JP2016503859A - ガスタービン負荷制御システム - Google Patents
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Abstract
ガスタービンシステムは、排気ガス希釈剤の存在下で酸化剤及び燃料を燃焼させて燃焼生成物を生成するように構成された燃焼器と、燃焼器に流体的に結合され、かつ酸化剤流量で酸化剤を燃焼器に流すよう構成された酸化剤供給経路と、燃焼生成物から仕事を抽出して排気ガス希釈剤を生成するのに用いる排気ガスを発生させるように構成されたタービンとを含む。タービンは、仕事が燃焼生成物から抽出されるときにガスタービンシステムのシャフトを回転させる。システムはまた、シャフトによる回転に応答して電力を発生させる発電機と、一次負荷制御パラメータとして酸化剤流路に沿った酸化剤流量を調節することによって目標負荷に応答して負荷制御を実施するコントローラとを含む。【選択図】図７
Description
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、全ての目的に対してその全体が引用により本明細書に組み込まれる２０１２年１２月３１日出願の「ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＬＯＡＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許仮出願第６１／７４７，９６２号に対する優先権及びその利益を主張するものである。
この出願は、全ての目的に対してその全体が引用により本明細書に組み込まれる２０１２年１２月３１日出願の「ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＬＯＡＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許仮出願第６１／７４７，９６２号に対する優先権及びその利益を主張するものである。
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する。
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り駆動されるときに回転動力をシャフトに伝達する。次いで、回転シャフトは、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動して圧縮機セクションに吸入するために酸化剤を圧縮し、同じく発電機を駆動して電気エネルギを生成することができる。
ある一定の事例において、発電機によって供給される電気エネルギは、地方自治体の配電網のような配電網の中に給送することができる。ガスタービンは、地方自治体の配電網の変化に応答してその作動を調整するように構成することができる。例えば、配電網が遅くなる場合、ガスタービンは、その電気エネルギ出力を増大させ、地方自治体に利用可能な電力の量を維持することができると考えられる。発電機を駆動するシャフトの速度を増すようなガスタービンエンジンにおける燃焼量の増加は、このような電気出力の増加を可能にすることができる。
圧縮機セクションにおける燃焼率のような燃焼パラメータが変化すると、燃焼生成物中の特定のガス（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び酸素（Ｏ2）の相対的レベルのような燃焼生成物の性質は、影響を受ける場合がある。残念ながら、いくつかの比率は、燃焼生成物中の過剰なレベルの酸素をもたらす場合があり、ガスタービンシステム及び下流側構成要素に好ましくない影響を及ぼす恐れがある。更に、ガスタービンエンジンシステムは、燃焼プロセスの結果として作動する他のシステムを含むか又はその一部である場合があるので、これらのシステムの作動も影響を受ける場合があり、これは、プロセスの不安定性をもたらす可能性がある。
当所、特許請求した内容の範囲に整合す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。
１つの実施形態において、ガスタービンシステムは、排気ガスから生成される排気ガス希釈剤の存在下で圧縮酸化剤及び燃料を燃焼させて燃焼生成物を生成するように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器に流体的に結合され、酸化剤流量で圧縮酸化剤をタービン燃焼器に流すよう構成された酸化剤供給経路と、燃焼生成物から仕事を抽出して排気ガスを発生させるように構成され、仕事が燃焼生成物から抽出されるときにガスタービンシステムのシャフトを回転させるタービンと、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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、及び１又は２以上の命令セットを実行して発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、酸化剤流量の調整がタービン燃焼器内の燃焼を調整してシャフトの回転速度を変えるような一次負荷制御パラメータとしての酸化剤流路に沿った酸化剤流量を調整することにより目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを有するコントローラと、を備えている。
別の実施形態において、システムは、ガスタービンシステムに対する目標負荷を示す負荷基準を受け取り、目標負荷に関連付けられて主酸化剤圧縮システムからガスタービンシステムのタービン燃焼器までの酸化剤供給経路に沿った圧縮酸化剤の流れに対応する酸化剤流量を決定し、主酸化剤圧縮システムをして目標負荷に関連付けられた酸化剤流量に対して圧縮酸化剤の流れを調整させる主酸化剤圧縮システムに入力するための１又は２以上の酸化剤流制御信号を生成し、タービン燃焼器への燃料供給経路に沿った燃料の流れに対応して目標負荷に関連付けられた酸化剤流量に基づく燃料流量を決定し、燃料流制御システムをしてタービン燃焼器内で排気ガス希釈剤の存在下で燃料と酸化剤の間の目標当量比での燃焼を可能にするように燃料の流れを調整させるように構成されて燃料流制御システムに入力するための１又は２以上の燃料流制御信号を生成するために、１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能な１又は２以上の命令セット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備えている。
別の実施形態において、ガスタービンシステムは、酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、シャフトを介してタービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤としてタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、タービンから排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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及び１又は２以上の命令セットを実行して発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ排気流量の調整がタービンの作動を調整してシャフトの回転速度を変えるような一次負荷制御パラメータとしての排気再循環経路に沿って再循環する排気ガスの排気流量を調整することにより目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを含むコントローラと、を備えている。
別の実施形態において、ガスタービンシステムは、酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、シャフトを介してタービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤としてタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、タービンから排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、抽出排気ガスとしてある量の排気ガス希釈剤を排気ガス圧縮機から生成物ガスとして下流プロセスに抽出排気ガスを送給するように構成された生成物ガス経路まで流すように構成された排気抽出経路と、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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及び１又は２以上の命令セットを実行して発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ生成物ガス経路まで流れた抽出排気ガスの量を調整することにより目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを有するコントローラと、を備えている。
更に別の実施形態において、ガスタービンシステムは、酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、シャフトを介してタービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤としてタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、タービンから排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、抽出排気ガスとしてある量の排気ガス希釈剤を排気ガス圧縮機から生成物ガスとして下流プロセスに抽出排気ガスを送給するように構成された生成物ガス経路まで流すように構成された排気抽出経路と、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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及び１又は２以上の命令セットを実行して発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ一次負荷制御パラメータとして生成物ガス経路まで流れた抽出排気ガスの量を調整することにより、一次負荷制御パラメータとして燃焼器に提供された酸化剤の量を調整することにより、又は一次負荷制御パラメータとして排気再循環経路に沿った排気ガスの流れを調整することにより、目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを有するコントローラと、を備えている。
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。
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。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。
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又は２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、包括的な用語であり、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。
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、排気ガス再循環システム（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／又は酸化剤の流量を制御することに加えて、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。
加えて、ガスタービンシステムに負荷を掛ける及び負荷解除することは、ガスタービンシステム全体にわたるいくつかの流れに基づいて制御することができ、システムにかかる負荷は、例えば、配電網に利用可能な電気出力のレベルを決定する。流れは、いくつか例を挙げると、燃焼のためのガスタービンエンジンへの酸化剤の流れ、ガスタービンエンジン内へ及びそこから出る排気ガス希釈剤の流れ、及びガスタービンエンジン内への燃料流を含むことができる。制御システムは、主制御パラメータとしてこれらの流れのうちのいずれか１つ又は組み合わせを利用してガスタービンエンジンの負荷を増大又は低下させる方式を制御することができる。
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に構成される。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を備え、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。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以上の弁、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。
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。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。
図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステム５２及び排気ガス（ＥＧ）プロセスシステム５４を含む。ガスタービンシステム５２は、燃料リーン制御モード又は燃料リッチ制御モードのような、量論的燃焼運転モード（例えば、量論的制御モード）及び非量論的燃焼運転モード（例えば、非量論的制御モード）で作動するよう構成することができる。量論的制御モードにおいては、燃焼は、全体的に、燃料及び酸化剤の実質的に化学量論比で生じ、これにより実質的に量論的燃焼を生じることになる。詳細には、量論的燃焼は、一般に、燃焼生成物が実質的に又は完全に未燃燃料及び酸化剤を含まないように、燃焼反応において燃料及び酸化剤の実質的に全てを消費することを伴う。量論的燃焼の１つの尺度は、当量比すなわちファイ（Φ）であり、量論的燃料／酸化剤比に対する実際の燃料／酸化剤比の割合である。１．０よりも大きい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リッチ燃焼をもたらし、他方、１．０よりも小さい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リーン燃焼をもたらす。対照的に、当量比１．０は、燃料リッチでもなく燃料リーンでもない燃焼をもたらし、従って、燃焼反応において燃料及び酸化剤の全てを実質的に消費する。開示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リーム中に存在することができる。
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を備え、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で使用するために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。
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、弁、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）、及び制御部を備え、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、排出された排気ガス６０）から入力（例えば、吸入された排気ガス６６）まで排気ガスを再循環するようにする。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の圧縮機を有する圧縮機セクションに排気ガス６６を吸入させ、これにより排気ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼器セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は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。
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で形成されるので、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で又はその下流側で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。
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、弁、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。
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／又は窒素リーン（例えば、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム）である第１の組成を有することができる。第２のストリーム９７は、二酸化炭素及び／又は窒素の中間濃度レベル（例えば、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム）である第２の組成を有することができる。第３のストリーム９８は、二酸化炭素リーン及び／又は窒素リッチ（例えば、ＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム）である第３の組成を有することができる。各ストリーム９５（例えば、９６、９７、及び９８）は、目標システムへのストリーム９５の送出を促進するために、ガス脱水ユニット、フィルタ、ガス圧縮機、又はこれらの組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リーンストリーム９６は、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＣＯ2純度又は濃度レベルと、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＮ2純度又は濃度レベルとを有することができる。対照的に、ＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８は、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＣＯ2純度又は濃度レベルと、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＮ2純度又は濃度レベルとを有することができる。中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７は、約３０〜７０、３５〜６５、４０〜６０、又は４５〜５５容積パーセントのＣＯ2純度又は濃度レベル及び／又はＮ2純度又は濃度レベルを有することができる。上述の範囲は、単に非限定的な実施例に過ぎず、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８は、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用するのに特に好適とすることができる。しかしながら、これらのリッチ、リーン、又は中間の濃度のＣＯ2ストリーム９５の何れかは、単独で、又は様々な組み合わせで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リーンストリーム９６、１又は２以上のＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８、１又は２以上の中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及び１又は２以上の未処理排気ガス４２ストリーム（すなわち、ＥＧ処理システム８２をバイパスした）を受け取ることができる。
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で排気ガス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。
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な燃焼及び／又はガス処理に起因して、酸化剤６８及び燃料７０（例えば、未燃燃料又は炭化水素）が実質的に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。
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で、圧縮機排出ケーシングに沿ったポートで、燃焼器セクションにおける各燃焼器に沿ったポートで、又はこれらの組み合わせに配置することができる。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。
排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０がヘッド端部部分を通って（例えば、燃料ノズルを通って）各燃焼器の燃焼部（例えば、燃焼室）に流入すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の実質的に量論的な燃焼をもたらすよう制御される。例えば、システム５２は、約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。結果として、各燃焼器における排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の混合気の燃焼生成物は、実質的に酸素及び未燃燃料を含まない。従って、燃焼生成物（又は排気ガス）は、ＥＯＲシステム１８に送られる排気ガス４２として使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２のタービンセクションから抽出することができる。タービンセクションに沿って、抽出ポイント７６は、隣接するタービン段の間の段間ポートなどの何れかのタービン段に配置することができる。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。
