することができる。
【００９７】
一部の実施形態において、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に圧力信号に基づいて燃料ノズル１６４又は燃焼機１６０への流体流れの異常を識別することができる。例えば、コントローラ１１８は、コントローラ１１８が、酸化剤圧力が酸化剤通路２７１の目標酸化剤圧力よりも高いと決定する場合に、酸化剤通路２７１に障害物があると識別することができる。これに加えて又はこれに代えて、コントローラ１１８は、燃料流れ制御弁２８０及び／又は酸化剤流れ制御デバイス２８４の異常又は欠陥を識別することができる。例えば、コントローラ１１８は、流体圧力が流れ制御弁の制御調節に従って変化しない時に、異常流れ制御弁を識別することができる。
【００９８】
一部の実施形態において、１又は２以上の温度センサ３４８は、燃料温度及び酸化剤温度を決定するための温度信号をコントローラ１１８に提供することができる。コントローラ１１８は、少なくとも部分的に燃料温度及び燃料圧力に基づいて燃料７０の流量を決定することができ、及び／又はコントローラ１１８は、少なくとも部分的に酸化剤温度及び酸化剤圧力に基づいて酸化剤６８の流量を決定することができる。すなわち、温度センサ３４８は、燃料圧力センサ２６１及び／又は酸化剤圧力センサ２６９からの圧力信号に基づいてコントローラ１１８が流量決定を増強することを可能にする場合がある。例えば、コントローラ１１８は、燃料温度を利用して燃料密度を決定し、流量決定を改善することができる。
【００９９】
コントローラ１１８は、上記で検討したように、決定されたそれぞれの流量に少なくとも部分的に基づいて燃料７０の流れ及び／又は酸化剤６８の流れを制御することができる。コントローラは、出力信号３５０を通じて燃料流れ制御システム２７６及び酸化剤流れ制御システム２７８を制御することができる。上記で検討したように、コントローラ１１８は、１又は２以上の燃料流れ制御弁２８０で燃料流れ制御システム２７６を制御することができ、コントローラ１１８は、１又は２以上の酸化剤流れ制御デバイス２８４で酸化剤流れ制御システム２７８を制御することができる。一部の実施形態において、破線の円３５２の中の酸化剤流れ制御デバイス２８４は、破線の円３５４の中の燃料流れ制御弁２８０がそうであるように任意的である。丸で囲んだ燃料流れ制御弁２８０は、決定された当量比に少なくとも部分的に基づいて、コントローラが特定の燃料ノズル１６４及び／又は特定の燃焼機１６０への燃料流れを別々に制御できるようにすることができる。これに加えて、補助燃料通路３３４上の燃料流れ制御弁２８０は、燃料流れ制御システム２７６に任意的に含まれ、補助酸化剤通路３３２上の酸化剤流れ制御デバイス２８４は、酸化剤流れ制御システム２７８に任意的に含まれる。一部の実施形態において、破線の円３５２の中及び補助酸化剤通路３３２上の酸化剤流れ制御デバイス２８４は、省略することができ、破線の円３５４の中及び補助酸化剤通路３３４上の燃料流れ制御弁２８０は、省略することができる。他の実施形態において、破線の円３５２の中の酸化剤流れ制御デバイス２８４、補助酸化剤通路３３２の上の酸化剤制御デバイス２８４、破線の円３５４の中の燃料流れ制御弁２８０、及び補助燃料通路３３４の上の燃料流れ制御弁２８０のうちの１又は２以上を含めることができる。
【０１００】
一部の実施形態において、１又は２以上の再循環排気ガス圧力センサ３５６及び／又は１又は２以上の燃焼室圧力センサ３５８は、圧力信号をコントローラ１１８に伝達することができる。これに加えて又はこれに代えて、ヘッド端部圧力センサ３５９は、圧力信号をコントローラ１１８に伝達することができる。再循環排気ガス圧力センサ３５６からの受信信号を利用して、コントローラ１１８は、燃焼機１６０のヘッド端部部分１６６において及び／又はライナー３６０内で圧力を決定することができる。一部の実施形態において、排気ガスは、ライナー３６０を通って再循環され、ヘッド端部部分１６６において酸化剤６８及び／又は燃料７０と混合し、又は燃焼室１６８において混合する。再循環排気ガスの流量は、ヘッド端部部分１６６における又は燃焼機１６０のライナー内の圧力に少なくとも部分的に基づく場合がある。燃焼室圧力センサ３５８からの受信信号を利用して、コントローラ１１８は、燃焼室１６８内の燃焼生成物の圧力を決定することができる。