(57)【要約】  排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを制御する方法は、ＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス圧縮機の複数の入口ガイドベーンの角度を調整する段階を含み、複数の入口ガイドベーンは、最小角度及び最大角度によって定められた第１の運動範囲を有し、角度は、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のモニタされた又はモデル化されたパラメータに基づいて調整される。本方法は、排気ガス圧縮機の上流に配置された再循環ブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する段階を更に含み、複数のブロアベーンは、最小ピッチ及び最大ピッチによって定められた第２の運動範囲を有し、複数のブロアベーンのピッチは、少なくとも複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて調整される。【選択図】図５
2016523344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムであって、
ＥＧＲ経路に沿って位置決めされ再循環された排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤を生成するように構成された排気ガス圧縮機であって、流れ制御要素の位置に基づいて前記排気ガス圧縮機内への再循環された排気ガスの流れを調節するように構成された流れ制御要素を有する入口セクションを含み、前記流れ制御要素の位置が最大開放位置から最小開放位置まで移動可能である排気ガス圧縮機と、
前記ＥＧＲ経路に沿って前記排気ガス圧縮機の上流に位置決めされた再循環ブロアであって、前記再循環された排気ガスの流れを前記入口セクションに提供するように構成され、該再循環された排気ガスの流れが最小ブロア出力から最大ブロア出力まで変動する再循環ブロアと、
前記流れ制御要素と前記再循環ブロアとに接続されたコントローラであって、前記ＥＧＲガスタービンシステムの測定された又はモデル化されたパラメータに基づいて該流れ制御要素の位置を制御するように構成され、前記再循環ブロアの１又は２以上の作動パラメータを制御して、該流れ制御要素の位置に基づいて前記入口セクションへの再循環された排気ガスの流れを制御するように構成されるコントローラと、を備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記流れ制御要素は、複数の入口ガイドベーンを含む
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記再循環ブロアの１又は２以上の作動パラメータを制御し、前記最大開放位置に対する前記流れ制御要素の位置に基づいて前記入口セクションへの再循環された排気ガスの流れを制御するように構成されている、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項４】
前記測定された又はモデル化されたパラメータは、ＥＧＲガスタービンシステムの排気温度、点火温度、又はこれらの組合せを含む、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項５】
前記最小開放位置は、前記排気ガス圧縮機の失速限界及び前記流れ制御要素の最小開放限界に基づいており、
前記最大開放位置は、前記流れ制御要素の最大開放限界に基づいている、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項６】
前記最小ブロア出力は、前記再循環ブロアの失速限界、該再循環ブロアの最小圧力限界、及び該再循環ブロアの最小圧力上昇限界に基づいており、
前記最大ブロア出力は、前記入口セクションでの最大圧力限界に基づいている、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項７】
前記再循環ブロアは、複数のブロアベーンを含み、
前記１又は２以上の作動パラメータは、前記複数のブロアベーンのピッチ、前記再循環ブロアの回転速度、該再循環ブロアに印加された電力の量、又はこれらの組合せを含む、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項８】
約０．９５と約１．０５の間の当量比で酸化剤及び前記排気ガス希釈剤の存在下で燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器を備えている、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記再循環ブロアの前記１又は２以上の作動パラメータを制御して、前記流れ制御要素の位置が設定値位置にほぼ留まるように前記入口セクションへの前記再循環された排気ガスの流れを制御するように構成される、
請求項１に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項１０】
前記流れ制御要素は、前記排気ガスの流れが前記コントローラによって前記最小ブロア出力又は前記最大ブロア出力に設定されるまで前記設定値位置にほぼ留まるように前記コントローラによって構成される、
請求項９に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項１１】
前記設定値位置は、前記最小開放位置から前記最大開放位置までの範囲の約７５％よりも大きい、
請求項９に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項１２】
前記設定値位置は、前記最小開放位置から前記最大開放位置までの範囲の約９０％よりも大きい、
請求項９に記載のＥＧＲガスタービンシステム。
【請求項１３】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを制御する方法であって、
前記ＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス圧縮機の複数の入口ガイドベーンの角度を調整する段階であって、前記複数の入口ガイドベーンが、最小角度及び最大角度によって定められる第１の運動範囲を有し、該角度が、前記ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のモニタされた又はモデル化されたパラメータに基づいて調整される前記角度を調整する段階と、
前記排気ガス圧縮機の上流に配置された再循環ブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する段階であって、該複数のブロアベーンが、最小ピッチ及び最大ピッチによって定められる第２の運動範囲を有し、前記複数のブロアベーンのピッチが、少なくとも前記複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて調整されるピッチを調整する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記複数のブロアベーンの前記ピッチを調整する段階は、前記複数の入口ガイドベーンの前記最小角度に対する前記複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて該複数のブロアベーンのピッチを調整する段階を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のパラメータは、前記ＥＧＲガスタービンシステムの排気温度、点火温度、又はこれらの組合せを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のブロアベーンの前記ピッチは、少なくとも部分的に、前記再循環ブロアの失速限界、該再循環ブロアの最小圧力限界、及び該再循環ブロアの最小圧力上昇限界に基づいて調整される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ピッチを調整する段階は、前記複数の入口ガイドベーンの前記角度が設定値角度に実質的に留まることを可能にするようにピッチを調節する段階である、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記設定値角度は、前記複数の入口ガイドベーンの前記最小角度から前記最大角度まで該複数の入口ガイドベーンの前記第２の運動範囲の約２０％未満である、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記設定値角度は、前記複数の入口ガイドベーンの前記最小角度から前記最大角度まで前記複数の入口ガイドベーンの運動範囲の約５％である、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のブロアベーンの前記ピッチが前記最小ピッチ又は前記最大ピッチに調整されるまで前記複数の入口ガイドベーンの前記角度を前記設定値角度にほぼ維持する段階を含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記命令は、
ガスタービンシステムの圧縮機セクションの複数の入口ガイドベーンの角度を該ガスタービンシステムの１又は２以上のモデル化された又は測定されたパラメータに基づいて調整する命令であって、該角度が、最小角度から最大角度までの範囲に及ぶ前記調整する命令と、
前記圧縮機セクションの入口に流体的に連結されたブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する命令であって、該ピッチが、最小ピッチから最大ピッチまでの範囲に及び、該ピッチが、前記最小角度に対する前記複数の入口ガイドベーンの前記角度に基づいて調整される前記ピッチを調整する命令と、を含む、
ことを特徴とする媒体。
【請求項２２】
前記燃焼器セクションは、再循環圧縮機セクションであり、前記ブロアは、排気ガス再循環（ＥＧＲ）タービンシステムの再循環ブロアである、
請求項２１に記載の媒体。
【請求項２３】
前記命令は、前記複数のブロアベーンの前記ピッチを調整して前記複数の入口ガイドベーンの前記角度と前記最小角度の間にヘッドスペースを維持する、
請求項２１に記載の媒体。
【請求項２４】
前記ヘッドスペースは、前記複数の入口ガイドベーンの前記角度の前記範囲の約１０％未満又はそれに等しいことを特徴とする請求項２３に記載の媒体。
【請求項２５】
前記ヘッドスペースは、前記複数の入口ガイドベーンの前記角度の前記範囲の約５％未満又はそれに等しい、
請求項２３に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１３年６月２８日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＦＬＯＷ  ＩＮ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／８４１，２３４号、及び２０１４年６月２３日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＦＬＯＷ  ＩＮ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ  ＧＡＳ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＳＹＳＴＥＭＳ」という名称の米国非仮特許出願第１４／３１２，６５９号に対して優先権及び利益を主張し、これら特許出願の全ては、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書で開示される主題は、ガスタービンシエンジンに関し、より具体的には、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガスタービンエンジンは、発電、航空機、及び種々の機械装置など、幅広い種類の用途で使用されている。ガスタービンエンジンは、一般に、燃焼器セクションにおいて酸化剤（例えば、空気）と共に燃料を燃焼させて高温の燃焼生成物を発生し、これによりタービンセクションの１又は２以上のタービン段を駆動する。タービン段は、高温の燃焼生成物によって駆動する時に、回転動力をシャフトに伝達する。回転シャフトは、次に、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動し、かつ発電機を駆動して電気エネルギーを生成することもできる。ガスタービンエンジンは、様々な制御装置を含み、排気ガス中の汚染物質も減少させながら、性能及び効率を改善することができる。残念ながら、制御装置は、排気ガス再循環を備えたガスタービンシステムに対して複雑になる。従って、排気ガス再循環を備えたガスタービンエンジンのための制御装置を改善することが望ましいと考えられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
最初に請求項に記載された主題の範囲内にある特定の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然ながら、本開示は、以下に記載した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
【０００５】
１つの実施形態において、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムは、ＥＧＲ経路に沿って位置決めされ、かつ再循環された排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤を生成するように構成された排気ガス圧縮機を含む。排気ガス圧縮機は、流れ制御要素の位置に基づいて排気ガス圧縮機内へ再循環された排気ガスの流れを調節するように構成された流れ制御要素を有する入口セクションを含む。更に、流れ制御要素の位置は、最大開放位置から最小開放位置まで及ぶことが可能である。システムは、ＥＧＲ経路に沿ってかつ排気ガス圧縮機の上流に位置決めされた再循環ブロアを含み、再循環ブロアは、再循環された排気ガスの流れを入口セクションに提供するように構成され、再循環された排気ガスの流れは、最小ブロア出力から最大ブロア出力まで及ぶ。システムはまた、流れ制御要素と再循環ブロアとに接続されたコントローラを含み、コントローラは、ＥＧＲガスタービンシステムの測定された又はモデル化されたパラメータに基づいて流れ制御要素の位置を制御するように構成される。更に、コントローラは、再循環ブロアの１又は２以上の作動パラメータを制御して、流れ制御要素の位置に基づいて入口セクションへの再循環された排気ガスの流れを制御するように構成される。
【０００６】