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を備え、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、を備えている。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備えている。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を備えている。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。
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸素を実質的に伴わない場合がある排気ガス４２、６０を生成し、該排気ガス４２、６０をＥＧプロセスシステム５４及び／又はＥＧ供給システム７８に送る。ＥＧ供給システム７８は、排気ガス４２（例えば、ストリーム９５）を処理して炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に送給することができる。上述したように、ＥＧプロセスシステム５４は、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を備えている。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備えることができ、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。
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を有する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、弁、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）を備えることができる。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備えることができる。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に分配するために酸素及び燃料を実質的に含まない排気ガス６０を生成する。
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。
排気ガス４２及び蒸気６２の量、品質、及び流れを、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３以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、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に構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するように構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するように構成される。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。
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備え、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、弁、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。
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全体に配置された１又は２以上のセンサを備えている。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、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備えているのがよい。
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弁；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。
或る実施形態において、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、約１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、又は１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満のように、エミッションレベル（例えば、排気ガス４２の濃度レベル、６０、９５）を目標範囲に維持又は低減するよう１又は２以上の構成要素を制御することができる。これらの目標範囲は、排気エミッション（例えば、窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）の各々に対して同じ又は異なることができる。例えば、当量比に応じて、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２５０、５００、７５０、又は１０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約２０、５０、１００、２００、５００、１０００、２５００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約５０、１００、２００、３００、４００、又は５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。実質的に量論的当量比で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッションを約５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。燃料リーン当量比（例えば、約０．９５〜１．０）で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、又は１５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッションを約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、又は２００ｐｐｍｖの目標範囲内に、及び窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）の排気エミッションを約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、又は４００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。上述の目標範囲は、単に実施例に過ぎず、開示された実施形態の範囲を限定するものではない。
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で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備えている。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備えることができる。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。
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指令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。
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。上述したように、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８のような１又は２以上のガスストリーム９５内への排気ガス４２を精製及び／又は分離するよう制御することができる。排気ガス４２、６０、及び９５の制御に加えて、制御部１２４、１２６、及び１２８は、機械出力７２を好適な出力範囲内に維持し、又は電気出力７４を好適な周波数及び出力範囲内に維持するよう１又は２以上の命令を実行することができる。
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を備えている。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を備えている。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を備えている。更に、各燃焼器１６０は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するように構成された１又は２以上の燃料ノズル１６４を備えることができる。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。
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を予混合するように構成された）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に構成された）のあらゆる組み合わせを備えることができる。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、燃焼ゾーンで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。
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、火炎表面で直接混合及び反応し、及び／又は火炎表面が燃料７０及び酸化剤６８間の混合位置に存在する。詳細には、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面（又は拡散境界／界面）に別個に接近し、次いで、火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って拡散（例えば、分子及び粘性拡散を介して）し、拡散火炎を発生する。燃料７０及び酸化剤６８は、この火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って実質的に量論比にあるものとすることができる点は注目すべきであり、その結果、この火炎表面に沿ってより高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）を生じることができる。量論的燃料／酸化剤比は一般に、燃料リーン又は燃料リッチの燃料／酸化剤比と比べて、高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）をもたらす。結果として、拡散火炎は、予混合火炎よりも実質的により安定することができ、これは、燃料７０及び酸化剤６８の拡散が、火炎表面に沿った量論比（及びより高温）を維持するのを助けることに起因する。火炎温度がより高いほど、ＮＯｘエミッションのような排気エミッションをより多く生じる可能性があるが、開示の実施形態では、１又は２以上の希釈剤を用いて、燃料７０及び酸化剤６８のあらゆる予混合を依然として回避しながら、温度及びエミッションを制御することができる。例えば、開示された実施形態は、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。
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。
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を備えている。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備えることができる。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。
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。
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。
表１
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。
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で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以上の弁、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。
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リーンストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８などの１又は２以上のストリーム９５への排気ガス４２を精製及び／又は分離することができる。これらの処理された排気ガスストリーム９５は、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）とは個別に又は何らかの組み合わせで用いることができる。
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を備えることができる。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備えることができる。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。
表２
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で抽出され、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。
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。
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。
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。
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。
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。
次いで、再循環された排気ガス６６は、ブロック２３８で示されるように、圧縮機セクション１５２において圧縮することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、圧縮機セクション１５２の１又は２以上の圧縮機段１５８において再循環された排気ガス６６を順次的に圧縮することができる。続いて、加圧排気ガス１７０は、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給することができる。次いで、ブロック２４０で示されるように、プロセス２２０が最終的に定常状態モードに移行するまで、ステップ２３０、２３２、２３４、２３６、及び２３８を繰り返すことができる。移行ステップ２４０になると、プロセス２２０は、引き続きステップ２２４〜２３８を実施することができるが、更に、ブロック２４２で示されるように、ＥＧ供給システム７８を介して排気ガス４２の抽出を開始することができる。例えば、排気ガス４２は、図３に示すように、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及びタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出することができる。次いで、プロセス２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜図３に示されるＥＯＲシステム１８の排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２によって用いることができる。
上述のように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を利用して、他の出力の中でも特に電力７４を発生させることができ、次いで、電力７４を用いて、タービンベースのサービスシステム１４の１又は２以上の特徴に動力を供給することができ、又は送電網に入力される電気エネルギとして提供することができる。このような送電網と同期した状態で、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動を調整して送電網における変動に対処することができる。例えば、送電網は、特定の予め決められた周波数（例えば、送電網速度）において作動するように構成することができる。送電網の周波数が変化するときに、電力７４の出力も調整することができる。通常「ドループ」と呼ばれる周波数が減少している状況において、例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、その出力を増加させてこのドループに対処し、予め決められたレベルに送電網速度を維持することができる。本実施形態により、例えば、高温の燃焼ガスにおける燃焼器１６０による放熱を制御して、送電網負荷需要に従い、送電網速度の偏差に反応する。以下で詳細に検討されるように、放熱は、酸化剤６８、燃料７０、排気ガス４２、及び同様のものの流れのうちのいずれか１つ又は組み合わせを含むＳＥＧＲガスタービンシステム５２を通る流れの組み合わせを用いて調整することができる。
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動を制御して送電網負荷需要に従い、送電網速度の変動に対処するように構成された負荷制御システム２６０の１つの実施形態を、図５に概略的に図示している。種々の流れ調整特徴の中でも、負荷制御システム２６０は、本明細書で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を備えている。１つの実施形態において、コントローラ１１８は、１又は２以上の命令セット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と、格納された命令を実行して本明細書で説明する負荷制御技術を実施するように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスとを備えることができる。例えば、１又は２以上の命令セットは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を通る１又は２以上のタイプの流れを調整するためのモジュールを全体として又は個々に備えることができる。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以上の応用として施設内又は施設外ワークステーション）又は１つ又は２つ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くの種々の制御弁、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全体にわたって分配することができる分配システムにおいて実施することができる。
例えば、コントローラ１１８は、とりわけ、酸化剤圧縮機セクション１８６（例えば、ＭＯＣ１８８）から圧縮機セクション１５４（例えば、燃焼器１６０）まで延びる酸化剤供給経路２６４に沿って酸化剤６８の流れを調整するように構成された第１のモジュール２６２を含むことができる。酸化剤６８の流れを一次負荷制御パラメータ（例えば、送電網負荷需要又は送電網速度変動に応答して調整される第１の主パラメータ）として調整する実施形態において、第１のモジュール２６２は、機能の中でも特に酸化剤流負荷制御ルーチンを実施する酸化剤流負荷制御モジュールであると考えることができる。
コントローラ１１８はまた、とりわけ、圧縮機セクション１５４（例えば、燃焼器１６０）まで延びる燃料供給経路２６８に沿って燃料７０の流れを調整するように構成された第２のモジュール２６６を備えている。以下で詳細に検討されるように、第２のモジュール２６６は、酸化剤６８の流れ、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２全体にわたる排気ガスの流れ、これらの流れの種々の温度及び／又は圧力インジケータ、及び同様のものを含む複数の要因に応答して燃料７０の流れを調整することができる。特定の実施形態において、第２のモジュール２６６は、燃料７０の流れを調整して、燃焼器１６０内で燃焼するための酸化剤中の燃料対酸素の目標当量比を達成することができる。このような実施形態において、第２のモジュール２６６は、当量比制御ルーチンを実施すると考えることができる。目標当量比は、ユーザが定義することができ、又は排気ガスに対する所望の組成、燃焼器１６０による目標熱出力、及びその他などの様々な他の入力パラメータに基づいて自動的に決定することができる。
コントローラ１１８はまた、ＭＯＣ１８８を通る酸化剤６８の流れ、圧縮機セクション１５２（例えば、排気ガス圧縮機、リサイクル圧縮機）を通る排気ガス６６の流れ、排気再循環経路１１０を通る排気ガス６０の流れ、及びその他などの種々の流れを調整するように構成された第３のモジュール２７０を含む。酸化剤６８及び／又は排気ガス６６のパラメータ（例えば、圧力、流量、温度）のうちのいずれか１つ又は組み合わせは、酸化剤６８の流れ、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２全体にわたる排気ガスの流れ、これらの流れの種々の温度及び／又は圧力インジケータ、及び同様のものを含む複数の要因に応答して調整することができる。特定の実施形態において、第３のモジュール２７０は、燃焼器１６０内の温度に影響を及ぼす排気ガス６６の温度を調整することができ、従って、温度制御ルーチンを実施すると考えることができる。これに加えて又はこれに代えて、第３のモジュール２７０は、燃焼器１６０において酸化剤６８対排気ガス希釈剤の比を制御／調整するように構成することができ、従って、酸化剤対排気ガス比制御ルーチンを実施すると考えることができる。第３のモジュール２７０は、ガスタービンエンジン１５０を通る全流体流れに影響を及ぼし、従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷に影響を及ぼす場合がある圧縮機セクション１５２への排気ガス６６の流量を調整することができる。従って、このような実施形態において、第３のモジュール２７０は、リサイクル流れを用いて追加の制御を実施すると考えることができる。