コントローラ１１８は、燃焼機１６０内の燃焼の実燃料対酸化剤比など、燃焼機１６０における燃焼動力学又は特性を示すデータとして、燃焼室１６８内の燃焼生成物の圧力、ヘッド端部部分１６６での圧力、燃焼機１６０のライナー３６０内の圧力を利用することができる。ヘッド端部圧力センサ３５９からの受信信号を利用して、コントローラ１１８は、１又は２以上の燃料ノズル１６４の上流側など、燃焼機１６０のヘッド端部部分１６６での酸化剤流れの圧力を決定することができる。この情報に応答して、コントローラ１１８は、これらのそれぞれの供給経路２６２、２６４及び通路２６３、２７１に沿って燃料７０及び／又は酸化剤６８の流れのいずれか又は両方を調節し、所定の当量比又は燃料対酸化剤比（例えば、量論的燃料対酸化剤比、又は約０．９０〜１．１０、０．９５〜１．０５、又は約１．０の当量比）に向けて燃料ノズル１６４及び／又は燃焼機１６０の動力学を移動させることができ、これは、設定点として使用することができる。認めることができるように、コントローラ１１８によって実施されるルーチンは、フィードフォワード又はフィードバック機構のいずれか又は両方を含むことができる。
【０１０１】
図７は、分配流れ測定システム３２０を有するガスタービンシステム１５０の燃焼機１６０の実施形態の断面図である。酸化剤６８は、燃焼機１６０のヘッド端部１６６に流れ、上流端３７０にて燃料ノズル１６４に流入することができる。酸化剤通路２７１上の酸化剤圧力センサ２６９は、少なくとも部分的に酸化剤通路２７１の酸化剤圧力に基づいて圧力信号をコントローラ１１８に伝達する。燃料供給システム３２４は、燃料通路２６３を通じて燃料ノズル１６４に燃料６０を提供する。燃料供給システム３２４は、同じか又は異なる燃料を燃料ノズル１６４の各々に提供することができる。例えば、燃料供給システム３２４は、第１の燃料７０を外側燃料ノズル３７２に供給することができ、第２の燃料３７４を中央燃料ノズル３７６に供給することができる。コントローラ１１８は、中央燃料ノズル３７６への第２の燃料３７４を制御し、当量比、燃焼温度、又はエミッション（例えば、未燃燃料、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2、ＣＨ4、ＮＯｘ、水、又は他の成分）など、燃焼動力学又は特性に基づいて燃焼室内の燃焼を調整することができる。一部の実施形態において、中央燃料ノズル３７６は、ガスタービンエンジン１５０の始動中に利用するパイロット燃料ノズルである。
【０１０２】
一部の実施形態において、燃料ノズル１６４は、複数の段において燃料７０及び／又は酸化剤６８を受け入れることができる。例えば、酸化剤６８は、上流端３７０にて及び矢印３７８によって示すように燃料ノズル１６４に流入することができる。これに加えて又はこれに代えて、補助燃料通路３３４は、燃焼室１６８内の燃焼のために追加の燃料７０を提供することができる。
【０１０３】
コントローラ１１８は、燃料圧力センサ２６１から及び酸化剤圧力センサ２６９から圧力信号を受け入れる。上記で検討したように、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に圧力信号に基づいて各燃料ノズル１６４への燃料７０及び酸化剤６８の流量を決定することができる。コントローラ１１８はまた、燃焼機１６０に対する燃料７０及び酸化剤６８の全流量を決定することができる。燃焼室１６８内の当量比は、少なくとも部分的に酸化剤６８及び燃料７０の流量に基づいており、同じく少なくとも部分的に再循環排気ガス６０の流量に基づく場合がある。一部の実施形態において、コントローラ１１８は、再循環排気ガス圧力センサ３５６から受け入れる圧力信号に少なくとも部分的に基づいて再循環排気ガス６０の流量を決定することができる。再循環排気ガス６０は、燃焼機ライナー３６０内からヘッド端部部分１６６に流れ及び／又は燃焼室１６８の中に入ることができる。排気抽出システム８０は、原油二次回収システム１８、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、又は炭素隔離システム９０に供給又は分配するために再循環排気ガス６０の少なくとも一部を抽出することができる。
【０１０４】
