(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記タービンセクションの前記下流端から下流側に配置された排気セクションと、
前記排気セクションに結合され、１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素を含む不活性ガスを該排気セクションに送るように構成された流体供給システムと、
軸受ハウジングの軸受キャビティ内に配置された軸受アセンブリを備え、
前記流体供給システムが、前記軸受ハウジングに結合され前記不活性ガスを該軸受ハウジングに送るガスタービンエンジンを備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記排気セクションは、
前記タービンセクションと流体連通状態にある排気通路と、
前記流体供給システムに結合された不活性ガス通路と、有している、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記不活性ガス通路は、前記排気通路に流体的に結合されている、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記排気セクションは、前記排気通路に沿って配置された壁を含み、
前記不活性ガス通路は、該壁の複数の開口部を通って前記排気通路に流体的に結合されている、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記不活性ガス通路は、前記排気通路を取り囲む外側シュラウドキャビティ、前記排気通路によって取り囲まれた内側シュラウドキャビティ、前記排気通路内に突出したベーン、前記軸受アセンブリを有する前記軸受キャビティ、又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つを貫通している、
請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記排気セクションは、
前記排気通路の周りで円周方向に延びる外側シュラウドと、
外側シュラウドキャビティを定めるように前記外側シュラウドの周りで円周方向に延び、前記不活性ガス通路が前記外側シュラウドキャビティを貫通するケーシングと、を有している、
請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記不活性ガスは、窒素、二酸化炭素、アルゴン、又はこれらの何れかの組み合わせを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記流体供給システムは、空気分離ユニット、炭素捕捉システム、ガス分離器、ガス精製器、貯蔵タンク、パイプライン、又はこれらのいずれかの組み合わせに結合されている、
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は、
燃焼生成物を発生させて前記タービンセクションにおいて前記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、
排気ガスを圧縮して前記タービン燃焼器に送るように構成されて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燃焼器セクションと、有している、
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に結合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結合された炭化水素生成システムとを有している、
請求項９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、化学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９に記載のシステム。
【請求項１２】
燃焼生成物を生成するようにタービン燃焼器の燃焼部分において酸化剤及び排気ガスと共に燃料を燃焼させる段階と、
前記タービン燃焼器からの前記燃焼生成物でタービンを駆動する段階と、
排気セクション内の排気通路を通して前記タービンからの前記燃焼生成物を膨張及び冷却する段階と、
流体供給システムから前記排気セクションに１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素を含む不活性ガスを送る段階と、
前記不活性ガスを前記排気セクションの軸受キャビティを通して送る段階を含み、
前記軸受キャビティは、軸受アセンブリを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記不活性ガスを前記流体供給システムから前記排気セクションの外側シュラウドキャビティに送る段階を含み、
前記外側シュラウドキャビティは、外側シュラウドと前記排気セクションのケーシングとの間に配置され、該外側シュラウドは、前記排気通路の周りで円周方向に延びる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記不活性ガスを前記流体供給システムからベーンの内部ベーンキャビティに送る段階を含み、
前記ベーンは、前記排気セクションの前記排気通路内に延びる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記不活性ガスを前記流体供給システムから前記排気セクションの内側シュラウドキャビティに送る段階を含み、
内側シュラウドが、前記内側シュラウドキャビティの周りで円周方向に延び、前記排気通路は、該内側シュラウドの周りで円周方向に延びる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
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であって、該タービン排気セクションが、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と該タービン排気セクションの構造を貫通する不活性ガス通路と、軸受アセンブリを含む軸受キャビティと有するタービン排気セクションと、
前記排気セクションに結合され、１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素を含む不活性ガスを前記タービン排気セクション内の前記不活性ガス通路に送るように構成された流体供給システムと、備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記不活性ガス通路は、前記排気通路から隔離されている、
請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記流体供給システムは、温度制御システム、圧力制御システム、除湿システム、粒子状物質除去システム、又はこれらのいずれかの組み合わせを備えている、
請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１３年１２月１９日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＩＮ  Ａ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥ  ＷＩＴＨ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ」である米国特許本出願第１４／１３５，０５５号、及び２０１３年１月１３日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＩＮ  Ａ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥ  ＷＩＴＨ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ」である米国特許仮出願第６１／７５１，９０２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。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で開示される主題は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン中の構成要素を保護するためのシステム及び方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ガスタービンエンジンは、発電、航空機、及び種々の機械装置など、幅広い種類の用途で使用されている。ガスタービンエンジンは、一般に、燃焼器セクションにおいて酸化剤（例えば、空気）と共に燃料を燃焼させて高温の燃焼生成物を発生し、これによりタービンセクションの１又は２以上のタービン段を駆動する。次いで、タービンセクションは、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動し、これにより燃料と共に燃焼器セクションに吸入するため酸化剤を圧縮する。この場合も同様に、燃料及び酸化剤は、燃焼器セクションにおいて混合され、次いで、燃焼して高温の燃焼生成物を生成する。残念ながら、燃焼器セクション及び排気セクションの特定の構成要素は、構成要素に熱膨張、応力、及び／又は摩耗をもたらす可能性がある高温に曝される。排気ガスはまた、構成要素が高温排気ガスに対してより低い抵抗性を有する場合がある燃焼器セクション及び／又は排気セクションの特定のキャビティ中に漏れる可能性がある。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、かなり大量の排気ガスを大気中に産出する。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。
【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】
第１の実施形態において、システムは、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側に配置された排気セクションと、排気セクションに結合された流体供給システムとを含むガスタービンエンジンを含む。流体供給システムは、不活性ガスを排気セクションに送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と、タービン排気セクションの構造を貫通する不活性ガス通路とを含む。システムはまた、排気セクションに結合された流体供給システムを含む。流体供給システムは、不活性ガスを排気セクション内の不活性ガス通路に送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と、タービン排気セクションの構造を貫通する不活性ガス通路とを含む。
【０００８】
第４の実施形態において、方法は、燃焼生成物を生成するようにタービン燃焼器の燃焼部分において酸化剤及び排気ガスと共に燃料を燃焼させる段階と、タービン燃焼器からの燃焼生成物でタービンを駆動する段階と、排気セクション内の排気通路を通ってタービンからの燃焼生成物を膨張及び冷却する段階と、流体供給システムから排気セクションに不活性ガスを送る段階とを含む。
【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結合されたタービンベースのサービスシステムを有するシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図２】制御システム及び複合サイクルシステムを更に示す、図１のシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図３】ガスタービンエンジン、排気ガス供給システム、及び排気ガス処理システムの詳細を更に示す、図１及び２のシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図４】図１〜３のシステムを作動させるプロセスの１つの実施形態のフローチャートである。
【図５】ガスタービンエンジンに対する流体供給システムの概略図である。
【図６】ガスタービンエンジンに結合された流体供給システムの１つの実施形態の概略図である。
【図７】流体供給システムに結合されたガスタービンエンジンの一部分の断面図である。
【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。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。その上、このような開発の取り組みは、複雑で多大な時間を必要とする場合があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１２】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、単数形の名詞は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。
【００１３】
以下で詳細に検討されるように、開示される実施形態は、全体的に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を備えたガスタービンシステムに関し、より詳細には、ＥＧＲを用いたガスタービンシステムの量論的作動に関する。例えば、ガスタービンシステムは、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスを再循環させ、再循環された排気ガスの少なくとも一部と共に燃料及び酸化剤を量論的に燃焼させて、様々な目標システムにおいて使用するために排気ガスを取り込むよう構成することができる。量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することによって、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）の濃度レベルを上昇させるのに役立ち、種々の目標システムで使用するためにＣＯ2及び窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう後処理することができる。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って種々の排気ガスプロセス（例えば、熱回収、触媒反応、その他）を利用し、これによりＣＯ2の濃度レベルを上昇させ、他のエミッション（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素）の濃度レベルを低下させ、エネルギー回収（例えば、熱回収ユニットを用いて）を向上させることができる。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み合わ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ことができ、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、炭素隔離システム、及び炭化水素生成システムを含む。
【００１４】
開示された実施形態は、ＥＧＲでガスタービンエンジンの構成要素を保護する（例えば、保護ガス流により）ためのシステム及び方法を提供する。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タービン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、タービンセクションの下流端から下流側に配置された排気セクションを含むことができる。更に、ガスタービンエンジンは、排気セクションに結合された流体供給システム（例えば、保護又は不活性ガス供給装置）を含むことができる。流体供給システムは、保護ガス（例えば、不活性ガス）をガスタービンエンジンの排気セクションに送ることができる。例えば、保護ガスは、実質的に又は完全に酸素、空気、又はこれらの何らかの組み合わせを伴わない場合があり、保護ガスはまた、実質的に又は完全に燃料又は未燃炭化水素を伴わない場合がある。従って、保護ガスは、無酸素又は実質的に無酸素保護ガス、及び無燃料又は実質的に無燃料保護ガスとして説明することができる。保護ガスは、希ガス又は実質的に非反応性ガスとすることができる不活性ガスを含むことができる。様々な保護ガスを開示する実施形態で使用することができるが、以下の検討は、非限定的な実施例として不活性ガスに焦点を当てる。流体供給システムによって送られる不活性ガスの実施例は、限定ではないが、窒素、二酸化炭素、アルゴン、排気ガス、又はこれらの何れかの組み合わせを含む。不活性ガスは、排気セクションの種々の構造及び構成要素におけるキャビティを冷却、パージ、流体的に密封、又は希釈するために使用することができる。例えば、流体供給システムによって送られる不活性ガスを使用して、外側シュラウドキャビティ、内側シュラウドキャビティ、ベーン、軸受キャビティ、又はこれらの何らかの組み合わせを冷却することができる。不活性ガスは、流体供給システムから流体供給システムに結合された不活性ガス通路を介してこれらの構造又は構成要素のうちの１又は２以上に送ることができる。