別の実施形態において、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを制御する方法は、ＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス圧縮機の複数の入口ガイドベーンの角度を調整する段階を含み、複数の入口ガイドベーンは、最小角度及び最大角度によって定められた第１の運動範囲を有し、この角度は、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のモニタされた又はモデル化されたパラメータに基づいて調整される。本方法は、排気ガス圧縮機の上流に配置された再循環ブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する段階を更に含み、複数のブロアベーンは、最小ピッチ及び最大ピッチによって定められた第２の運動範囲を有し、複数のブロアベーンのピッチは、少なくとも複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて調整される。
【０００７】
別の実施形態において、非一時的コンピュータ可読媒体は、電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する。命令は、ガスタービンシステムの１又は２以上のモデル化された又は測定されたパラメータに基づいてガスタービンシステムの圧縮機セクションの複数の入口ガイドベーンの角度を調整し、この角度は、最小角度から最大角度まで及ぶ。命令はまた、圧縮機セクションの入口に流体的に連結されたブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する命令を含み、ピッチは、最小ピッチから最大ピッチまで及び、ピッチは、最小角度に対する複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて調整される。
【０００８】
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】
【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概略図である。
【図２】制御システム及び複合サイクルシステムを更に示す図１のシステムの実施形態の概略図である。
【図３】ガスタービンエンジン、排気ガス供給システム、及び排気ガス処理システムの詳細を更に示す図１及び２のシステムの実施形態の概略図である。
【図４】図１〜図３のシステムを作動させるプロセスの実施形態のフローチャートである。
【図５】図１〜図３の量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステムを制御する制御システムの実施形態の概略図であり、ＳＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス再循環部分の構成要素を示す図である。
【図６】入口ガイドベーン（ＩＧＶ）角度及びブロアベーン（ＢＶ）ピッチが独立して変わる時の経時的な図５のＳＥＧＲガスタービンシステムの実施形態の再循環ガスタービン（ＲＧＴ）排気温度を示すグラフである。
【図７】ＳＥＧＲガスタービンシステムの負荷が増加する時の好適なＩＧＶ角度及び好適なＢＶピッチを決定する際に使用するために効率に焦点を当てた制御方策の実施形態を示すグラフである。
【図８】ＳＥＧＲガスタービンシステムの負荷が増加する時の好適なＩＧＶ角度及び好適なＢＶピッチを決定する際に使用するために応答性に焦点を当てた制御方策の実施形態を示すグラフである。
【図９】本手法の実施形態に従ってＳＥＧＲガスタービンシステムの作動を制御する時の好適なＩＧＶ角度及び好適なＢＶピッチを決定するのにコントローラが使用することができる限界及び入力を示す概略図である。
【図１０】本手法の実施形態に従って作動中のＳＥＧＲガスタービンシステムの排気又は点火温度、ＩＧＶ角度、及びＢＶピッチを示す１組のグラフである。
【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について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行う取り組みの一環として、本明細書では、実際の実施構成の全ての特徴については説明しない場合がある。技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及び／又はビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある特定の目標を達成するために多数の実装時固有の決定が行われる点は理解されたい。その上、このような取り組みは、複雑で多大な時間を必要とする場合があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１１】
詳細な例示的実施形態が、本明細書で説明されている。しかし、本明細書で開示された特定の構造及び機能の詳細は、例示的実施形態を説明する目的のための代表的なものに過ぎない。しかし、本発明の実施形態は、多くの代替の形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態のみに限定されると解釈すべきではない。
【００１２】
従って、例示的実施形態は、種々の修正及び代替の形態のもので可能であるが、これらの実施形態は、例として図に示され、本明細書で更に詳細に説明される。しかし、例示的実施形態を開示された特定の形態に限定することを意図するものでなく、それとは反対に、例示的実施形態は、本発明の範囲内に入る全ての修正物、均等物、及び代替形態を包含する点は理解されたい。
【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、単数形の記載は、そうでないとする明確な指示がない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備えている」、「備える」、「有する(有している)」、及び／又は「含む(含んでいる)」は、本明細書で用いられるとき、特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ又は２つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。
【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、何れかの方向に向けることができ、従って、専門用語は、具体的に別段の定めをした場合を除き、このような変形形態を包含すると理解されたい。
【００１６】
以下で詳細に検討されるように、開示される実施形態は、全体的に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を備えたガスタービンシステムに関し、より詳細には、ＥＧＲを用いたガスタービンシステムの量論的作動に関する。例えば、ガスタービンシステムは、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスを再循環させ、再循環された排気ガスの少なくとも一部と共に燃料及び酸化剤を量論的に燃焼させて、様々な目標システムにおいて使用するために排気ガスを取り込むよう構成することができる。燃料及び／又は酸化剤の流れの制御に加えて、量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することによって、排気ガス中のＣＯ2の濃度レベルを上昇させるのに役立ち、種々の目標システムで使用するためにＣＯ2及び窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう後処理することができる。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って種々の排気ガスプロセス（例えば、熱回収、触媒反応、その他）を利用し、これによりＣＯ2の濃度レベルを上昇させ、他のエミッション（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素）の濃度レベルを低下させ、エネルギー回収（例えば、熱回収ユニットを用いて）を向上させることができる。
【００１７】
当然ながら、種々の構成要素の動作時間の延長、冷却能力の機能強化による種々の構成要素のより広い作動範囲、及びその他を含む本開示によるＥＧＲガスタービンシステム内で再循環排気ガスを利用することによっていくつかの利点を実感することができる。このような実施形態は、以下で更に詳細に説明され、ＥＧＲガスタービンシステムの一般構成要素が最初に導入され、続いて、再循環された排気ガスをＥＧＲガスタービンシステム内で利用することができる方式の特定の例がある。
【００１８】
開示する実施形態は、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスの流れを制御することにより、ＥＧＲガスタービンシステムのパラメータ（例えば、排気ガス温度又は点火温度）を制御することに関する。特に、本実施形態は、再循環ブロアを通って排気ガス再循環経路に沿って配置された再循環圧縮機セクションに入る排気ガスの流れを制御することによってＥＧＲガスタービンシステムの作動パラメータを制御するためのシステム及び方法を提供する。更に以下で詳細に記載するように、本発明に開示する制御システム及び方法は、ＥＧＲガスタービンシステムのパラメータ（例えば、排気又は点火温度）が応答性の良い効率的な方式で調整されることを可能にすることができる。例えば、ＥＧＲガスタービンシステムの制御を改善することにより、本手法は、システムが量論的又はほぼ量論的燃焼を維持して燃焼温度を制限し（例えば、燃焼中にＮＯｘの生成を制限し）、及び／又は下流側用途に対して排気ガスの品質を改善することを可能にするのを助けることができる。
【００１９】
上述の事項を考慮に入れて、図１は、タービンベースのサービスシステム１４に関連する炭化水素生成システム１２を有するシステム１０の実施形態の概略図である。以下でより詳細に検討するように、タービンベースのサービスシステム１４の種々の実施形態は、電力、機械出力、及び流体（例えば、排気ガス）などの種々のサービスを炭化水素生成システム１２に提供し、オイル及び／又はガスの生成又は取り出しを促進するよう構成される。図示の実施形態において、炭化水素生成システム１２は、オイル／ガス抽出システム１６及び原油二次回収（ＥＯＲ）システム１８を含み、これらは、地下リザーバ２０（例えば、オイル、ガス、又は炭化水素リザーバ）に連結される。オイル／ガス抽出システム１６は、オイル／ガス井戸２６に連結された様々な坑外設備（クリスマスツリー又は生成ツリー２４など）を含む。更に、井戸２６は、地中３２にある掘削ボア３０を通って地下リザーバ２０まで延びる１又は２以上の管体２８を含むことができる。ツリー２４は、地下リザーバ２０との間で圧力を調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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
排気ガス再循環は、ＥＧプロセスシステム５４のＥＧＲシステム５８により処理される。例えば、ＥＧＲシステム５８は、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、排気ガスプロセスシステム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組合せ）、及び制御部を含み、排気ガス再循環経路に沿ってＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（例えば、排気された排気ガス６０）から入力（例えば、吸入された排気ガス６６）まで排気ガスを再循環するようにする。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の圧縮機を有する圧縮機セクションに排気ガス６６を吸入させ、これにより排気ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼器セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は何らかのこれらの組合せを含むことができる。例えば、燃料７０は、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、シンガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、ケロシン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、バイオ燃料、又は何らかのこれらの組合せを含むことができる。
【００２４】
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合せを含む。例えば、各予混合燃料ノズルは、燃料ノズルの内部で、及び／又は燃料ノズルの部分的に上流側で酸化剤６８と燃料７０を混合し、これにより予混合燃焼（例えば、予混合火炎）のため酸化剤−燃料混合気を燃料ノズルから燃焼ゾーンに注入するよう構成することができる。別の例によれば、各拡散燃料ノズルは、酸化剤６８及び燃料７０の流れを燃料ノズル内で分離し、これにより拡散燃焼（例えば、拡散火炎）のため酸化剤６８及び燃料７０を燃料ノズルから燃焼ゾーンに別個に注入するよう構成することができる。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。
【００２５】
排気ガスの抽出はまた、１又は２以上の抽出ポイント７６を用いてＳＥＧＲガスタービンシステム５２により提供される。例えば、図示の実施形態は、抽出ポイント７６から排気ガス４２を受け取り、該排気ガス４２を処理して、次いで、種々の目標システムに排気ガス４２を供給又は分配する排気ガス（ＥＧ）抽出システム８０及び排気ガス（ＥＧ）処理システム８２を有する排気ガス（ＥＧ）供給システム７８を含む。目標システムは、ＥＯＲシステム１８、及び／又はパイプライン８６、貯蔵タンク８８、又は炭素隔離システム９０などの他のシステムを含むことができる。ＥＧ抽出システム８０は、１又は２以上の導管、バルブ、制御部、及び流れ分離装置を含むことができ、これらは、排気ガス４２を酸化剤６８、燃料７０、及び他の汚染物質から隔離すると同時に、抽出した排気ガス４２の温度、圧力、及び流量を制御するのを可能にする。ＥＧ処理システム８２は、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、ガス脱水ユニット、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、排気ガス圧縮機、これらの何れかの組合せを含むことができる。ＥＧ処理システム８２のこれらのサブシステムにより、温度、圧力、流量、水分含有量（例えば、水分除去量）、粒子状物質含有量（例えば、粒子状物質除去量）、及びガス組成（例えば、ＣＯ2、Ｎ2、その他の割合）の制御が可能となる。
【００２６】
抽出した排気ガス４２は、目標システムに応じて、ＥＧ処理システム８２の１又は２以上のサブシステムにより処理される。例えば、ＥＧ処理システム８２は、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システムを通じて排気ガス４２の一部又は全てを向けることができ、種々の目標システムで使用するために炭素含有ガス（例えば、二酸化炭素）９２及び／又は窒素（Ｎ2）を分離及び精製するよう制御される。例えば、ＥＧ処理システム８２の実施形態は、ガス分離及び精製を実施し、第１のストリーム９６、第２のストリーム９７、及び第３のストリーム９８のような排気ガス４２の複数の異なるストリーム９５を生成することができる。第１のストリーム９６は、二酸化炭素リッチ及び／又は窒素希薄（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）を受け取ることができる。