コントローラ１１８は、第４のモジュール２７２を更に備え、コントローラ１１８は、とりわけ、ＥＧ供給システム７８への排気ガス４２の流れを制御するように構成され、ＥＧ供給システム７８は、燃焼器１６０から（例えば、圧縮機排出ケーシングから）抽出された排気ガス４２を抽出し、処理し、かつ炭化水素生成システム１２のための生成物ストリームとして用いられる生成物ガス２７４に圧縮するように構成される。抽出された排気ガス４２の量、排気ガス４２の圧縮量、及びその他は、ガスタービンエンジン１５０内へ及びそこから出る流体の流れ（例えば、高温の燃焼ガス）に影響を及ぼす可能性があり、排気再循環経路１１０内の排気ガス６６の圧力を調整するのに使用することができる。更に、第４のモジュール２７２は、とりわけ、排気再循環経路１１０内の排気ガス６６の圧力分配を制御するように構成することができ、これは、排気ガス６６を圧縮機セクション１５２内に加圧するように構成される。当然のことながら、特定の実施形態において、第４のモジュール２７２は、排気ガス圧力制御ルーチン、負荷制御ルーチン（例えば、パージ流負荷制御ルーチン）、又はこれらの組み合わせを実施して、例えば、他の負荷制御技術を補足すると考えることができる。
ここでもまた、コントローラ１１８は、第１、第２、第３、及び第４のモジュール２６２、２６６、２７０、２７２を備えることができ、これらのモジュールは、互いに独立して又は協働して作動することができる。更に、モジュールの各々は、特定の流れ制御弁、変換器（例えば、センサ）、及びその他のみに結合されると図示しているが、接続のあらゆる並び換えが現在企図されている。換言すると、各モジュールは、本明細書で説明する変換器のうちのいずれか１つ又は組み合わせから独立して情報を受け取ることができ、各モジュールは、本明細書で説明する流れ制御アクチュエータ、ガイドベーンアクチュエータ、駆動装置（例えば、モータ）などのうちのいずれか１つ又は組み合わせを独立して制御することができる。当然のことながら、以下に説明する特定の配列は、種々の実施形態の説明を可能にすることが企図されており、本開示をいずれか１つの配列に限定することを意図するものではない。
図示のように、第１のモジュール２６２を有するコントローラ１１８は、発電機２７６に、詳細にはコントローラ１１８に情報を出力する電力を提供するように構成されたセンサ２７８（例えば、電力計）に通信可能に結合される。特定の実施形態において、第１のモジュール２６２は、フィードバックとして出力情報を用いて、ＳＥＲＧガスタービンシステム５２が適切な電気出力を送電網に提供していることを保証することができる。コントローラ１１８はまた、ＥＧ供給システム７８へ抽出ガスとして流れる排気ガス４２のパージ流量（例えば、質量流量、体積流量）を決定するように構成された排気ガス抽出流量計２８０に通信可能に結合されると図示している。以下で検討されるように、特定の実施形態において、コントローラ１１８の第１のモジュール２６２（又は他のモジュール）は、パージ流量を利用して酸化剤６８の流量を調整することができ、これは、ガスタービンエンジン１５０の負荷を調整することができる。
ここでもまた、これらのセンサから得られるデータ及び送電網から得られるデータ（例えば、タービン速度／負荷基準信号などの目標負荷）の結果として、コントローラ１１８は、酸化剤供給経路２６４に沿って酸化剤６８の流れを調整することができる。図示の実施形態において、酸化剤供給経路２６４に沿った酸化剤６８の流れは、１又は２以上の通気孔を介してＭＯＣ１８８を通って流れ、ブースタ酸化剤圧縮機（ＢＯＣ）２８２を通る流れ又はこれらの何らかの組み合わせを調整することによって調整される。
コントローラ１１８（例えば、第１のモジュール２６２）は、ＭＯＣ入口ガイドベーン２８６の位置を調節することができるＭＯＣアクチュエータ２８４を制御することにより、ＭＯＣ１８８を通る酸化剤６８の流れを調節することができる。ＭＯＣ入口ガイドベーン２８６は、特定のレベルでＭＯＣ１８８を通る酸化剤６８の流れを可能にするように位置決め可能とすることができる。例えば、ＭＯＣ入口ガイドベーン（ＩＧＶ）２８６は、完全に開放することができ、これは、ＭＯＣ１８８を通る最大酸化剤流及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２にかかる相応に高い負荷に対応することができる。負荷は、少なくとも燃焼器１６０への酸化剤流の増加により高い場合があり、これは燃焼の増加及び対応する燃焼生成物の量の増加をもたらす。燃焼器１６０により増加した熱出力及び圧力は、タービンセクション１５６への仕事伝達の増加をもたらすことができ、これは、シャフト１７６の回転速度を増し、従って、発電機２７６による電力７４の出力を増加させる。
他方、ＭＯＣ入口ガイドベーン３８６は、１０％開放のように部分的に開放することができ、ＭＯＣ１８８を通る最大酸化剤流の１０％のみ及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２にかかる相応により低い負荷を可能にする。当然のことながら、燃焼器１６０への酸化剤６８の流れの減少は、燃焼器１６０による熱出力及び圧力を減少させ、拡大解釈すれば、発電機２７６による電力出力を減少させる。従って、コントローラ１１８は、約１０％〜９０％開放、約２０％〜８０％開放、及びその他などの完全閉鎖（例えば、０％酸化剤流）と完全開放（例えば、１００％酸化剤流）との間にＭＯＣ ＩＧＶ２８６の位置を調節する１又は２以上の信号をアクチュエータ２８４に提供して、酸化剤６８に対して所望の圧縮、圧力、又は流量に達することができる。
酸化剤６８のパラメータ（例えば、流量、温度、圧力）及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２の最終的負荷に影響を及ぼすことができるいくつかの追加の特徴は、ＭＯＣ１８８と燃焼器１６０の間の酸化剤供給経路２６４に沿って配置することができる。図示のように、酸化剤圧縮機セクション１８６は、圧縮段間で酸化剤６８を冷却するように（例えば、圧力効率を高め、最大圧縮機作動温度を超えないように）構成されたＭＯＣ中間冷却器２８８と、燃焼器１６０に送給する前に酸化剤６８の圧力を増強するように構成されたＢＯＣ２８２とを含む。
圧縮後、酸化剤６８は、酸化剤供給経路２６４に沿ってかつ第１及び第２の中間酸化剤経路２９０、２９２を通って流れることができる。第１の中間酸化剤経路２９０は、ＭＯＣ中間冷却器２８８をもたらし、ＭＯＣ中間冷却器２８８は、冷却剤２９４の流れを利用し、冷却剤２９４は、冷却剤流制御弁２９６を用いて制御され、ＢＯＣ２８２に送給する前に酸化剤６８を冷却する。図示のように、冷却剤流制御弁２９６は、ＭＯＣ中間冷却器２８８における冷却剤のレベルを監視又は検出するように構成された水準計２９８に基づいて調節される。ＭＯＣ中間冷却器２８８は、以下に限定されるものではないが、噴霧中間冷却器、給水加熱器、直接又は間接熱交換器（例えば、シェル−アンド−チューブ熱交換器）、又は同様のものを含む圧縮酸化剤６８を冷却するのに適切なあらゆるタイプの冷却特徴とすることができる。これらの構成の一部において、冷却媒体を調節し（例えば、圧力、流れ、温度）、以下に説明するようにバイパス流れの調節に加えて又はその代わりに圧縮酸化剤６８の冷却を達成することができる。
第２の中間経路２９２は、ＭＯＣ中間冷却器２８８をバイパスし、ＭＯＣ中間冷却器２８８を出た冷却酸化剤６８に合流する。ＢＯＣ２８２に流れる得られる混合気の温度は、第１及び第２の中間経路２９０、２９２を通って流れる相対量と、いくつかの実施形態においては、ＭＯＣ中間冷却器２８８での冷却媒体による冷却とに依存する場合がある。例えば、第２の中間経路２９２に沿って配置された酸化剤バイパス流れ制御弁３００は、ＢＯＣ２８２の下流側に位置決めされた酸化剤温度センサ３０２によって検出／測定された酸化剤６８の温度に基づいて、第２の中間経路２９２への酸化剤６８の流れ（及び従って第１の中間経路２９０への流れ）を調節することができる。酸化剤６８の温度が高すぎる（例えば、閾値よりも高い）ことを酸化剤温度センサ３０２が検出する実施形態において、酸化剤バイパス流れ制御弁３００は、第２の中間経路２９２に沿って流れを減少又は閉鎖させ、ＭＯＣ中間冷却器２８８を通る酸化剤６８の流れを増加させることによって酸化剤６８の冷却を増大させることができる。逆の作動（例えば、バイパス流れの増加）は、酸化剤温度センサが閾値よりも低い酸化剤６８の温度を検出する実施形態において起こる場合がある。
第１及び第２の中間経路２９０、２９２がＭＯＣ中間冷却器２８８の下流側で合流した状態で、冷却酸化剤６８は、ＢＯＣ２８２に流れる。ＢＯＣ２８２への酸化剤６８の流れは、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４を用いてＭＯＣ ＩＧＶ２８２の場合のように調節することができる。詳細には、コントローラ１１８（例えば、第１のモジュール２６２）は、１又は２以上の制御信号をＢＯＣ ＩＧＶアクチュエータ３０６に送ることができ、ＢＯＣ ＩＧＶアクチュエータ３０６は、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４の位置を調節して酸化剤６８がＢＯＣ２８２へ流れ込む速度を制御する。次いで、これは、燃焼器１６０に対する酸化剤６８の流量（例えば、質量又は体積流量）も調節することができ、燃焼器１６０は、上述のようにＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷に影響を及ぼすことができる。従って、１つの実施形態において、コントローラ１１８（例えば、第１のモジュール２６２）は、目標負荷に関する情報を受け取る場合があり（例えば、送電網速度の低下により）、１又は２以上の制御信号をＢＯＣ ＩＧＶアクチュエータ３０６に送り、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４の位置を調節し、酸化剤流（例えば、完全開放と完全閉鎖、並びにこれらの間の全ての位置の間の）を調節することができる。
ＢＯＣ ＩＧＶ３０４の位置を調節することは、ＭＯＣ ＩＧＶ２８６と比べてこれらのサイズの差に起因して酸化剤流量への影響は小さいが、急速反応を可能にするためにＭＯＣ ＩＧＶ２８６の何らかの上部空間を維持することが望ましい場合がある。例えば、完全開放位置にＭＯＣ ＩＧＶ２８６を保持し、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４を利用して酸化剤流を調節して負荷需要を満たすのではなく、代わりに、開放位置（例えば、６０％〜９０％開放）においてもＢＯＣ ＩＧＶ３０４を維持しながら、これらの最大開放位置（例えば、６０％〜９０％開放）未満でＭＯＣ ＩＧＶ２８６を維持することが望ましい場合がある。これは、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４と比べてＭＯＣ ＩＧＶ２８６の同じパーセント変化が、全体の酸化剤流量により大きな影響を有することになるので、酸化剤６８の流量の比較的急速な変化を可能にするようにコントローラ１１８がＭＯＣ ＩＧＶ２８６を調節できるようにする。従って、ＭＯＣ ＩＧＶ２８６及びＢＯＣ ＩＧＶ３０４は、独立して又は互いに協働して調節することができる。すなわち、コントローラ１１８は、酸化剤流ベースの負荷制御を実施する上で、ＭＯＣ１８８及び／又はＢＯＣ２８２を通る流れを調節することができる。
ＭＯＣ ＩＧＶ２８６及び／又はＢＯＣ ＩＧＶ３０４を用いる酸化剤６８の流れの調節に加えて又はその代わりに、コントローラ１１８（例えば、第１のモジュール２６２）は、ＢＯＣ２８２の速度を調節することができる。詳細には、コントローラ１１８は、ＢＯＣシャフト３１０を介してＢＯＣ２８２に駆動結合されたＢＯＣ駆動装置３０８の速度を調節することができる。ＢＯＣ駆動装置３０８は、以下に限定されるものではないが、蒸気タービン又は電気モータを含むことができる。従って、ＢＯＣ駆動装置３０８の速度は、蒸気の流れをＢＯＣ駆動装置３０８に調節することにより（例えば、駆動装置３０８が蒸気タービンである実施形態において）、又はＢＯＣ駆動装置３０８に提供された電力の量を調節することによって（例えば、駆動装置３０８が電気モータである実施形態において）調節することができる。
ＢＯＣ２８２の速度は、回転速度システム３１２を用いてＢＯＣシャフト３１０において測定することができ、回転速度システム３１２は、ＢＯＣシャフト３１０の速度を測定し、１又は２以上の制御信号をＢＯＣ駆動装置３０８に（例えば、蒸気の流れを制御する流れ制御弁又は電力流れを制御する回路制御に）提供する高性能デバイス（例えば、プロセッサベースのデバイス）とすることができる。図示のように、駆動装置３０８の速度はまた、ＢＯＣ２８２の上流側で酸化剤６８の検知圧力に基づいて調節することができる（例えば、第１の酸化剤圧力センサ３１４を用いて）。このようにして、駆動装置３０８の速度は、ＭＯＣ１８８にわたる予め決められた圧力増加により調節される。ＭＯＣ中間冷却器２８８の上流側に位置決めされると図示しているが、第１の酸化剤圧力センサ３１４は、酸化剤供給経路２６４に沿ったあらゆる点（例えば、ＭＯＣ中間冷却器２８８の上流側のあらゆる点）に位置決めすることができる。図示した酸化剤圧縮システム１８６はまた、ＢＯＣ２８２の下流側の位置で酸化剤６８の圧力を検知するように構成された第２の酸化剤圧力センサ３１６を含む。このようにして、ＢＯＣ２８２にわたる圧力増加、及び必要な場合にはＭＯＣ中間冷却器２８８及びＢＯＣ２８２にわたる圧力増加は、第１及び第２の圧力センサ３１４、３１６を用いて決定することができる。ＢＯＣ２８２が酸化剤６８の圧力を増強した後、酸化剤６８は、燃焼器１６０に供給することができる。
上述した方式で酸化剤供給経路２６４を通って進むのではなく、酸化剤６８の一部分は、代わりに放出することができる。詳細には、ＭＯＣ１８８で圧縮した後、酸化剤６８の一部分は、第１の酸化剤通気経路３１８を通って流れることができ、その速度及び量は、第１の酸化剤通気制御弁３２０を用いて制御され、第１の酸化剤通気孔３２２を出る。第１の酸化剤通気制御弁３２０は、コントローラ１１８（例えば、第１のモジュール２６２）によって提供された１又は２以上の制御信号に基づいて調節することができ、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷を調節するように制御することができる。非限定的な実施例として、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷は、システム５２の始動中に第１の酸化剤通気孔３２２から酸化剤６８の一部分を流出させることによって制御することができる。
これに加えて又はこれに代えて、ＢＯＣ２８２から流れる圧縮酸化剤６８を放出することができる。詳細には図示のように、酸化剤６８は、第２の酸化剤通気経路３２４を通って流れることができ、その速度及び量は、第２の酸化剤通気制御弁３２６を用いて制御され、第２の酸化剤通気孔３２８から出る。第２の酸化剤通気孔３２８からの酸化剤６８の流出は、燃焼器１６０への供給前に酸化剤６８に対して目標圧力を達成するように制御することができる。従って、図示のように、第２の酸化剤通気制御弁３２６は、少なくとも一部は、ＢＯＣ２８２の下流側に配置された第２の酸化剤圧力センサ３１６からのフィードバック信号に基づいて制御することができる。
上述した実施形態による放出に加えて又はその代わりに、ＭＯＣ１８８から流出した酸化剤６８をリサイクルし、酸化剤供給経路２６４を通って流れる酸化剤６８の量を調節することができる。例えば、図示のように、ＭＯＣ１８８において圧縮した後、酸化剤６８は、酸化剤リサイクル経路３３０に沿って流れることができ、酸化剤リサイクル経路３３０は、圧縮酸化剤６８をＭＯＣ１８８の下流側の酸化剤供給経路２６４に戻す。酸化剤リサイクル経路３３０に沿った酸化剤６８の流れは、リサイクル燃料流制御弁３３２を用いて少なくとも部分的に制御することができ、リサイクル燃料流制御弁３３２は、検知圧力、流量、その他に基づいて自動的にコントローラ１１８、人間オペレータ、又はこれらの何らかの組み合わせによって作動させることができる。
上述のように、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、酸化剤６８の流れの変化に応答して（例えば、負荷制御からの）燃料７０の流れを調節することができる。詳細には、コントローラ１１８は、燃料供給経路２６８に沿って燃料７０の流れを調節することができ、燃料供給経路２６８は、燃料７０を燃焼器１６０に流すように構成された１又は２以上の導管を含むことができる。例えば、図示のように、コントローラ１１８は、燃料流制御弁３３４に通信可能に結合され、１又は２以上の制御信号を燃料流制御弁３３４に提供し、燃焼器１６０への燃料７０の流れを停止、開始、又はそうでなければ調節することができる。
燃料流量の調節は、酸化剤６８の流量を含む複数の要因に基づくことができる。従って、コントローラ１１８は、燃焼器１６０に対して酸化剤６８の流量を測定／監視するように構成された酸化剤流量計３３６に結合することができる。図示のように、酸化剤流量計３３６は、ＢＯＣ２８２と燃焼器１６０の間に位置決めされる。しかしながら、酸化剤流量計３３６は、ＭＯＣ１８８とＢＯＣ２８２の間、ＭＯＣ１８８とＭＯＣ中間冷却器２８８の間、又はＭＯＣ中間冷却器２８８とＢＯＣ２８２の間のように酸化剤供給経路２６４に沿ってどこにでも位置決めすることができる。当然のことながら、酸化剤流量計は、これらの場所のうちのいずれか１つ又はその組み合わせで位置決めすることができる。非限定的な実施例として、例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対する目標負荷（例えば、送電網速度変化による）に基づいて酸化剤流量が設定された状態で、燃料流を調節して約０．９５〜１．０５、又は１．０±０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、又はそれ以上のような目標当量比（Φ）で燃焼器１６０内の燃焼を確立することができる。
燃料流量は、燃料流量計３３８を用いて監視することができ、燃料流量計３３８は、コントローラ１１８に通信可能に結合することができる。従って、燃料流量計３３８は、燃料流量を示すフィードバックを提供し、制御信号が燃料流制御弁３３６に対して発生するときにコントローラ１１８が燃料７０の供給の変動性に対処するようにすることができる。
特定の実施形態において、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、燃料７０に対する適切な流量を決定する上で追加のパラメータを利用することができる。例えば、図示のように、コントローラ１１８は、タービンセクション１５６から排出された排気ガス６０の組成及び／又は炭化水素生成システムに送給するために用いられる生成物ガス２７４の組成に関する情報を提供する一連のセンサに通信可能に結合される。情報は、排気再循環経路１１０に沿ってタービンセクション１５６の出口に位置決めされた排気Φセンサ３４０、ＨＲＳＧ５６のＣＯ触媒３４４にわたって温度変化を監視するように構成された温度センサ３４２、及び／又は排気再循環経路１１０に沿って位置決めされた排気酸素センサ３４６によって提供することができる。
排気Φセンサ３４０は、タービンセクション１５６から排出された排気ガス６０において直接又は間接に測定することができ、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）による燃料流量の制御のためのフィードバックとして機能することができる。排気Φセンサ３４０は、特定の実施形態において、直接にΦを測定することができ、又は排気ガス６０（例えば、燃料、酸素）中の成分の相対存在量を測定してΦを決定することができ、排気Φセンサ３４０は、燃焼器１６０における燃焼が量論的な燃料リーンであるか又は燃料リッチであるかをコントローラ１１８が決定できるようにする。例えば、目標Φが１である実施形態において、Φが燃焼器１６０内で燃料リッチ燃焼を示す１よりも大きい時に、コントローラ１１８は、燃料７０の流量を減少させることができる。Φが燃焼器１６０内で燃料リーン燃焼を示す１未満である実施形態において、コントローラ１１８は、燃料７０の流量を増加させることができる。
ＣＯ触媒３４４にわたって温度変化を検出するように位置決めされた排気温度センサ３４２は、燃焼器１６０内で発生する燃焼生成物の相対指標を提供することができる。例えば、ＣＯ触媒３４４は、発熱化学反応によりＣＯ又は他の未反応燃料或いは未反応酸化剤を別の物質（例えば、ＣＯ2）に変換することができ、排気温度センサ３４２によって検出されるようなＣＯ触媒３４４にわたる温度の上昇は、排気ガス６０における未反応燃料及び／又は酸化剤の存在、すなわち、燃焼器１６０内の不完全燃焼のインジケータを示す。当然のことながら、排気温度センサ３４２が、コントローラ１１８に非量論的燃焼の指標を提供する実施形態において、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、燃料流量（及びいくつかの実施形態においては酸化剤流量）を減少させて燃焼器内の目標当量比を達成することができる（例えば、１の目標Φに対して）。
排気酸素センサ３４６は、排気温度センサ３４２によって提供された情報に相補的な情報をコントローラ１１８に提供する。例えば、排気温度センサ３４２は、排気ガス６０中の未燃燃料７０及び／又は過剰な酸素６８のレベルに関する情報を提供することができ、排気酸素センサ３４６は、排気ガス６０内の酸素含有量に関する情報を提供する。従って、排気酸素センサ３４６が燃焼器１６０内の燃料リーン燃焼を示す排気ガス６０中の酸素を検知する実施形態において、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、燃料７０の流量を増加させることができる。他方で、排気酸素温度センサ３４６が、量論的燃焼又は燃料リッチ燃焼を示す排気ガス６０中の酸素を検知しない燃焼において、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）はまた、排気温度情報を利用して燃料７０の流量を変化させて目標当量比を達成するかどうかを決定することができる（例えば、ＣＯ触媒３４４にわたる温度差が未反応物質の存在を示す場合）。
コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）はまた、パージ流路３４７に沿って排気ガス供給システム７８に流入する排気ガス４２に関する組成情報の結果として、燃料供給経路２６８に沿って燃料７０の流れを調節することができる。例えば、排気ガス４２は、給水のような排気ガス４２から冷却媒体に熱を伝達するように構成された生成物冷却器３４８に流入することができる。特定の実施形態において、生成物冷却器３４８は、シェル−アンド−チューブ熱交換器、ＨＲＳＧ、又は同様のものなどの間接冷却器を含むことができる。他の実施形態において、生成物冷却器３４８は、噴霧冷却器のような直接接触冷却器とすることができる。
生成物冷却器３４８は、ＨＲＳＧ５６と同様の方式で排気ガス４２内のＣＯ又は他の未反応燃料或いは酸化剤を別のガス物質（例えば、ＣＯ2）に変換するように構成されたＣＯ触媒３５０を含む。従って、ＣＯ触媒３５０にわたる温度変化は、燃焼器１６０から抽出された排気ガス４２（例えば、燃焼希釈剤として用いられない排気ガス）についての組成情報を提供することができる。当然のことながら、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、温度センサ３５２から温度情報を受け取り、温度センサ３５２は、ＣＯ触媒３５０にわたって排気ガス４２の温度変化を検出／監視する。温度が上昇する実施形態において、排気ガス４２中に未燃焼物の存在を示すと（燃焼器１６０における燃料リッチ又は燃料リーン燃焼による）、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、燃料流量の減少のような燃料７０の流れの特定の反応に温度変化を相関付けることができる（例えば、酸素センサ又は他の同様のタイプのセンサなどからの組成情報に関する他の入力と組み合わせるとき）。
コントローラ１１８はまた、排気ガス供給システム７８内の排気ガス４２の酸素含有量に関する情報を受け取ることができる。例えば、図示のように、排気ガス４２は、パージ流路３４７を通り、生成物冷却器３４８を通り、排気ガス４２を生成物ガス２７４の中に圧縮する生成物圧縮機３５４に流れる。生成物ガス酸素センサ３５６は、生成物ガス２７４中の酸素の量を検出／監視し、酸素関連情報をコントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）に提供する。温度センサ３４２及び排気酸素センサ３４６に対して上述したように、生成物ガス酸素センサ３５６は、生成物冷却器３４８に結合された温度センサ３５２に相補的とすることができ、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）は、どちらか又は両方から得られる情報の結果として燃料７０の流れを調節することができる。
負荷制御システム２６０は、燃焼器２６０への酸化剤６８の流れに基づく負荷制御に限定されない。そうではなく、上述した及び以下で更に詳細に説明する酸化剤流に基づく負荷制御に関する実施形態の範囲を限定することを意図するものではないが、負荷制御システム２６０は、一次及び／又は二次負荷制御パラメータとして（例えば、リサイクルループ流制御として）排気再循環経路１１０を通る排気ガス６０の流れを用いて（例えば、酸化剤６８の流れに加えて）ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を負荷及び負荷解除するように構成することができる。これに代えて、酸化剤流が一次負荷制御パラメータ（及び特定の実施形態においては二次負荷制御パラメータ）として制御される時に、コントローラ１１８は、温度調節、排気対希釈剤比調節、及びその他のために排気再循環経路１１０を通る排気ガス６０の流れを調節することができる。
非限定的な実施例として、コントローラ１１８（例えば、第３のモジュール２７０）は、再循環経路１１０に沿って排気ガス６０の流れを調節することにより、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷及び負荷解除を制御し又は少なくとも部分的にそれに影響を及ぼすことができる。排気ガス６０の流れは、例えば、希釈剤の影響により燃焼器内の燃焼に基づいて到達する温度を制御することにより、燃焼器１６０内の温度に影響を及ぼすことができる。上述したように、タービンセクション１５６は、少なくとも部分的に圧縮機１６０による放熱に依存する速度でシャフト１７６を駆動する。従って、このようにして燃焼器１６０において焼成温度を制御する上で、発電機２７６による電力出力は、少なくとも部分的に制御されるか又は再循環経路１１０を通る排気流の影響を受けると考えることができる。
タービン１５６の温度は、燃焼器１６０における燃料７０、酸化剤６８、及び排気ガス希釈剤の相対量、並びに燃焼チャンバへの送給時のこれらの個々の温度及び圧力の相対量の間の複雑な関係の結果である。１つの実施形態において、例えば、燃焼器１６０への排気ガス６６の流入は、排気再循環経路１１０に沿って位置決めされたリサイクルブロア３５８の作動を調節することにより、圧縮機セクション１５２（例えば、リサイクル又は排気ガス圧縮機）の作動を調節することにより、又はこれらの組み合わせによってコントローラ１１８（例えば、第３のモジュール７０）によって制御することができる。例えば、リサイクルブロア３５８のベーン角度は、リサイクルブロアアクチュエータ３６０を用いて調節することができ、ここでベーン角度は、再循環経路１１０に沿って排気ガス６０の流量を調節する。ベーン角度は、排気再循環経路１１０内の排気ガス６０の流れ方向に対して位置決めされたリサイクルブロア３５８のベーン３６２の角度と定義することができる。従って、ベーン角度は、増加する時に、ブロア３５８が排気ガス流に対する促進効果を有することができるように位置決めすることができるが、ベーン角度が減少する時に、排気ガス流に対するブロア３５８の効果は低下する。リサイクルブロア３５８のベーン角度は、０°〜９０°、１０°〜８０°、２０°〜７０°等々のようなあらゆる適切な角度の間でアクチュエータ３６０を用いるコントローラ１１８によって異なる場合がある。
適切に位置決めされた時に、リサイクルブロア３５８のベーン３６２を用いて、例えば、約１ｐｓｉ〜１０ｐｓｉ（例えば、約６．９キロパスカル（ｋＰＡ）〜６９ｋＰａ）、約１ｐｓｉ〜５ｐｓｉ（例えば、約６．９キロｋＰＡ〜３４．５ｋＰａ）、又は約１ｐｓｉ〜３ｐｓｉ（例えば、約６．９キロｋＰＡ〜２０．７ｋＰａ）によって排気再循環経路１１０内の排気ガス６０の圧力を調節することができる。このようにして圧力を調節することで、燃焼器１６０への排気ガス希釈剤の流れを高めるか又は低下させることができる、圧縮機セクション１５２に対する排気ガス６０の流量を増加／減少させ、いくつかの実施形態において、いくつかの他の作動状態に対して燃焼器１６０内の焼成温度を低下又は上昇させることができる。
１つの実施形態において、リサイクルブロア３５８のベーン角度の調節に加えて又はその代わりに、コントローラ１１８（例えば、第３のモジュール２７０）は、圧縮機セクション１５２（例えば、リサイクル／排気ガス圧縮機）のリサイクル圧縮機ＩＶＧ３６４を調節することができる。図示のように、コントローラ１１８（例えば、第３のモジュール２７０）は、１又は２以上の制御信号をリサイクル圧縮機ＩＧＶアクチュエータ３６６に送ることができ、リサイクル圧縮機ＩＧＶアクチュエータ３６６は、リサイクル圧縮機ＩＧＶ３６４の位置を調節するように構成される。リサイクル圧縮機ＩＧＶ３６４の位置は、圧縮機セクション１５２を通る最大排気流に対応することができる完全開放と、圧縮機セクション１５２を通る最小排気流（例えば、排気流なし）に対応することができる完全閉鎖との間でコントローラ１１８によって調節することができる。当然のことながら、コントローラ１１８は、１又は２以上の制御信号をアクチュエータ３６６に提供して約１０％〜９０％開放、約２０％〜８０％開放、及びその他などの完全閉鎖（例えば、０％排気流）と完全開放（例えば、１００％排気流）の間でリサイクル圧縮機ＩＧＶ３６４の位置を調節し、排気ガス６６の所望の圧縮、圧力、又は流量に達することができる。
上述のように、本開示は、少なくとも成分パラメータ（例えば、二次負荷制御パラメータ）としてリサイクル流れ（燃焼器１６０への排気ガス６６の流れ）を用いて制御されるか又は少なくとも部分的に影響を受けるＳＥＧＲガスタービンシステム５２のあらゆる負荷を含むことが意図される。上述のように、コントローラ１１８（例えば、第３のモジュール２７０）は、燃焼器１６０への適切な酸化剤流を達成するのに適切な位置にＭＯＣ ＩＧＶ２８６を開放、閉鎖、又はそうでなければ調節するように１又は２以上の制御信号をＭＯＣ ＩＧＶアクチュエータ２８４に送ることによってＭＯＣ１８８を通る酸化剤６８の流れを調節することができる。換言すると、１つの実施形態において、コントローラ１１８の第３のモジュール２７０は、燃焼器１６０への排気ガス６６の流入を調節することに加えて、燃焼器１６０への酸化剤６８の流入を制御して酸化剤６８の流れを制御することができ、酸化剤６８は、コントローラ１１８（例えば、第２のモジュール２６６）により制御された燃料７０と組み合わされて燃焼器１６０による放熱に影響を及ぼすことができる。排気ガスの流れは、この放熱が希釈剤の影響により燃焼器１６０内の温度に影響を及ぼす方式を制御することができる。
当然のことながら、特定の実施形態において、コントローラ１１８の第３のモジュール２７０は、酸化剤流又は他の流れを制御することによって一次及び／又は二次負荷制御を実施した後、排気温度制御を実施して燃焼器１６０による放熱をオフセットするように構成することができる。例えば、排気再循環経路１１０に沿って（例えば、タービンセクション１５６の出口において）位置決めされた温度センサ３６８は、タービンセクション１５６を出た排気ガス６０の温度を決定／監視することができる。コントローラ１１８は、リサイクルブロア３５８のベーン角度、リサイクル圧縮機ＩＧＶ３６４の位置、又はこれらの組み合わせを調節し、タービンセクション１５６を出た排気ガス６０の温度を目標温度に調節することができる。例えば、燃焼器１６０内のある量の排気ガス希釈剤は、タービン１５６の温度を低下させることができるが（例えば、燃焼器１６０において放熱をオフセットする冷却流の増加により）、燃焼器１６０内の少量の排気ガス希釈剤は、タービン１５６の温度を上昇させることができる（燃焼器１６０において放熱をオフセットする冷却流の減少により）。
排気再循環経路１１０はまた、図示のように、排気再循環経路内の排気ガス６０の温度を調節して圧縮機セクション１５２に提供される排気ガス６６を生成するように構成された冷却特徴を含むことができる。図示の実施形態において、冷却特徴は、直接接触冷却器（例えば、噴霧中間冷却器）のような排気冷却器３７０を含む。排気冷却器３７０は、図示のように、冷却剤流３７２（例えば、ボイラー給水）を使用して排気ガス６０を冷却し、排気冷却器３７０に提供される冷却剤流３７２の量は、圧縮機セクション１５２に提供される排気ガス６６の温度を制御する。冷却剤流３７２は、排気ガス６０からの熱輸送後に加熱流３７４を生成することができ、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の別の特徴に対して冷却又は他のプロセス流体として使用することができる。
排気冷却器３７０に提供される冷却剤流３７２の量は、排気冷却剤流制御弁３７６を用いて制御することができ、排気冷却剤流制御弁３７６は、排気冷却器３７０への冷却剤流３７２の流量を停止、開始、又はそうでなければ調節するように構成される。排気冷却剤流制御弁３７６は、コントローラ１１８から提供される１又は２以上の制御信号及び／又は排気冷却器３７０の下流側に位置決めされた温度センサ３７８によって発生する１又は２以上の制御信号に基づいて調節することができる。例えば、温度センサ３７８は、コントローラ１１８及び／又は排気冷却剤流制御弁３７６に通信可能に結合することができ、排気ガス６６の温度を示すデータをどちらか又は両方に提供することができる。特定の実施形態において、排気冷却剤流制御弁３７６は、温度センサ３７８によって生成されるデータに応答してその位置を調節することができる高性能デバイス（例えば、プロセッサベースのデバイス)とすることができる。
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷及び負荷解除を制御する上で、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）はまた、パージ流路３４７に沿って排気ガス４２の流れを調節することができ、パージ流路３４７は、排気再循環経路１１０に沿って排気ガス６０の圧力に影響を及ぼすことができる。排気再循環経路１１０に沿って排気ガス６０の圧力、及びパージ流路３４７に沿って排気ガス４２の流れを制御することで、燃焼器１６０に提供される排気ガス６６の量を少なくとも部分的に制御することができる。上述のように、このような制御は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷及び負荷解除中にタービン１５６の温度を限界内に調節することができる。
コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、例えば、燃焼器１６０への酸化剤６８の流量、目標負荷基準（例えば、タービン速度負荷基準信号）、及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２内の排気ガスの種々の圧力に応答してパージ流路３４７（例えば、排気ガス供給システム７８内）に沿って種々の流れを調節することができる。酸化剤６８、燃料７０、及びその他の流量は、上述のようにコントローラ１１８に提供することができる。これに加えて、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、排気ガス再循環ループ１１０に沿って種々の点で排気ガス６０の圧力に関する圧力データを受け取ることができ、排気ガス再循環ループ１１０は、タービンセクション１５６の出口から圧縮機セクション１５２（例えば、リサイクル燃焼器の出口）まで延びる。
図示の実施形態において、例えば、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、ＨＲＳＧ５６とリサイクルブロア３５８の間の再循環経路１１０に沿って位置決めされた第１の排気圧力センサ３８０から第１の圧力信号を受け取るが、経路１１０に沿ったあらゆる位置が現在企図されている。従って、図示の実施形態において、第１の圧力信号は、リサイクルブロア３５８によって更に影響される前の排気ガス６０の圧縮に関連する。コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）はまた、排気冷却器３７０から下流側の排気再循環経路１１０に沿って位置決めされた第２の排気圧力センサ３８２から第２の圧力信号を受け取る。従って、第２の圧力信号は、ブロア３５８による影響及び排気ガス冷却器３７０における冷却後に排気ガス６６の圧力を提供することができる。同様に図示のように、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、圧縮機セクション１５２の出口に位置決めされた第３の排気圧力センサ３８４から第３の圧力信号を受け取る。従って、第３の圧力信号は、燃焼器１６０に提供される排気ガス希釈剤の圧力を示すことができる。
このような圧力指標のうちのいずれか１つ又は組み合わせを用いて、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、パージ流路３４７に沿って排気ガス４２の流れを調節し、同じく負荷需要を満たしながら生成物ガス２７４の所望の流れを得ることができる。詳細には、パージ流を制御するコントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）及びリサイクルループ圧力制御（例えば、排気再循環経路１１０に沿った圧力制御）によって制御される流れは、パージ通気流路３８６への排気ガス４２の流入を含むことができる。パージ通気流路３８６は、通気制御弁３８８を備え、通気制御弁３８８は、排気口３９０を介してＳＥＧＲガスタービンシステム５２から放出される排気ガス４２の量を調節する。放出される排気ガス４２の量は、特定の実施形態において、燃焼器１６０から抽出された排気ガス４２の量及び従ってタービン１５６を通る質量流及びシステム５２の関連する負荷を調節するように用いることができる。
これに加えて又はこれに代えて、コントローラ１１８は、ＥＧ供給システム７８に提供された排気ガス４２の量を調節することができるパージ流路３４７に沿って位置決めされたパージ流制御弁３９２を調節することができる。通気経路３８６に関して上述したのと同様の方式で、パージ流制御弁３９２を通って流れる排気ガス４２の量は、燃焼器１６０から抽出された排気ガスの量に影響を及ぼすことができ、燃焼器１６０は、タービン１５６を通る質量流及びその関連温度に影響を及ぼすことができる。更に、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、通気制御弁３８８及びパージ流制御弁３９２の作動を協働させ、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷に応答して、生成物ガス２７４として用いるために燃焼器１６０から大量の排気ガス６６を抽出し、及び／又は排気再循環経路１１０において排気ガス６０の圧力を調節することができる。
コントローラ１１８を調節してパージ流を制御することができる別のパラメータは、生成物圧縮機３５４の速度である。詳細には、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、負荷需要に応答して又は負荷需要に応答した他のパラメータ（例えば、酸化剤流）に応答して、蒸気タービン又は電気モータとすることができる生成物ガス圧縮機駆動装置３９４の速度を調節することができる。駆動装置３９４を圧縮機３５４に駆動結合した生成物ガス圧縮機シャフト３９６の回転速度に基づいて測定された生成物圧縮機３５４及びその駆動装置３９４の速度は、回転速度システム３９８を用いて測定することができる。回転速度システム３９８は、生成物圧縮機シャフト３９６の速度を測定する高性能デバイス（例えば、プロセッサベースのデバイス）とすることができ、同じく１又は２以上の制御信号を生成物ガス圧縮機駆動装置３９４に（例えば、蒸気の流れを制御する流れ制御弁又は電力流れを制御する回路制御に）提供することができる。
図示のように、駆動装置３９４の速度はまた、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）によって提供される制御信号に基づいて調節することができる。このようにして、駆動装置３９４の速度は、負荷制御ルーチン、排気リサイクルループ圧力制御ルーチン、及びその他を含むコントローラ１１８によって実施される１つ又は２つ以上の制御ルーチンにより調節される。
生成物圧縮機３５４を通る排気ガス４２の流れはまた、生成物ガス圧縮機ＩＧＶ４００の位置を調節することによって制御することができる。詳細には、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）は、１又は２以上の制御信号を生成物ガス圧縮機ＩＧＶアクチュエータ４０２に送ることができ、生成物ガス圧縮機ＩＧＶアクチュエータ４０２は、生成物ガス圧縮機ＩＧＶ４００の位置を調節し、それを通る排気ガス４２の流れを調節するように構成される。当然のことながら、アクチュエータ４０２は、完全開放（例えば、生成物ガス圧縮機３５４を通る完全排気流）と完全閉鎖（例えば、生成物ガス圧縮機３５４を通る排気流が最小又は全くなし）との間でＩＶＧ４００の位置を調節することができ、その間の全ての位置を含む（例えば、１０％〜９０％開放、２０％〜８０％開放、３０％〜７０％開放）。特定の実施形態において、生成物ガス圧縮機３５４を通る排気ガス４２の流れを調節することで、炭化水素生成システム１２に用いるのに利用可能な生成物ガス２７４の量を制御することができるだけでなく、排気ガス希釈剤として用いることなしに燃焼器１６０から（例えば、圧縮機排出ケーシングから）抽出される排気ガス４２の量も調節することができる。
ＥＧ供給システム７８はまた、生成物ガス流制御弁４０４を備え、生成物ガス流制御弁４０４は、コントローラ１１８によって制御され、炭化水素生成システム１２又は他の下流プロセスへの生成物ガス４０４の流量を調節することができる。燃焼器１６０から抽出された排気ガス４２の量が、下流側使用に望ましい生成物ガス２７４の量よりも多い場合、又は下流プロセスが使われていない場合に、生成物ガス２７４の全て又は一部分は、生成物ガス２７４を放出するように構成された生成通気流路４０６に提供することができる。詳細には、通気経路４０６を通って流れる生成物ガス２７４の量は、生成物ガス通気流路４０６に沿って位置決めされた生成物ガス通気制御弁４０８を用いて制御することができる。制御弁４０８は、生成物ガス通気孔４１０を介してＳＥＧＲガスタービンシステム５２から流出される生成物ガス２７４量を停止、開始、又はそうでなければ調節することができる。当然のことながら、通気孔４１０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で用いることができるよりも多い量の排気ガス４２を抽出することが望ましい実施形態において、種々の下流プロセス及びその他での排気圧力制御のための追加の出口を提供し、例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２にかかる負荷を制御することができる。
生成物ガス２７４を炭化水素生成システム１２に流すことに加えて又はその代わりに、生成物ガス２７４は、生成物ガス再循環経路４１２を通って流れることができる。生成物ガス再循環経路４１２は、生成物ガス２７４をパージ流路３４７に再度経路指定する。再循環された生成物ガス２７４の量は、生成物ガス再循環制御弁４１４を用いて少なくとも部分的に制御され、生成物ガス再循環制御弁４１４は、オペレータ制御又はコントローラ１１８によって制御することができる。生成物ガス再循環経路４１２は、図示のように、生成物冷却器３４８の上流側の点まで生成物ガス２７４をパージ流路３４７に再度経路指定するが、パージ流路３４７に沿ったあらゆる点が現在企図されている。
コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）はまた、リサイクルされて排気再循環経路１１０に戻り、経路１００において排気ガス６０の圧力を制御する抽出排気ガス４２の量を制御することができ、それは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷に応答して調節することができる。例えば、図示のように、パージ流路３４７と排気再循環経路１１０の間に延びる生成物ガスリサイクル経路４１６は、排気ガス４２を経路１１０に流すことができる。図示の実施形態において、リサイクル経路４１６は、排気ガス４２をリサイクルブロア３５８の上流側の点に流すが、あらゆる送給点が現在企図されている。
リサイクル経路４１６に沿って流れる排気ガス４２の量は、リサイクル経路４１６に沿って位置決めされたリサイクル流れ制御弁４１８を用いて制御することができ、弁４１８は、コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）により、又はユーザにより、或いは両方によって提供される１又は２以上の制御信号により位置決めされる。例えば、コントローラ１１８は、流れ制御弁４１８の位置を調節して排気再循環経路１１０への排気ガス４２の流れを停止、開始、又はそうでなければ調節し、第１、第２、及び／又は第３の排気圧力センサ３８０、３８２、３８４のうちのいずれか１つ又は組み合わせを用いて測定するときに経路１１０内の目標圧力を得ることができる。ここでもまた、排気再循環経路１１０内の排気ガス６０の圧力を制御することで、燃焼器１６０内の燃焼に用いる排気ガス希釈剤の量を調節することができ、燃焼器１６０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の負荷及び負荷解除中のタービン１５６の温度に影響を及ぼす。排気再循環経路１１０内の排気ガス６０の圧力を制御することで、構成要素をこれらの圧力上限及び下限内に維持する。
コントローラ１１８（例えば、第４のモジュール２７２）はまた、ブロアベーン角度３６０を調節してセンサ３８０からセンサ３８２までの圧力上昇を制御し、又はセンサ３８２により検知された圧力をＳＥＧＲガスタービンシステム５２の許容限界内に限定することができる。このような限界は、圧縮機セクション１５２又はタービンセクション１５６におけるシャフトトルク及び／又は空気力学的限界を含むことができる。
上述のように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、作動して配電網に電力７４を提供することができ、かつ負荷需要の変化に応答するように制御することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、送電網速度のドループに応答して又は負荷需要の増加に応答してガスタービンエンジン１５０にかかる負荷を増加させることによって電気エネルギ７４のその出力を増加させることができる。需要の変化に応答してＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動を制御するための方法４４０の１つの実施形態は、図６に図示している。
図示のように、方法４００は、上述のように、地方自治体の電力供給網又は同様のものとすることができる送電網にＳＥＧＲガスタービンシステム５２を最初に同期する段階（ブロック４４２）を含む。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を同期する段階は、ブロック２２２による始動の開始及びブロック２２２−２４０による通常運転への移行を含む図４の方法２２０に関して上述した行為の全て又は一部分を含むことができる。特定の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動中に、システム５２は、全速無負荷状態の下にある場合があり、そこでは、システム５２は、電気エネルギ７４を出力せず、システム５２のタービン速度／負荷基準は、１００％にすることができ、ＭＯＣ ＩＧＶ２８６は、タービンセクション１５６の速度を保持するように比例的に調節することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が作動する状態で、発電機２７６の遮断器を閉鎖することができ、遮断器は、発電機２７６が電力７４を送電網に提供できるようにし、またＳＥＧＲガスタービンシステム５２が負荷指令を受け取れるようにする。
当然のことながら、ブロック４４２により同期した状態で、方法４４０は、送電網から負荷需要のような負荷目標入力の検知に進む（ブロック４４４）。負荷需要は、メガワット指令が予め決められたドループ設定値に基づいて定められた速度指令の上に重ね合わせられたタービン速度／基準とすることができ、予め決められたドループ設定値は、送電網速度においてパーセントドループに基づいてＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力を設定する。非限定的な実施例として、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、送電網速度のパーセントドループに応じてその動力のパーセントを送電網に提供するように構成することができる。１つの実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、送電網速度が特定のパーセントだけ低下する場合にその定格出力の１００％に寄与するように作動させることができる。
目標負荷入力をブロック４４４により受け取った状態で、目標負荷を処理することができる（ブロック４４６）。例えば、コントローラ１１８は、例えば、速度フィードバックに適用されてガスタービンエンジン１５０の反応をその限界内に限定するグリッド周波数フィルタに基づいて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動に対して適切な調節を決定することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対する適切な速度又は他の作動パラメータが決定された状態で、システム５２の一次及び／又は二次負荷制御パラメータは、複数の異なるプロセスにより調節することができる（ブロック４４８）。
本発明の開示に従って、酸化剤供給経路２６４に沿った酸化剤６８の流れは、一次負荷制御パラメータとすることができる（ブロック４５０）。このような実施形態において、コントローラ１１８は、ＭＯＣ１８８を通る酸化剤６８の流れ、ＢＯＣ２８２を通る酸化剤６８の流れ、又はこれらの組み合わせを含み、燃焼器１６０に対して種々の酸化剤流パラメータを調節することができる。酸化剤流ベースの負荷制御方法４５０の１つの実施形態は、図７に関して以下で詳細に検討される。
酸化剤ベースの負荷制御は、一般に一次負荷制御パラメータとすることができるが、排気ガス再循環ループ１１０を通る排気ガス４２の流れも調節することができる。このような実施形態において、コントローラ１１８は、リサイクルブロア３５８及び／又は圧縮機セクション１５２のようなＥＧプロセスシステム５４の種々の特徴の作動を調節し、燃焼器１６０への排気ガス６６の流れを制御することができる。ここでもまた、これは、システム５２にかかる負荷に影響を及ぼすように又はそれに応答してタービンセクション１５６内の温度を制御することができる。リサイクル流れベースの負荷制御４２の１つの実施形態は、図８に関して以下で詳細に検討される。
更に別の実施形態において、パージ流路３４７を通る排気ガス４２の流れも調節することができる（ブロック４５４）。このような実施形態において、コントローラ１１８は、生成物ガス圧縮機３５４のようなＥＧ供給システム７８の種々の特徴の作動を調節して燃焼器１６０への排気ガス６６の流れを制御することができる。ここでもまた、これは、システム５２にかかる負荷に影響を及ぼすように又はそれに応答してタービンセクション１５６内の温度を制御することができる。リサイクル流れベースの負荷制御４５４の１つの実施形態は、図９に関して以下で詳細に検討される。
ここで図７に移動すると、上述のように、酸化剤流ベースの負荷制御を実施するための方法４５０の実施形態を図示している。本明細書で説明する方法は、第１、第２、第３、及び第４のモジュール２６２、２６６、２７０、２７２のうちのいずれか１つ又は組み合わせを用いてコントローラ１１８によって実施することができる１つ又は２つ以上のセットの命令、アルゴリズム、又はルーチンに対応することができる点に留意されたい。当然のことながら、１又は２以上の命令セットは、１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行されて本明細書で説明するルーチンを実施することができる。
方法４５０は、図示のように、タービン速度／負荷基準信号とすることができ、又はタービン速度／負荷基準信号を生成するのに用いることができる負荷基準４６０の受領又は内部発生を含む。ＬＯＡＤREFとして表記される負荷基準４６０、並びに作動負荷４６１（例えば、システムが作動している電流負荷）に関する入力に基づいて、方法４５０は、負荷入力４６０、４６１に基づいて燃焼器１６０への適切な酸化剤流を決定することができる酸化剤流負荷制御４６２を実施する段階に進む。上述したように、酸化剤流は、燃焼器１６０内の燃焼量に影響を及ぼすことができ、これは、燃焼器からの全体の流出及び圧力に影響を及ぼし、かつ燃焼器１６０による放熱に影響を及ぼす。酸化剤流負荷制御４６２はまた、ＭＯＣ ＩＧＶ２８６、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４に対する適切な位置、ＢＯＣ２８２の速度、及びＭＯＣ通気弁（例えば、図５のＭＯＶ通気弁３２０）などの目標酸化剤流量を達成するのに適切な他の酸化剤流関連パラメータを決定することができる。図示のように、酸化剤流負荷制御４６４は、目標酸化剤流量を達成するためのＭＯＣ ＩＧＶの位置に対応することができるＩＧＶMOCとして表記されるＭＯＣ ＩＧＶ２８６に対する基準４６４を出力することができる。特定の実施形態において、同様の基準はまた、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４及び／又はＢＯＣ２８２の速度並びにＭＯＣ通気弁３２０に対して生成することができる。
ＩＧＶMOC基準４６４は、ＭＯＣ制御４６６に提供することができ、ＭＯＣ制御４６６は、ＭＯＣ１８８を制御するのに用いる出力信号を生成するためにコントローラ１１８に格納された制御モジュール及び／又は１又は２以上の命令セットに対応することができる。例えば、ＭＯＣ制御４６６は、ＭＯＣ ＩＧＶ２８６の位置を制御するためにアクチュエータ２８４に提供される１又は２以上の制御信号を生成することができる。同様の制御ルーチンは、必要な場合にはＢＯＣ２８２に対して実施することができ、ここで、ＭＯＣ ＩＧＶ２８６の位置、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４、ＢＯＣ２２８の速度、及びＭＯＣ通気弁３２０の位置は、全て協働してＬＯＡＤREF４６０及びＬＯＡＤinput４６１によりＳＥＧＲガスタービンシステム５２に負荷を掛けるのに適切な目標酸化剤流量を達成する。
燃焼器１６０への酸化剤流が確立された後、方法４５０は、当量比制御４６８の実施に進む。詳細には、コントローラ１１８は、例えば、酸化剤流量計３３６から酸化剤供給経路２６４に沿った酸化剤６８の流れに関する情報を受け取る。詳細には、酸化剤流量計３３６は、燃焼器１６０に流れる酸化剤６８の流量である出力Ｗｏ４７０を発生させる。Ｗｏ４７０及びΦREFとして表記される目標当量比４７２（例えば、１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５）、並びに当量比センサ３４０からのフィードバック４７３に基づいて、当量比制御４６８は、燃料制御基準４７４（ＦＣＶ）を生成し、これは、目標当量比４７２を得るのに適切な量の燃料流に対応する燃料流制御弁基準とすることができる。ＦＣＶ４７４は、燃料制御４７６に提供することができ、燃料制御４７６は、燃料流制御弁３３４に提供される１又は２以上の制御信号を生成することができるコントローラ１１８に格納された１又は２以上の命令セット又はルーチンのような第２のコントローラ１１８の１又は２以上のモジュール（例えば、第２のモジュール２６６）とすることができる。ここでもまた、上述のように、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上の燃料導管が存在してもよく、各導管は、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上の燃料流制御弁を含むことができ、そのうちのいずれか１つ又は組み合わせは、燃料制御４７６を用いて全体として又は個々にアドレス指定することができる。
適切な燃料流を確立した後で又は実質的に確立すると同時に、方法４５０は、少なくとも一部は燃焼器１６０から抽出されたパージガス４２の量を確立するのに用いられるリサイクルループ圧力制御４７８の実施に進む。ここでもまた、リサイクルループ圧力制御４７８は、コントローラ１１８の１又は２以上のモジュール（例えば、第４のモジュール２７２）のようなコントローラ１１８によって実施されるルーチンに対応することができる。リサイクルループ圧力制御４７８は、図示のように、ＰB_REFとして表記される排気再循環経路１１０における排気ガス６０の目標圧力４８０と、ＰB４８１として表記される排気ガス６０の圧力測定に基づくフィードバックとを用いて、ＰＴＶとして表記される生成物圧縮機絞り弁３９２の位置の基準４８４を生成する。１つの実施形態において、ＰB４８１は、第１の排気圧力センサ３８０で測定した排気ガス６０の第１の圧力に基づくことができ、第１の排気圧力センサ３８０は、パージガスリサイクル経路４１６が排気再循環経路１１０と一緒になる点の下流側に位置決めされると図５に示されている。
図示のように、ＰＴＶ４８４を設けて生成物圧縮機制御４８６を生成し、生成物圧縮機制御４８６は、生成物圧縮機３５４の１又は２以上の作動パラメータを制御するためにコントローラ１１８（例えば、モジュールとして）に格納された１又は２以上のセットの命令／ルーチン／アルゴリズムに対応することができる。従って、絞り弁位置指令であるＰＴＶ４８４を用いて、生成物ガス圧縮機３５４の吸引圧力及び従って流れを調節する。弁３９２の制御に加えて、他のパラメータは、リサイクルループ圧力制御４７８によって調節され、リサイクル経路４１６上に配置されたリサイクル流れ制御弁４１８、パージ通気経路３８６上に配置された通気制御弁３８８、又はこれらの組み合わせを含む目標排気ガス圧力（例えば、第１、第２、又は第３の排気圧力センサ３８０、３８２、３８４で測定された）を達成することができる点に留意されたい。
他の実施形態において、生成物圧縮機の速度は、絞り弁３９２の調節に加えて又はその代わりに調節される。例えば、図５に関して上述のように、生成物圧縮機３５４を駆動する駆動装置３９４が蒸気タービンである実施形態において、１又は２以上の制御信号を用いて、蒸気タービンに対する蒸気の流れ制御弁を制御し、シャフト３９６の回転速度を増大させることができる。駆動装置３９４が電気モータである実施形態において、１又は２以上の制御信号を用いて駆動装置３９４に電力を送給するのに用いる制御回路を調節することができる。他の実施形態において、駆動装置３９４は、ガスタービンエンジン１５０のようなガスタービンとすることができる。このような実施形態において、１又は２以上の制御信号は、ギア比を調節して、シャフト３９６の速度を調節することができる。
生成物圧縮機３５４の速度を調節する際に、コントローラ１１８は、事実上、パージ流路３４７に沿って燃焼器１６０から抽出された排気ガス４２の量を増加させることができる。これに加えて又はこれに代えて、生成物ガス燃焼器３５４のＩＧＶ４００をこのようにして調節することができる。
生成物圧縮機３５４へ流れる（例えば、ＰＴＶ４８４を介して絞り弁３９２の制御により）排気ガスの量は、少なくとも部分的には、センサ３８０で検知した圧力を決定することができる。従って、少なくとも第２の調節を行って、リサイクルループ１１０内に圧力を設定することができる。例えば、図５に示す実施形態において、圧力が両センサ３８０及び３８２で設定されるように追加のパラメータ調節が存在する場合がある。一般に、この第２の調節は、リサイクルブロアベーン角度により行われ、抽出ガスは、センサ３８０及びリサイクルブロアベーン角度基準ＶＡB４９４で圧力を設定し、３８２で圧力を設定し、又は３８０〜３８２で圧力上昇を設定する。従って、ＶＡB４９４は、リサイクルブロア制御４９８に提供することができ、リサイクルブロア制御４９８は、リサイクルブロア３５８への制御信号出力を発生させるためにコントローラ１１８に格納された１又は２以上の命令セット又は制御ルーチンに対応することができる。リサイクルブロア制御４９８は、１つの実施形態において、１又は２以上の制御信号をリサイクルブロア３５８のアクチュエータ３６０に送り、ブロア３５８のベーン３６２のベーン角度を調節することができる。ベーン３６２のベーン角度は、上述のように、ベーン３６２が排気ガス６０と相互作用する範囲に影響を及ぼすことができ、ここで、相互作用は、様々な量の冷却及び推進力を排気ガス６０に提供するように調節可能とすることができる。リサイクルブロア制御４９８は、リサイクルブロア３５８のアクチュエータ３６０に１又は２以上の制御信号を提供し、ベーン３６２のベーン角度を適切な位置に調節し、目標圧力を達成することができる。
方法４５０はまた、排気温度制御４８８を備え、排気温度制御４８８を用いて排気再循環経路１１０において排気ガス６０の温度が制御される。排気温度制御４８８は、コントローラ１１８によって（例えば、第３のモジュール２７０によって）実施される１つ又は２つ以上の制御ルーチンに対応することができ、再循環経路１１０に沿って配置された種々の冷却機能部を調節し、ＴEG_REFとして表記される目標温度４９０を達成することができる。特に、ＴEG_REF４９０と、ＴEGとして表記される測定排気温度４９２（例えば、タービンセクション１５６の出口で排気温度センサ３６８によって測定されたもの）とに応答して、排気温度制御４８８は、リサイクル圧縮機ＩＧＶ位置基準４９６（ＩＧＶRC）を生成することができる。基準４９６は、目標排気温度４９０を達成するのに適切なベーンの位置に対応することができる。
ＩＧＶ４９６は、リサイクル圧縮機制御５００に設けられ、リサイクル圧縮機制御５００は、他の制御と同様に、コントローラ１１８に格納された１又は２以上の格納ルーチン、アルゴリズム、命令セット、その他に対応することができる。リサイクル圧縮機制御５００は、基準ＩＧＶRC４９６を用いてアクチュエータ３６６に提供される１又は２以上の制御信号を生成することができ、次いで、アクチュエータ３６６は、基準４９６によりＩＧＶ３６４を位置決めする。
ここで図８に移ると、リサイクル流れを制御する方法４５２の実施形態が描かれている。詳細には、方法４５２は、コントローラ１１８によって実施され、ＳＥＧＲタービンシステム５２の負荷／負荷解除などに応答して、負荷制御パラメータとして排気再循環経路１１０を通る排気ガス６０の流れを調節することができる。上述のように、ＥＧ再循環経路１１０を通る流れは、タービンセクション１５６内の温度に影響を及ぼすことができ、タービンセクション１５６は、少なくとも部分的には、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２にかかる負荷に影響を及ぼすことができる。以下に説明する方法４５２、４５４は、負荷制御パラメータとして又は一次負荷制御パラメータとしてのパラメータを備え、図８及び９に関して以下に記載する実施形態は、図１〜７に関して上述したものに限定することを意図することなく、ＳＥＧＲタービンシステム５２が、負荷及び負荷解除に応答して及び／又は検知された負荷需要に応答して調節することができる追加又は代替の方法を説明することが意図される点に留意されたい。
図８に示す実施形態において、方法４５２は、コントローラ１１８が、検知された負荷需要に応答してＬＯＡＤREF４６０を生成するという点で、図７で上述したのと同様の方式で始まり、ＬＯＡＤREF４６０は、タービン速度／負荷基準信号に対応することができ又はこれを発生させるように用いることができる。ＬＯＡＤREF４６０（例えば、及びＬＯＡＤ４６１）を用いて、コントローラ１１８に格納された１又は２以上のセットの命令、アルゴリズム、又はルーチン（例えば、モジュールとして、又は１つ又は２つ以上のモジュールの一部として）としてコントローラ１１８で実施することができるリサイクル流れ負荷制御５１０は、ＩＧＶRC４９６及びＶＡB４９４を生成し、これらは、リサイクルブロア３５８のＩＧＶ３６４及びベーン３６２の適切な位置決めの基準に対応する。
換言すると、リサイクル流れ負荷制御５１０は、圧縮機セクション１５２のＩＧＶ３６４に対する適切な位置決め及び負荷需要に対応する速度でタービンセクション１５６を駆動するのに適切な燃焼器１６０への排気流を達成するためのリサイクルブロア３５８のベーン３６２に対する適切な位置決めを決定する（例えば、調節された酸化剤流のような他の調節パラメータと組み合わせて）。いくつかの実施形態においては直接に測定されていないが、再循環経路１１０を通る排気ガス６０の流量ＷR４８２は、第１、第２、又は第３の排気圧力センサ３８０、３８２、３８４のうちのいずれか１つ又は組み合わせから得られる圧力情報を用いて計算することができる。
ＷR４８２は、図示のように、酸化剤対希釈剤比制御５１２への入力として用いることができる。酸化剤対希釈剤比制御５１２は、他の制御のように、１又は２以上のモジュールの全て又は一部としてコントローラ１１８に格納された１又は２以上のセットの命令、アルゴリズム、ルーチン、及びその他とすることができる。１つの実施形態において、酸化剤対希釈剤比制御５１２は、図７に関して上述したパラメータに加えて、ＷR４８２及びＴEG_REF４９０に基づいて適切な酸化剤流量を決定するように構成される。これらの実施例の値に基づいて、コントローラ１１８は、酸化剤流量を達成するのに適切なＭＯＣ ＩＧＶ２８６及びＢＯＣ２８２の速度に対する位置決めを決定することができる。ＩＧＶMOC４６４は、上述したように、アクチュエータ２８４に対して適切な制御信号を生成するためにＭＯＣ制御４６６に提供することができる。