【００１５】
流体供給システムから送られる不活性ガスの温度が、排気セクションの排気通路を通って流れる排気ガスの温度よりも低いと、不活性ガスは、排気セクションの構造及び構成要素を冷却するのに役立つことができる。従って、不活性ガスは、排気セクションの構成要素及び構造の寿命を延ばすのに役立つことができる。排気セクションの構成要素及び構造を冷却した後、不活性ガスは、排気セクションの排気通路を通って流れる排気ガスと組み合わせることができる。特定の実施形態において、排気セクションにおいて冷却するための不活性ガスの使用は、空気のような他の冷却流体と比べて、いくつかの利点を提供することができる。例えば、ガスタービンエンジンからの排気ガスは、排気ガス内で低酸素濃度が望ましい特定の用途に使用することができる。空気と比べて、不活性ガスは、酸素をほとんど含まないか又は全く含まない場合がある。従って、排気セクションの冷却のための不活性ガスの使用は、排気ガスに酸素をほとんど導入しないか又は全く導入しない場合がある。加えて、種々のオイル及び潤滑剤をガスタービンエンジンの排気セクションで使用することができる。排気セクションの冷却中に、不活性ガスは、潤滑剤又はオイルの１又は２以上と接触状態になる可能性がある。空気と比べて、不活性ガスは、オイル及び／又は潤滑剤の劣化をほとんど引き起こさないか又は全く引き起こさないことが可能である。換言すると、不活性ガスは、オイル及び／又は潤滑剤とほとんど反応しない。従って、排気セクションを冷却するための不活性ガスの使用は、排気セクションにおいて使用されるオイル及び潤滑剤の寿命を延ばすことができる。加えて又は代替として、冷却のために不活性ガスを使用する時、排気セクションにおいてより安価なオイル及び／又は潤滑剤を使用することができる。更に、不活性ガスを使用して、排気セクションのキャビティへのあらゆる排気ガスの漏れをパージ及び／又は希釈するのを助けることができる。加えて又は代替として、不活性ガスを使用してキャビティを加圧し、キャビティへの排気ガスの漏れに抵抗することができる。
【００１６】
図１は、タービンベースのサービスシステム１４に関連する炭化水素生成システム１２を有するシステム１０の１つの実施形態の概略図である。以下でより詳細に検討するように、タービンベースのサービスシステム１４の種々の実施形態は、電力、機械出力、及び流体（例えば、排気ガス）などの種々のサービスを炭化水素生成システム１２に提供し、オイル及び／又はガスの生成又は取り出しを促進するよう構成される。図示の実施形態において、炭化水素生成システム１２は、オイル／ガス抽出システム１６及び原油二次回収（ＥＯＲ）システム１８を含み、これらは、地下リザーバ２０（例えば、オイル、ガス、又は炭化水素リザーバ）に結合される。オイル／ガス抽出システム１６は、オイル／ガス井戸２６に結合された様々な坑外設備（クリスマスツリー又は生成ツリー２４など）を含む。更に、井戸２６は、地中３２にある掘削ボア３０を通って地下リザーバ２０まで延びる１又は２以上の管体２８を含むことができる。ツリー２４は、地下リザーバ２０との間で圧力を調節し流れを制御する、１又は２以上のバルブ、チョーク、分離スリーブ、噴出防止装置、及び種々の流れ制御装置を含む。ツリー２４は、一般に、地下リザーバ２０の外への生産流体（例えば、オイル又はガス）の流れを制御するのに使用されるが、ＥＯＲシステム１８は、１又は２以上の流体を地下リザーバ２０内に注入することによりオイル又はガスの生産を増大させることができる。
【００１７】
従って、ＥＯＲシステム１８は、地中３２にあるボア３８を通って地下リザーバ２０内に延びる１又は２以上の管体３６を有する流体注入システム３４を含むことができる。例えば、ＥＯＲシステム１８は、１又は２以上の流体４０（ガス、蒸気、水、化学物質、又はこれらの何らかの組み合わせ）を流体注入システム３４に送ることができる。例えば、以下でより詳細に検討するように、ＥＯＲシステム１８は、タービンベースのサービスシステム１４に結合され、その結果、システム１４は、排気ガス４２（例えば、実質的に又は完全に酸素を伴わない）をＥＯＲシステム１８に送り、注入流体４０として用いることができるようになる。流体注入システム３４は、矢印４４で示されるように、流体４０（例えば、排気ガス４２）を１又は２以上の管体３６を通って地下リザーバ２０に送る。注入流体４０は、オイル／ガス井戸２６の管体２８からオフセット距離４６だけ離れた管体３６を通って地下リザーバ２０に流入する。従って、注入流体４０は、地下リザーバ２０内に配置されたオイル／ガス４８を移動させ、矢印５０で示されるように、オイル／ガス４８を炭化水素生成システム１２の１又は２以上の管体２８を通って上方に送り出す。以下でより詳細に検討するように、注入流体４０は、炭化水素生成システム１２によって必要に応じて施設内で排気ガス４２を発生させることができるタービンベースのサービスシステム１４から生じた排気ガス４２を含むことができる。換言すると、タービンベースのシステム１４は、１又は２以上のサービス（例えば、電力、機械出力、蒸気、水（例えば、脱塩水）と、炭化水素生成システム１２が使用する排気ガス（例えば、実質的に酸素を伴わない）とを同時に発生させ、これによりこのようなサービスの外部供給源への依存を低減又は排除することができる。
【００１８】
図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステム５２及び排気ガス（ＥＧ）プロセスシステム５４を含む。ガスタービンシステム５２は、燃料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。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。開示された実施形態の文脈において、用語「量論的」又は「実質的に量論」とは、約０．９５〜約１．０５の当量比を指すことができる。しかしながら、開示された実施形態はまた、当量比１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、又はそれ以上を含むことができる。この場合も同様に、タービンベースのサービスシステム１４における燃料及び酸化剤の量論的燃焼は、残存する未燃燃料又は酸化剤が実質的に存在しない燃焼生成物又は排気ガス（例えば、４２）をもたらすことができる。例えば、排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセント未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯX）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。しかしながら、開示された実施形態はまた、排気ガス４２中の他の範囲の残留燃料、酸化剤、及び他のエミッションレベルを生成する。本明細書で使用される場合、用語「エミッション」、「エミッションレベル」、及び「エミッション目標」は、特定の燃焼生成物（例えば、ＮＯｘ、ＣＯ、ＳＯｘ、Ｏ2、Ｎ2、Ｈ2、ＨＣｓ、その他）の濃度レベルを指すことができ、これらは、再循環されたガスストリーム、放出されたガスストリーム（例えば、大気中に排気された）、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���ーム中に存在することができる。
【００１９】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及びＥＧプロセスシステム５４は、異なる実施形態において様々な構成要素を含むことができるが、図示のＥＧプロセスシステム５４は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）５６及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム５８を含み、これらは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２から生じた排気ガス６０を受け取って処理する。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらは全体として、排気ガス６０からの熱を水ストリームに伝達して蒸気６２を発生させるよう機能する。蒸気６２は、１又は２以上の蒸気タービン、ＥＯＲシステム１８、又は炭化水素生成システム１２の他の何れかの部分において用いることができる。例えば、ＨＲＳＧ５６は、低圧、中圧、及び／又は高圧の蒸気６２を生成することができ、これらは、低圧、中圧、及び高圧蒸気タービン段又はＥＯＲシステム１８の異なる用途に選択的に適用することができる。蒸気６２に加えて、脱塩水のような処理水６４は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧプロセスシステム５４又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２の別の部分によって生成することができる。処理水６４（例えば、脱塩水）は、内陸又は砂漠地帯などの水不足の領域において特に有用とすることができる。処理水６４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃料の燃焼を生じる大量の空気によって少なくとも部分的に生成することができる。蒸気６２及び水６４の施設内での生成は、多くの用途（炭化水素生成システム１２を含む）で有益であるが、排気ガス４２、６０の施設内での生成は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２から生成される低酸素含有、高圧及び熱に起因して、ＥＯＲシステム１８に特に有益とすることができる。従って、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧプロセスシステム５４の別の部分は、排気ガス６６をＳＥＧＲガスタービンシステム５２に出力又は再循環できると同時に、排気ガス４２を炭化水素生成システム１２と共に使用するためにＥＯＲシステム１８に送ることができる。同様に、排気ガス４２は、炭化水素生成システム１２のＥＯＲシステム１８にて使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２から直接（すなわち、ＥＧプロセスシステム５４を通過することなく）抽出することができる。
【００２０】
排気ガス再循環は、ＥＧプロセスシステム５４のＥＧＲシステム５８により処理される。例えば、ＥＧＲシステム５８は、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、排気ガスプロセスシステム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）、及び制御部を含み、排気ガス再循環経路に沿ってＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（例えば、排気された排気ガス６０）から入力（例えば、吸入された排気ガス６６）まで排気ガスを再循環するようにする。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の圧縮機を有する圧縮機セクションに排気ガス６６を吸入させ、これにより排気ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼器セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、燃料７０は、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、シンガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、ケロシン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、バイオ燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２１】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、燃焼器セクションにおいて排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を混合して燃焼させ、これによりタービンセクションにおいて１又は２以上のタービン段を駆動する高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を発生する。特定の実施形態において、燃焼器セクションにおける各燃焼器は、１又は２以上の予混合燃料ノズル、１又は２以上の拡散燃料ノズル、又は何らかのこれらの組み合わせを含む。例えば、各予混合燃料ノズルは、燃料ノズルの内部で、及び／又は燃料ノズルの部分的に上流側で酸化剤６８と燃料７０を混合し、これにより予混合燃焼（例えば、予混合火炎）のため酸化剤−燃料混合気を燃料ノズルから燃焼ゾーンに注入するよう構成することができる。別の実施例によれば、各拡散燃料ノズルは、酸化剤６８及び燃料７０の流れを燃料ノズル内で分離し、これにより拡散燃焼（例えば、拡散火炎）のため酸化剤６８及び燃料７０を燃料ノズルから燃焼ゾーンに別個に注入するよう構成することができる。詳細には、拡散燃料ノズルによって提供される拡散燃焼は、初期燃焼のポイントすなわち火炎領域まで酸化剤６８及び燃料７０の混合を遅延させる。拡散燃料ノズルを利用する実施形態において、拡散火炎は、一般に酸化剤６８及び燃料７０の別個のストリームの間（すなわち、酸化剤６８及び燃料７０が混合されるときに）の化学量論ポイントにて形成されるので、火炎安定性を向上させることができる。特定の実施形態において、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、拡散燃料ノズル又は予混合燃料ノズルの何れかにおいて酸化剤６８、燃料７０、又は両方と予混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、各燃焼器内での燃焼ポイントにて又はその下流側にて燃焼器内に注入することができる。これらの希釈剤を使用することにより、火炎（例えば、予混合火炎又は拡散火炎）の調質を助け、これにより一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ2）などのＮＯｘエミッションの低減を助けることができる。火炎のタイプに関係なく、燃焼は、高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を生成して、１又は２以上のタービン段を駆動する。各タービン段が排気ガス６０によって駆動されると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、機械出力７２及び／又は電気出力７４（例えば、発電機を介して）を発生する。システム５２はまた、排気ガス６０を出力し、更に水６４を出力することができる。この場合も同様に、水６４は、脱塩水などの処理水とすることができ、これは、設備内又は設備外での様々な用途で有用とすることができる。
【００２２】
排気ガスの抽出はまた、１又は２以上の抽出ポイント７６を用いてＳＥＧＲガスタービンシステム５２により提供される。例えば、図示の実施形態は、抽出ポイント７６から排気ガス４２を受け取り、該排気ガス４２を処理して、次いで、種々の目標システムに排気ガス４２を供給又は分配する排気ガス（ＥＧ）抽出システム８０及び排気ガス（ＥＧ）処理システム８２を有する排気ガス（ＥＧ）供給システム７８を含む。目標システムは、ＥＯＲシステム１８、及び／又はパイプライン８６、貯蔵タンク８８、又は炭素隔離システム９０などの他のシステムを含むことができる。ＥＧ抽出システム８０は、１又は２以上の導管、バルブ、制御部、及び流れ分離装置を含むことができ、これらは、排気ガス４２を酸化剤６８、燃料７０、及び他の汚染物質から隔離すると同時に、抽出した排気ガス４２の温度、圧力、及び流量を制御するのを可能にする。ＥＧ処理システム８２は、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、ガス脱水ユニット、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、排気ガス圧縮機、これらの何れかの組み合わせを含むことができる。ＥＧ処理システム８２のこれらのサブシステムにより、温度、圧力、流量、水分含有量（例えば、水分除去量）、粒子状物質含有量（例えば、粒子状物質除去量）、及びガス組成（例えば、ＣＯ2、Ｎ2、その他の割合）の制御が可能となる。