【００２７】
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。
【００２８】
各抽出ポイント７６において、抽出した排気ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４において実質的に量論的燃焼及び／又はガス処理に起因して、実質的に酸化剤６８及び燃料７０（例えば、未燃燃料又は炭化水素）が存在しない場合がある。更に、目標システムに応じて、抽出した排気ガス４２は、ＥＧ供給システム７８のＥＧ処理システム８２において更なる処理を受け、これにより何らかの残留する酸化剤６８、燃料７０、又は他の望ましくない燃焼生成物を更に低減することができる。例えば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセントよりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の例によれば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）よりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。従って、排気ガス４２は、ＥＯＲシステム１８と共に使用するのに特に好適である。
【００２９】
タービンシステム５２のＥＧＲ作動は、具体的には、複数の位置７６での排気ガス抽出を可能にする。例えば、システム５２の圧縮機セクションを用いて、どのような酸化剤６８もなしで排気ガス６６を圧縮する（すなわち、排気ガス６６の圧縮のみ）ことができ、その結果、酸化剤６８及び燃料７０の流入前に圧縮機セクション及び／又は燃焼器セクションから実質的に酸素を含まない排気ガス４２を抽出することができるようになる。抽出ポイント７６は、隣接する圧縮機段の間の段間ポートにて、圧縮機排気ケーシングに沿ったポートにて、燃焼器セクションにおける各燃焼器に沿ったポートにて、又はこれらの組合せに位置付けることができる。特定の実施形態において、排気ガス６６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器のヘッド端部部分及び／又は燃料ノズルに達するまでは、酸化剤６８及び燃料７０と混合しないようにすることができる。更に、１又は２以上の流れ分離器（例えば、壁、仕切り、バッフル、又は同様のもの）を用いて、酸化剤６８及び燃料７０を抽出ポイント７６から隔離することができる。これらの流れ分離器を用いると、抽出ポイント７６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器の壁に沿って直接配置することができる。
【００３０】
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。
【００３１】
図２は、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２に接続された制御システム１００を示した、図１のシステム１０の実施形態の概略図である。示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、複合サイクルシステム１０２を含み、該複合サイクルシステム１０２は、トッピングサイクルとしてＳＥＧＲガスタービンシステム５２と、ボトミングサイクルとして蒸気タービン１０４と、排気ガス６０から熱を回収して蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生させるＨＲＳＧ５６とを含む。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合し、量論的燃焼（例えば、予混合及び／又は拡散火炎）をして、これにより排気ガス６０機械出力７２電気出力７４、及び／又は水６４を生成する。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、発電機、酸化剤圧縮機（例えば、主空気圧縮機）、ギアボックス、ポンプ、炭化水素生成システム１２の設備、又はこれらの組合せなどの１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動することができる。一部の実施形態において、機械装置１０６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と縦一列に配列された、発電機又は蒸気タービン（例えば、蒸気タービン１０４）などの他の駆動装置を含むことができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（及び何らかの追加の駆動装置）によって駆動される機械装置１０６の出力は、機械出力７２及び電気出力７４を含むことができる。機械出力７２及び／又は電気出力７４は、炭化水素生成システム１２に動力を供給するために施設内で用いることができ、電気出力７４は、送電網又はこれらの組合せに配電することができる。機械装置１０６の出力はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼セクションに吸入するため、圧縮酸化剤６８（例えば、空気又は酸素）などの圧縮流体を含むことができる。これらの出力（例えば、排気ガス６０、機械出力７２、電気出力７４、及び／又は水６４）の各々は、タービンベースのサービスシステム１４の１つのサービスとみなすことができる。
【００３２】
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、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。
【００３３】
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、システム５２の排気出口から排気入口まで延びる排気ガス再循環経路１１０を有する。排気ガス６０は、経路１１０に沿って、図示の実施形態においてＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むＥＧプロセスシステム５４を通過する。ＥＧＲシステム５８は、経路１１０に沿って直列及び／又は並列配列で、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組合せ）を含むことができる。換言すると、ＥＧＲシステム５８は、システム５２の排気ガス出口と排気ガス入口との間の排気ガス再循環経路１１０に沿って、何れかの流れ制御構成要素、圧力制御構成要素、温度制御構成要素、湿度制御構成要素、及びガス組成制御構成要素を含むことができる。従って、経路１１０に沿ってＨＲＳＧ５６を備えた実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、ＥＧＲシステム５８の１つの構成要素とみなすことができる。しかし、特定の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、排気ガス再循環経路１１０とは独立して排気ガス経路に沿って配置することができる。ＨＲＳＧ５６がＥＧＲシステム５８と別個の経路に沿っているか、又は共通の経路に沿っているかに関係なく、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８は、排気ガス６０を吸入して、再循環される排気ガス６０か、又はＥＧ供給システム７８（例えば、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４のため）と共に使用するための排気ガス４２か、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。
【００３４】
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。
【００３５】
排気ガス４２及び蒸気６２の量、品質、及び流れは、制御システム１００により制御することができる。制御システム１００は、タービンベースのサービスシステム１４に完全に専用とすることができ、或いはまた、任意選択的に、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４の制御を行うことができる。図示の実施形態において、制御システム１００は、プロセッサ１２０、メモリ１２２、蒸気タービン制御部１２４、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６、及び機械制御部１２８を有するコントローラ１１８を含む。プロセッサ１２０は、タービンベースのサービスシステム１４を制御するために単一のプロセッサか、又はトリプル冗長プロセッサのような２又はそれ以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、又はこれらの組合せを含むことができる。制御部１２４、１２６、及び１２８は、ソフトウェア及び／又はハードウェア制御部を含むことができる。例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８は、メモリ１２２上に格納されてプロセッサ１２０により実行可能な種々の命令又はコードを含むことができる。制御部１２４は、蒸気タービン１０４の作動を制御するよう構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するよう構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するよう構成される。従って、コントローラ１１８（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）は、タービンベースのサービスシステム１４の種々のサブシステムを協働させて、炭化水素生成システム１２に排気ガス４２の好適なストリームを提供するよう構成することができる。
【００３６】
制御システム１００の特定の実施形態において、図面において示され且つ本明細書で記載される各要素（例えば、システム、サブシステム、及び構成要素）は、（例えば、このような要素の直接内部に、上流側に、又は下流側に）センサ及び制御デバイスのような１又は２以上の工業用制御特徴要素を含み、これらは、コントローラ１１８と共に工業用制御ネットワークを介して互いに通信可能に接続される。例えば、各要素に関連する制御デバイスは、専用のデバイスコントローラ（例えば、プロセッサ、メモリ、及び制御命令を含む）、１又は２以上のアクチュエータ、バルブ、スイッチ、及び工業用制御機器を含むことができ、これらは、センサフィードバック１３０、コントローラ１１８からの制御信号、ユーザからの制御信号、又はこれらの組合せに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で記載される制御機能の何れも、コントローラ１１８、  各要素に関連する専用のデバイスコントローラ、又はこれらの組合せにより格納され及び／又は実行可能な制御命令を用いて実施することができる。
【００３７】
このような制御機能を可能にするために、制御システム１００は、種々の制御部（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）の実行の際に使用するセンサフィードバック１３０を得るために、システム１０全体にわたって配置された１又は２以上のセンサを含む。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、或いは、タービンベースのサービスシステム１４又は炭化水素生成システム１２にわたる他の何れかの構成要素にわたって配置されたセンサから取得することができる。例えば、センサフィードバック１３０は、温度フィードバック、圧力フィードバック、流量フィードバック、火炎温度フィードバック、燃焼ダイナミックスフィードバック、吸入酸化剤組成フィードバック、吸入燃料組成フィードバック、排気ガス組成フィードバック、機械出力７２の出力レベル、電気出力７４の出力レベル、排気ガス４２、６０の出力量、水６４の出力量又は品質、或いはこれらの組合せを含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２において量論的燃焼を可能にする排気ガス４２、６０の組成を含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、酸化剤６８の酸化剤供給経路に沿った１又は２以上の吸入酸化剤センサ、燃料７０の燃料供給経路に沿った１又は２以上の吸入燃料センサ、及び排気ガス再循環経路１１０に沿って配置され及び／又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２内部に配置された１又は２以上の排気エミッションセンサからのフィードバックを含むことができる。吸入酸化剤センサ、吸入燃料センサ、及び排気エミッションセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び組成センサを含むことができる。エミッションセンサは、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘセンサ）、炭素酸化物（例えば、ＣＯセンサ及びＣＯ2センサ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘセンサ）、水素（例えば、Ｈ2センサ）、酸素（例えば、Ｏ2センサ）、未燃炭化水素（例えば、ＨＣセンサ）、又は他の不完全燃焼生成物、或いはこれらの組合せに対するセンサを含むことができる。
【００３８】