酸化剤対希釈剤比制御５１２は、特定の実施形態において、ＮBOCとして表記されるＢＯＣ２８２に対する速度基準５１４を生成することができ、これは、酸化剤ブースタ圧縮機制御５１６に提供することができる。酸化剤ブースタ圧縮機制御５１６は、他の制御モジュールについて上述したように実施することができ、ＢＯＣ駆動装置３０８に対して１又は２以上の制御信号を生成するのに用いることができる。詳細には、ＢＯＣ駆動装置３０８が蒸気タービンである実施形態において、１又は２以上の制御信号は、蒸気流量を蒸気タービンに調節して駆動装置３０８及び従ってＢＯＣ２８２の速度を調節することができる。ＢＯＣ駆動装置３０８が電気モータである実施形態において、１又は２以上の制御信号は、モータへの電力の流れを制御して駆動装置３０８及び従ってＢＯＣ２８２の速度を調節することができる。他の実施形態において、駆動装置３０８は、ガスタービンエンジン１５０のようなガスタービンとすることができる。このような実施形態において、１又は２以上の制御信号は、ギア比を調節してＢＯＣ２８２の速度を調節することができる。
方法４５２はまた、図７に関して上述したのと同様の方式で当量比制御４６８を実施する段階を含むことができる。詳細には、当量比制御は、目標当量比４７２（例えば、１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５）及び測定された酸化剤流量４７０（例えば、酸化剤流量計３３６を用いて測定されたもの）、並びに当量比センサからのフィードバックなどを用いて、目標当量比４７２において燃焼器１６０内で燃焼するのに適切な燃料流量を決定する。次いで、決定された燃料流量を用いて燃料流基準４８４を生成することができ、燃料流基準４８４は、燃料制御４７６に提供される。燃料制御４７６は、図７に関して上述したように、１又は２以上の燃料流制御弁を作動させて燃料流量を調節することができる。
方法４５２はまた、図７に関して上述したように、生成物圧縮機３５４を制御することによってリサイクルループ圧力制御を実施する。しかしながら、図８のリサイクルループ圧力制御４７８はまた、ＷP５１８として表記されるパージ流路３４７を通って流れる排気ガス４２の流量５１８を利用することができる。このような測定は、ＥＧ供給システム７８全体にわたって位置決めされる適切な弁を決定し、及び／又はＥＧ再循環経路１１０を通って再循環するために排気ガス４２及び／又は排気ガス６０の利用可能な流れを決定することが望ましい場合がある。
図９は、パージ流ベースの負荷制御を実施する方法４５４の実施形態のプロセスフロー図であり、ここで、一次負荷制御パラメータは、燃焼器１６０から（例えば、圧縮機排出ケーシングから）抽出された排気ガスである。ここでもまた、酸化剤ベースの制御は、タービンシステム５２の負荷及び負荷解除に対してより大きい効果があると現在企図されているが、本開示はまた、パージ流を制御してタービンシステム５２の作動に追加の柔軟性を提供し、例えば、微出力調節を行い、又はシステムの負荷及び負荷解除から生じる事象に応答する構成を含むことが意図される。
図９の方法４５４において、ＬＯＡＤREF４６０（例えば、及びＬＯＡＤ４６１）は、パージ流負荷制御５２０に提供され、パージ流負荷制御５２０は、パージ流路３４７を通る排気ガス４２の適切な流れを決定し、負荷需要を満たす（例えば、酸化剤流などの他の調節に加えて）。例えば、パージ流路３４７を通って排気ガス４２の量を調節することで、排気ガス希釈剤として燃焼器１６０に提供される排気ガスの量に影響を及ぼすことができる。これは、燃焼器１６０において焼成温度に対する効果があり、燃焼器１６０は、少なくとも部分的にガスタービンエンジン１５０の速度及び従って発電機２７６によって出力される電力に影響を及ぼすことができる。
パージ流負荷制御５２０は、上述した制御モジュールのように、コントローラ１１８に格納され及び／又はコントローラ１１８上の１又は２以上のモジュールの全て又は一部として実施された１又は２以上のセットの命令、ルーチン、及び／又はアルゴリズムとして実施することができる。パージ流負荷制御５２０は、図示の実施形態において、速度入力として生成物圧縮機制御４８６に提供されたＮPC５２１を生成し、駆動装置３９４の速度を調節する。しかしながら、パージ流調節は、生成物圧縮機３５４の速度の調節に限定されない。例えば、生成物圧縮機３５４のＩＧＶ４００を調節することができる（例えば、アクチュエータ４０２及び１又は２以上の適切に構成された制御信号を用いて）。これに加えて又はこれに代えて、パージ流制御弁３９２は、１又は２以上の適切に構成された制御信号を用いて調節することができる。従って、ＮPC５２１に加えて又はその代わりに、生成物圧縮機３５４のＩＧＶ４００に対する位置基準のような他の基準及び／又は絞り弁制御４８４のようなパージ流制御弁３９２を生成することができる。
パージ流路３４７に沿って流れる抽出排気ガス４２は、例えば、排気ガス流量計２８０を用いて測定してＷP５１８を提供することができる。ＷP５１８は、図示のように、当量比制御４６８に対する入力として用いることができる。このような測定は、他のものと組み合わせて用いて、目標値４７２で燃焼器１６０内の当量比を維持しながら、ガスタービンエンジン１５０にかかる負荷をサポートするのに適切な酸化剤及び燃料流量を決定することができる。従って、図９の当量比制御は、ＦＣＶ４７４及びＩＧＶMOC４６４基準を出力し、これらは、図７に関して検討したように、それぞれ１又は２以上の燃料流制御弁及びＭＯＣの作動を調節するために燃料制御４７６及びＭＯＣ制御４６６に提供される。これに加えて、特定の実施形態において、当量比制御４６８はまた、ＩＧＶBCとして表記されるＢＯＣ ＩＧＶ３０４に対して位置基準５２２を出力する。ＩＧＶBC５２２を用いて、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４のための適切な位置決めを表すことができ、これは、１つの実施形態において、ＭＯＣ１８８からのパージ流、燃料流、及び酸化剤流の均衡を保つことに基づいて決定される。ブースタ圧縮機制御５１６は、ＩＧＶBC５２２を用いて、アクチュエータ３０６に対して１又は２以上の適切に構成された制御信号を生成することができ、アクチュエータ３０６は、ＢＯＣ ＩＧＶ３０４の位置決めを調節して燃焼器１６０に対する目標酸化剤流量を達成する。
リサイクルループ圧力制御４７８は、入力としてＷO４７０、ＰB_REF４８０、ＰB４８１、及びＷP５１８を用いて実施することができる。これに加えて、フィードバックは、リサイクルループ圧力制御４７８と排気温度制御４８８との間で交互に提供することができる。リサイクルループ圧力制御４７８は、ＰＰＶとして表記されて１又は２以上のリサイクル流れ制御弁（例えば、リサイクル経路４１６に沿って位置決めされた弁４１８）の位置を表す生成物ガスリサイクル流れ基準５２４を生成することができる。リサイクルループ圧力制御４７８はまた、リサイクルブロア制御４９８に対してＶＡB４９４を生成することができる。
１又は２以上のセットの格納された命令／ルーチン／又はアルゴリズムに対応することができ、コントローラ１１８の１又は２以上のモジュールの全て又は一部として実施することができる生成物流れ制御５２６は、ＰＰＶ５２４を用いてリサイクル経路４１６に沿って位置決めされた少なくともリサイクル流れ制御弁４１８を調節するように構成された１又は２以上の制御信号を生成する。図５に関して上述したように、リサイクル流れ制御弁４１８の位置を調節することで、排気再循環経路１１０に提供される生成物ガス（又はリサイクル排気ガス４２）の流れを調節することができる。ここでもまた、これは、排気再循環経路１１０内の排気ガス６０の圧力を増加させることができ、排気再循環経路１１０を用いて燃焼器１６０におけるより低温をサポートすることができる。
図示の実施形態において、方法４５４は、排気温度制御４８８を実施する段階を含む。図７に関して詳細に検討したように、排気温度制御４８８は、実施可能なパターンの中でも特に検知排気温度４９２及び目標排気温度４９０を用いて、圧縮機セクション１５２及びリサイクルブロア３５８に対する適切な制御パラメータを決定することができる。圧縮機セクション１５２の作動、例えば、そのＩＧＶ３６４の位置は、排気ガス６６の目標温度に達するように調節することができる。排気ガス６６の目標温度は、圧縮機セクション１５２の仕様（例えば、最大温度定格）及び／又は燃焼器１６０に対する所望の入口温度を含む様々な要因に基づく場合がある。
追加説明
本発明の実施形態は、排気ガス再循環ガスタービンエンジンの負荷及び負荷除去を制御するためのシステム及び方法を提供する。上述の特徴のいずれか１つ又は組合せは、あらゆる適切な組合せで利用することができることに注意すべきである。勿論、そのような組合せの全ての置換が現在考えられている。一例として、以下の条項を本発明の開示の更に別の説明として提供する。
本発明の実施形態は、排気ガス再循環ガスタービンエンジンの負荷及び負荷除去を制御するためのシステム及び方法を提供する。上述の特徴のいずれか１つ又は組合せは、あらゆる適切な組合せで利用することができることに注意すべきである。勿論、そのような組合せの全ての置換が現在考えられている。一例として、以下の条項を本発明の開示の更に別の説明として提供する。
実施形態１．ガスタービンシステムであって、排気ガスから生成される排気ガス希釈剤の存在下で圧縮酸化剤及び燃料を燃焼させて燃焼生成物を生成するように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器に流体的に結合され、かつ酸化剤流量で圧縮酸化剤をタービン燃焼器に流すよう構成された酸化剤供給経路と、燃焼生成物から仕事を抽出して排気ガスを発生させるように構成され、仕事が燃焼生成物から抽出されるときにガスタービンシステムのシャフトを回転させるタービンと、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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、及び１又は２以上の命令セットを実行して、発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ一次負荷制御パラメータとしての酸化剤流路に沿った酸化剤流量を調節し、酸化剤流量の調節が、タービン燃焼器内の燃焼を調節してシャフトの回転速度を変えることにより、目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを含むコントローラとを含むガスタービンシステム。
実施形態２．酸化剤供給経路に沿って圧縮酸化剤を生成するように構成された主酸化剤圧縮機を備え、酸化剤供給経路が、主酸化剤圧縮機からタービン燃焼器まで延び、主酸化剤圧縮機が、圧縮のために受け取られる酸化剤の量を調節して圧縮酸化剤を生成するように構成された主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンを備え、１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行して入口ガイドベーンの位置を調節して酸化剤流量を調節するように構成される実施形態１のシステム。
実施形態３．主酸化剤圧縮機とタービン燃焼器の間の酸化剤供給経路に沿って配置されたブースタ酸化剤圧縮機を備え、ブースタ酸化剤圧縮機が、ブースタ酸化剤圧縮機駆動装置によって駆動され、ブースタ酸化剤圧縮機が、酸化剤供給経路に沿って圧縮酸化剤の圧力を増強するように構成され、１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行し、ブースタ酸化剤圧縮機駆動装置の速度を調節して酸化剤流量を調節するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４．主酸化剤圧縮機とタービン燃焼器の間の酸化剤供給経路に沿って配置されたブースタ酸化剤圧縮機を備え、ブースタ酸化剤圧縮機が、ブースタ酸化剤圧縮機によって受け取られて圧縮された圧縮酸化剤の量を調節するように構成されたブースタ酸化剤圧縮機入口ベーンを備え、１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行し、ブースタ酸化剤圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節して酸化剤流量を調節するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５．タービン燃焼器に流体的に結合され、かつ燃料流量で燃料をタービン燃焼器に流すよう構成された燃料供給経路を備え、１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行し、酸化剤流量が調節される負荷制御に応答して燃料流量を調節するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態６．１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行し、負荷制御を実施した後に当量比制御を実施するように構成され、当量比制御が、酸化剤流量の調節に応答して燃料流量を調節し、タービン燃焼器における燃料及び酸化剤の当量比を目標当量比に調節するいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態７．目標当量比が、１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態８．当量比制御が、燃料供給経路に沿って配置された１又は２以上の燃料流制御弁を調節して燃料流量を調節するいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態９．排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを備え、ＥＧＲシステムが、タービンから排気ガス希釈剤をタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機まで延びる排気リサイクルループに沿って排気ガスを循環させるように構成され、１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行し、当量比制御を実施した後に排気リサイクルループ圧力制御を実施するように構成され、排気リサイクルループ圧力制御が、排気リサイクルループ内の排気ガスの圧力を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１０．排気リサイクルループ圧力制御が、少なくとも酸化剤流量測定と排気ガスのための目標圧力とに応答して実施されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１１．抽出排気ガスとして排気ガス希釈剤の一部分をリサイクル圧縮機から抽出排気ガスを生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物ガス圧縮機まで流すように構成された排気抽出経路と、生成物ガスを排気リサイクルループに流すように構成された排気ガスリサイクル経路とを備え、リサイクルループ圧力制御が、排気リサイクルループに提供される生成物ガスの量を調節することによって排気ガスの圧力を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１２．排気リサイクルループに提供される生成物ガスの量が、生成物ガスリサイクル経路に沿って配置された生成物ガス流制御弁、生成物ガス圧縮機の駆動装置の速度、生成物ガス圧縮機の１又は２以上の生成物ガス圧縮機入口ガイドベーン、又はこれらのいずれかの組み合わせを調節することによって調節されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１３．１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行し、排気リサイクルループ圧力制御を実施した後に排気温度制御を実施するように構成され、排気温度制御が、排気リサイクルループ内の排気ガスの温度を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１４．タービンとリサイクル圧縮機の間の排気リサイクル経路に沿って配置されたリサイクルブロアを備え、排気温度制御が、リサイクルブロアのベーン角度、リサイクル圧縮機のリサイクル圧縮機入口ガイドベーンの位置、又はこれらの組み合わせを調節して排気リサイクルループ内の排気ガスの温度を調節するいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１５．ガスタービンシステムのための目標負荷を示す負荷基準を受け取り、主酸化剤圧縮システムからガスタービンシステムのタービン燃焼器までの酸化剤供給経路に沿った圧縮酸化剤の流れに対応し、目標負荷に関連付けられた酸化剤流量を決定し、主酸化剤圧縮システムをして圧縮酸化剤の流れを目標負荷に関連付けられた酸化剤流量に調節させる主酸化剤圧縮システムに入力するための１又は２以上の酸化剤流制御信号を生成し、目標負荷に関連付けられた酸化剤流量に基づいて、タービン燃焼器への燃料供給経路に沿った燃料の流れに対応する燃料流量を決定し、かつ燃料流制御システムをして燃料の流れを調節させてタービン燃焼器内の排気ガス希釈剤の存在下で燃料と酸化剤の間の目標当量比での燃焼を可能にするように構成された燃料流制御システムに入力するための１又は２以上の燃料流制御信号を生成するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能な１又は２以上の命令セット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システム。
実施形態１６．１又は２以上の酸化剤流制御信号が、主酸化剤圧縮システムの主酸化剤圧縮機の１又は２以上の主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンの位置調節を引き起こすように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１７．１又は２以上の酸化剤流制御信号が、主酸化剤圧縮システムのブースタ酸化剤圧縮機の１又は２以上のブースタ酸化剤圧縮機入口ガイドベーンの位置調節を引き起こすように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１８．１又は２以上の酸化剤流制御信号が、主酸化剤圧縮システムのブースタ酸化剤圧縮機の駆動装置の速度の変化を引き起こすように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態１９．１又は２以上の燃料流制御信号が、燃料流制御システムの１又は２以上の燃料流制御弁の位置の変化を引き起こすように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２０．１又は２以上の命令セットが、排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンを実施するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であり、排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンが、排気再循環経路を通って流れる排気ガスの圧力を排気ガスに対する目標圧力、目標負荷に関連付けられた酸化剤流量、及び排気再循環経路を通って流れる排気ガスの流量に関連するフィードバック、又はこれらのいずれかの組み合わせに応答して制御するように構成され、排気再循環経路が、ガスタービンシステムのタービンから排気ガス希釈剤を生成するように構成されたリサイクル圧縮機まで延びるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２１．排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンが、排気パージ流としてのリサイクル圧縮機からの排気ガス希釈剤の流れを排気パージ流を生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物圧縮機まで制御する段階を含むいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２２．排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンが、リサイクル圧縮機から生成物圧縮機への排気パージ流の流れを生成物圧縮機の駆動装置の速度を調節することにより、排気パージ流を排気再循環経路に流すように構成されたパージリサイクル流路に沿って位置決めされた流れ制御弁を調節することにより、又はこれらの組み合わせにより制御する段階を含むいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２３．１又は２以上の命令セットが、排気ガス温度制御ルーチンを実施するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であり、排気ガス温度制御ルーチンが、タービンを出る排気ガスの検知温度とタービンを出る排気ガスの目標温度とに応答して排気再循環経路を通って流れる排気ガスの温度を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２４．排気ガス温度制御ルーチンが、排気再循環経路を通って流れる排気ガスの温度を排気再循環経路に沿って位置決めされたリサイクルブロアのベーン角度を調節することにより、リサイクル圧縮機のリサイクル圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節することにより、又はこれらの組み合わせにより制御するいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２５．酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、シャフトを介してタービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤としてタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、タービンから排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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、及び１又は２以上の命令セットを実行して、発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ一次負荷制御パラメータとして排気再循環経路に沿って再循環する排気ガスの排気流量を調節し、排気流量の調節が、タービンの作動を調節してシャフトの回転速度を変えることにより、目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを含むコントローラとを含むガスタービンシステム。