【００２３】
抽出した排気ガス４２は、目標システムに応じて、ＥＧ処理システム８２の１又は２以上のサブシステムにより処理される。例えば、ＥＧ処理システム８２は、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システムを通じて排気ガス４２の一部又は全てを配向することができ、種々の目標システムで使用するために炭素含有ガス（例えば、二酸化炭素）９２及び／又は窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう制御される。例えば、ＥＧ処理システム８２の実施形態は、ガス分離及び精製を実施し、第１のストリーム９６、第２のストリーム９７、及び第３のストリーム９８のような排気ガス４２の複数の異なるストリーム９５を生成することができる。第１のストリーム９６は、二酸化炭素リッチ及び／又は窒素希薄（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、又はこれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、ＣＯ2リッチ・Ｎ2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、単に非限定的な実施例に過ぎず、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。しかしながら、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、又は様々な組み合わせでＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用することができる。例えば、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）は各々、１又は２以上のＣＯ2リッチ・Ｎ2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）を受け取ることができる。
【００２４】
ＥＧ抽出システム８０は、圧縮機セクション、燃焼器セクション、及び／又はタービンセクションに沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にて排気ガス４２を抽出し、排気ガス４２が、好適な温度及び圧力でＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４において使用できるようにする。ＥＧ抽出システム８０及び／又はＥＧ処理システム８２はまた、ＥＧプロセスシステム５４との間で流体流（例えば、排気ガス４２）を循環させることができる。例えば、ＥＧプロセスシステム５４を通過する排気ガス４２の一部は、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４で使用するためにＥＧ抽出システム８０によって抽出することができる。特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８及びＥＧプロセスシステム５４は、独立しているか、又は互いに一体化することができ、従って、独立したサブシステム又は共通のサブシステムを用いることができる。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＥＧ供給システム７８及びＥＧプロセスシステム５４両方によって用いることができる。ＥＧプロセスシステム５４から抽出される排気ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４における１又は２以上のガス処理段及びその後に続くＥＧ処理システム８２における１又は２以上の追加のガス処理段のような、複数のガス処理段を受けることができる。
【００２５】
各抽出ポイント７６において、抽出した排気ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４において実質的に量論的燃焼及び／又はガス処理に起因して、実質的に酸化剤６８及び燃料７０（例えば、未燃燃料又は炭化水素）が存在しない場合がある。更に、目標システムに応じて、抽出した排気ガス４２は、ＥＧ供給システム７８のＥＧ処理システム８２において更なる処理を受け、これにより何らかの残留する酸化剤６８、燃料７０、又は他の望ましくない燃焼生成物を更に低減することができる。例えば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセントよりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）よりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。従って、排気ガス４２は、ＥＯＲシステム１８と共に使用するのに特に好適である。
【００２６】
タービンシステム５２のＥＧＲ作動は、具体的には、複数の位置７６での排気ガス抽出を可能にする。例えば、システム５２の圧縮機セクションを用いて、どのような酸化剤６８もなしで排気ガス６６を圧縮する（すなわち、排気ガス６６の圧縮のみ）ことができ、その結果、酸化剤６８及び燃料７０の流入前に圧縮機セクション及び／又は燃焼器セクションから実質的に酸素を含まない排気ガス４２を抽出することができるようになる。抽出ポイント７６は、隣接する圧縮機段の間の段間ポートにて、圧縮機排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、又はこれらの組み合わせに位置付けることができる。特定の実施形態において、排気ガス６６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器のヘッド端部部分及び／又は燃料ノズルに達するまでは、酸化剤６８及び燃料７０と混合しないようにすることができる。更に、１又は２以上の流れ分離器（例えば、壁、仕切り、バッフル、又は同様のもの）を用いて、酸化剤６８及び燃料７０を抽出ポイント７６から隔離することができる。これらの流れ分離器を用いると、抽出ポイント７６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器の壁に沿って直接配置することができる。
【００２７】
排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０がヘッド端部部分を通って（例えば、燃料ノズルを通って）各燃焼器の燃焼部（例えば、燃焼室）に流入すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の実質的に量論的な燃焼をもたらすよう制御される。例えば、システム５２は、約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。結果として、各燃焼器における排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の混合気の燃焼生成物は、実質的に酸素及び未燃燃料を含まない。従って、燃焼生成物（又は排気ガス）は、ＥＯＲシステム１８に送られる排気ガス４２として使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２のタービンセクションから抽出することができる。タービンセクションに沿って、抽出ポイント７６は、隣接するタービン段の間の段間ポートなどの何れかのタービン段に位置付けることができる。従って、上述の抽出ポイント７６の何れかを用いて、タービンベースのサービスシステム１４は、排気ガス４２を生成及び抽出し、炭化水素生成システム１２（例えば、ＥＯＲシステム１８）に送出して、地下リザーバ２０からのオイル／ガス４８の生成に用いることができる。
【００２８】
図２は、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２に結合された制御システム１００を示した、図１のシステム１０の１つの実施形態の概略図である。図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、複合サイクルシステム１０２を含み、該複合サイクルシステム１０２は、トッピングサイクルとしてＳＥＧＲガスタービンシステム５２と、ボトミングサイクルとして蒸気タービン１０４と、排気ガス６０から熱を回収して蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生させるＨＲＳＧ５６と、を含む。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合し、量論的燃焼（例えば、予混合及び／又は拡散火炎）をして、これにより排気ガス６０機械出力７２電気出力７４、及び／又は水６４を生成する。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、発電機、酸化剤圧縮機（例えば、主空気圧縮機）、ギアボックス、ポンプ、炭化水素生成システム１２の設備、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動することができる。一部の実施形態において、機械装置１０６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と縦一列に配列された、発電機又は蒸気タービン（例えば、蒸気タービン１０４）などの他の駆動装置を含むことができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（及び何らかの追加の駆動装置）によって駆動される機械装置１０６の出力は、機械出力７２及び電気出力７４を含むことができる。機械出力７２及び／又は電気出力７４は、炭化水素生成システム１２に動力を供給するために施設内で用いることができ、電気出力７４は、送電網又はこれらの組み合わせに配電することができる。機械装置１０６の出力はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼セクションに吸入するため、圧縮酸化剤６８（例えば、空気又は酸素）などの圧縮流体を含むことができる。これらの出力（例えば、排気ガス６０、機械出力７２、電気出力７４、及び／又は水６４）の各々は、タービンベースのサービスシステム１４の１つのサービスとみなすことができる。
【００２９】
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、実質的に酸素を伴わない場合がある排気ガス４２、６０を生成し、該排気ガス４２、６０をＥＧプロセスシステム５４及び／又はＥＧ供給システム７８に送る。ＥＧ供給システム７８は、排気ガス４２（例えば、ストリーム９５）を処理して炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に送給することができる。上記で検討したように、ＥＧプロセスシステム５４は、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むことができる。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらを用いて排気ガス６０から熱を回収して水１０８に伝達し、蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と同様に、蒸気タービン１０４は、１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動し、これにより機械出力７２及び電気出力７４を生成することができる。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、縦一列の形態で配列されて、同じ機械装置１０６を駆動する。しかしながら、他の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、異なる機械装置１０６を別個に駆動し、機械出力７２及び／又は電気出力７４を独立して生成することができる。蒸気タービン１０４がＨＲＳＧ５６からの蒸気６２により駆動されると、蒸気６２の温度及び圧力が漸次的に低下する。従って、蒸気タービン１０４は、使用した蒸気６２及び／又は水１０８をＨＲＳＧ５６に戻すよう再循環し、排気ガス６０からの熱回収を介して追加の蒸気を発生させる。蒸気発生に加えて、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧプロセスシステム５４の別の部分は、水６４、及び炭化水素生成システム１２と共に用いるための排気ガス４２、並びにＳＥＧＲガスタービンシステム５２への入力として使用する排気ガス６６を生成することができる。例えば、水６４は、他の用途で使用するための脱塩水のような処理水６４とすることができる。脱塩水は、水の利用性が低い領域で特に有用とすることができる。排気ガス６０に関しては、ＥＧプロセスシステム５４の実施形態は、排気ガス６０をＨＲＳＧ５６に通過させるかどうかに関係なく、ＥＧＲシステム５８を通じて排気ガス６０を再循環するよう構成することができる。
【００３０】
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、システム５２の排気出口から排気入口まで延びる排気ガス再循環経路１１０を有する。排気ガス６０は、経路１１０に沿って、図示の実施形態においてＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むＥＧプロセスシステム５４を通過する。ＥＧＲシステム５８は、経路１１０に沿って直列及び／又は並列配列で、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）を含むことができる。換言すると、ＥＧＲシステム５８は、システム５２の排気ガス出口と排気ガス入口との間の排気ガス再循環経路１１０に沿って、何れかの流れ制御構成要素、圧力制御構成要素、温度制御構成要素、湿度制御構成要素、及びガス組成制御構成要素を含むことができる。従って、経路１１０に沿ってＨＲＳＧ５６を備えた実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、ＥＧＲシステム５８の１つの構成要素とみなすことができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、排気ガス再循環経路１１０とは独立して排気ガス経路に沿って配置することができる。ＨＲＳＧ５６がＥＧＲシステム５８と別個の経路に沿っているか、又は共通の経路に沿っているかに関係なく、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８は、排気ガス６０を吸入して、再循環される排気ガス６０か、又はＥＧ供給システム７８（例えば、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４のため）と共に使用するための排気ガス４２か、或いは別の出力の排気ガスを出力する。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０（例えば、予混合火炎及び／又は拡散火炎）を吸入して混合し、量論的燃焼して、ＥＧプロセスシステム５４、炭化水素生成システム１２、又は他のシステム８４に分配するために実質的に酸素及び燃料を含まない排気ガス６０を生成する。
【００３１】
図１を参照しながら上述したように、炭化水素生成システム１２は、地下リザーバ２０からオイル／ガス井戸２６を通るオイル／ガス４８の回収又は生成を促進する様々な設備を含むことができる。例えば、炭化水素生成システム１２は、流体注入システム３４を有するＥＯＲシステム１８を含むことができる。図示の実施形態において、流体注入システム３４は、排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２及び蒸気注入ＥＯＲシステム１１４を含む。流体注入システム３４は、様々な供給源から流体を受け取ることができるが、図示の実施形態は、タービンベースのサービスシステム１４から排気ガス４２及び蒸気６２を受け取ることができる。タービンベースのサービスシステム１４により生成される排気ガス４２及び／又は蒸気６２はまた、他のオイル／ガスシステム１１６で使用するため炭化水素生成システム１２に送ることができる。