このフィードバック１３０を用いて、制御システム１００は、当量比を好適な範囲内、例えば、例えば、約０．９５〜約１．０５、約０．９５〜約１．０、約１．０〜約１．０５、又は実質的に１．０に維持するよう、（他の作動パラメータの中でも特に）ＳＥＧＲガスタービンシステム５２への排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０の吸入流を調整（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。例えば、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、排気エミッション（例えば、窒素酸化物、ＣＯ及びＣＯ2などの炭素酸化物、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）をモニタし及び／又は当量比を決定し、次いで、１又は２以上の構成要素を制御して、排気エミッション（例えば、排気ガス４２の濃度レベル）及び／又は当量比を調整することができる。制御される構成要素は、限定ではないが、酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６のための供給経路に沿ったバルブ；ＥＧプロセスシステム５４における酸化剤圧縮機、燃料ポンプ、又は何れかの構成要素；ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの構成要素；又はこれらの組合せを含む、例示され図面を参照して説明された構成要素の何れかを含むことができる。制御される構成要素は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃焼をする酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６の流量、温度、圧力、又はパーセンテージ（例えば、当量比）を調整（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。制御される構成要素はまた、触媒ユニット（例えば、酸化触媒ユニット）、触媒ユニットのための供給源（例えば、酸化燃料、熱、電気、その他）、ガス精製及び／又は分離ユニット（例えば、溶剤ベース分離器、吸収器、フラッシュタンク、その他）、及び濾過ユニットなど、１又は２以上のガス処理システムを含むことができる。ガス処理システムは、排気ガス再循環経路１１０、通気経路（例えば、大気中に排気された）、又はＥＧ供給システム７８への抽出経路に沿った種々の排気エミッションの低減を助けることができる。
【００３９】
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、単に例に過ぎず、開示する実施形態の範囲を限定するものではない。
【００４０】
制御システム１００をまた、ローカルインタフェース１３２及びリモートインタフェース１３４に接続することができる。例えば、ローカルインタフェース１３２は、タービンベースのサービスシステム１４及び／又は炭化水素生成システム１２にて施設内に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。対照的に、リモートインタフェース１３４は、インターネット接続を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２の施設外に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。これらのインタフェース１３２及び１３４は、センサフィードバック１３０、作動パラメータ及びその他の１又は２以上のグラフィック表示を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４のモニタ及び制御を可能にする。
【００４１】
この場合も同様に、上述のように、コントローラ１１８は、タービンベースのサービスシステム１４の制御を可能にする様々な制御部１２４、１２６、及び１２８を含む。蒸気タービン制御部１２４は、センサフィードバック１３０を受け取り、蒸気タービン１０４の作動を可能にする制御コマンドを出力することができる。例えば、蒸気タービン制御部１２４は、ＨＲＳＧ５６、機械装置１０６、蒸気６２の経路に沿った温度及び圧力センサ、水１０８の経路に沿った温度及び圧力センサ、及び機械出力７２及び電気出力７４を示す種々のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、又はこれらの組合せに沿って配置された１又は２以上のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部又は外部に配置された、温度センサ、圧力センサ、クリアランスセンサ、振動センサ、火炎センサ、燃料組成センサ、排気ガス組成センサ、又はこれらの組合せから得ることができる。最後に、機械制御部１２８は、機械出力７２及び電気出力７４に関連する種々のセンサ並びに機械装置１０６内に配置されたセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。これら制御部１２４、１２６、及び１２８の各々は、センサフィードバック１３０を用いて、タービンベースのサービスシステム１４の作動を改善する。
【００４２】
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＥＧプロセスシステム５４、ＥＧ供給システム７８、炭化水素生成システム１２、及び／又は他のシステム８４における排気ガス４２、６０、９５の量及び品質を制御する命令を実行することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、排気ガス６０中の酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のレベルを排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２と共に使用するのに好適な閾値未満に維持することができる。特定の実施形態において、この閾値レベルは、排気ガス４２、６０の容積で酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料が１、２、３、４、又は５パーセント未満とすることができ、或いは、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料（及び他の排気エミッション）の閾値レベルが、排気ガス４２、６０中に約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満とすることができる。別の例によれば、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のこれらの低いレベルを達成するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２における燃焼において約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６はまた、排気ガス４２、６０、９５の温度、圧力、流量、及びガス組成を排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０に好適な範囲内に維持するよう、ＥＧ抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を制御することができる。上記で検討したように、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2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。
【００４３】
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、排気ガス圧縮機セクション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。排気ガス圧縮機セクション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。
【００４４】
燃料ノズル１６４は、予混合燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料予混合火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０を予混合するよう構成された）及び／又は拡散燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料拡散火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０の別個の流れを注入するよう構成された）のあらゆる組合せを含むことができる。予混合燃料ノズル１６４の実施形態は、燃焼室１６８における注入及び燃焼の前に、ノズル１６４内で酸化剤６８及び燃料７０を内部で混同するためのスワールベーン、混合チャンバ、又は他の特徴要素を含むことができる。予混合燃料ノズル１６４はまた、少なくとも一部が部分的に混合された酸化剤６８及び燃料７０を受け取ることができる。特定の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離すると同時に、注入ポイントまで１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）の流れも隔離することができる。他の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離するが、注入ポイントの前に１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）を酸化剤６８及び／又は燃料７０と部分的に混合することができる。これに加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ゾーンにて又はその下流側で燃焼器内（例えば、高温の燃焼生成物内）に注入され、これにより高温の燃焼生成物の温度を低下させ、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ及びＮＯ2）のエミッションを低減するのを助けることができる。燃料ノズル１６４のタイプに関係なく、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８及び燃料７０の実質的に量論的燃焼を提供するよう制御することができる。
【００４５】
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。特に、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、開示する実施形態は、燃料７０及び酸化剤６８とは別個に（例えば、燃焼ポイントの後及び／又は拡散火炎から下流側で）１又は２以上の希釈剤を導入することができ、これにより、温度を低下させ、拡散火炎により生じたエミッションを低減するのを助けることができる。
【００４６】
作動時には、図示のように、排気ガス圧縮機セクション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。排気ガス圧縮機セクション１５２と同様に、タービンセクション１５６は、一連の回転タービンブレードを有することができる１又は２以上のタービン又はタービン段１７４を含む。ここで、これらのタービンブレードは、燃焼器セクション１５４において発生した燃焼生成物１７２により駆動され、これにより機械装置１０６に連結されたシャフト１７６の回転を駆動する。この場合も同様に、機械装置１０６は、タービンセクション１５６に連結された機械装置１０６、１７８及び／又は排気ガス圧縮機セクション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に再循環して排気ガス圧縮機セクション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。
【００４７】
この場合も同様に、燃焼器セクション１５４における各燃焼器１６０は、加圧排気ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合して、量論的に燃焼し、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２を生成して、タービンセクション１５６を駆動する。特定の実施形態において、酸化剤６８は、１又は２以上の酸化剤圧縮機（ＭＯＣ）を有する主酸化剤圧縮（ＭＯＣ）システム（例えば、主空気圧縮（ＭＡＣ）システム）のような酸化剤圧縮システム１８６により圧縮される。酸化剤圧縮システム１８６は、駆動装置１９０に連結された酸化剤圧縮機１８８を含む。例えば、駆動装置１９０は、電気モータ、燃焼エンジン、又はこれらの組合せを含むことができる。特定の実施形態において、駆動装置１９０は、ガスタービンエンジン１５０のようなタービンエンジンとすることができる。従って、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６の一体化部分とすることができる。換言すると、圧縮機１８８は、ガスタービンエンジン１５０のシャフト１７６により供給される機械出力７２によって直接的又は間接的に駆動することができる。このような実施形態においては、圧縮機１８８は、タービンエンジン１５０からの出力に依存するので、駆動装置１９０は除外してもよい。しかし、１つよりも多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。
【００４８】
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合せで、シャフト１７６の軸線に沿って及び／又はシャフト１７６の軸線に平行に配置することができる。例えば、機械装置１０６、１７８、１８０（例えば、１０６Ａから１０６Ｆ）は、任意の順序で、１又は２以上のギアボックス（例えば、平行シャフト、遊星ギアボックス）、１又は２以上の圧縮機（例えば、酸化剤圧縮機、ＥＧブースタ圧縮機のようなブースタ圧縮機）、１又は２以上の発電ユニット（例えば、発電機）、１又は２以上の駆動装置（例えば、蒸気タービンエンジン、電気モータ）、熱交換ユニット（例えば、直接式又は間接式熱交換器）、クラッチ、又はこれらの組合せの何らかの直列及び／又は並列配列を含むことができる。圧縮機は、軸方向圧縮機、半径方向又は遠心式圧縮機、又はこれらの組合せを含むことができ、各々が１又は２以上の圧縮段を有する。熱交換器に関しては、直接式熱交換器は、ガス流を直接冷却するためにガス流（例えば、酸化剤流）に液体噴霧を注入する噴霧冷却器（例えば、噴霧中間冷却器）を含むことができる。間接式熱交換器は、冷却剤流（例えば、水、空気、冷媒、又は他の何れかの液体又は気体冷却剤）から流体流（例えば、酸化剤流）を分離するような、第１及び第２の流れを分離する少なくとも１つの壁（例えば、シェル及び管体熱交換器）を含むことができ、ここで冷却剤流は、どのような直接接触もなく流体流から熱を伝達する。間接式熱交換器の例は、中間冷却器熱交換器、及び熱回収蒸気発生器のような熱回収ユニットを含む。熱交換器はまた、ヒーターを含むことができる。以下でより詳細に検討するように、これらの機械構成要素の各々は、表１に記載される非限定的な例によって示される様々な組合せで用いることができる。
【００４９】
一般に、機械装置１０６、１７８、１８０は、例えば、システム１８６における１又は２以上の酸化剤圧縮機の作動速度を調整し、冷却を通じて酸化剤６８の圧縮を促進させ、及び／又は余剰出力を抽出することによって、圧縮システム１８６の効率を向上させるよう構成することができる。開示する実施形態は、直列及び並列配列の機械装置１０６、１７８、１８０における上述の構成要素のあらゆる並び換えを含むことを意図しており、構成要素の１つ、２つ以上、又は全てがシャフト１７６から出力を引き出しており、或いは全て引き出していない。以下で示すように、表１は、圧縮機及びタービンセクション１５２、１５６に近接して配置及び／又は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。