コントローラ１１８の一部の実施形態は、分配流れ測定システム３２０を利用して、図８に示す工程４００によりガスタービンエンジン１５０の作動を制御することができる。酸化剤供給システム（例えば、図３の酸化剤圧縮システム１８６）は、酸化剤通路を通して各燃焼機の１又は２以上の燃料ノズルに酸化剤を搬送する（ブロック４０２）。燃料供給システムは、燃料通路を通して各燃焼機の１又は２以上の燃料ノズルに燃料を搬送する（ブロック４０４）。一部の実施形態において、排気ガス圧縮システムは、燃料ノズル及び／又は燃焼室内で酸化剤を希釈するために排気ガスをタービンセクションから燃焼機まで再循環させる（ブロック４０６）。
【０１０５】
コントローラは、分配流れ測定システムを利用して、少なくとも部分的に測定圧力に基づいて通路を通る燃料ノズルへの流体の流量を決定する。コントローラは、１又は２以上のそれぞれの酸化剤通路において１又は２以上の酸化剤流れの酸化剤圧力を測定し（ブロック４０８）、１又は２以上のそれぞれの燃料通路において１又は２以上の燃料流れの燃料圧力を測定する（ブロック４１０）。測定された酸化剤圧力及び燃料圧力は、圧力センサから決定されるか又はそこからコントローラによって受け入れることができる。酸化剤圧力センサ及び燃料圧力センサは、規則的間隔で断続的に又は実質的に連続的に燃料及び酸化剤のそれぞれの圧力を示すフィードバックを提供することができ、又は実圧力値をコントローラに提供することができる。
【０１０６】
一部の実施形態において、コントローラは、酸化剤流量を調節してガスタービンエンジン上の負荷を制御することができ、燃料流量を調節して望ましい当量比（Φ）を維持することができる。コントローラは、自動的に又は手動で（例えば、手動入力負荷に基づいて）ガスタービンエンジンの望ましい負荷を決定することができる（ブロック４１２）。例えば、コントローラは、メモリに格納された命令又はアルゴリズム、或いはガスタービンエンジンの作動履歴及び駆動負荷に基づいてガスタービンエンジンの望ましい負荷を自動的に決定することができる。一部の実施形態において、コントローラは、１又は２以上の基準圧力を決定することができる（ブロック４１３）。上記で検討したように、各通路（例えば、燃料通路、酸化剤通路）の基準圧力は、酸化剤供給圧力、燃料供給圧力、酸化剤マニホルド圧力、燃料マニホルド圧力、燃焼機ライナー圧力（例えば、再循環排気ガス圧力）、燃焼室圧力、又はヘッド端部圧力、又はそのあらゆる組合せとすることができる。コントローラは、限定ではないが、環境条件、排出基準、ガスタービンエンジンの作動状態（例えば、始動、遮断、定常状態作動）、抽出排気ガスの行き先又は用途、及びその他を含む１又は２以上の因子に基づいて望ましい当量比を決定することができる（ブロック４１４）。
【０１０７】
コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの測定された酸化剤圧力に基づいて各測定された酸化剤通路を通る現在の酸化剤流量を決定する（ブロック４１６）。一部の実施形態において、コントローラは、測定された酸化剤圧力の基準酸化剤圧力との比較により現在の酸化剤流量を決定する。コントローラは、酸化剤流量と圧力低下の間の対応する関係に基づいて現在の酸化剤流量を決定することができる。酸化剤流量と圧力低下の間の関係は、酸化剤通路の長さ、酸化剤通路の材料、酸化剤の粘度、酸化剤の密度、又はそれぞれの酸化剤通路の直径、又はそのあらゆる組合せに少なくとも部分的に基づいて実験的に（例えば、試験により）又は流れ放出係数の計算により決定することができる。一部の実施形態において、コントローラは、酸化剤の測定された温度と、測定酸化剤圧力と基準圧力（例えば、酸化剤供給圧力、ヘッド端部圧力、燃焼機ライナー圧力、燃焼室圧力）の間の圧力の差とに少なくとも部分的に基づいて酸化剤通路の現在の酸化剤流量を決定する（ブロック４１６）。
【０１０８】
同様に、コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの測定燃料圧力に基づいて各測定された燃料通路を通る現在の燃料流量を決定する（ブロック４１８）。一部の実施形態において、コントローラは、測定燃料圧力の基準燃料圧力との比較により現在の燃料流量を決定する。コントローラは、燃料流量と圧力低下の間の対応する関係に基づいて現在の燃料流量を決定することができる。燃料流量と圧力低下の間の関係は、燃料通路の長さ、燃料通路の材料、燃料の粘度、燃料の密度、又はそれぞれの燃料通路の直径、又はそのあらゆる組合せに少なくとも部分的に基づいて実験的に（例えば、試験により）又は流れ放出係数の計算により決定することができる。一部の実施形態において、コントローラは、燃料の測定温度と、測定燃料圧力と基準圧力（例えば、燃料供給圧力、ヘッド端部圧力、燃焼機ライナー圧力、燃焼室圧力）の間の圧力の差とに少なくとも部分的に基づいて燃料通路の現在の燃料流量を決定する（ブロック４１８）。