【００３２】
排気ガス４２及び蒸気６２の量、品質、及び流れは、制御システム１００により制御することができる。制御システム１００は、タービンベースのサービスシステム１４に完全に専用とすることができ、或いはまた、任意選択的に、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４の制御を行うことができる。図示の実施形態において、制御システム１００は、プロセッサ１２０、メモリ１２２、蒸気タービン制御部１２４、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６、及び機械制御部１２８を有するコントローラ１１８を含む。プロセッサ１２０は、タービンベースのサービスシステム１４を制御するために単一のプロセッサか、又はトリプル冗長プロセッサのような２又はそれ以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。制御部１２４、１２６、及び１２８は、ソフトウェア及び／又はハードウェア制御部を含むことができる。例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８は、メモリ１２２上に格納されてプロセッサ１２０により実行可能な種々の命令又はコードを含むことができる。制御部１２４は、蒸気タービン１０４の作動を制御するよう構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するよう構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するよう構成される。従って、コントローラ１１８（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）は、タービンベースのサービスシステム１４の種々のサブシステムを協働させて、炭化水素生成システム１２に排気ガス４２の好適なストリームを提供するよう構成することができる。
【００３３】
制御システム１００の特定の実施形態において、図面において示され且つ本明細書で記載される各要素（例えば、システム、サブシステム、及び構成要素）は、（例えば、このような要素の直接内部に、上流側に、又は下流側に）センサ及び制御デバイスのような１又は２以上の工業用制御特徴要素を含み、これらは、コントローラ１１８と共に工業用制御ネットワークを介して互いに通信可能に結合される。例えば、各要素に関連する制御デバイスは、専用のデバイスコントローラ（例えば、プロセッサ、メモリ、及び制御命令を含む）、１又は２以上のアクチュエータ、バルブ、スイッチ、及び工業用制御機器を含むことができ、これらは、センサフィードバック１３０、コントローラ１１８からの制御信号、ユーザからの制御信号、又はこれらの組み合わせに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で記載される制御機能の何れも、コントローラ１１８、 各要素に関連する専用のデバイスコントローラ、又はこれらの組み合わせにより格納され及び／又は実行可能な制御命令を用いて実施することができる。
【００３４】
このような制御機能を可能にするために、制御システム１００は、種々の制御部（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）の実行の際に使用するセンサフィードバック１３０を得るために、システム１０全体にわたって配置された１又は２以上のセンサを含む。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、或いは、タービンベースのサービスシステム１４又は炭化水素生成システム１２にわたる他の何れかの構成要素にわたって配置されたセンサから取得することができる。例えば、センサフィードバック１３０は、温度フィードバック、圧力フィードバック、流量フィードバック、火炎温度フィードバック、燃焼ダイナミックスフィードバック、吸入酸化剤組成フィードバック、吸入燃料組成フィードバック、排気ガス組成フィードバック、機械出力７２の出力レベル、電気出力７４の出力レベル、排気ガス４２、６０の出力量、水６４の出力量又は品質、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２において量論的燃焼を可能にする排気ガス４２、６０の組成を含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、酸化剤６８の酸化剤供給経路に沿った１又は２以上の吸入酸化剤センサ、燃料７０の燃料供給経路に沿った１又は２以上の吸入燃料センサ、及び排気ガス再循環経路１１０に沿って配置され及び／又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２内部に配置された１又は２以上の排気エミッションセンサからのフィードバックを含むことができる。吸入酸化剤センサ、吸入燃料センサ、及び排気エミッションセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び組成センサを含むことができる。エミッションセンサは、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘセンサ）、炭素酸化物（例えば、ＣＯセンサ及びＣＯ2センサ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘセンサ）、水素（例えば、Ｈ2センサ）、酸素（例えば、Ｏ2センサ）、未燃炭化水素（例えば、ＨＣセンサ）、又は他の不完全燃焼生成物、或いはこれらの組み合わせに対するセンサを含むことができる。
【００３５】
このフィードバック１３０を用いて、制御システム１００は、当量比を好適な範囲内、例えば、例えば、約０．９５〜約１．０５、約０．９５〜約１．０、約１．０〜約１．０５、又は実質的に１．０に維持するよう、（他の作動パラメータの中でも特に）ＳＥＧＲガスタービンシステム５２への排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０の吸入流を調整（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。例えば、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、排気エミッション（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プロセスシステム５４における酸化剤圧縮機、燃料ポンプ、又は何れかの構成要素；ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの構成要素；又はこれらの組み合わせを含む、例示され図面を参照して説明された構成要素の何れかを含むことができる。制御される構成要素は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃焼をする酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６の流量、温度、圧力、又はパーセンテージ（例えば、当量比）を調整（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。制御される構成要素はまた、触媒ユニット（例えば、酸化触媒ユニット）、触媒ユニットのための供給源（例えば、酸化燃料、熱、電気、その他）、ガス精製及び／又は分離ユニット（例えば、溶剤ベース分離器、吸収器、フラッシュタンク、その他）、及び濾過ユニットなど、１又は２以上のガス処理システムを含むことができる。ガス処理システムは、排気ガス再循環経路１１０、通気経路（例えば、大気中に排気された）、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。
【００３６】
特定の実施形態において、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、約１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、又は１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満のように、エミッションレベル（例えば、排気ガス４２の濃度レベル、６０、９５）を目標範囲に維持又は低減するよう１又は２以上の構成要素を制御することができる。これらの目標範囲は、排気エミッション（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。
【００３７】
制御システム１００はまた、ローカルインタフェース１３２及びリモートインタフェース１３４に結合することができる。例えば、ローカルインタフェース１３２は、タービンベースのサービスシステム１４及び／又は炭化水素生成システム１２にて施設内に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。対照的に、リモートインタフェース１３４は、インターネット接続を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２の施設外に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。これらのインタフェース１３２及び１３４は、センサフィードバック１３０、作動パラメータ及びその他の１又は２以上のグラフィック表示を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４の監視及び制御を可能にする。
【００３８】
この場合も同様に、上述のように、コントローラ１１８は、タービンベースのサービスシステム１４の制御を可能にする様々な制御部１２４、１２６、及び１２８を含む。蒸気タービン制御部１２４は、センサフィードバック１３０を受け取り、蒸気タービン１０４の作動を可能にする制御コマンドを出力することができる。例えば、蒸気タービン制御部１２４は、ＨＲＳＧ５６、機械装置１０６、蒸気６２の経路に沿った温度及び圧力センサ、水１０８の経路に沿った温度及び圧力センサ、及び機械出力７２及び電気出力７４を示す種々のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、又はこれらの組み合わせに沿って配置された１又は２以上のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部又は外部に配置された、温度センサ、圧力センサ、クリアランスセンサ、振動センサ、火炎センサ、燃料組成センサ、排気ガス組成センサ、又はこれらの組み合わせから得ることができる。最後に、機械制御部１２８は、機械出力７２及び電気出力７４に関連する種々のセンサ並びに機械装置１０６内に配置されたセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。これら制御部１２４、１２６、及び１２８の各々は、センサフィードバック１３０を用いて、タービンベースのサービスシステム１４の作動を改善する。
【００３９】
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＥＧプロセスシステム５４、ＥＧ供給システム７８、炭化水素生成システム１２、及び／又は他のシステム８４における排気ガス４２、６０、９５の量及び品質を制御する命令を実行することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、排気ガス６０中の酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のレベルを排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２と共に使用するのに好適な閾値未満に維持することができる。特定の実施形態において、この閾値レベルは、排気ガス４２、６０の容積で酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料が１、２、３、４、又は５パーセント未満とすることができ、或いは、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料（及び他の排気エミッション）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１又は２以上の命令を実行することができる。
【００４０】
図３は、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４と共に使用するためのＳＥＧＲガスタービンシステム５２の詳細を更に例示した、システム１０の実施形態の概略図である。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＥＧプロセスシステム５４に結合されたガスタービンエンジン１５０を含む。図示のガスタービンエンジン１５０は、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及び膨張器セクション又はタービンセクション１５６を含む。圧縮機セクション１５２は、直列配列で配置された回転圧縮機ブレードの１〜２０段のような１又は２以上の排気ガス圧縮機又は圧縮機段１５８を含む。同様に、燃焼器セクション１５４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の回転軸線１６２の周りで円周方向に配置された１〜２０の燃焼器１６０のような１又は２以上の燃焼器１６０を含む。更に、各燃焼器１６０は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するよう構成された１又は２以上の燃料ノズル１６４を含むことができる。例えば、各燃焼器１６０のヘッド端部部分１６６は、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上の燃料ノズル１６４を収容することができ、該燃料ノズルは、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０のストリーム又は混合気を燃焼器１６０の燃焼部分１６８（例えば、燃焼室）に注入することができる。
【００４１】
燃料ノズル１６４は、予混合燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料予混合火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０を予混合するよう構成された）及び／又は拡散燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料拡散火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０の別個の流れを注入するよう構成された）のあらゆる組み合わせを含むことができる。予混合燃料ノズル１６４の実施形態は、燃焼室１６８における注入及び燃焼の前に、ノズル１６４内で酸化剤６８及び燃料７０を内部で混同するためのスワールベーン、混合チャンバ、又は他の特徴要素を含むことができる。予混合燃料ノズル１６４はまた、少なくとも一部が部分的に混合された酸化剤６８及び燃料７０を受け取ることができる。特定の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離すると同時に、注入ポイントまで１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）の流れも隔離することができる。他の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離するが、注入ポイントの前に１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）を酸化剤６８及び／又は燃料７０と部分的に混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ゾーンにて又はその下流側で燃焼器内（例えば、高温の燃焼生成物内）に注入され、これにより高温の燃焼生成物の温度を低下させ、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ及びＮＯ2）のエミッションを低減するのを助けることができる。燃料ノズル１６４のタイプに関係なく、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８及び燃料７０の実質的に量論的燃焼を提供するよう制御することができる。