【００５０】
（表１）
2016523344.tif 000003
【００５１】
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、排気ガス圧縮機セクション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。
【００５２】
図３に示すように、ＥＧ供給システム７８は、ガスタービンエンジン１５０と目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）との間に配置される。特に、ＥＧ供給システム７８（例えば、ＥＧ抽出システム（ＥＧＥＳ）８０）は、排気ガス圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及び／又はタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にてガスタービンエンジン１５０に連結することができる。例えば、抽出ポイント７６は、圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接する圧縮機段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。同様に、抽出ポイント７６は、タービン段の間の圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接するタービン段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。別の例によれば、抽出ポイント７６は、燃焼器セクション１５４全体にわたって多数の位置に配置することができ、これらは、異なる温度、圧力、流量、及びガス組成を提供することができる。これらの抽出ポイント７６の各々は、ＥＧ抽出導管、１又は２以上のバルブ、センサ、及び制御部を含むことができ、これらは、ＥＧ供給システム７８への抽出排気ガス４２の流れを選択的に制御するのに用いることができる。
【００５３】
ＥＧ供給システム７８によって分配される抽出した排気ガス４２は、目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）に好適な制御された組成を有する。例えば、これらの抽出ポイント７６の各々において、排気ガス１７０は、酸化剤６８及び燃料７０の注入ポイント（又は流れ）から実質的に隔離することができる。換言すると、ＥＧ供給システム７８は、どのような酸化剤６８又は燃料７０の追加も無しに排気ガス１７０をガスタービンエンジン１５０から抽出するよう特別に設計することができる。更に、燃焼器１６０の各々における量論的燃焼の観点で、抽出した排気ガス４２は、実質的に酸素及び燃料を含まないものとすることができる。ＥＧ供給システム７８は、原油二次回収、炭素隔離、貯蔵、又は施設外の場所への輸送など、種々のプロセスで使用するために抽出した排気ガス４２を炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に直接的又は間接的に送ることができる。しかし、特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８は、目標システムと共に使用する前に、排気ガス４２を更に処理するためにＥＧ処理システム（ＥＧＴＳ）８２を含む。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2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。
【００５４】
ＥＧ供給システム７８において実施された排気ガスの処理と同様に、ＥＧプロセスシステム５４は、要素番号１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０により示されるような、複数の排気ガス（ＥＧ）処理構成要素１９２を含むことができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組合せで排気ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる。例えば、ＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、任意の順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、又はこれらの何れかの組合せを含むことができる。特定の実施形態において、触媒システムは、酸化触媒、一酸化炭素還元触媒、窒素酸化物還元触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、或いはこれらの組合せを含むことができる。開示する実施形態は、直列及び並列配列の上述の構成要素１９２のあらゆる並び換えを含むことを意図している。以下に示すように、表２は、排気ガス再循環経路１１０に沿った構成要素１９２の配列の幾つかの非限定的な例を示している。
【００５５】
（表２）
2016523344.tif 000004
【００５６】
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から排気ガス圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に向かって構成要素１９２を順次的に示しているが、図示の構成要素１９２の逆順も包含することを意図している。表２において、２又はそれ以上の構成要素を含むあらゆる欄（セル）は、構成要素を備えた一体的ユニット、構成要素の並列配列、又はこれらの組合せを包含することを意図している。更に、表２において、ＨＲＵ、ＨＲＳＧ、及びＣＯＮＤはＨＥの例であり、ＨＲＳＧは、ＨＲＵの例であり、ＣＯＮＤ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＷＲＵの例であり、ＩＮＥＲ、ＦＩＬ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬはＰＲＵの例であり、ＷＦＩＬ及びＣＦＩＬは、ＦＩＬの例である。この場合も同様に、表２は、構成要素１９２の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。特定の実施形態において、図示の構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、又はこれらの組合せ内で部分的に又は完全に一体化することができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２は、温度、圧力、流量及びガス組成のフィードバック制御を可能にすると同時に、排気ガス６０から水分及び粒子状物質を除去することができる。更に、処理された排気ガス６０は、ＥＧ供給システム７８で使用するために１又は２以上の抽出ポイント７６にて抽出され、及び／又は排気ガス圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に再循環することができる。
【００５７】
処理された再循環排気ガス６６が排気ガス圧縮機セクション１５２を通過すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の管路２１２（例えば、ブリード導管又はバイパス導管）に沿って加圧排気ガスの一部を抜き取ることができる。各管路２１２は、排気ガスを１又は２以上の熱交換器２１４（例えば、冷却ユニット）に送り、これによりＳＥＧＲガスタービンシステム５２への再循環のために排気ガスを冷却することができる。例えば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、タービンケーシング、タービンシュラウド、軸受、及び他の構成要素の冷却及び／又はシールのため管路２１２に沿ってタービンセクション１５６に送ることができる。このような実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、冷却及び／又はシール目的でタービンセクション１５６を通って何らかの酸化剤６８（又は他の可能性のある汚染物質）を送らず、従って、冷却された排気ガスの何らかの漏洩が、タービンセクション１５６のタービン段を流動し駆動する高温の燃焼生成物（例えば、作動排気ガス）を汚染することはない。別の例によれば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、管路２１６（例えば、戻り導管）に沿って排気ガス圧縮機セクション１５２の上流側圧縮機段に送られ、これにより排気ガス圧縮機セクション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、排気ガス圧縮機セクション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。
【００５８】
図４は、図１〜図３に示したシステム１０の動作プロセス２２０の実施形態のフローチャートである。特定の実施形態において、プロセス２２０は、コンピュータに実装されたプロセスとすることができ、メモリ１２２上に格納された１又は２以上の命令にアクセスして、図２に示すコントローラ１１８のプロセッサ１２０上で命令を実行する。例えば、プロセス２２０の各ステップは、図２を参照して説明された制御システム１００のコントローラ１１８によって実行可能な命令を含むことができる。
【００５９】
プロセス２２０は、ブロック２２２で示されるように、図１〜図３のＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動モードを開始するステップで始まることができる。例えば、始動モードは、熱勾配、振動、及びクリアランス（例えば、回転部品と固定部品間の）を許容可能閾値内に維持するよう、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の漸次的な立ち上がりを含むことができる。例えば、始動モード２２２の間、プロセス２２０は、ブロック２２４で示されるように、加圧された酸化剤６８を燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給するのを開始することができる。特定の実施形態において、圧縮された酸化剤は、圧縮空気、酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又はこれらの組合せを含むことができる。例えば、酸化剤６８は、図３に示す酸化剤圧縮システム１８６により圧縮することができる。プロセス２２０はまた、ブロック２２６で示されるように、始動モード２２２の間、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に燃料を供給するのを開始することができる。始動モード２２２の間、プロセス２２０はまた、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に排気ガス（利用可能な）供給するのを開始することができる。例えば、燃料ノズル１６４は、１又は２以上の拡散火炎、予混合火炎、又は拡散火炎と予混合火炎の組合せを生成することができる。始動モード２２２の間、ガスタービンエンジン１５６により生成される排気ガス６０は、量及び／又は品質が不十分又は不安定になる可能性がある。従って、始動モードの間、プロセス２２０は、１又は２以上の貯蔵ユニット（例えば、貯蔵タンク８８）、パイプライン８６、他のＳＥＧＲガスタービンシステム５２、又は他の排気ガス供給源から排気ガス６６を供給することができる。
【００６０】
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。特に、プロセス２２０は、燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０において混合気の量論的燃焼（例えば、量論的拡散燃焼、予混合燃焼、又は両方）を可能にするよう、図２の制御システム１００により制御することができる。しかし、始動モード２２２の間、混合気の量論的燃焼を維持することが特に困難となる可能性がある（及びひいては低レベルの酸化剤及び未燃燃料が高温燃焼ガス１７２中に存在する可能性がある）。結果として、始動モード２２２において、高温燃焼ガス１７２は、以下で更に詳細に検討するように、定常状態モード中よりも多くの量の残留酸化剤６８及び燃料７０を有する可能性がある。このため、プロセス２２０は、始動モードの間に高温燃焼ガス１７２中の残留酸化剤６８及び燃料７０を低減又は排除するよう１又は２以上の制御命令を実行することができる。
【００６１】
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の排気ガス圧縮機セクション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。
【００６２】
再循環された排気ガス６６は、次に、ブロック２３８で示されるように、排気ガス圧縮機セクション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、排気ガス圧縮機セクション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、排気ガス圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及びタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出することができる。次いで、プロセス２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜図３に示されるＥＯＲシステム１８の排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２によって用いることができる。
【００６３】
排気ガス４２が、図３に示したように１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出されると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、一般に、質量平衡を維持することを求める場合がある点は理解することができる。すなわち、一般に、１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出された排気ガスの流れは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼器１６０内に追加されている燃料７０及び酸化剤６８の流れにほぼ等しくすることが望ましい場合がある。従って、この質量平衡の維持は、作動中にＳＥＧＲガスタービンシステム５２が好適な圧力を維持することを可能にすることができる。
【００６４】