実施形態２６．１又は２以上の命令セットが、排気ガス圧縮機の排気ガス圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節することによって排気流量を調節するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２７．ＥＧＲシステムが、排気再循環経路に沿って位置決めされた排気リサイクルブロアを備え、１又は２以上の命令セットが、排気リサイクルブロアのベーン角度を調節することによって排気流量を調節するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２８．１又は２以上の命令セットが、タービン燃焼器における酸化剤対排気ガス希釈剤の比を制御するように構成された酸化剤対排気ガス希釈剤比制御ルーチンを実施するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態２９．酸化剤を酸化剤流量でタービン燃焼器まで流すように構成された酸化剤供給経路を備え、酸化剤対排気ガス希釈剤比制御ルーチンが、酸化剤流量を制御して、排気流量を示すデータに応答してタービン燃焼器における酸化剤対排気ガス希釈剤の比を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３０．酸化剤対排気ガス希釈剤比制御ルーチンが、酸化剤流量を制御して、タービンを出る排気ガスの排気流量と目標温度とを示すデータに応答してタービン燃焼器における酸化剤対排気ガス希釈剤の比を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３１．１又は２以上の命令セットが、酸化剤供給経路に沿った酸化剤を圧縮してタービン燃焼器に供給するように構成された主酸化剤圧縮機の主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンを調節することによって酸化剤流量を制御するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３２．１又は２以上の命令セットが、酸化剤供給経路に沿って酸化剤の圧力を増強するように構成されたブースタ酸化剤圧縮機の駆動装置の速度を調節することによって酸化剤流量を制御するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３３．１又は２以上の命令セットが、タービン燃焼器における酸化剤対燃料の比を制御するように構成された当量比制御ルーチンを実施するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３４．燃料を燃料流量でタービン燃焼器まで流すように構成された燃料供給経路を備え、当量比制御ルーチンが、燃料流量を制御して、酸化剤流量及び目標当量比を示すデータに応答してタービン燃焼器における酸化剤対燃料の比を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３５．１又は２以上の命令セットが、燃料供給経路に沿って配置された１又は２以上の燃料流制御弁を調節することによって燃料流量を制御するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３６．１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行して、当量比制御を実施した後に排気リサイクルループ圧力制御を実施するように構成され、排気リサイクルループ圧力制御が、排気再循環経路内の排気ガスの圧力を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３７．排気リサイクルループ圧力制御が、少なくとも酸化剤流量測定値と排気ガスに対する目標圧力とに応答して実施されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３８．排気ガス圧縮機からの抽出排気ガスとしての排気ガス希釈剤の一部分を抽出排気ガスを生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物ガス圧縮機まで流すように構成された排気抽出経路と、生成物ガスを排気再循環経路まで流すように構成された生成物ガスリサイクル経路とを備え、リサイクルループ圧力制御が、排気再循環経路に提供された生成物ガスの量を調節することによって排気ガスの圧力を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態３９．排気再循環経路に提供される生成物ガスの量が、生成物ガスリサイクル経路に沿って配置された生成物ガス流制御弁、生成物ガス圧縮機の駆動装置の速度、生成物ガス圧縮機の生成物ガス圧縮機入口ガイドベーン、又はこれらのいずれかの組み合わせを調節することによって調節されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４０．酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、シャフトを介してタービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤としてタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、タービンから排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、排気ガス圧縮機からの抽出排気ガスとしてのある量の排気ガス希釈剤を抽出排気ガスを生成物ガスとして下流プロセスに送給するように構成された生成物ガス経路まで流すように構成された排気抽出経路と、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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、及び１又は２以上の命令セットを実行して、発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ生成物ガス経路まで流れた抽出排気ガスの量を調節することにより目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを含むコントローラとを含むガスタービンシステム。
実施形態４１．生成物ガス経路が、抽出排気ガスを生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物ガス圧縮機を含むいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４２．１又は２以上の命令セットが、生成物ガス圧縮機の駆動装置の速度を調節することにより、生成物ガス経路まで流れた抽出排気ガスの量を調節するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４３．１又は２以上の命令セットが、生成物ガス圧縮機の１又は２以上の生成物ガス圧縮機入口ガイドベーンを調節するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４４．１又は２以上の命令セットが、生成物ガス経路に沿った生成物ガスの流量と目標当量比とに応答してタービン燃焼器における酸化剤対燃料の比を制御するように構成された当量比制御ルーチンを実施するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４５．目標当量比が、１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４６．酸化剤を酸化剤流量でタービン燃焼器まで流すように構成された酸化剤供給経路を備え、当量比制御ルーチンが、酸化剤流量を制御してタービン燃焼器における酸化剤対燃料の比を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４７．１又は２以上の命令セットが、酸化剤を圧縮して酸化剤供給経路に沿ってタービン燃焼器まで供給するように構成された主酸化剤圧縮機の主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンを調節することによって酸化剤流量を制御するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４８．１又は２以上の命令セットが、酸化剤供給経路に沿って酸化剤の圧力を増強するように構成されたブースタ酸化剤圧縮機の駆動装置の速度を調節することによって酸化剤流量を制御するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態４９．燃料を燃料流量でタービン燃焼器まで流すように構成された燃料供給経路を備え、当量比制御ルーチンが、燃料流量を制御してタービン燃焼器における酸化剤対燃料の比を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５０．１又は２以上の命令セットが、燃料供給経路に沿って配置された１又は２以上の燃料流制御弁を調節することによって燃料流量を制御するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５１．１又は２以上のプロセッシングデバイスが、１又は２以上の命令セットを実行して、タービン燃焼器まで流れる酸化剤の酸化剤流量と、生成物ガス流路に沿って流れる生成物ガスの生成物ガス流量と、排気再循環経路に沿った排気ガスに対する目標圧力とに応答して排気リサイクルループ圧力制御ルーチンを実施するように構成され、排気リサイクルループ圧力制御ルーチンが、排気再循環経路内の排気ガスの圧力を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５２．生成物ガスを排気再循環経路まで流すように構成された生成物ガスリサイクル経路を備え、リサイクルループ圧力制御ルーチンが、排気再循環経路に提供される生成物ガスの量を調節することによって排気ガスの圧力を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５３．リサイクルループ圧力制御ルーチンが、生成物ガスリサイクル経路に沿って位置決めされた１又は２以上の生成物圧力弁を調節することにより、排気再循環経路に提供される生成物ガスの量を制御するように構成され、１又は２以上の生成物圧力弁が、生成物ガスリサイクル経路に沿って生成物ガスの生成物ガス流量を調節するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５４．１又は２以上の命令セットが、排気ガス温度制御ルーチンを実施するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であり、排気ガス温度制御ルーチンが、タービンを出る排気ガスの検知温度とタービンを出る排気ガスに対する目標温度とに応答して排気再循環経路を通って流れる排気ガスの温度を制御するように構成されるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５５．排気ガス温度制御ルーチンが、排気再循環経路を通って流れる排気ガスの温度を排気再循環経路に沿って位置決めされたリサイクルブロアのベーン角度を調節することにより、排気圧縮機の排気圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節することにより、又はこれらの組み合わせにより制御するいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５６．酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、シャフトを介してタービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤としてタービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、タービンから排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、排気ガス圧縮機からの抽出排気ガスとしてある量の排気ガス希釈剤を抽出排気ガスを生成物ガスとして下流プロセスに送給するように構成された生成物ガス経路まで流すように構成された排気抽出経路と、シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、１又は２以上の命令セット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、及び１又は２以上の命令セットを実行して、発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ一次負荷制御パラメータとして生成物ガス経路まで流れた抽出排気ガスの量を調節することにより、一次負荷制御パラメータとして燃焼器に提供される酸化剤の量を調節することにより、又は一次負荷制御パラメータとして排気再循環経路に沿った排気ガスの流れを調節することにより目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを含むコントローラとを含むガスタービンシステム。
実施形態５７．１又は２以上の命令セットが、一次負荷制御パラメータとして生成物ガス経路まで流れた抽出排気ガスの量を調節するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５８．１又は２以上の命令セットが、一次負荷制御パラメータとして燃焼器に提供される酸化剤の量を調節するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態５９．１又は２以上の命令セットが、一次負荷制御パラメータとして排気再循環経路に沿った排気ガスの流れを調節するように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であるいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態６０．燃焼生成物が、実質的に未燃燃料又は酸化剤残留物を持たないいずれかの先行実施形態のシステム。
実施形態６１．燃焼生成物が、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００百万分の１体積（ｐｐｍｖ）未満の酸化剤未燃燃料、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いずれかの先行実施形態のシステム。
本発明のある一定の特徴のみを本明細書に図示して説明したが、多くの修正及び変更は、当業者に想起されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正及び変更を本発明の真の思想に含まれるものとして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。
Claims (59)
- ガスタービンシステムであって、
排気ガスから生成される排気ガス希釈剤の存在下で圧縮酸化剤及び燃料を燃焼させて燃焼生成物を生成するように構成されたタービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器に流体的に結合され、かつ酸化剤流量で前記圧縮酸化剤を前記タービン燃焼器に流すよう構成された酸化剤供給経路と、
前記燃焼生成物から仕事を抽出して前記排気ガスを発生させるように構成され、該仕事が該燃焼生成物から抽出されるときにガスタービンシステムのシャフトを回転させるタービンと、
前記シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、
１又は２以上の命令セット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、及びプロセッシングデバイスであって、
１又は２以上の命令セットを実行して、
前記発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ
一次負荷制御パラメータとしての前記酸化剤流路に沿った前記酸化剤流量を調節し、該酸化剤流量の調節が、前記タービン燃焼器内の燃焼を調節して前記シャフトの回転速度を変えることにより、前記目標負荷に応答して負荷制御を行うように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを有するコントローラと、を備えている、
ことを特徴とするガスタービンシステム。 - 前記酸化剤供給経路に沿って前記圧縮酸化剤を生成するように構成された主酸化剤圧縮機を備え、
前記酸化剤供給経路は、前記主酸化剤圧縮機から前記タービン燃焼器まで延び、該主酸化剤圧縮機は、圧縮のために受け取られる酸化剤の量を調節して前記圧縮酸化剤を生成するように構成された主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンを備え、
前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行して前記入口ガイドベーンの位置を調節して前記酸化剤流量を調節するように構成される、
請求項１に記載のガスタービンシステム。 - 前記主酸化剤圧縮機と前記タービン燃焼器の間の前記酸化剤供給経路に沿って配置されたブースタ酸化剤圧縮機を備え、
前記ブースタ酸化剤圧縮機は、ブースタ酸化剤圧縮機駆動装置によって駆動され、該ブースタ酸化剤圧縮機は、前記酸化剤供給経路に沿って前記圧縮酸化剤の圧力を増強するように構成され、
前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行し、前記ブースタ酸化剤圧縮機駆動装置の速度を調節して前記酸化剤流量を調節するように構成される、
請求項２に記載のガスタービンシステム。 - 前記主酸化剤圧縮機と前記タービン燃焼器の間の前記酸化剤供給経路に沿って配置されたブースタ酸化剤圧縮機を備え、
前記ブースタ酸化剤圧縮機は、該ブースタ酸化剤圧縮機によって受け取られて圧縮された圧縮酸化剤の量を調節するように構成されたブースタ酸化剤圧縮機入口ベーンを備え、
前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行し、前記ブースタ酸化剤圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節して前記酸化剤流量を調節するように構成される、
請求項２に記載のガスタービンシステム。 - 前記タービン燃焼器に流体的に結合され、かつ燃料流量で前記燃料を該タービン燃焼器に流すよう構成された燃料供給経路を備え、
前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行し、前記酸化剤流量が調節される前記負荷制御に応答して前記燃料流量を調節するように構成される、
請求項１に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行し、前記負荷制御を実施した後に当量比制御を実施するように構成され、該当量比制御は、前記酸化剤流量の前記調節に応答して前記燃料流量を調節し、前記タービン燃焼器における前記燃料及び前記酸化剤の当量比を目標当量比に調節する、
請求項５に記載のガスタービンシステム。 - 前記目標当量比は、０．９５と１．０５の間である、
請求項６に記載のガスタービンシステム。 - 前記当量比制御は、前記燃料供給経路に沿って配置された１又は２以上の燃料流制御弁を調節して前記燃料流量を調節する、
請求項６に記載のガスタービンシステム。 - 排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを備え、
前記ＥＧＲシステムは、前記タービンから前記排気ガス希釈剤を前記タービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機まで延びる排気リサイクルループに沿って前記排気ガスを循環させるように構成され、
前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行し、前記当量比制御を実施した後に排気リサイクルループ圧力制御を実施するように構成され、該排気リサイクルループ圧力制御は、前記排気リサイクルループ内の前記排気ガスの圧力を制御するように構成される、
請求項６に記載のガスタービンシステム。 - 前記排気リサイクルループ圧力制御は、少なくとも酸化剤流量測定と前記排気ガスのための目標圧力とに応答して実施される、
請求項９に記載のガスタービンシステム。 - 抽出排気ガスとして前記排気ガス希釈剤の一部分を前記リサイクル圧縮機から該抽出排気ガスを生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物ガス圧縮機まで流すように構成された排気抽出経路と、
前記生成物ガスを前記排気リサイクルループに流すように構成された排気ガスリサイクル経路と、を備え、
前記リサイクルループ圧力制御は、前記排気リサイクルループに提供される前記生成物ガスの量を調節することによって前記排気ガスの前記圧力を制御するように構成される、
請求項９に記載のガスタービンシステム。 - 前記排気リサイクルループに提供される前記生成物ガスの前記量は、前記生成物ガスリサイクル経路に沿って配置された生成物ガス流制御弁、前記生成物ガス圧縮機の駆動装置の速度、該生成物ガス圧縮機の１又は２以上の生成物ガス圧縮機入口ガイドベーン、又はこれらのいずれかの組み合わせを調節することによって調節される、
請求項１１に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行し、前記排気リサイクルループ圧力制御を実施した後に排気温度制御を実施するように構成され、該排気温度制御は、前記排気リサイクルループ内の前記排気ガスの温度を制御する、
請求項９に記載のガスタービンシステム。 - 前記タービンと前記リサイクル圧縮機の間の前記排気リサイクル経路に沿って配置されたリサイクルブロアを備え、