【００４２】
拡散燃料ノズル１６４を用いた拡散燃焼の実施形態において、燃料７０及び酸化剤６８は一般に、拡散火炎の上流側では混合せず、むしろ、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面にて直接混合及び反応し、及び／又は火炎表面が燃料７０及び酸化剤６８間の混合位置に存在する。詳細には、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面（又は拡散境界／界面）に別個に接近し、次いで、火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って拡散（例えば、分子及び粘性拡散を介して）し、拡散火炎を発生する。燃料７０及び酸化剤６８は、この火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って実質的に量論比にあるものとすることができる点は注目すべきであり、その結果、この火炎表面に沿ってより高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）を生じることができる。量論的燃料／酸化剤比は一般に、燃料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のあらゆる予混合を依然として回避しながら、温度及びエミッションを制御することができる。例えば、開示された実施形態は、燃料７０及び酸化剤６８とは別個に（例えば、燃焼ポイントの後及び／又は拡散火炎から下流側で）１又は２以上の希釈剤を導入することができ、これにより、温度を低下させ、拡散火炎により生じたエミッションを低減するのを助けることができる。
【００４３】
作動時には、図示のように、圧縮機セクション１５２は、ＥＧプロセスシステム５４からの排気ガス６６を受け取って圧縮し、次いで、圧縮した排気ガス１７０を燃焼器セクション１５４における燃焼器１６０の各々に出力する。各燃焼器１６０内で燃料７０、酸化剤６８、及び排気ガス１７０が燃焼すると、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２（すなわち、燃焼ガス）がタービンセクション１５６に送られる。圧縮機セクション１５２と同様に、タービンセクション１５６は、一連の回転タービンブレードを有することができる１又は２以上のタービン又はタービン段１７４を含む。ここで、これらのタービンブレードは、燃焼器セクション１５４において発生した燃焼生成物１７２により駆動され、これにより機械装置１０６に結合されたシャフト１７６の回転を駆動する。この場合も同様に、機械装置１０６は、タービンセクション１５６に結合された機械装置１０６、１７８及び／又は圧縮機セクション１５２に結合された機械装置１０６、１８０など、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの端部に結合された様々な機器を含むことができる。特定の実施形態において、機械装置１０６、１７８、１８０は、１又は２以上の発電機、酸化剤６８用の酸化剤圧縮機、燃料７０用の燃料ポンプ、ギアボックス、又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２ に結合された追加の駆動装置（例えば、蒸気タービン１０４、電気モータ、その他）を含むことができる。以下では、表１を参照しながら、非限定的な実施例を更に詳細に検討する。図示のように、タービンセクション１５６は、排気ガス６０を出力して、排気ガス再循環経路１１０に沿ってタービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から排気ガス入口１８４に再循環して圧縮機セクション１５２内に入る。排気ガス再循環経路１１０に沿って、排気ガス６０は、上記で詳細に検討したようにＥＧプロセスシステム５４（例えば、ＨＲＳＧ５６及び／又はＥＧＲシステム５８）を通過する。
【００４４】
この場合も同様に、燃焼器セクション１５４における各燃焼器１６０は、加圧排気ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合して、量論的に燃焼し、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２を生成して、タービンセクション１５６を駆動する。特定の実施形態において、酸化剤６８は、１又は２以上の酸化剤圧縮機（ＭＯＣ）を有する主酸化剤圧縮（ＭＯＣ）システム（例えば、主空気圧縮（ＭＡＣ）システム）のような酸化剤圧縮システム１８６により圧縮される。酸化剤圧縮システム１８６は、駆動装置１９０に結合された酸化剤圧縮機１８８を含む。例えば、駆動装置１９０は、電気モータ、燃焼エンジン、又はこれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、駆動装置１９０は、ガスタービンエンジン１５０のようなタービンエンジンとすることができる。従って、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６の一体化部分とすることができる。換言すると、圧縮機１８８は、ガスタービンエンジン１５０のシャフト１７６により供給される機械出力７２によって直接的又は間接的に駆動することができる。このような実施形態においては、圧縮機１８８は、タービンエンジン１５０からの出力に依存するので、駆動装置１９０は除外してもよい。しかしながら、１つよりも多い酸化剤圧縮機を利用する特定の実施形態において、第１の酸化剤圧縮機（例えば、低圧（ＬＰ）酸化剤圧縮機）は、駆動装置１９０により駆動することができるが、シャフト１７６は、第２の酸化剤圧縮機（例えば、高圧（ＨＰ）酸化剤圧縮機）を駆動し、或いは、その逆もまた可能である。例えば、別の実施形態において、ＨＰ  ＭＯＣは、駆動装置１９０により駆動され、ＬＰ酸化剤圧縮機は、シャフト１７６により駆動される。図示の実施形態において、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６から分離されている。これらの実施形態の各々において、圧縮システム１８６は、酸化剤６８を圧縮して燃料ノズル１６４及び燃焼器１６０に供給する。従って、機械装置１０６、１７８、１８０の一部又は全ては、圧縮システム１８６（例えば、圧縮機１８８及び／又は追加の圧縮機）の作動効率を向上させるように構成することができる。
【００４５】
要素符号１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０６Ｄ、１０６Ｅ、及び１０６Ｆで示される機械装置１０６の様々な構成要素は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組み合わせで、シャフト１７６の軸線に沿って及び／又はシャフト１７６の軸線に平行に配置することができる。例えば、機械装置１０６、１７８、１８０（例えば、１０６Ａから１０６Ｆ）は、任意の順序で、１又は２以上のギアボックス（例えば、平行シャフト、遊星ギアボックス）、１又は２以上の圧縮機（例えば、酸化剤圧縮機、ＥＧブースタ圧縮機のようなブースタ圧縮機）、１又は２以上の発電ユニット（例えば、発電機）、１又は２以上の駆動装置（例えば、蒸気タービンエンジン、電気モータ）、熱交換ユニット（例えば、直接式又は間接式熱交換器）、クラッチ、又はこれらの組み合わせの何らかの直列及び／又は並列配列を含むことができる。圧縮機は、軸方向圧縮機、半径方向又は遠心式圧縮機、又はこれらの組み合わせを含むことができ、各々が１又は２以上の圧縮段を有する。熱交換器に関しては、直接式熱交換器は、ガス流を直接冷却するためにガス流（例えば、酸化剤流）に液体噴霧を注入する噴霧冷却器（例えば、噴霧中間冷却器）を含むことができる。間接式熱交換器は、冷却剤流（例えば、水、空気、冷媒、又は他の何れかの液体又は気体冷却剤）から流体流（例えば、酸化剤流）を分離するような、第１及び第２の流れを分離する少なくとも１つの壁（例えば、シェル及び管体熱交換器）を含むことができ、ここで冷却剤流は、どのような直接接触もなく流体流から熱を伝達する。間接式熱交換器の実施例は、中間冷却器熱交換器、及び熱回収蒸気発生器のような熱回収ユニットを含む。熱交換器はまた、ヒーターを含むことができる。以下でより詳細に検討するように、これらの機械構成要素の各々は、表１に記載される非限定的な実施例によって示される様々な組み合わせで用いることができる。
【００４６】
一般に、機械装置１０６、１７８、１８０は、例えば、システム１８６における１又は２以上の酸化剤圧縮機の作動速度を調整し、冷却を通じて酸化剤６８の圧縮を促進させ、及び／又は余剰出力を抽出することによって、圧縮システム１８６の効率を向上させるよう構成することができる。開示された実施形態は、直列及び並列配列の機械装置１０６、１７８、１８０における上述の構成要素のあらゆる並び換えを含むことを意図しており、構成要素の１つ、２つ以上、又は全てがシャフト１７６から出力を引き出しており、或いは全て引き出していない。以下で示すように、表１は、圧縮機及びタービンセクション１５２、１５６に近接して配置及び／又は結合された機械装置１０６、１７８、１８０の配列の幾つかの非限定的な実施例を示している。
【００４７】
表１
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【００４８】
表１において上記で示したように、冷却ユニットはＣＬＲで表され、クラッチはＣＬＵで表され、駆動装置はＤＲＶで表され、ギアボックスはＧＢＸで表され、発電機はＧＥＮで表され、加熱ユニットはＨＴＲで表され、主酸化剤圧縮機ユニットはＭＯＣで表され、低圧及び高圧変形形態はそれぞれＬＰ  ＭＯＣ及びＨＰ  ＭＯＣで表され、蒸気発生器ユニットはＳＴＧＮで表されている。表１は、圧縮機セクション１５２又はタービンセクション１５６に向かって機械装置１０６、１７８、１８０を順次的に示しているが、表１はまた、逆順の機械装置１０６、１７８、１８０も包含することを意図している。表１において、２又はそれ以上の構成要素を含むあらゆる欄（セル）は、構成要素の並列配列を包含することを意図している。表１は、機械装置１０６、１７８、１８０の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。機械装置１０６、１７８、１８０のこれらの構成要素は、ガスタービンエンジン１５０に送られる温度、圧力、及び流量のフィードバック制御を可能にすることができる。以下でより詳細に検討するように、酸化剤６８及び燃料７０は、加圧排気ガス１７０の品質を劣化させる何らかの酸化剤６８又は燃料７０無しで、排気ガス１７０の分離及び抽出を可能にするよう特別に選択された位置においてガスタービンエンジン１５０に供給することができる。
【００４９】
図３に示すように、ＥＧ供給システム７８は、ガスタービンエンジン１５０と目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）との間に配置される。詳細には、ＥＧ供給システム７８（例えば、ＥＧ抽出システム（ＥＧＥＳ）８０）は、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及び／又はタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にてガスタービンエンジン１５０に結合することができる。例えば、抽出ポイント７６は、圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接する圧縮機段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。同様に、抽出ポイント７６は、タービン段の間の圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接するタービン段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。別の実施例によれば、抽出ポイント７６は、燃焼器セクション１５４全体にわたって多数の位置に配置することができ、これらは、異なる温度、圧力、流量、及びガス組成を提供することができる。これらの抽出ポイント７６の各々は、ＥＧ抽出導管、１又は２以上のバルブ、センサ、及び制御部を含むことができ、これらは、ＥＧ供給システム７８への抽出排気ガス４２の流れを選択的に制御するのに用いることができる。
【００５０】
ＥＧ供給システム７８によって分配される抽出した排気ガス４２は、目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）に好適な制御された組成を有する。例えば、これらの抽出ポイント７６の各々において、排気ガス１７０は、酸化剤６８及び燃料７０の注入ポイント（又は流れ）から実質的に隔離することができる。換言すると、ＥＧ供給システム７８は、どのような酸化剤６８又は燃料７０の追加も無しに排気ガス１７０をガスタービンエンジン１５０から抽出するよう特別に設計することができる。更に、燃焼器１６０の各々における量論的燃焼の観点で、抽出した排気ガス４２は、実質的に酸素及び燃料を含まないものとすることができる。ＥＧ供給システム７８は、原油二次回収、炭素隔離、貯蔵、又は施設外の場所への輸送など、種々のプロセスで使用するために抽出した排気ガス４２を炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に直接的又は間接的に送ることができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８は、目標システムと共に使用する前に、排気ガス４２を更に処理するためにＥＧ処理システム（ＥＧＴＳ）８２を含む。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2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み合わせで用いることができる。
【００５１】
ＥＧ供給システム７８において実施された排気ガスの処理と同様に、ＥＧプロセスシステム５４は、要素番号１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０により示されるような、複数の排気ガス（ＥＧ）処理構成要素１９２を含むことができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組み合わせで排気ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる。例えば、ＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、任意の順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、又はこれらの何れかの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、触媒システムは、酸化触媒、一酸化炭素還元触媒、窒素酸化物還元触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。開示された実施形態は、直列及び並列配列の上述の構成要素１９２のあらゆる並び換えを含むことを意図している。以下に示すように、表２は、排気ガス再循環経路１１０に沿った構成要素１９２の配列の幾つかの非限定的な実施例を示している。
【００５２】
表２
0006321038.tif 000003
【００５３】