図５は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動を制御するように構成された制御システム２６０の１つの実施形態を概略的に示す。特に、制御システム２６０は、排気ガス再循環経路１１０に沿って排気ガス６０が再循環する時に排気ガス６０の１又は２以上のパラメータ（例えば、流量又は圧力）の制御を可能にする。種々の流れ調整特徴の中でも、制御システム２６０は、本明細書に説明する流れ制御技術を実施することができる一連のモジュール又はコンピュータプログラムを含むことができるコントローラ１１８を含む。１つの実施形態において、コントローラ１１８は、格納された命令を実行して本明細書に説明する排気流制御技術を実施するように構成された１又は２以上の組の命令及び１又は２以上の処理デバイスを全体として格納する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。１又は２以上の組の命令は、例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を通る１又は２以上の排気流を調整するためのモジュールを全体として又は個々に含むことができる。本明細書で開示するモジュールは、集中型ワークステーション（例えば、１又は２以上のアプリケーションのような現場内又は現場外ワークステーション）、或いは１又は２以上のワークステーション、パネル、又は自動コントローラを近接した種々の制御バルブ、導管接合部、及びその他などのＳＥＧＲガスタービンシステム５２全体を通して分配することができる分配システムで実施することができることに注目すべきである。制御システム２６０及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２の特定の特徴のみが、検討目的のために図５に示されているが、制御システム２６０の特定の実施形態は、図５には明確には示されていない他の特徴（例えば、図１〜図４に記載された特徴）を含むことができることにも注目すべきである。
【００６５】
図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内の排気ガスの移動及び準備を促進するための特定の構成要素を有するＥＧプロセスシステム５４の１つの実施形態を示している。特に、図示のＥＧプロセスシステム５４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の再循環経路１１０に沿って再循環ブロア２６２（ブースタブロアとも呼ばれる）の両側（例えば、上流側及び下流側）に配置された２つのＨＲＳＧ要素５６Ａ及び５６Ｂを含む。他の実施形態において、１つよりも多い再循環ブロア２６２は、直列又は並列のいずれかで排気ガス再循環経路１１０に連結することができる。更に、再循環ブロア２６２は、制御ユニット２５７を含み、再循環ブロアの作動を制御することができる。例えば、特定の実施形態において、制御ユニット２５７は、以下で詳細に検討するように、コントローラ１１８からの命令に基づいて再循環ブロア２６２の１又は２以上のモータ２５９及びアクチュエータ２６１を制御することができる。
【００６６】
再循環ブロア２６２は、いくつかのブロアベーン（ＢＶｓ）２６４を含むことができ、それらの位置は、再循環ブロア２６２の１又は２以上のアクチュエータ２６１によって制御することができる。ＢＶ２６４のピッチ又は角度２６３に基づいて（例えば、半径方向２６５に対する）、再循環ブロア２６２を通る排気ガスの流量は、増加する場合もあり又は減少する場合もある。例えば、特定の実施形態において、ＢＶ２６４が、最小ＢＶピッチ２６３（例えば、０、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、又は３５度、或いは別の好適な低ＢＶピッチ）を有するとき、再循環ブロア２６２は、最小出力（再循環ブロア２６２にわたる最小排気ガス流又は最小圧力上昇）を提供することができる。反対に、このような実施形態において、ＢＶ２６４が最大ＢＶピッチ２６３（例えば、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０度、又は別の好適な比較的高い角度）に設定されるとき、再循環ブロア２６２は、最大出力（例えば、最大排気ガス流及び／又は最大圧力上昇）を提供することができる。特定の実施形態において、ＢＶ２６４は、２５度〜８０度を延びる運動範囲を有することができる。他の実施形態において、ＢＶピッチ２６３は、別の方向（例えば、軸線方向設計基準方向２６７）に対して決定することができ、従って、最小ＢＶピッチ２６３は、再循環ブロア２６２の最大出力に対応することができ、逆もまた同じである点は理解することができる。更に、特定の実施形態において、１又は２以上のアクチュエータ２６１を調整して、不感帯（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０度）に基づいて又は連続的に変更可能な方式でＢＶピッチ２６３に影響を与えることができる点は理解することができる。
【００６７】
図５に示す再循環ブロア２６２の制御ユニット２５７は、再循環ブロア２６２の排気ガス出力を制御するためにコントローラ１１８に通信可能に接続され、コントローラ１１８がＢＶピッチ２６３をモニタして調節できるようにする。例えば、以下で詳細に検討するように、コントローラ１１８は、制御ユニット２５７がＢＶピッチ２６３を調整して（例えば、１又は２以上のアクチュエータ２６１を用いて）再循環ブロア２６２から下流側の排気ガス６０の流量、再循環ブロア２６２にわたる排気ガス流の圧力上昇、及びその他を変えるようにすることができる。特定の実施形態において、再循環ブロア２６２の他のパラメータ（例えば、電力、電圧、又は１分間当たりの回転数（ＲＰＭ））の何れか１つ又は組合せは、これに加えて又はこれに代えて調整され（例えば、コントローラ１１８及び制御ユニット２５７により）、本手法に従って再循環ブロア２６２の排気ガス出力を制御することができる。更に、以下で詳細に検討するように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動中に、コントローラ１１８は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の種々の構成要素のいくつかのパラメータ及び限界を考慮して、特定の組の条件下で再循環ブロア２６２に好適な出力（例えば、好適なＢＶピッチ２６３）を決定することができる。
【００６８】
図５に示すＥＧプロセスシステム５４を行き来した後、排気ガス６０は、排気ガス再循環経路１１０を流れ下り続けて流れ排気ガス圧縮機セクション１５２に達することができる。より具体的には、排気ガス再循環経路１１０は、排気ガス６０を排気ガス圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に向けることができ、その結果、排気ガス６０は、上記で検討したように、排気ガス圧縮機セクション１５２内に導入することができるようになる。更に、図５に示す排気ガス圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４は、１又は２以上の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）２６６又は別の好適な流れ制御機構などの流れ制御機構を含み、排気ガス圧縮機セクション１５２内への排気ガスの流れを制御又は調節する。流れ制御機構（例えば、ＩＧＶ２６６）を特定の位置に設定して、排気ガス流の一部が排気ガス入口１８４を通って排気ガス圧縮機セクション１５２に貫流するのを制限又は遮断（例えば、制御又は調整）することができる。例えば、ＩＧＶ２６６は、１又は２以上のアクチュエータ２６９によって特定の角度（例えば、入口ガイドベーン（ＩＧＶ）の角度２７１）に調整され、排気ガス入口１８４で受け取った排気ガス流の特定の量が圧縮のために排気ガス圧縮機セクション１５２に流入することを可能にすることができる。
【００６９】
従って、図５に示すＩＧＶ２６６の１又は２以上のアクチュエータ２６９は、コントローラ１１８に通信可能に接続され、コントローラ１１８がＩＧＶ角度２７１をモニタして調整し、どのくらいの排気ガス流を排気ガス圧縮機セクション１５２内に導入するか制御できるようにする。例えば、ＩＧＶ２６６は、時には軸線方向設計基準方向２６７に対して約０度又は別の好適な低角度（例えば、０〜２５度、１〜２０度、２〜１５度、又は３〜１０度、４〜５度）のような最大開放位置にコントローラ１１８によって設定され、排気ガス圧縮機セクション１５２内に最大排気流を提供することができる。更に、ＩＧＶ２６６は、時には軸線方向設計基準方向２６７に対して約７５度又は別の好適な高角度（例えば、２５〜７５度、３５〜６５度、４５〜６０度、又は５０〜５５度）のような最小開放位置にコントローラ１１８によって設定され、排気ガス圧縮機セクション１５２内に最小排気流を提供することができる。特定の実施形態において、１又は２以上のアクチュエータ２６９は、不感帯（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０度）に基づいて又は連続的に変更可能な方式でＩＧＶ角度２７１を調整することができる。具体的な例によって、特定の実施形態において、ＢＶピッチ２６３は、不感帯に基づいて調整することができるが、ＩＧＶ角度２７１は、連続的に変更可能な方式で調整することができる。他の実施形態において、ＩＧＶ角度２７１は、別の方向（例えば、半径方向２６５）に対して決定することができ、従って、最大ＩＧＶ角度は、排気ガス圧縮機セクション１５２内への排気ガスの最大流れに対応することができ、逆もまた同じである点は理解することができる。以下で詳細に検討するように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動中に、コントローラ１１８は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の構成要素の特定のパラメータ及び限界を考慮して好適なＩＧＶ角度２７１を決定することができる。
【００７０】
上述のように、少なくとも部分的に排気ガス圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４における流れ制御要素（例えば、ＩＧＶ２６６）の位置及び再循環ブロア２６２の出力によって、図５に示す排気ガス再循環経路１１０を通る排気ガス６０の流れが調節される。従って、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、ＩＧＶ角度２７１及びＢＶピッチ２６３の両方を制御することによって排気ガス再循環経路１１０を通って排気ガス６０の流れを制御することができる。更に、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、ＩＧＶ角度２７１及びＢＶピッチ２６３を調整して、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の構成要素の限界を考慮に入れながら、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の特定のパラメータを維持することができる（例えば、目標値に、目標範囲内に、又は特定の閾値以下に）点は理解することができる。
【００７１】
例えば、コントローラ１１８は、１又は２以上のセンサ（例えば、温度センサ２６８）を用いてタービンセクション１５６を出た排気ガス６０の温度を決定することができる。特定の実施形態において、コントローラ１１８は、一般に、ＩＧＶ２６６及び／又はＢＶ２６４の位置を調整して、閾値以下又は特定の設定値に排気ガス温度を維持することができる。これに加えて又はこれに代えて、コントローラ１１８は、１又は２以上のセンサ（例えば、温度センサ２６８）によって測定された排気温度に基づいてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼器セクション１５４内で点火温度（例えば、燃焼温度）をモデル化することができ（例えば、リアルタイム又はほぼリアルタイムコンピュータモデリングソフトウェアを用いて）、少なくとも部分的にＩＧＶ２６６及び／又はＢＶ２６４を制御することによって閾値以下又は特定の作動範囲内に点火温度を維持するように作動することができる。
【００７２】
上述の事項を考慮に入れて、図６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の再循環ガスタービン（ＲＧＴ）排気温度がいかにＢＶピッチ２６３の変化と比べてＩＧＶ角度２７１の変化により影響を受ける場合があるかを示すものである。すなわち、図６のグラフ２８０は、ＲＧＴ排気温度が、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の他のエフェクタをほぼ固定した状態で開ループ方式でＩＧＶ角度２７１（線２８２）又はＢＶピッチ２６３（線２８４）のいずれかを調整しながら経時的にいかに変化することができるかを示している。グラフ２８０を参照して理解されるように、排気ガス圧縮機セクション１５２内への排気ガス入口１８４を通る更に大きな排気流を可能にする角度量（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０度）だけＩＧＶ角度２７１が減少する時の線２８２は、ＲＧＴ排気温度の劇的な変化を示している。排気ガス６０の流量増加の理由で、点火温度及び生じたＲＧＴ排気温度は、燃焼プロセスにおける燃料及び酸化剤に対するより多くの希釈排気ガスの存在に起因して低下する。
【００７３】
対照的に、角度量（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０度）だけＢＶピッチ２６３が増加する時の図６のグラフ２８０の線２８４は、ＲＧＴ排気温度のより漸次的な変化を示し、より大量の排気ガスの流れを排気ガス入口１８４に提供する。２つの線２８２及び２８４を比較するために、破線２８６は、特定の時点（例えば、いずれかの調整後５、７、１０、又は１５秒）を示している。時間２８６で、ＢＶピッチ２６３の調整によって提供されるＲＧＴ排気温度の変化（すなわち、線２８４）は、ＩＧＶ角度２７１の調整によって提供される変化（例えば、線２８２）よりも約４０％小さいＲＧＴ排気温度変化を反映している。従って、ＢＶ２６４は、ＩＧＶ２６６よりも燃焼器セクション１５４からより遠くに取り外されるので（すなわち、図５に示すように）、ＢＶピッチ２６３の変化は、一般に、ＩＧＶ角度２７１の変化と同じくらい速く（又は同じ程度まで）はＲＧＴ排気温度（又は燃焼器セクション１５４内の点火温度）に影響を与えない場合がある。
【００７４】
従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度は、一般に、ＢＶピッチ２６３の変化に対するよりもＩＧＶ角度２７１の変化に対して速く応答することができる。更に考慮すると、再循環ブロア２６２は、一般に、ＢＶ２６４をより高いＢＶピッチ２６３に設定する時により多くの電力を消費する場合があり、又はそれ以外は再循環ブロア２６２の出力は増加する。これらを考慮に入れて、１つの制御方策において、単に最小時間量で再循環ブロア２６２を作動することが効率の観点から有益とすることができる。例えば、図７に戻ると、グラフ９００は効率に焦点を当てた制御方策を示し、コントローラ１１８は、好適なＩＧＶ角度２７１及び好適なＢＶピッチ２６３を決定するために使用してＲＧＴ負荷の増加に応答することができ、ＲＧＴ負荷の増加は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２におけるＲＧＴ点火及び排気温度の上昇に対応する。換言すると、図７で示される制御方策に対して、再循環ブロア２６２は、最小時間量で作動する。