【０１０９】
それぞれの酸化剤通路及びそれぞれの燃料通路を通る酸化剤及び燃料の流量を決定すると、コントローラは、酸化剤流れを制御することができ（ブロック４２０）、燃料流れを制御することができる（ブロック４２２）。上記で検討したように、コントローラは、少なくとも部分的にガスタービンエンジンの望ましい当量比及び／又は望ましい負荷に基づいて酸化剤流れを制御することができる（ブロック４２０）。一部の実施形態において、コントローラは、各燃焼機への酸化剤流れを制御することができる（ブロック４２０）。これに加えて又はこれに代えて、コントローラは、各燃焼機の１又は２以上の燃料ノズルへの酸化剤流れを制御することができる（ブロック４２０）。コントローラは、少なくとも部分的にガスタービンエンジンの望ましい当量比及び／又は望ましい負荷に基づいて燃料流れを制御することができる（ブロック４２２）。一部の実施形態において、コントローラは、各燃焼機への燃料流れを独立に制御することができる（ブロック４２２）。これに加えて又はこれに代えて、コントローラは、各燃焼機の１又は２以上の燃料ノズルへの燃料流れを独立に制御することができる（ブロック４２２）。例えば、コントローラは、燃焼機の中央燃料ノズルへの燃料流れを制御することによって燃焼機に対する当量比を調整することができる。
【０１１０】
本発明の技術的効果は、分配流れ測定システムが、供給される酸化剤及び燃料流れの圧力への影響を最小限にして燃料ノズルへの酸化剤及び燃料の流量をコントローラが決定できるにようにすることを含む。酸化剤通路の圧力タップ内の酸化剤圧力センサは、酸化剤圧力信号をコントローラに伝達し、コントローラは、酸化剤圧力信号に基づいて酸化剤流量を決定することができる。燃料通路の圧力タップ内の燃料圧力センサは、燃料圧力信号をコントローラに伝達し、コントローラは、燃料圧力信号に基づいて燃料流量を決定することができる。決定された酸化剤流量及び決定された燃料流量を利用して、コントローラは、酸化剤及び燃料流量を調節してガスタービンエンジンが負荷変化に応答することを可能にし、かつガスタービンエンジンが望ましい当量比（例えば、約０．９０〜１．１０、約０．９５〜１．０５、又は約１．０）で作動することを可能にする。認めることができるように、望ましい当量比で作動することで、排気ガスが、再循環排気ガスとして使用するための、原油二次回収システムにおいて使用するための、又は別の工業用システム又は工程において使用するための望ましい組成を有することを可能にすることができる。
【０１１１】
本書の説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、かつ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作り、使用して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に実施例を使用している。本発明の特許請求可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、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、特許請求の範囲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、特許請求の範囲の文字通りの言語からの差異が実質的でない均等構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内であるように意図している。
【０１１２】
（追加の実施形態）
本発明の実施形態は、排気ガス再循環を有するガスタービンシステム内の燃焼及びエミッションを制御するためのシステム及び方法を提供する。上記で開示した特徴の何れか１つ又は組合せは、何らかの好適な組合せで利用することができる点は注目すべきである。当然ながら、このような実施形態の全ての並べ換えは、現在企図されている。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。