表２において上記で示したように、触媒ユニットはＣＵで表され、酸化触媒ユニットはＯＣＵで表され、ブースタブロアはＢＢで表され、熱交換器はＨＸで表され、熱回収ユニットはＨＲＵで表され、熱回収蒸気発生器はＨＲＳＧで表され、凝縮器はＣＯＮＤで表され、蒸気タービンはＳＴで表され、粒子状物質除去ユニットはＰＲＵで表され、除湿ユニットはＭＲＵで表され、フィルタはＦＩＬで表され、凝集フィルタはＣＦＩＬで表され、水不透過性フィルタはＷＦＩＬで表され、慣性力選別装置はＩＮＥＲで表され、希釈剤供給システム（例えば、蒸気、窒素、又は他の不活性ガス）はＤＩＬで表される。表２は、タービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に向かって構成要素１９２を順次的に示しているが、図示の構成要素１９２の逆順も包含することを意図している。表２において、２又はそれ以上の構成要素を含むあらゆる欄（セル）は、構成要素を備えた一体的ユニット、構成要素の並列配列、又はこれらの組み合わせを包含することを意図している。更に、表２において、ＨＲＵ、ＨＲＳＧ、及びＣＯＮＤはＨＥの実施例であり、ＨＲＳＧは、ＨＲＵの実施例であり、ＣＯＮＤ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＷＲＵの実施例であり、ＩＮＥＲ、ＦＩＬ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＰＲＵの実施例であり、ＷＦＩＬ及びＣＦＩＬは、ＦＩＬの実施例である。この場合も同様に、表２は、構成要素１９２の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。特定の実施形態において、図示の構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、又はこれらの組み合わせ内で部分的に又は完全に一体化することができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２は、温度、圧力、流量及びガス組成のフィードバック制御を可能にすると同時に、排気ガス６０から水分及び粒子状物質を除去することができる。更に、処理された排気ガス６０は、ＥＧ供給システム７８で使用するために１又は２以上の抽出ポイント７６にて抽出され、及び／又は圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に再循環することができる。
【００５４】
処理された再循環排気ガス６６が圧縮機セクション１５２を通過すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の管路２１２（例えば、ブリード導管又はバイパス導管）に沿って加圧排気ガスの一部を抜き取ることができる。各管路２１２は、排気ガスを１又は２以上の熱交換器２１４（例えば、冷却ユニット）に送り、これによりＳＥＧＲガスタービンシステム５２への再循環のために排気ガスを冷却することができる。例えば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、タービンケーシング、タービンシュラウド、軸受、及び他の構成要素の冷却及び／又はシールのため管路２１２に沿ってタービンセクション１５６に送ることができる。このような実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、冷却及び／又はシール目的でタービンセクション１５６を通って何らかの酸化剤６８（又は他の可能性のある汚染物質）を送らず、従って、冷却された排気ガスの何らかの漏洩が、タービンセクション１５６のタービン段を流動し駆動する高温の燃焼生成物（例えば、作動排気ガス）を汚染することはない。別の実施例によれば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、管路２１６（例えば、戻り導管）に沿って圧縮機セクション１５２の上流側圧縮機段に送られ、これにより圧縮機セクション１５２による圧縮効率を向上させることができる。このような実施形態において、熱交換器２１４は、圧縮機セクション１５２における段間冷却ユニットとして構成することができる。このようにして、冷却された排気ガスは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動効率を向上させるのを助けると同時に、排気ガスの純度（例えば、実質的に酸化剤及び燃料を含まない）を維持するのを助ける。
【００５５】
図４は、図１〜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。
【００５６】
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、又はこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、酸化剤６８は、図３に示す酸化剤圧縮システム１８６により圧縮することができる。プロセス２２０はまた、ブロック２２６で示されるように、始動モード２２２の間、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に燃料を供給するのを開始することができる。始動モード２２２の間、プロセス２２０はまた、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に排気ガス（利用可能な）供給するのを開始することができる。例えば、燃料ノズル１６４は、１又は２以上の拡散火炎、予混合火炎、又は拡散火炎と予混合火炎の組み合わせを生成することができる。始動モード２２２の間、ガスタービンエンジン１５６により生成される排気ガス６０は、量及び／又は品質が不十分又は不安定になる可能性がある。従って、始動モードの間、プロセス２２０は、１又は２以上の貯蔵ユニット（例えば、貯蔵タンク８８）、パイプライン８６、他のＳＥＧＲガスタービンシステム５２、又は他の排気ガス供給源から排気ガス６６を供給することができる。
【００５７】
次いで、プロセス２２０は、ブロック２３０で示されるように、燃焼器１６０において圧縮された酸化剤、燃料、及び排気ガスの混合気を燃焼させて高温燃焼ガス１７２を生成することができる。詳細には、プロセス２２０は、燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０において混合気の量論的燃焼（例えば、量論的拡散燃焼、予混合燃焼、又は両方）を可能にするよう、図２の制御システム１００により制御することができる。しかしながら、始動モード２２２の間、混合気の量論的燃焼を維持することが特に困難となる可能性がある（及びひいては低レベルの酸化剤及び未燃燃料が高温燃焼ガス１７２中に存在する可能性がある）。結果として、始動モード２２２において、高温燃焼ガス１７２は、以下で更に詳細に検討するように、定常状態モード中よりも多くの量の残留酸化剤６８及び燃料７０を有する可能性がある。このため、プロセス２２０は、始動モードの間に高温燃焼ガス１７２中の残留酸化剤６８及び燃料７０を低減又は排除するよう１又は２以上の制御命令を実行することができる。
【００５８】
次いで、プロセス２２０は、ブロック２３２で示されるように、高温燃焼ガス１７２を用いてタービンセクション１５６を駆動する。例えば、高温燃焼ガス１７２は、タービンセクション１５６内に配置された１又は２以上のタービン段１７４を駆動することができる。タービンセクション１５６の下流側では、プロセス２２０は、ブロック２３４で示されるように、最終タービン段１７４からの排気ガス６０を処理することができる。例えば、排気ガス処理ステップ２３４は、濾過、何らかの残留酸化剤６８及び／又は燃料７０の触媒反応、化学的処理、ＨＲＳＧ５６を用いた熱回収、及びその他を含むことができる。プロセス２２０はまた、ブロック２３６で示されるように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の圧縮機セクション１５２に排気ガス６０の少なくとも一部を再循環することができる。例えば、排気ガスの再循環ステップ２３６は、図１〜図３に示すように、ＥＧプロセスシステム５４を有する排気ガス再循環経路１１０の通過を含むことができる。
【００５９】
次いで、再循環された排気ガス６６は、ブロック２３８で示されるように、圧縮機セクション１５２において圧縮することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、圧縮機セクション１５２の１又は２以上の圧縮機段１５８において再循環された排気ガス６６を順次的に圧縮することができる。続いて、加圧排気ガス１７０は、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給することができる。次いで、ブロック２４０で示されるように、プロセス２２０が最終的に定常状態モードに移行するまで、ステップ２３０、２３２、２３４、２３６、及び２３８を繰り返すことができる。移行ステップ２４０になると、プロセス２２０は、引き続きステップ２２４〜２３８を実施することができるが、更に、ブロック２４２で示されるように、ＥＧ供給システム７８を介して排気ガス４２の抽出を開始することができる。例えば、排気ガス４２は、図３に示すように、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及びタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出することができる。次いで、プロセス２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜３に示されるＥＯＲシステム１８の排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２によって用いることができる。
【００６０】
図５は、ガスタービンエンジン１５０の種々の構造及び構成要素におけるキャビティを冷却、パージ、及び／又は希釈するため保護流体（例えば、ガス）を用いるガスタービンエンジン１５０の実施形態の概略図である。例えば、保護流体は、ガスタービンエンジン１５０を冷却するために用いる不活性ガスとすることができる。図示のように、不活性ガスの１又は２以上の供給源２６０は、１又は２以上の不活性ガス２６４をガスタービンエンジン１５０に供給するガスタービン流体供給システム２６２に提供することができる。例えば、空気分離ユニット（ＡＳＵ）２６６は、圧縮機２７０を介して空気２６８を受け取ることができる。ＡＳＵ２６６は、例えば、蒸留技術により空気２６８を成分ガスに分離するように作動することができる。例えば、ＡＳＵ２６６は、それに圧縮機２７０から供給された空気２６８から酸素２７２を分離することができる。加えて、ＡＳＵ２６６は、窒素２７４、アルゴン２７６、又は他の不活性ガス２７８を空気２６８から分離することができる。ガス２７４、２７６及び／又は２７８の何れも、流体供給システム２６２によってガスタービンエンジン１５０に供給される不活性ガス２６４のうちの１つとして使用することができる。
【００６１】
他の実施形態において、シンガス２８０又は合成ガスは、ガス化プロセスにより生成することができる。シンガス２８０は、一酸化炭素と水素の混合気を含むことができる。シンガス２８０は、ガス処理システム２８２に供給されて、種々の不純物又は他の不必要な成分をシンガス２８０から除去することができる。特定の実施形態において、ガス処理システム２８２からの処理済シンガスは、シンガス２８０中に含まれる炭素質ガス（例えば、二酸化炭素）を除去及び処理することができる炭素捕捉システム２８４に供給することができる。炭素捕捉システム２８４は、圧縮機、精製器、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。例えば、炭素捕捉システム２８４は、二酸化炭素を流体から除去又は分離するための溶剤ベースガス分離器及び精製器などの分離器及び／又は精製器を含むことができる。炭素捕捉システム２８４により生成された二酸化炭素２８６は、流体供給システム２６２によってガスタービンエンジン１５０に供給される不活性ガス２６４のうちの１つとして使用することができる。
【００６２】
上記で詳細に検討したように、排気ガス供給システム７８は、排気ガス４２を受け取ることができる。排気ガス供給システム７８は、排気ガス抽出システム８０及び排気ガス処理システム８２を含むことができる。特定の実施形態において、排気ガス処理システム８２は、ガス分離器２８８及びガス精製器２９０を含み、これらの何れか又は両方は、吸収器、フラッシュタンク、及びその他などの溶剤ベースユニットとすることができる。ガス分離器２８８は、排気ガス４２を主に１つの成分を含有する１又は２以上のストリーム各々に分離することができる。ガス精製器２９０は、ガス分離器２８８により生成されたストリームを更に精製することができる。例えば、排気ガス供給システム７８は、第１、第２、及び第３のストリーム９６、９７、及び９８を生成することができる。上記で検討したように、第１のストリーム９６は、二酸化炭素リッチ及び／又は窒素希薄である第１の組成（例えば、ＣＯ2リッチ、Ｎ2希薄ストリーム）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を有する第２の組成（例えば、中間濃度のＣＯ2、Ｎ2ストリーム）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／又は窒素リッチである第３の組成（例えば、ＣＯ2希薄、Ｎ2リッチストリーム）を有することができる。第１、第２、又は第３のストリーム９６、９７、又は９８のうちの１又は２以上は、流体供給システム２６２を介してガスタービンエンジン１５０に不活性ガス２６４として供給することができる。他の実施形態において、排気ガス４２及び／又は６０は、排気ガスプロセスシステム５４に供給され、排気ガス４２を発生することができ、排気ガス４２はまた、不活性ガス２６４としてガスタービンエンジン１５０に供給することができる。
【００６３】
別の実施形態において、１又は２以上のパイプライン８６を使用して、二酸化炭素９６及び／又は窒素９８を不活性ガス２６４としてガスタービンエンジン１５０に供給することができる。加えて又は代替として、１又は２以上の貯蔵タンク８８を使用して、二酸化炭素９６、窒素９８、又は排気ガス４２のうちの１又は２以上を貯蔵することができる。これらのガスは、貯蔵タンク８８から不活性ガス２６４としてガスタービンエンジン１５０に供給することができる。パイプライン８６及び／又は貯蔵タンク８８は、不活性ガス２６４の二次供給源として使用することができる。例えば、特定の実施形態において、不活性ガス２６４は、主に排気ガス供給システム７８又は排気ガスプロセスシステム５４により供給することができる。しかしながら、不活性ガス２６４がどちらのシステム７８又は５４からも利用できない時、又はどちらのシステム７８又は５４も作動していない時（例えば、始動中）、不活性ガス２６４は、パイプライン８６及び／又は貯蔵タンク８８を介して供給することができる。同様に、パイプライン及び／又は貯蔵タンク８８は、ＡＳＵ２６６又はシンガス２８０を用いる実施形態において不活性ガス２６４の補給源として使用され、不活性ガス２６４の一次供給源に供給することができる。別の実施形態において、第１の不活性ガスは始動中に使用することができ、第２の不活性ガスは定常状態条件中に使用することができる。
【００６４】
特定の実施形態において、センサシステム２９２は、センサフィードバック１３０を制御システム１００のコントローラ１１８に供給することができる。具体的には、センサシステム２９２は、供給源２６０から不活性ガス２６４を搬送する導管の上に、これに沿って、又はこの中に配置された１又は２以上のセンサ２９４を含むことができる。例えば、センサ２９４は、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、ガス組成センサ、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。ガス組成センサの例は、酸素センサ、燃料センサ、又はこれらの何らかの組み合わせを含む。特定の実施形態において、供給源２６０から不活性ガス２６４を搬送する導管も、制御要素システム２９６を含むことができる。具体的には、制御要素システム２９６は、制御バルブ、制限オリフィス、流量調整弁、膨張器、圧縮機、又は同様のデバイスなどの１又は２以上の制御要素２９８を含むことができる。例えば、制御要素２９８は、センサフィードバック１３０に基づく出力信号３００を制御システム１００のコントローラ１１８から受け取ることができる。例えば、センサ２９４は、所望の閾値未満の不活性ガス２６４の流量を示すことができる。センサフィードバック１３０に基づいて、コントローラ１１８は、出力信号３００を制御要素２９８に送信し、更に開いて不活性ガス２６４の流量を増加させることができる。特定の実施形態において、コントローラ１１８はまた、流体供給システム２６２からセンサフィードバック１３０を受け取り及び／又は出力信号３００を流体供給システム２６２に送信し、ガスタービンエンジン１５０に対する不活性ガス流の制御を容易にすることができる。
【００６５】