【００７５】
図７のグラフ２９０は、ＲＧＴ負荷が増加する時のＩＧＶ角度２７１（線２９２で示される）がコントローラ１１８によって減少し、排気ガス圧縮機セクション１５２内への排気ガスのより多くの流れを可能にすることができることを示している。最終的に、ＲＧＴ負荷が増加し続ける場合、ＩＧＶ角度２７１は、最小角度（例えば、０°などの最小設定値）に達することができ、ＩＧＶ２６６は最小開放位置にあり、ＩＧＶ２６６を通る最大流れを可能にすることができる。このポイントを越えてＲＧＴ負荷が更に増加し続ける場合、再循環ブロア２６２のＢＶピッチ２６３（２９４で示される）は、コントローラ１１８によって増加し（例えば、最小ピッチから）、再循環ブロア２６２が追加の電力を消費できるようにすることができる。しかし、上述のように、ＢＶピッチ２６３を調整することは、ＩＧＶ角度２７１を調整することと同じくらい速くはＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度に影響を与えない。従って、図７で示される制御方策は、効率（例えば、再循環ブロア２６２の最小使用）を強調するが、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度の微細な制御又は応答性は、領域２９６にわたって著しく低減することがあり、これは、再循環ブロア２６２を用いてＲＧＴ排気又は点火温度を制御する時間期間である。同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２はまた、図７に示すように、制御されているときに負荷需要の変化に迅速に応答するその能力に限界がある場合がある。
【００７６】
図８は、コントローラ１１８が、好適なＩＧＶ角度２７１及び好適なＢＶピッチ２６３を決定してＲＧＴ負荷の増加に応答するように使用することができる別の制御方策（応答性に焦点を当てた）の例を示したグラフ３００を示している。上述のように、ＲＧＴ負荷の増加は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２におけるＲＧＴ点火及び排気温度の増加に対応する。図８のグラフ３００において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ負荷が確実に増加すると、ＩＧＶ角度２７１（線３０２で示される）は、コントローラ１１８によって最初は減少し、排気ガス圧縮機セクション１５２内へのより多くの排気ガス６０の流れを可能にすることができる。しかし、グラフ２９０とは対照的に、ＲＧＴ負荷が増加し続けると、ＩＧＶ２６６は、最終的に特定の設定値角度又は位置３０１（例えば、最適開放位置から５度又は５％）に達することができる。ＩＧＶ２６６の特定の設定値角度又は位置３０１は、上及び下で設定される制御目的のために十分なヘッドスペース３０３を可能にする何らかの好適な角度又は位置とすることができる点は理解することができる。
【００７７】
例えば、特定の実施形態において、ＩＧＶ２６６の特定の設定値角度又は位置３０１は、望ましいヘッドスペース３０３を提供する最大開放位置からＩＧＶ２６６の運動範囲の約５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、７％、５％、又は３％とすることができる。特定の実施形態において、ＩＧＶ２６６の特定の設定値角度又は位置３０１は、最大開放位置からＩＧＶ２６６の運動範囲の約５０％〜約２％、約４０％〜約３％、約３０％〜約４％、約２０％〜５％、又は約１０％〜約５％とすることができる。別の例によれば、特定の実施形態において、ＩＧＶ２６６の特定の設定値角度又は位置３０１は、最大開放位置から約５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、７、５、又は３度とすることができる。特定の実施形態において、ＩＧＶ２６６の特定の設定値角度又は位置３０１は、最大開放位置から約５０度〜約２度、約４０度〜約３度、約３０度〜約４度、約２０度〜約５度、又は約１０度〜約５度とすることができる。
【００７８】
図８のグラフ３００に示すように、ＩＧＶ２６６が設定値角度又は位置３０１に達すると、ＲＧＴ負荷が増加し続ける場合、ＢＶピッチ２６３（線３０４で示される）を調整して、ＩＧＶ２６６の設定値角度又は位置３０１をほぼ維持できるように再循環ブロア２６２の出力を増加させることができる。換言すると、ＢＶピッチ２６３は、ＩＧＶ２６６が特定のヘッドスペース３０３（ＩＧＶ２６６の最大開放位置から５度又は５％）を維持するように調整することができる。図６に対して上で検討したように、ヘッドスペース３０３は、コントローラ１１８がＩＧＶ角度２７１を調整してＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度を迅速に調整することができるように、ＩＧＶ２６６の十分な移動を可能にすることができる点は理解することができる。
【００７９】
図８に示すように、領域３０６において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ負荷が増加し続けると、ＢＶ２６４は、最終的に最大ＢＶピッチ２６３に達して再循環ブロア（線３０７で示されるように）の最大出力に対応することができる。その時点で、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ負荷が更に増加する場合、コントローラ１１８は、ヘッドスペース３０３の維持をしない場合があり、ＩＧＶ角度２７１を減少させて排気ガス圧縮機セクション１５２内への排気流を増加させ、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の他の限界（例えば、以下で検討するＲＧＴ排気又は点火温度限界）を満足させることができる。図８に示した制御方策に対して、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度は、領域３０６にわたってより敏感に制御することができる点は理解することができる。更に、図８により表された制御方策は、図７に表された制御方策よりもわずかに効率が悪い場合があり（例えば、前述のＩＧＶヘッドスペース３０３を維持する時の再循環ブロア２６２による追加の電力消費により）、この手法は、一般に、コントローラ１１８がより敏感な入力（例えば、ＩＧＶ角度２７１）を用いて領域３０６にわたってＲＧＴ排気又は点火温度制御装置を制御できるようにすることができる。
【００８０】
図９は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動を制御するときに好適なＩＧＶ角度２７１及び好適なＢＶピッチ２６３を決定するために、特定の実施形態においてコントローラ１１８が利用することができる限界及び入力を示す混成ブロック流れ図である。図９に示す実施形態に対して、コントローラ１１８は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の現在の測定ＲＧＴ排気温度又は現在のモデル化ＲＧＴ点火温度３１２に基づいて適切なＩＧＶ角度２７１を決定することができる。従って、コントローラ１１８は、ＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４（例えば、上限閾値、下限閾値、又は範囲）に対して現在の排気又は点火温度３１２に基づいてＩＧＶ角度２７１を増加させるか又は減少させるかどうかを決定することができる。
【００８１】
これに加えて、図９に示すように、コントローラ１１８はまた、適切なＩＧＶ角度２７１を決定する時にＳＥＧＲガスタービンシステム５２の一定の限界（例えば、ＩＧＶ２６６及び排気ガス圧縮機セクション１５２の限界）を考慮に入れることができる。例えば、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、ＩＧＶ角度２７１を制限して少なくとも部分的に再循環圧縮機失速限界３１６に基づいて最小開放角度又は位置よりも低いままに留め（例えば、より開放したままに留め）、排気ガス圧縮機セクション１５２が失速するのを阻止することができる。更に、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、少なくとも部分的に最小ＩＧＶ開放限界３１８及び最大ＩＧＶ開放限界３２０に基づいてＩＧＶ角度２７１をそれに追加して制限することができ、これは、ＩＧＶ２６６の運動範囲の機械的限界を定めることができる。換言すると、コントローラ１１８は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の現在のＲＧＴ排気又は点火温度３１２に基づいてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の限界の全て（例えば、ＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４、再循環圧縮機失速限界３１６、ＩＧＶ最小開放限界３１８、及びＩＧＶ最大開放限界３２０）を満足させる適切なＩＧＶ角度２７１を選択することができる。
【００８２】
同様に、図９に示すように、好適なＢＶピッチ２６３は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の種々の入力及び限界に基づいてコントローラ１１８によって決定することができる。図９に示す実施形態に対して、コントローラ１１８は、ＩＧＶ最大開放限界３２０に対して現在のＩＧＶ角度２７１に基づいて適切なＢＶピッチ２６３を決定する。すなわち、特定の実施形態において、コントローラ１１８をプログラムしてＢＶピッチ２６３を調整してＩＧＶ２６６に特定のヘッドスペース３０３（図８に示すように）を与えることができ、現在のヘッドスペース３０３は、ＩＧＶ角度２７１とＩＧＶ最大開放限界３１８又はＩＧＶ２６６の別の好適な最大開放限界との間の差によって定めることができる。
【００８３】
しかし、図９に示すように、コントローラ１１８はまた、適切なＢＶピッチ２６３を決定する時にＳＥＧＲガスタービンシステム５２の他の限界（例えば、再循環ブロア２６２及び排気ガス圧縮機セクション１５２の限界）を考慮に入れることができる。例えば、図９に示すように、コントローラ１１８は、圧縮機最大入口圧力限界３２６を考慮に入れることができ、これは、ＢＶピッチ２６３の上限（再循環ブロア２６６の上方境界出力）を定めてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の好適な作動性を可能にする。更に、図９に示す実施形態において、コントローラ１１８は、再循環ブロア失速限界３２８、排気ガス再循環（ＥＧＲ）最小圧力限界３３０、及びＥＧＲ最小圧力上昇限界３３２を考慮に入れることができ、これらは、ＢＶピッチ２６３の下限（例えば、再循環ブロア２６６の下方境界出力）を定めてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の好適な作動性を可能にすることができる。換言すると、コントローラ１１８は、最大ＩＧＶ開放限界３２０に対して現在のＩＧＶ角度２７１に基づいてＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び再循環ブロア２６６の限界の全て（例えば、圧縮機最大入口圧力限界３２６、再循環失速限界３２８、排気ガス再循環（ＥＧＲ）最小圧力限界３３０、及びＥＧＲ最小圧力上昇限界３３２）を満足させる適切なＩＧＶ角度２７１を選択することができる。更に、特定の実施形態において、線３３３で示されるように、コントローラ１１８はまた、好適なＩＧＶ角度２７１を決定する時に現在のＢＶピッチ２６３を考慮することができる。例えば、特定の実施形態において、コントローラ１１８は、ＢＶピッチ２６３が最大ＢＶピッチ２６３に達したと決定することができ、従って、コントローラ１１８は、ヘッドスペース３０３の維持をしない場合がある（例えば、上記図８の検討に記載したように）。
【００８４】
図１０は、図８及び図９の制御方策を用いてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の１つの実施形態の異なるパラメータを示す１組のグラフ３４０である。特に、図１０の上のグラフ３４２は、作動中のＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度３１２を表している。コントローラ１１８によって設定される時に、図１０の中間のグラフ３４４はＩＧＶ角度２７１を表し、下のグラフ３４６はＢＶピッチ２６３を表す。更に、グラフ３４０の組は、それぞれ線３４８、３５０、３５２、及び３５４で示される４つの時点を示し、作動中のＳＥＧＲガスタービンシステム５２のこれらのパラメータの変化の検討を容易にする。
【００８５】
図１０の上のグラフ３４２で示されるように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動中に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＲＧＴ排気又は点火温度３１２は、例えば、燃料混合気又はＲＧＴ負荷の変動によりＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４に向かって最初はゆっくり上昇している。これに加えて、中間のグラフ３４４に示すように、ＩＧＶ角度２７１は、特定の設定値角度又は位置３０１に又はそれよりも上にコントローラ１１８によって最初は維持され、ヘッドスペース３０３を提供してＲＧＴ排気又は点火温度３１２を制御することができる。更に、下のグラフ３４６に示すように、ＢＶピッチ２６３は、ＩＧＶ角度２７１が設定値角度又は位置３０１に又はそれよりも上にある（例えば、より開放する）ので、最初は比較的低い場合がある。
【００８６】
時間３４８では、図１０の上のグラフ３４２で示されるように、ＲＧＴ排気又は点火温度３１２は、ＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４を超える。それに応答して、時間３４８では、中間のグラフ３４４で示されるように、コントローラ１１８は、上述のように、それが特定の設定値角度又は位置３０１に関連する望ましいヘッドスペース３０３を下回るようにＩＧＶ角度２７１を調整することができる。更に、時間３４８で下のグラフ３４６で示されるように、ＩＧＶ角度２７１が時間３４８で望ましいヘッドスペース３０３を下回ったとコントローラ１１８が決定するとき、コントローラ１１８は、ＩＧＶ角度２７１を設定値角度及び望ましいヘッドスペース３０３に戻そうとしてＢＶピッチ２６３を増加させることができる。
【００８７】