前記排気温度制御は、前記リサイクルブロアのベーン角度、前記リサイクル圧縮機のリサイクル圧縮機入口ガイドベーンの位置、又はこれらの組み合わせを調節して前記排気リサイクルループ内の前記排気ガスの前記温度を調節する、
請求項１３に記載のガスタービンシステム。 - ガスタービンシステムのための目標負荷を示す負荷基準を受け取り、
主酸化剤圧縮システムから前記ガスタービンシステムのタービン燃焼器までの酸化剤供給経路に沿った圧縮酸化剤の流れに対応し、前記目標負荷に関連付けられた酸化剤流量を決定し、
前記主酸化剤圧縮システムをして前記圧縮酸化剤の前記流れを前記目標負荷に関連付けられた前記酸化剤流量に調節させる該主酸化剤圧縮システムに入力するための１又は２以上の酸化剤流制御信号を生成し、
前記目標負荷に関連付けられた前記酸化剤流量に基づいて、前記タービン燃焼器への燃料供給経路に沿った燃料の流れに対応する燃料流量を決定し、かつ
燃料流制御システムをして前記燃料の前記流れを調節させて前記タービン燃焼器内の排気ガス希釈剤の存在下で該燃料と前記酸化剤の間の目標当量比での燃焼を可能にするように構成された該燃料流制御システムに入力するための１又は２以上の燃料流制御信号を生成する、
ように１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能な１又は２以上の命令セット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と、を備えている、
ことを特徴とするシステム。 - 前記１又は２以上の酸化剤流制御信号は、前記主酸化剤圧縮システムの主酸化剤圧縮機の１又は２以上の主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンの位置調節を引き起こすように構成される、
請求項１５に記載のシステム。 - 前記１又は２以上の酸化剤流制御信号は、前記主酸化剤圧縮システムのブースタ酸化剤圧縮機の１又は２以上のブースタ酸化剤圧縮機入口ガイドベーンの位置調節を引き起こすように構成される、
請求項１５に記載のシステム。 - 前記１又は２以上の酸化剤流制御信号は、前記主酸化剤圧縮システムのブースタ酸化剤圧縮機の駆動装置の速度の変化を引き起こすように構成される、
請求項１５に記載のシステム。 - 前記１又は２以上の燃料流制御信号は、前記燃料流制御システムの１又は２以上の燃料流制御弁の位置の変化を引き起こすように構成される、
請求項１５に記載のシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンを実施するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であり、
前記排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンは、排気再循環経路を通って流れる排気ガスの圧力を該排気ガスに対する目標圧力、前記目標負荷に関連付けられた前記酸化剤流量、及び該排気再循環経路を通って流れる該排気ガスの流量に関連するフィードバック、又はこれらのいずれかの組み合わせに応答して制御するように構成され、
前記排気再循環経路は、前記ガスタービンシステムのタービンから前記排気ガス希釈剤を生成するように構成されたリサイクル圧縮機まで延びる、
請求項１５に記載のシステム。 - 前記排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンは、排気パージ流としての前記リサイクル圧縮機からの前記排気ガス希釈剤の流れを該排気パージ流を生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物圧縮機まで制御する段階を含む、
請求項２０に記載のシステム。 - 前記排気ガス再循環ループ圧力制御ルーチンは、前記リサイクル圧縮機から前記生成物圧縮機への前記排気パージ流の前記流れを該生成物圧縮機の駆動装置の速度を調節することにより、該排気パージ流を前記排気再循環経路に流すように構成されたパージリサイクル流路に沿って位置決めされた流れ制御弁を調節することにより、又はこれらの組み合わせにより制御する段階を含む、
請求項２１に記載のシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、排気ガス温度制御ルーチンを実施するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であり、
前記排気ガス温度制御ルーチンは、前記タービンを出る前記排気ガスの検知温度と該タービンを出る該排気ガスの目標温度とに応答して前記排気再循環経路を通って流れる該排気ガスの温度を制御するように構成される、
請求項２０に記載のシステム。 - 前記排気ガス温度制御ルーチンは、前記排気再循環経路を通って流れる前記排気ガスの前記温度を該排気再循環経路に沿って位置決めされたリサイクルブロアのベーン角度を調節することにより、前記リサイクル圧縮機のリサイクル圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節することにより、又はこれらの組み合わせにより制御する、
請求項２３に記載のシステム。 - 酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、
シャフトを介して前記タービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤として前記タービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、
前記タービンから前記排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って前記排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
前記シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、
１又は２以上の命令セット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、及び
前記１又は２以上の命令セットを実行して、
前記発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ
一次負荷制御パラメータとして前記排気再循環経路に沿って再循環する前記排気ガスの排気流量を調節し、該排気流量の調節が、前記タービンの作動を調節して前記シャフトの回転速度を変えることにより、前記目標負荷に応答して負荷制御を行う、
ように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイス、
を含むコントローラと、を備えている、
ことを特徴とするガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記排気ガス圧縮機の排気ガス圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節することによって前記排気流量を調節するように前記１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項２５に記載のガスタービンシステム。 - 前記ＥＧＲシステムは、前記排気再循環経路に沿って位置決めされた排気リサイクルブロアを備え、
前記１又は２以上の命令セットは、前記排気リサイクルブロアのベーン角度を調節することによって前記排気流量を調節するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項２５に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記排気ガス希釈剤の比を制御するように構成された酸化剤対排気ガス希釈剤比制御ルーチンを実施するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項２５に記載のガスタービンシステム。 - 前記酸化剤を酸化剤流量で前記タービン燃焼器まで流すように構成された酸化剤供給経路を備え、
前記酸化剤対排気ガス希釈剤比制御ルーチンは、前記酸化剤流量を制御して、前記排気流量を示すデータに応答して前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記排気ガス希釈剤の前記比を制御するように構成される、
請求項２８に記載のガスタービンシステム。 - 前記酸化剤対排気ガス希釈剤比制御ルーチンは、前記酸化剤流量を制御して、前記タービンを出る排気ガスの前記排気流量と目標温度とを示すデータに応答して前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記排気ガス希釈剤の前記比を制御するように構成される、
請求項２９に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記酸化剤供給経路に沿った前記酸化剤を圧縮して前記タービン燃焼器に供給するように構成された主酸化剤圧縮機の主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンを調節することによって前記酸化剤流量を制御するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項２９に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記酸化剤供給経路に沿って前記酸化剤の圧力を増強するように構成されたブースタ酸化剤圧縮機の駆動装置の速度を調節することによって前記酸化剤流量を制御するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項２９に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記燃料の比を制御するように構成された当量比制御ルーチンを実施するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項２９に記載のガスタービンシステム。 - 前記燃料を燃料流量で前記タービン燃焼器まで流すように構成された燃料供給経路を備え、
前記当量比制御ルーチンは、前記燃料流量を制御して、前記酸化剤流量及び目標当量比を示すデータに応答して前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記燃料の前記比を制御するように構成される、
請求項３３に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記燃料供給経路に沿って配置された１又は２以上の燃料流制御弁を調節することによって前記燃料流量を制御するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項３４に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行して、前記当量比制御を実施した後に排気リサイクルループ圧力制御を実施するように構成され、該排気リサイクルループ圧力制御は、前記排気再循環経路内の前記排気ガスの圧力を制御するように構成される、
請求項３４に記載のガスタービンシステム。 - 前記排気リサイクルループ圧力制御は、少なくとも酸化剤流量測定値と前記排気ガスに対する目標圧力とに応答して実施される、
請求項３４に記載のガスタービンシステム。 - 前記排気ガス圧縮機からの抽出排気ガスとしての前記排気ガス希釈剤の一部分を該抽出排気ガスを生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物ガス圧縮機まで流すように構成された排気抽出経路と、
前記生成物ガスを前記排気再循環経路まで流すように構成された生成物ガスリサイクル経路と、を備え、
前記リサイクルループ圧力制御は、前記排気再循環経路に提供された前記生成物ガスの量を調節することによって前記排気ガスの前記圧力を制御するように構成される、
請求項３６に記載のガスタービンシステム。 - 前記排気再循環経路に提供される前記生成物ガスの前記量は、前記生成物ガスリサイクル経路に沿って配置された生成物ガス流制御弁、前記生成物ガス圧縮機の駆動装置の速度、該生成物ガス圧縮機の生成物ガス圧縮機入口ガイドベーン、又はこれらのいずれかの組み合わせを調節することによって調節される、
請求項３８に記載のガスタービンシステム。 - 酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、
シャフトを介して前記タービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤として前記タービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、
前記タービンから前記排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って前記排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
前記排気ガス圧縮機からの抽出排気ガスとしてのある量の前記排気ガス希釈剤を該抽出排気ガスを生成物ガスとして下流プロセスに送給するように構成された生成物ガス経路まで流すように構成された排気抽出経路と、
前記シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、
１又は２以上の命令セット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、及び
前記１又は２以上の命令セットを実行して、
前記発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ
前記生成物ガス経路まで流れた前記抽出排気ガスの前記量を調節することにより前記目標負荷に応答して負荷制御を行う、
ように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイス、
を含むコントローラと、を備えている、
ことを特徴とするガスタービンシステム。 - 前記生成物ガス経路は、前記抽出排気ガスを前記生成物ガス内に圧縮するように構成された生成物ガス圧縮機を備えている、
請求項４０に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記生成物ガス圧縮機の駆動装置の速度を調節することにより、前記生成物ガス経路まで流れた前記抽出排気ガスの前記量を調節するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項４１に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記生成物ガス圧縮機の１又は２以上の生成物ガス圧縮機入口ガイドベーンを調節するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項４１に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記生成物ガス経路に沿った前記生成物ガスの流量と目標当量比とに応答して前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記燃料の比を制御するように構成された当量比制御ルーチンを実施するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項４０に記載のガスタービンシステム。 - 前記目標当量比は、０．９５と１．０５の間である、
請求項４４に記載のガスタービンシステム。 - 前記酸化剤を酸化剤流量で前記タービン燃焼器まで流すように構成された酸化剤供給経路を備え、
前記当量比制御ルーチンは、前記酸化剤流量を制御して前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記燃料の前記比を制御するように構成される、
請求項４４に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記酸化剤を圧縮して前記酸化剤供給経路に沿って前記タービン燃焼器まで供給するように構成された主酸化剤圧縮機の主酸化剤圧縮機入口ガイドベーンを調節することによって前記酸化剤流量を制御するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項４６に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記酸化剤供給経路に沿って前記酸化剤の圧力を増強するように構成されたブースタ酸化剤圧縮機の駆動装置の速度を調節することによって前記酸化剤流量を制御するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項４６に記載のガスタービンシステム。 - 前記燃料を燃料流量で前記タービン燃焼器まで流すように構成された燃料供給経路を備え、
前記当量比制御ルーチンは、前記燃料流量を制御して前記タービン燃焼器における前記酸化剤対前記燃料の前記比を制御するように構成される、
請求項４４に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記燃料供給経路に沿って配置された１又は２以上の燃料流制御弁を調節することによって前記燃料流量を制御するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項４９に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上のプロセッシングデバイスは、前記１又は２以上の命令セットを実行して、前記タービン燃焼器まで流れる前記酸化剤の酸化剤流量と、前記生成物ガス流路に沿って流れる前記生成物ガスの生成物ガス流量と、前記排気再循環経路に沿った前記排気ガスに対する目標圧力とに応答して排気リサイクルループ圧力制御ルーチンを実施するように構成され、
前記排気リサイクルループ圧力制御ルーチンは、前記排気再循環経路内の前記排気ガスの圧力を制御するように構成される、
請求項４４に記載のガスタービンシステム。 - 前記生成物ガスを前記排気再循環経路まで流すように構成された生成物ガスリサイクル経路を備え、
前記リサイクルループ圧力制御ルーチンは、前記排気再循環経路に提供される前記生成物ガスの量を調節することによって前記排気ガスの前記圧力を制御するように構成される、
請求項５１に記載のガスタービンシステム。 - 前記リサイクルループ圧力制御ルーチンは、前記生成物ガスリサイクル経路に沿って位置決めされた１又は２以上の生成物圧力弁を調節することにより、前記排気再循環経路に提供される前記生成物ガスの前記量を制御するように構成され、該１又は２以上の生成物圧力弁は、該生成物ガスリサイクル経路に沿って該生成物ガスの生成物ガス流量を調節するように構成される、
請求項５２に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、排気ガス温度制御ルーチンを実施するように１つ又は２つ以上のプロセッシングデバイスによって実行可能であり、
前記排気ガス温度制御ルーチンは、前記タービンを出る前記排気ガスの検知温度と該タービンを出る該排気ガスに対する目標温度とに応答して前記排気再循環経路を通って流れる該排気ガスの温度を制御するように構成される、
請求項５１に記載のガスタービンシステム。 - 前記排気ガス温度制御ルーチンは、前記排気再循環経路を通って流れる前記排気ガスの前記温度を該排気再循環経路に沿って位置決めされたリサイクルブロアのベーン角度を調節することにより、前記排気圧縮機の排気圧縮機入口ガイドベーンの位置を調節することにより、又はこれらの組み合わせにより制御する、
請求項５４に記載の媒体。 - 酸化剤及び燃料を燃焼させるように構成されたタービン燃焼器と、
前記タービン燃焼器からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、
シャフトを介して前記タービンによって駆動され、排気ガスを圧縮して排気ガス希釈剤として前記タービン燃焼器に供給するように構成された排気ガス圧縮機と、
前記タービンから前記排気ガス圧縮機までの排気再循環経路に沿って前記排気ガスを再循環させるように構成された排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、
前記排気ガス圧縮機からの抽出排気ガスとしてある量の前記排気ガス希釈剤を該抽出排気ガスを生成物ガスとして下流プロセスに送給するように構成された生成物ガス経路まで流すように構成された排気抽出経路と、
前記シャフトによる回転に応答して電力を発生させるように構成された発電機と、
１又は２以上の命令セット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、及び
前記１又は２以上の命令セットを実行して、
前記発電機に対する目標負荷を示すデータを受け取り、かつ
一次負荷制御パラメータとして前記生成物ガス経路まで流れた前記抽出排気ガスの前記量を調節することにより、該一次負荷制御パラメータとして前記燃焼器に提供される前記酸化剤の量を調節することにより、又は該一次負荷制御パラメータとして前記排気再循環経路に沿った前記排気ガスの流れを調節することにより前記目標負荷に応答して負荷制御を行う、
ように構成された１又は２以上のプロセッシングデバイスを含むコントローラと、を備えている、
ことを特徴とするガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記一次負荷制御パラメータとして前記生成物ガス経路まで流れた前記抽出排気ガスの前記量を調節するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項５６に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記一次負荷制御パラメータとして前記燃焼器に提供される前記酸化剤の前記量を調節するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項５６に記載のガスタービンシステム。 - 前記１又は２以上の命令セットは、前記一次負荷制御パラメータとして前記排気再循環経路に沿った前記排気ガスの前記流れを調節するように前記１又は２以上のプロセッシングデバイスによって実行可能である、
請求項５６に記載のガスタービンシステム。
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