【０１１３】
実施形態１．第１の酸化剤流れを第１の燃焼機に供給するように構成された複数の第１の酸化剤通路、第１の燃料流れを第１の燃焼機に供給するように構成された複数の第１の燃料通路、複数の第１の酸化剤圧力センサ、複数の第１の燃料圧力センサ、及び複数の第１の酸化剤圧力センサと複数の第１の燃料圧力センサに連結されたコントローラを備えた第１の燃焼機を有するシステム。複数の第１の酸化剤圧力センサのうちの各第１の酸化剤圧力センサは、複数の第１の酸化剤通路のうちのそれぞれの第１の酸化剤通路に流体的に連結され、かつそれぞれの第１の酸化剤圧力信号を送信するように構成される。複数の第１の燃料圧力センサのうちの各第１の燃料圧力センサは、複数の第１の燃料通路のうちのそれぞれの第１の燃料通路に流体的に連結され、かつそれぞれの第１の燃料圧力信号を送信するように構成される。コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの第１の酸化剤圧力信号及び第１の基準酸化剤圧力に基づいて複数の第１の酸化剤通路のうちの各第１の酸化剤通路を通る第１の酸化剤流量を決定するように構成される。コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの第１の燃料圧力信号及び第１の基準燃料圧力に基づいて複数の第１の燃料通路のうちの各第１の燃料通路を通る第１の燃料流量を決定するように構成される。
【０１１４】
実施形態２．第１の燃焼機は、環状燃焼機である実施形態１のシステム。
【０１１５】
実施形態３．第２の酸化剤流れを第２の燃焼機に供給するように構成された複数の第２の酸化剤通路、第２の燃料流れを第２の燃焼機に供給するように構成された複数の第２の燃料通路、複数の第２の酸化剤圧力センサ、及び複数の第２の燃料圧力センサを備え、コントローラが、複数の第２の酸化剤圧力センサ及び複数の第２の燃料圧力センサに連結された第２の燃焼機を有する前述の何れかの実施形態のシステム。複数の第２の酸化剤圧力センサのうちの各第２の酸化剤圧力センサは、複数の第２の酸化剤通路のうちのそれぞれの第２の酸化剤通路に流体的に連結され、かつそれぞれの第２の酸化剤圧力信号を送信するように構成される。複数の第２の燃料圧力センサのうちの各第２の燃料圧力センサは、複数の第２の燃料通路のうちのそれぞれの第２の燃料通路に流体的に連結され、かつそれぞれの第２の燃料圧力信号を送信するように構成される。コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの第２の酸化剤圧力信号及び第２の基準酸化剤圧力に基づいて複数の第２の酸化剤通路のうちの各第２の酸化剤通路を通る第２の酸化剤流量を決定するように構成される。コントローラは、少なくとも部分的にそれぞれの第２の燃料圧力信号及び第２の基準燃料圧力に基づいて複数の第２の燃料通路のうちの各第２の燃料通路を通る第２の燃料流量を決定するように構成される。
【０１１６】
実施形態４．第１の燃焼機が、複数の第１の燃料ノズルを有し、複数の第１の燃料ノズルが、それぞれの複数の第１の燃料通路を含み、複数の第１の燃料ノズルが、予混合ノズル、拡散ノズル、又はそのあらゆる組合せを含む前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１１７】
実施形態５．第１の基準酸化剤圧力が、複数の第１の酸化剤通路に流体的に連結された酸化剤供給システムの圧力に少なくとも部分的に基づき、第１の基準燃料圧力が、複数の第１の燃料通路に流体的に連結された燃料供給装置の圧力に少なくとも部分的に基づいている前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１１８】
実施形態６．第１の基準酸化剤圧力が、第１の燃料圧力であり、第１の基準酸化剤圧力が、複数の第１の酸化剤通路に流体的に連結された酸化剤供給システムの圧力、複数の第１の燃料通路に流体的に連結された燃料供給、ヘッド端部圧力、燃焼機ライナー圧力、又は燃焼室圧力、又はそのあらゆる組合せに少なくとも部分的に基づいている前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１１９】