ガスタービン流体供給システム２６２は、例えば、ガスタービンエンジン１５０の排気セクションを冷却、パージ、希釈、及び／又は流体的に密封するために、不活性ガス２６４をガスタービンエンジン１５０に供給する前に、供給源２６０によって供給される不活性ガス２６４を処理又は取り扱う１又は２以上のシステムを含むことができる。具体的には、流体供給システム２６２は、何れかの順序で何れかの直列及び／又は並列配列で図５に示す以下で検討するシステムのうちの１又は２以上を含むことができる。例えば、流体供給システム２６２は、温度制御システム３０２を含み、不活性ガス２６４の温度を調整することができる。例えば、温度制御システム３０２は、加熱器３０４、冷却器３０６、熱交換器３０８、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。熱交換器３０８は、直接又は間接熱交換器とすることができる。例えば、直接熱交換器は、水（例えば、噴霧）のような冷却媒体との直接接触を利用することができ、間接熱交換器は、フィン付きチューブ熱交換器、又は同様のものを介して流体を分離することができる。加熱器３０４を使用して、不活性ガス２６４の温度を上昇させることができ、冷却器３０６を使用して、不活性ガス２６４の温度を低下させることができる。熱交換器３０８を使用して、不活性ガス２６４と他のプロセスストリーム（例えば、水、蒸気、その他）との間の熱を交換し、不活性ガス２６４の温度を上昇又は下降させることができる。加えて、圧力／流れ制御システム３１０を使用して、不活性ガス２６４の圧力及び／又は流量を調整することができる。例えば、圧力／流れ制御システム３１０は、圧縮機３１２、ブロア３１４、膨張器３１６、調節器３１８、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。圧縮機３１２を使用して、不活性ガス２６４の圧力を増加させ及び／又は不活性ガス２６４の流量を調整することができる。同様に、ブロア３１４を使用して、不活性ガス２６４の圧力を増加させ及び／又は不活性ガス２６４の流量を調整することができる。膨張器３１６を使用して、不活性ガス２６４の圧力を減少させ及び／又は不活性ガス２６４の流量を調整することができる。同様に、調節器３１８を使用して、不活性ガス２６４の圧力を減少させ及び／又は不活性ガス２６４の流量を調節することができる（例えば、より一定又は均一にする）。他の実施形態において、制御バルブのような同様のデバイスを使用して、不活性ガス２６４の圧力及び／又は流量を調整することができる。
【００６６】
除湿システム３２０を使用して、不活性ガス２６４の水分含有量を調整することができる。例えば、除湿システム３２０は、凝縮器３２６を含むことができる熱交換器３２４を含む第１の除湿ユニット３２２を含むことができる。熱交換器３２４（例えば、凝縮器３２６）を使用して、不活性ガス２６４の温度を低下させ、これにより不活性ガス２６４中に含めることができる水分の量を減少させることができる。従って、除湿ユニット３２２において凝縮する過剰の水分は、不活性ガス２６４から除去することができ、より少ない水分を含有する不活性ガス２６４を生じる。第２の除湿ユニット３２８は、水ガス分離器（ＷＧＳ）システム３３０、水不透過性フィルタ（ＷＦＩＬ）３３２、凝集フィルタ（ＣＦＩＬ）、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。ＷＧＳシステム３３０において、様々な化学的、物理的、又は他の手段により水を除去することができる。ＷＦＩＬ３３２及び／又はＣＦＩＬ３３４を使用して、濾過により不活性ガス２６４から直接水を除去することができる。加えて、粒子状物質除去システム３３６は、不活性ガス２６４から粒子状物質を除去することができる。例えば、第１の粒子状物質除去ユニット３３８において、慣性力選別装置３４０及び／又は重力分離器３４２を使用して、不活性ガス２６４から粒子状物質を除去することができる。第２の粒子状物質除去ユニット３４４において、１又は２以上のフィルタ３４６を使用して不活性ガス２６４から粒子状物質を除去することができる。
【００６７】
流体供給システム２６２においてシステム３０２、３１０、３２０、及び／又は３３６のうちの１又は２以上を用いることにより、不活性ガス２６４の品質及び／又は特性は、ガスタービンエンジン１５０内の構成要素を保護する（例えば、冷却、パージ、及び／又は流体的に密封する）のに使用するための所望のレベルまで改善又は修正することができる。例えば、不活性ガス２６４をガスタービンエンジン１５０内で冷却のために使用すると、温度制御システム３０２を用いて不活性ガス２６４の温度を低下させることは、不活性ガス２６４の冷却能力を改善するのに望ましい場合がある。加えて、ガスタービンエンジン１５０の特定の構成要素は、温度及び／又は圧力限界を有する場合がある。従って、温度制御システム３０２及び／又は圧力／流れ制御システム３１０を使用して、不活性ガス２６４の特性がガスタービンエンジン１５０の限界内にあるように調整することができる。圧力／流れ制御システム３１０も使用して、不活性ガス２６４の圧力が排気ガスの圧力よりも高くなるように調整し、これによりガスタービンエンジン１５０のキャビティへの排気ガスの漏れを遮断することができる。同様に、ガスタービンエンジン１５０中の水分は、腐食又は他の不必要な化学反応を引き起こす可能性がある。従って、除湿システム３２０を使用して、ガスタービンエンジン１５０に供給される前に、不活性ガス２６４に含まれるあらゆる水分を除去することができる。この水分制御システム３２０は、軸受のような特定の構成要素の寿命を延ばすことができると同時に、オイル及び／又は潤滑剤を保護するのを助けることができる。ガスタービンエンジン１５０は、特定の構成要素の間に小さな作動クリアランスを有する場合がある。従って、粒子状物質除去システム３３６を使用して、ガスタービンエンジン１５０の構成要素に損傷又は他の不必要な影響を与える可能性がある粒子状物質を除去することができる。他の実施形態において、流体供給システム２６２は、ガスタービンエンジン１５０に供給される前に不活性ガス２６４を更に条件付け、処理し、又は修正する他のシステムを含むことができる。
【００６８】
上記で検討したように、不活性ガス２６４は、様々な目的のためにガスタービンエンジン１５０に提供することができる。例えば、不活性ガス２６４は、以下で詳細に検討するように、冷却ガス３４８として使用することができる。例えば、冷却ガス３４８を使用して、タービンセクション１５６の種々の構成要素を冷却することができる。他の実施形態において、不活性ガス２６４は、パージガス３５０として使用することができる。例えば、パージガス３５０を使用して、始動、シャットダウン、ターンアラウンド、メンテナンス、及びその他に対してガスタービンエンジン１５０の種々の部分をパージすることができる。別の実施形態において、不活性ガス２６４は、希釈ガス３５２として使用することができる。例えば、希釈ガス３５２を使用して、ガスタービンエンジン１５０のＮＯXエミッションを減少させるか、又はそうでなければガスタービンエンジン１５０の作動条件を調整することができる。不活性ガス２６４のこれらの種々の用途において、酸素がほとんどないか又は全くないことが、不活性ガス２６４にとって望ましい場合がある。具体的には、ガスタービンエンジン１５０がＳＥＧＲガスタービンシステム５２の一部である時に、排気ガス４２がオイル／ガス抽出システム１６又はＥＯＲシステム１８で使用される時などに排気ガス４２から酸素を取り除くことが望ましい場合がある。不活性ガス２６４を冷却ガス３４８、パージガス３５０、及び／又は希釈ガス３５２に使用する時、これらのガスの一部は、排気ガス４２に流入するか又はこれと組み合わせることができる。従って、酸素がほとんどないか又は全くない不活性ガス２６４を用いることによって、排気ガス４２の低酸素濃度を維持することができる。加えて、不活性ガス２６４は、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７．５、又は９９容積パーセント純度のような種々の純度レベルを有することができる。
【００６９】
図６は、ガスタービン流体供給システム２６２に結合されたガスタービンエンジン１５０の概略図である。前の図に示す要素と共通する図６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の軸方向は矢印３６０で示され、半径方向は矢印３６２で示され、円周方向は矢印３６４によって示されている。これらの方向は、全て回転軸線１６３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３７０及び下流端３７２を含む。具体的には、燃焼生成物１７２は、上流端３７０に流入し、排気ガス６０として下流端３７２を出る。排気セクション３７４は、タービンセクション１５６の下流端３７２から下流側に配置される。排気セクション３７４は、シャフト１７６に関連する軸受を含むことができる。加えて、排気セクション３７４を使用して、排気ガス６０を排気ガス再循環経路１１０に通気する前に、燃焼生成物１７２を膨張及び／又は冷却することができる。従って、排気セクション３７４は、長期間にわたって高温に曝される場合がある。図６に示すように、排気セクション３７４は、タービンセクション１５６と流体連通状態の排気通路３７６と、流体供給システム２６４に結合された不活性ガス通路３７８とを含むことができる。以下で詳細に説明するように、燃焼生成物１７２（例えば、排気ガス６０）は、排気通路３７６を通って流れることができる。不活性ガス２６４は、不活性ガス通路３７８を通って流れ、排気通路３７６に排出されて排気セクション３７４の排気ガス６０と混合する前に、排気セクション３７４の１又は２以上の構成要素を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封することができる。換言すると、不活性ガス通路３７８は、排気通路３７６に流体的に結合することができる。他の実施形態において、不活性ガス通路３７８は、排気通路３７６から隔離することができる。例えば、不活性ガス２６４は、システムから排出することができ、場合によっては流体供給システム２６２を通って再循環させることができる。特定の実施形態において、壁３８０を排気通路３７６に沿って配置することができ、壁３８０は、不活性ガス通路３７８から排気通路３７６を分離することができる。壁３８０は、回転軸線１６２の周りで円周方向３６４に延びることができる（例えば、環状、矩形、その他）。一部の実施形態において、１又は２以上のベーン３８２は、排気通路３７６内に突出することができる。ベーン３８２を使用して、排気セクション３７４を通って不活性ガス２６４を更に送ることができる。例えば、ベーン３８２を使用して、不活性ガス２６４をシャフト１７６の周りに位置する軸受キャビティ３８４に送ることができる。不活性ガス２６４を通路３７８、ベーン３８２、及び／又は軸受キャビティ３８４を通って流すことにより、不活性ガス２６４を使用して排気セクション３７４の種々の構成要素を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封し、これにより構成要素の信頼性及び寿命を延ばすことができる。加えて、不活性ガス２６４は、一般に酸素含有量が低いので、不活性ガス２６４の使用は、排気ガス６０中の酸素の低濃度の維持をもたらすことができ、これは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の場合に望ましいと考えられる。
【００７０】
図７は、排気セクション３７４の断面図である。図６に示す要素と共通する図７の要素は、同じ参照番号でラベル付けされている。図７に示すように、流体供給システム２６２は、不活性ガス２６４を排気セクション３７４の種々の構成要素に供給する。例えば、不活性ガス２６４は、排気通路３７６を取り囲む外側シュラウドキャビティ４００に供給することができる。外側シュラウドキャビティ４００は、外側シュラウド４０４の周りで円周方向３６４に延びる（例えば、環状、矩形、その他）ケーシング４０２によって形成することができ、次いで、外側シュラウド４０４は、排気通路３７６の周りで円周方向３６４に延びる（例えば、環状、矩形、その他）。特定の実施形態において、ケーシング４０２及び外側シュラウド４０４は、互いに同軸又は同心にすることができる。図７に示すように、流体入口３９８は、ケーシング４０２を通って延び、流体供給システム２６２から外側シュラウドキャビティ４００に流入することができるように不活性ガス２６４に対して経路を提供する。従って、外側シュラウドキャビティ４００を使用して、ケーシング４０２及び外側シュラウド４０４に隣接する排気セクション３７４の一部を冷却、パージ、又は流体的に密封することができる。換言すると、外側シュラウドキャビティ４００は、不活性ガス通路３７８の例であり、外側シュラウド４０４は、排気通路３７６を不活性ガス通路３７８から分離する壁３８０の例である。加えて、外側シュラウドキャビティ４００は、外側シュラウド４０４に複数の開口部４０６（例えば、オリフィス）を含み、不活性ガス２６４が排気通路３７６に流入できるようにすることができる。換言すると、不活性ガス２６４が、外側シュラウドキャビティ４００を通って流れ、該外側シュラウドキャビティ４００を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封した後、不活性ガス２６４は、複数の開口部４０６を介して排気セクション３７４を通って流れる排気ガス６０と組み合わせることができる。
【００７１】
特定の実施形態において、排気セクション３７４は、排気通路３７６によって円周方向３６４に取り囲まれた内側シュラウドキャビティ４０８を含む。具体的には、内側シュラウド４１０（例えば、壁３８０）は、回転軸線１６２の周りで円周方向３６４に延びて、内側シュラウドキャビティ４０８を定めることができる。排気通路３７６は、内側シュラウド４１０の周りで円周方向３６４に延び、不活性ガス通路３７８は、内側シュラウドキャビティ４０８を貫通する。不活性ガス２６４は、以下で詳細に説明するように、１又は２以上の流体入口３９８を介して又はベーン３８０を介して半径方向３６２に及び／又は軸方向３６０に（例えば、ガスタービンの側部又は端部のどちらかに沿って）直接内側シュラウドキャビティ４０８に供給することができる。内側シュラウドキャビティ４０８を通って流れた後、不活性ガス２６４は、排気通路３７６内で排気ガス６０と組み合わさるように内側シュラウド４１０に形成された複数の開口部４０６（例えば、オリフィス）を通って流れることができる。不活性ガス２６４を使用して、内側シュラウドキャビティ４０８を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封することができる。
【００７２】
図７に示すように、１又は２以上のベーン３８０は、排気通路３７６内に突出することができる。例えば、ベーン３８０は、外側シュラウド４０４と内側シュラウド４１０の間に延びる（及び両方と接触する）ことができる。各ベーン３８０は、排気通路３７６を通って半径方向３６２に延びることができる。加えて、各ベーン３８０は、内部ベーンキャビティ４１２を含むことができ、不活性ガス通路３７８は、内部ベーンキャビティ４１２を貫通することができる。例えば、不活性ガス２６４は、内側シュラウド４１０の複数の開口部４０６を通って内部シュラウドキャビティ４０８に流入する前に、外側シュラウドキャビティ４００から複数の開口部４０６の少なくとも一部を通って内部ベーンキャビティ４１２に送ることができる。従って、ベーン３８０を使用して、不活性ガス２６４を外側シュラウドキャビティ４００から内側シュラウドキャビティ４０８に搬送し、ベーン３８０の冷却、パージ、及び／又は流体密封を行うことができる。特定の実施形態において、不活性ガス２６４は、排気通路３７６に沿って１又は２以上の流体入口３９８を介して直接にベーン３８０に提供することができる。
【００７３】