時間３５０では、上のグラフ３４２で示されるように、ＩＧＶ角度２７１の変化並びにＢＶピッチ２６３の変化に応答して、ＲＧＴ排気又は点火温度３１２は安定し始める。しかし、ＲＧＴ排気又は点火温度３１２は、時間３５０で中間のグラフ３４４で示されるようにＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４をまだ超えているので、ＩＧＶ角度２７１はコントローラ１１８によって減少し、ＲＧＴ排気又は点火温度３１２を限界以下に戻そうとして排気ガス圧縮機セクション１５２内へのより多くの排気ガスを可能にすることができる。更に、時間３５０では、下のグラフ３４６で示されるように、コントローラ１１８はまた、前のＢＶピッチ２６３の調整がＩＧＶ角度２７１を設定値角度又は位置３０１に戻して望ましいヘッドスペース３０３を提供するほど十分ではなかったと決定することができ、従って、図示のようにＢＶピッチ２６３を更に増強することができる。
【００８８】
時間３５２では、上のグラフ３４２で示されるように、ＩＧＶ角度２７１の変化並びにＢＶピッチ２６３の変化に応答して、ＲＧＴ排気又は点火温度３１２は、ＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４を下回る。従って、時間３５２では、中間のグラフ３４４において、コントローラ１１８は、設定値角度又は位置３０１に向かってＩＧＶ角度２７１を増加させて望ましいヘッドスペース３０３を提供することができる。しかし、ＩＧＶ角度２７１は、時間３５２で下のグラフ３４６で示されるように、望ましいヘッドスペース３０３を提供する設定値角度又は位置３０１をまだ下回っているので、コントローラ１１８は、再循環ブロア２６２のＢＶピッチ２６３を増加させ続けることができる。
【００８９】
時間３５４では、上のグラフ３４２に示されるように、温度変動の原因が弱まっており（例えば、ＲＧＴ負荷が減少しており）、ＲＧＴ排気又は点火温度３１２は、ＲＧＴ排気又は点火温度限界３１４を下回り続ける。更に、時間３５４では、グラフ３４２において、ＩＧＶ角度２７１は、コントローラ１１８によって調節されて設定値角度又は位置３０１に戻って望ましいヘッドスペース３０３を提供している。これに加えて、時間３５４では、グラフ３４４で示されるように、ＩＧＶ角度２７１は、望ましいヘッドスペース３０３を回復する設定値角度に又はそれよりも上にあるので、コントローラ１１８は、ＢＶピッチ２６３を減少させて電力を節約することができる。
【００９０】
本手法の技術的効果は、ＳＥＧＲガスタービンシステムのようなＥＧＲガスタービンシステムを制御するときの応答性の改善を含む。特に、本手法は、排気ガス再循環経路に沿って特定の方式で種々の入力（例えば、ＩＧＶ角度及びＢＶピッチ）を制御することによって敏感に再循環ガスタービン（ＲＧＴ）排気又は点火温度のようなＳＥＧＲガスタービンシステムのパラメータをコントローラが制御できるようにする。より具体的には、特定の実施形態において、本手法は、再循環圧縮機のＩＧＶが特定のヘッドスペースを維持するようにコントローラがＢＶピッチを調整できるようにする。更に、ＩＧＶヘッドスペースは、コントローラがより多くの応答入力（例えば、ＩＧＶ角度）を用いて作動中のＳＥＧＲガスタービンシステムのＲＧＴ排気又は点火温度を制御できるようにする。
【００９１】
補足説明
上述のように、本発明の実施形態は、温度制御、圧力制御、湿度制御、パージ、クリアランス制御のために処理済排気ガスを使用するための及び／又はタービンベースのサービスシステムの種々の構成要素を密封するためのシステム及び方法を提供する。上記で記載された特徴の何れか又はその組合せは、好適なあらゆる組合せで利用することができる点に留意されたい。当然ながら、このような組合せの全ての並び換えも本発明において企図される。例証として、以下の条項は、本開示の更なる説明として提供されるものである。
【００９２】
実施形態１．ＥＧＲ経路に沿って位置決めされ、かつ再循環された排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤を生成するように構成された排気ガス圧縮機であって、排気ガス圧縮機が、流れ制御要素の位置に基づいて排気ガス圧縮機内への再循環された排気ガスの流れを調節するように構成された流れ制御要素を含む入口セクションを含み、流れ制御要素の位置が、最大開放位置から最小開放位置まで及ぶことが可能である上記排気ガス圧縮機と、ＥＧＲ経路に沿ってかつ排気ガス圧縮機の上流に位置決めされた再循環ブロアであって、再循環ブロアが、再循環された排気ガスの流れを入口セクションに提供するように構成され、再循環された排気ガスの流れが、最小ブロア出力から最大ブロア出力まで及ぶ上記再循環ブロアと、流れ制御要素及び再循環ブロアに連結されたコントローラであって、ＥＧＲガスタービンシステムの測定された又はモデル化されたパラメータに基づいて流れ制御要素の位置を制御するように構成され、再循環ブロアの１又は２以上の作動パラメータを制御して流れ制御要素の位置に基づいて入口セクションへの再循環された排気ガスの流れを制御するように構成される上記コントローラとを含む排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステム。
【００９３】
実施形態２．流れ制御要素が、複数の入口ガイドベーンを含むいずれかの上記実施形態のシステム。
【００９４】
実施形態３．コントローラが、再循環ブロアの１又は２以上の作動パラメータを制御して、最大開放位置に対して流れ制御要素の位置に基づいて入口セクションへの再循環された排気ガスの流れを制御するように構成されるいずれかの上記実施形態のシステム。
【００９５】
実施形態４．測定された又はモデル化されたパラメータが、ＥＧＲガスタービンシステムの排気温度、点火温度、又はこれらの組合せを含むいずれかの上記実施形態のシステム。
【００９６】
実施形態５．最小開放位置が、排気ガス圧縮機の失速限界及び流れ制御要素の最小開放限界に基づいているいずれかの上記実施形態のシステム。
【００９７】
実施形態６．最小開放位置が、流れ制御要素の最大開放限界に基づいているいずれかの上記実施形態のシステム。
【００９８】
実施形態７．最小ブロア出力が、再循環ブロアの失速限界、再循環ブロアの最小圧力限界、及び再循環ブロアの最小圧力上昇限界に基づいているいずれかの上記実施形態のシステム。
【００９９】
実施形態８．最大ブロア出力が、入口セクションにおける最大圧力限界に基づいているいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１００】
実施形態９．再循環ブロアが、複数のブロアベーンを含み、１又は２以上の作動パラメータが、複数のブロアベーンのピッチを含むいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０１】
実施形態１０．１又は２以上の作動パラメータが、再循環ブロアの回転速度、再循環ブロアに印加された電力の量、又はこれらの組合せを含むいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０２】
実施形態１１．流れ制御要素の位置が、設定値位置にほぼ留まるように、コントローラが、再循環ブロアの１又は２以上の作動パラメータを制御して、入口セクションへの再循環された排気ガスの流れを制御するように構成されるいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０３】
実施形態１２．設定値位置が、最小開放位置から最大開放位置までの範囲の約７５％よりも大きいいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０４】
実施形態１３．設定値位置が、最小開放位置から最大開放位置までの範囲の約９０％よりも大きいいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０５】
実施形態１４．設定値位置が、最小開放位置から最大開放位置までの範囲の約９５％であるいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０６】
実施形態１５．排気ガスの流れが、コントローラによって最小ブロア出力又は最大ブロア出力に設定されるまで、流れ制御要素が、設定値位置にほぼ留まるようにコントローラによって構成されるいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０７】
実施形態１６．ＥＧＲガスタービンシステムが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステムであるいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０８】
実施形態１７．約０．９５〜約１．０５の当量比で酸化剤及び排気ガス希釈剤の存在下で燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器を含むいずれかの上記実施形態のシステム。
【０１０９】
実施形態１８．ＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス圧縮機の複数の入口ガイドベーンの角度を調整する段階であって、複数の入口ガイドベーンが、最小角度及び最大角度によって定められた第１の運動範囲を有し、角度が、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のモニタされた又はモデル化されたパラメータに基づいて調整される上記角度を調整する段階と、排気ガス圧縮機の上流に配置された再循環ブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する段階であって、複数のブロアベーンが、最小ピッチ及び最大ピッチによって定められた第２の運動範囲を有し、複数のブロアベーンのピッチが、少なくとも複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて調整される上記ピッチを調整する段階とを含む排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを制御する方法。
【０１１０】
実施形態１９．複数のブロアベーンのピッチを調整する段階が、複数の入口ガイドベーンの最小角度に対する複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて複数のブロアベーンのピッチを調整する段階を含むいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１１】
実施形態２０．複数のパラメータが、ＥＧＲガスタービンシステムの排気温度、点火温度、又はこれらの組合せを含むいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１２】
実施形態２１．複数のブロアベーンのピッチが、少なくとも部分的に再循環ブロアの失速限界、再循環ブロアの最小圧力限界、及び再循環ブロアの最小圧力上昇限界に基づいて調整されるいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１３】
実施形態２２．ピッチを調整する段階が、複数の入口ガイドベーンの角度が設定値角度に実質的に留まることを可能にするようにピッチを調節する段階を含むいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１４】
実施形態２３．設定値角度が、複数の入口ガイドベーンの最小角度から最大角度までの複数の入口ガイドベーンの第２の運動範囲の約２０％未満であるいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１５】
実施形態２４．設定値角度が、複数の入口ガイドベーンの最小角度から最大角度までの複数の入口ガイドベーンの運動範囲の約５％であるいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１６】
実施形態２５．複数のブロアベーンのピッチが最小ピッチ又は最大ピッチに調整されるまで複数の入口ガイドベーンの角度を設定値角度にほぼ維持する段階を含むいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１７】
実施形態２６．ＥＧＲガスタービンシステムが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステムであるいずれかの上記実施形態の方法。
【０１１８】
実施形態２７．電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令が、ガスタービンシステムの１又は２以上のモデル化された又は測定されたパラメータに基づいてガスタービンシステムの圧縮機セクションの複数の入口ガイドベーンの角度を調整する命令であって、角度が、最小角度から最大角度まで及ぶ上記角度を調整する命令と、圧縮機セクションの入口に流体的に連結されたブロアの複数のブロアベーンのピッチを調整する命令であって、ピッチが、最小ピッチから最大ピッチまで及び、ピッチが、最小角度に対する複数の入口ガイドベーンの角度に基づいて調整される上記ピッチを調整する命令とを含む上記非一時的コンピュータ可読媒体。
【０１１９】
実施形態２８．命令が、複数のブロアベーンのピッチを調整して、複数の入口ガイドベーンの角度と最小角度との間にヘッドスペースを維持するいずれかの上記実施形態の媒体。
【０１２０】
実施形態２９．ヘッドスペースが、複数の入口ガイドベーンの角度の範囲の約１０％未満又はそれに等しいいずれかの上記実施形態の媒体。
【０１２１】
実施形態３０．ヘッドスペースが、複数の入口ガイドベーンの角度の範囲の約５％未満又はそれに等しいいずれかの上記実施形態の媒体。
【０１２２】
実施形態３１．燃焼器セクションが、再循環圧縮機セクションであり、ブロアが、排気ガス再循環（ＥＧＲ）タービンシステムの再循環ブロアであるいずれかの上記実施形態の媒体。
【０１２３】
実施形態３２．ガスタービンシステムが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステムであるいずれかの上記実施形態の媒体。
【０１２４】
本明細書では本発明のある一定の特徴だけを図示して説明したが、多くの修正及び変更は、当業者には想起されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれるとして全てのこのような修正及び変更を網羅するように意図していることは理解されるものとする。
【図１】
2016523344.tif 000005
【図２】
2016523344.tif 000006
【図３】
2016523344.tif 000007
【図４】
2016523344.tif 000008
【図５】
2016523344.tif 000009
【図６】
2016523344.tif 000010
【図７】
2016523344.tif 000011
【図８】
2016523344.tif 000012
【図９】
2016523344.tif 000013
【図１０】
2016523344.tif 000014
【国際調査報告】
2016523344.tif 000015
2016523344.tif 000016
2016523344.tif 000017