実施形態７．コントローラが、第１の燃焼機への決定された第１の酸化剤流量及び決定された第１の燃料流量に少なくとも部分的に基づいて第１の燃焼機への第１の燃料流れを制御するように構成される前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１２０】
実施形態８．コントローラが、第１の燃焼機への決定された第１の酸化剤流量及び決定された第１の燃料流量に少なくとも部分的に基づいて第１の燃焼機への第１の酸化剤流れを制御するように構成される前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１２１】
実施形態９．第１の燃焼機からの排気ガスの酸化剤濃度を測定するように構成されたラムダセンサを有し、コントローラが、測定された酸化剤濃度、決定された第１の燃料流量、及び決定された第１の酸化剤流量に少なくとも部分的に基づいて第１の燃焼機への第１の燃料流れ又は第１の酸化剤流れのうちの少なくとも一方を制御するように構成された前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１２２】
実施形態１０．第１の燃焼機を有するガスタービンエンジンを有し、コントローラが、少なくとも部分的に０．９５〜１．０５の目標当量比に基づいて第１の酸化剤流れ及び第１の燃料流れを制御するように構成された前述の何れかの実施形態のシステム。
【０１２３】
実施形態１１．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実施形態１０のシステム。
【０１２４】
実施形態１２．システムは、複数の燃焼機と複数の燃焼機に連結された分配流れ測定システムとを含む。複数の燃焼機のうちの各燃焼機は、１又は２以上の酸化剤通路と１又は２以上の燃料通路を含む。分配流れ測定システムは、それぞれの酸化剤通路に沿った酸化剤圧力低下に少なくとも部分的に基づいてそれぞれの燃焼機の１又は２以上の酸化剤通路のうちのそれぞれの酸化剤通路に対する酸化剤流量を測定するように構成され、分配流れ測定システムは、それぞれの燃料通路に沿った燃料圧力低下に少なくとも部分的に基づいてそれぞれの燃焼機の１又は２以上の燃料通路のうちのそれぞれの燃料通路に対する燃料流量を測定するように構成される。
【０１２５】
実施形態１３．複数の燃焼機のうちの各燃焼機が、１又は２以上の燃料弁又は多ポート燃料走査弁を通じてそれぞれの燃焼機の１又は２以上の燃料通路に流体的に連結された燃料マニホルドと、燃料マニホルドに連結され、１又は２以上の燃料通路のそれぞれの燃料圧力を感知するように構成された燃料マニホルド圧力センサと、１又は２以上の酸化剤弁又は多ポート酸化剤走査弁を通じてそれぞれの燃焼機の１又は２以上の酸化剤通路に流体的に連結された酸化剤マニホルドと、酸化剤マニホルドに連結され、１又は２以上の酸化剤通路のそれぞれの酸化剤圧力を感知するように構成された酸化剤マニホルド圧力センサとを含む実施形態１２のシステム。
【０１２６】
実施形態１４．分配流れ測定システムが、複数の酸化剤圧力センサ及び複数の燃料圧力センサを含む実施形態１２又は１３のシステム。複数の酸化剤圧力センサのうちの各酸化剤圧力センサは、複数の燃焼機のうちの各燃焼機の１又は２以上の酸化剤通路のうちの対応する酸化剤通路に連結される。複数の燃料圧力センサのうちの各燃料圧力センサは、複数の燃焼機のうちの各燃焼機の１又は２以上の燃料通路のうちの対応する燃料通路に連結される。
【０１２７】
実施形態１５．分配流れ測定システムが、１又は２以上の酸化剤通路を通る酸化剤流れを制限することなく、かつ１又は２以上の燃料通路を通る燃料流れを制限することなく複数の燃焼機のうちの各燃焼機の酸化剤流量及び燃料流量を測定するように構成される実施形態１４のシステム。
【０１２８】
実施形態１６．１又は２以上の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路が、酸化剤流れ放出係数を含み、１又は２以上の燃料通路のうちの各燃料通路が、燃料流れ放出係数を含み、分配流れ測定システムが、少なくとも部分的にそれぞれの酸化剤流れ放出係数に基づいて１又は２以上の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路に対する酸化剤流量を測定するように構成され、分配流れ測定システムが、少なくとも部分的にそれぞれの燃料流れ放出係数に基づいて１又は２以上の燃料通路のうちの各燃料通路に対する燃料流量を測定するように構成される実施形態１２、１３、１４、又は１５のシステム。