特定の実施形態において、内側シュラウド４１０は、軸受ハウジング４１４の周りで円周方向３６４に延びる。従って、内側シュラウド４１０及び軸受ハウジング４１４は、内側シュラウドキャビティ４０８を少なくとも部分的に定めることができる。加えて、軸受アセンブリ４１６は、軸受ハウジング４１４の軸受キャビティ３８４内に配置することができる。従って、内側シュラウドキャビティ４０８は、内側シュラウドキャビティ４０８が内側シュラウド４１０内に装着されるので、軸受ハウジング４１４、アセンブリ４１６、及びその他の空間を含むと言える。他の実施形態において、軸受アセンブリ４１６は、内側シュラウドキャビティ４０８内に少なくとも部分的に配置することができる。軸受アセンブリ４１６は、シャフト１７６を少なくとも部分的に支持することができ、シャフト１７６に沿って種々の部分に配置することができる。例えば、軸受アセンブリ４１６は、タービンセクション１５６の下流端３７２の近くに配置することができ、タービンセクション１５６は、＃２軸受位置と呼ぶこともできる。図７に示すように、不活性ガス２６４は、流体入口３９８を介して半径方向３６２に及び／又は軸方向３６０に（例えば、ガスタービンの側部又は端部のどちらかに沿って）軸受キャビティ３８４に流入することができる。不活性ガス２６４は、軸受ハウジング４１４全体にわたって循環し、軸受アセンブリ４１６を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封するのを助けることができる。他の実施形態において、不活性ガス２６４は、直接に流体入口３９８を介して軸受アセンブリ４１６に流入することができる。軸受アセンブリ４１６を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封した後、不活性ガス２６４は、複数の開口部４０６を介して内側シュラウドキャビティ４０８を出て、排気通路３７６において排気ガス６０と混合することができる。不活性ガス２６４はまた、軸受ハウジング４１４内の複数の開口部４０６を介して軸受ハウジング４１４に提供することができる。種々の潤滑剤及び／又はオイルは、軸受アセンブリ４１６で使用することができる。このような潤滑剤及びオイルは、酸素、水分、粒子状物質、その他に曝すと劣化を受ける可能性がある。従って、軸受アセンブリ４１６を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封するために不活性ガス２６４を用いることにより、潤滑剤及びオイルの寿命を延ばすことができる。代替として又はそれに加えて、不活性ガス２６４を冷却に用いる時、高価でない潤滑剤及びオイルを軸受アセンブリ４１６に用いることができる。以前の検討は、排気セクション３７４による不活性ガス２６４の使用に焦点を当てたが、他の実施形態において、不活性ガス２６４は、ガスタービンエンジン１５０の他のセクションで使用することができる。
【００７４】
上述したように、ガスタービンエンジン１５０における特定の実施形態は、上流端３７０と下流端３７２との間に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３７２から下流側に配置された排気セクション３７４と、排気セクション３７４に結合された流体供給システム２６２とを含むことができる。流体供給システム２６２は、不活性ガス２６４を排気セクション３７４に送る。次いで、不活性ガス２６４を使用して、外側シュラウドキャビティ４００、内側シュラウドキャビティ４０８、ベーン３８０、軸受キャビティ３８４、軸受アセンブリ４１６、又はこれらの何らかの組み合わせなどの排気セクション３７４の種々の構成要素を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封することができる。排気セクション３７４の種々の構成要素を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封した後、不活性ガス２６４は、排気通路３７６において排気ガス６０と組み合わせることができる。次いで、排気ガス６０は、上述のオイル／ガス抽出システム１６又は原油二次回収システム１８などの種々の用途に使用することができる。このような用途において、酸素がほとんど含まれないか又は全く含まれないことが排気ガス６０にとって望ましい場合がある。従って、排気セクション３７４を冷却、パージ、及び／又は流体的に密封するための不活性ガス２６４の使用は、排気ガス６０の低酸素含有量を維持するのを助けることができる。
【００７５】
（補足説明）
本発明の実施形態は、排出ガス再循環ガスタービンエンジンにおいて所定の比での燃焼（例えば、量論的燃焼）のための酸化剤及び／又は燃料の流れを制御するシステム及び方法を提供する。上記で記載された特徴の何れか又はその組み合わせは、好適なあらゆる組み合わせで利用することができる点に留意されたい。当然ながら、このような組み合わせの全ての並び換えも本発明において企図される。例証として、以下の条項は、本開示の更なる説明として提供されるものである。
【００７６】
実施形態１．  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、タービンセクションの下流端から下流側に配置された排気セクションと、排気セクションに結合され、不活性ガスを排気セクションに送るように構成された流体供給システムとを含むガスタービンエンジンを含むシステム。
【００７７】
実施形態２．  排気セクションが、タービンセクションと流体連通状態にある排気通路と、流体供給システムに結合された不活性ガス通路とを含む実施形態１のシステム。
【００７８】
実施形態３．  不活性ガス通路が、排気通路から隔離される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００７９】
実施形態４．  不活性ガス通路が、排気通路に流体的に結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８０】
実施形態５．  排気セクションが、排気通路に沿って配置された壁を含み、不活性ガス通路が、壁における複数の開口部を通って排気通路に流体的に結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８１】
実施形態６．  不活性ガス通路が、排気通路を取り囲む外側シュラウドキャビティ、排気通路によって取り囲まれた内側シュラウドキャビティ、排気通路内に突出したベーン、軸受アセンブリを有する軸受キャビティ、又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つを貫通する前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８２】
実施形態７．  排気セクションが、排気通路の周りで円周方向に延びる外側シュラウドと、外側シュラウドキャビティを定めるように外側シュラウドの周りで円周方向に延び、不活性ガス通路が外側シュラウドキャビティを貫通するケーシングとを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８３】
実施形態８．  排気セクションが、排気通路内に突出して内部ベーンキャビティを含むベーンと、内部ベーンキャビティを貫通する不活性ガス通路とを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８４】
実施形態９．  排気セクションが、内側シュラウドキャビティを定めるようにガスタービンエンジンの回転軸線の周りで円周方向に延びる内側シュラウドであって、排気通路が内側シュラウドの周りで円周方向に延びる上記内側シュラウドと、内側シュラウドキャビティを貫通する冷却ガス通路とを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８５】
実施形態１０．  内側シュラウドキャビティ内に少なくとも部分的に配置された軸受アセンブリを含む前述の何れかの実施形態９に定義されたシステム。
【００８６】
実施形態１１．  ガスタービンエンジンが、軸受ハウジングの軸受キャビティ内に配置された軸受アセンブリを含み、流体供給システムが、軸受ハウジングに結合されて不活性ガスを軸受ハウジングに送る前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８７】
実施形態１２．  不活性ガスが、窒素、二酸化炭素、アルゴン、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８８】
実施形態１３．  流体供給システムが、空気分離ユニット、炭素捕捉システム、ガス分離器、ガス精製器、貯蔵タンク、パイプライン、又はこれらのいずれかの組み合わせに結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００８９】
実施形態１４．  流体供給システムが、温度制御システム、圧力制御システム、除湿システム、粒子状物質除去システム、又はこれらの何らかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９０】
実施形態１５．  ガスタービンエンジンが、燃焼生成物を発生させて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、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に送るように構成されて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燃焼器セクションとを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９１】
実施形態１６．  ガスタービンエンジンに結合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結合された炭化水素生成システムとを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９２】
実施形態１７．  ガスタービンエンジンが、化学量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンエンジンである前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９３】
実施形態１８．  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を受け取るように構成された排気通路とタービン排気セクションの構造を貫通する不活性ガス通路とを含むタービン排気セクションと、不活性ガスを排気セクションの不活性ガス通路に送るように構成され、排気セクションに結合された流体供給システムとを含むシステム。
【００９４】
実施形態１９．  タービンセクションに結合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前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９５】
実施形態２０．  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、燃焼生成物を生成して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出ガス圧縮機を有する圧縮機セクションとを含み、排出ガス圧縮機が、排気ガスを圧縮してタービン燃焼器に送るように構成され、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側のガスタービンエンジンに結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９６】
実施形態２１．  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前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９７】
実施形態２２．  不活性ガス通路が、排気通路から隔離される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９８】
実施形態２３．  不活性ガス通路が、排気通路に流体的に結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【００９９】
実施形態２４．  排気セクションが、排気通路に沿って配置された壁を含み、不活性ガス通路が、壁において複数の開口部を通って排気通路に流体的に結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１００】
実施形態２５．  不活性ガス通路が、排気通路を取り囲む外側シュラウドキャビティ、排気通路によって取り囲まれた内側シュラウドキャビティ、排気通路内に突出したベーン、軸受アセンブリを有する軸受キャビティ、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを貫通する前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０１】
実施形態２６．  不活性ガスが、窒素、二酸化炭素、アルゴン、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０２】
実施形態２７．  流体供給システムが、空気分離ユニット、炭素捕捉システム、ガス分離器、ガス精製器、貯蔵タンク、パイプライン、又はこれらの何らかの組み合わせに結合される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０３】
実施形態２８．  流体供給システムが、温度制御システム、圧力制御システム、除湿システム、粒子状物質除去システム、又はこれらの何らかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０４】
実施形態２９．  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を受け取るように構成された排気通路と、タービン排気セクションの構造を貫通する不活性ガス通路とを含むタービン排気セクションを含むシステム。
【０１０５】
実施形態３０．  流体供給システムが、排気セクションに結合され、流体供給システムが、不活性ガスを排気セクションの不活性ガス通路に送るように構成される前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０６】
実施形態３１．  タービンセクションに結合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前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０７】
実施形態３２．  不活性ガス通路が、排気通路を取り囲む外側シュラウドキャビティ、排気通路によって取り囲まれた内側シュラウドキャビティ、排気通路内に突出したベーン、軸受アセンブリを有する軸受キャビティ、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを貫通する前述の何れかの実施形態に定義されたシステム。
【０１０８】
実施形態３３．  燃焼生成物を生成するようにタービン燃焼器の燃焼部分において酸化剤及び排気ガスと共に燃料を燃焼させる段階と、タービン燃焼器からの燃焼生成物でタービンを駆動する段階と、排気セクション内の排気通路を通ってタービンからの燃焼生成物を膨張及び冷却する段階と、不活性ガスを流体供給システムから排気セクションに送る段階とを含む方法。
【０１０９】
実施形態３４．  不活性ガスを流体供給システムから排気セクションの外側シュラウドキャビティに送る段階を含み、外側シュラウドキャビティが、外側シュラウドと排気セクションのケーシングとの間に配置され、外側シュラウドが、排気通路の周りで円周方向に延びる前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１０】
実施形態３５．  不活性ガスを流体供給システムからベーンの内部ベーンキャビティに送る段階を含み、ベーンが、排気セクションの排気通路に延びる前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１１】
実施形態３６．  不活性ガスを流体供給システムから排気セクションの内側シュラウドキャビティに送る段階を含み、内側シュラウドが、内側シュラウドキャビティの周りで円周方向に延び、排気通路が、内側シュラウドの周りで円周方向に延びる前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１２】
実施形態３７．  不活性ガスを排気セクションの軸受キャビティを通して送る段階を含み、軸受キャビティが、軸受アセンブリを含む前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１３】
実施形態３８．  酸化剤及び排気ガスと共に燃料を量論的に燃焼させる段階を含む前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１４】
実施形態３９．  排気ガスの一部を抽出する段階と、排気ガスの一部を炭化水素生成システムに送る段階とを含む前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１５】
実施形態４０．  ガスタービンエンジンが、約０．９５から約１．０５の等量比を有する燃料及び酸化剤の混合物を燃焼するように構成される前述の何れかの実施形態に定義された方法又はシステム。
【０１１６】
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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