【０１２９】
実施形態１７．複数の燃焼機が、予混合燃料ノズル、拡散燃料ノズル、又はそのあらゆる組合せを含む実施形態１２、１３、１４、１５、又は１６のシステム。
【０１３０】
実施形態１８．複数の酸化剤通路を通して酸化剤流れを搬送する段階と、複数の燃料通路を通して燃料流れを搬送する段階と、複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流れの酸化剤圧力を測定する段階と、複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料圧力を測定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの酸化剤圧力及び基準圧力に基づいて複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流量を決定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの燃料流れ及び基準圧力に基づいて複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料流量を決定する段階とを含む燃焼機を作動させる方法。
【０１３１】
実施形態１９．メモリに格納された酸化剤通路データを利用して複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流れの酸化剤流量を決定する段階と、メモリに格納された燃料通路データを利用して複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料流量を決定する段階とを含む実施形態１８の方法。
【０１３２】
実施形態２０．少なくとも部分的にそれぞれの酸化剤通路の酸化剤流れ放出係数に基づいて複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流れの酸化剤流量を決定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの燃料通路の燃料流れ放出係数に基づいて複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料流量を決定する段階とを含む実施形態１８又は１９の方法。
【０１３３】
実施形態２１．少なくとも部分的に酸化剤流量及び燃料流量に基づいて燃焼機に搬送された燃料流れ対酸化剤流れの比を制御する段階を含む実施形態１８、１９、又は２０の方法。
【０１３４】
実施形態２２．燃料流れ対酸化剤流れの比を０．９５〜１．０５の当量比に制御する段階を含む実施形態２１の方法。
【０１３５】
実施形態２３．燃焼機からの排気流れ内の酸化剤濃度を測定する段階と、少なくとも部分的に酸化剤濃度に基づいて燃料流れ対酸化剤流れの比を制御する段階とを含む実施形態２１又は２２の方法。
【０１３６】
実施形態２４．少なくとも部分的にそれぞれの酸化剤通路の酸化剤圧力に基づいて複数の酸化剤通路のうちのそれぞれの酸化剤通路内の酸化剤流れ異常を識別する段階、又は少なくとも部分的にそれぞれの燃料通路の燃料圧力に基づいて複数の燃料通路のうちのそれぞれの燃料通路内の燃料流れ異常を識別する段階を含む実施形態１８、１９、２０、２１、２２、又は２３の方法。
【０１３７】
実施形態２５．複数の酸化剤通路のうちの各酸化剤通路を通る酸化剤流れの酸化剤温度を測定する段階と、複数の燃料通路のうちの各燃料通路を通る燃料流れの燃料温度を測定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの酸化剤温度に基づいて各酸化剤通路を通る酸化剤流れの酸化剤流量を決定する段階と、少なくとも部分的にそれぞれの燃料温度に基づいて各燃料通路を通る燃料流れの燃料流量を決定する段階とを含む実施形態１８、１９、２０、２１、２２、２３、又は２４の方法。
【符号の説明】
【０１３８】
１４  タービンベースのサービスシステム
６８  酸化剤
７０  燃料
１１０  排気ガス再循環経路
３２０  分配流れ測定システム
【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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