JP2017505878A - 量論的排気ガス再循環ガスタービンシステムのためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

非一時的コンピュータ可読媒体は、電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する。命令は、過渡事象がＥＧＲガスタービンシステムに連結された配電網内で生じていると決定する命令を含み、過渡事象は、不足周波数又は不足電圧事象である。命令はまた、ＥＧＲガスタービンシステムが非量論的燃焼モードで作動している時に、過渡事象に応答してＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機への燃料の流量を増加させる命令を含む。命令は、更に、ＥＧＲガスタービンシステムが量論的燃焼モードで作動している時に過渡事象に応答して、燃焼機への燃料の流量を増加させる前に燃焼機への酸化剤の流量を増加させるか、又は取り付けられた配電網に移出される電力の部分を増加させるために電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である命令を含む。【選択図】図５

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、全ての目的に対してその全体が引用によって本明細書に組み込まれている２０１４年１２月３０日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ Ａ ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国非仮特許出願第１４／５８５，９５０号、及び２０１４年１月２７日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ Ａ ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国仮特許出願第６１／９３２，１７８号に対する優先権及びその利益を主張するものである。

本明細書に開示する主題は、ガスタービンシステムに関し、より具体的には、ガスタービン駆動式発電プラントに関する。

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、燃焼機セクションにおいて酸化剤（例えば、空気）と共に燃料を燃焼させて高温の燃焼生成物を発生させ、これによりタービンセクションの１又は２以上のタービン段を駆動する。次に、タービンセクションは、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動し、これにより燃料と共に燃焼機セクションの中に吸入するために酸化剤を圧縮する。この場合も同様に、燃料及び酸化剤が燃焼機セクションにおいて混合して次に燃焼し、高温燃焼生成物を生成する。これらの燃焼生成物は、燃焼の条件に応じて未燃燃料、残留酸素、及び種々のエミッション（例えば、窒素酸化物）を含む場合がある。更に、ガスタービンエンジンは、典型的には、酸化剤として大量の空気を消費し、かなりの量の排気ガスを大気中に排出する。換言すると、排気ガスは、典型的には、ガスタービン作動の副産物として無駄になっている。

元来の特許請求する本発明の範囲に応じたある一定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求する本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、以下に記載する実施形態と同様の実施形態、又は実施形態とは異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。

実施形態において、方法は、電力を生成して電力の一部分を配電網に提供する排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムの燃焼機内で燃料及び酸化剤を燃焼させる段階を含む。本方法は、配電網に関連付けられた過渡事象に応答して配電網に提供される電力の部分を増加させるようにＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを制御する段階を含む。更に、制御する段階は、（Ａ）ＥＧＲガスタービンシステムが燃料希薄燃焼モードで作動している時に、過渡事象に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させる段階、（Ｂ）過渡事象に応答して燃焼機内の酸化剤の濃度及び／又は流量を増加させ、かつ酸化剤の濃度及び／又は流量の増加に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させて燃焼機内で実質的に量論的当量比を維持する段階、又は（Ｃ）過渡事象に応答して電力の局所消費を減少させて配電網に提供される電力の部分を増加させる段階のうちの１又は２以上を含む。

別の実施形態において、システムは、燃料を受け入れてそれを酸化剤と共に燃焼させるように構成された燃焼機と燃焼機からの燃焼生成物によって駆動されるタービンとを有する排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを含む。システムは、タービンによって駆動される発電機を含み、発電機は、電力を発生して電力の一部分を配電網に移出するように構成される。システムは、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを制御するように構成された閉ループコントローラと、過渡事象に応答して配電網に移出される電力の部分を増加させるようにＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを一時的に制御するように構成された開ループコントローラとを有する制御システムを含む。更に、開ループコントローラは、ＥＧＲガスタービンシステムが非エミッション準拠モードで作動している時に過渡事象に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させる制御信号を与え、かつＥＧＲガスタービンシステムがエミッション準拠モードで作動している時に過渡事象に応答して燃焼機内の酸化剤の濃度を増加させるか、又は電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である制御信号を与えるように構成される。

別の実施形態において、非一時的コンピュータ可読媒体は、電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する。命令は、過渡事象がＥＧＲガスタービンシステムに連結された配電網内で生じていると決定する命令を含み、過渡事象は、不足周波数又は不足電圧事象である。命令はまた、ＥＧＲガスタービンシステムが非量論的燃焼モードで作動している時に過渡事象に応答してＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機への燃料の流量を増加させる命令を含む。命令は、更に、ＥＧＲガスタービンシステムが量論的燃焼モードで作動している時に過渡事象に応答して、燃焼機への燃料の流量を増加させる前に燃焼機への酸化剤の流量を増加させるか、又は取り付けられた配電網に移出される電力の一部分を増加させるために電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である命令を含む。

本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、図面全体を通して同じ文字が同じ部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細説明を読むとより良く理解されることになるであろう。

炭化水素生成システムに連結されたタービンベースのサービスシステムを有するシステムの実施形態の図である。 制御システム及び複合サイクルシステムを更に示す図１のシステムの実施形態の図である。 ガスタービンエンジン、排気ガス供給システム、及び排気ガス処理システムの詳細を更に示す図１及び２のシステムの実施形態の図である。 図１〜３のシステムを作動させるための工程の実施形態の流れ図である。 本発明の手法の実施形態に従って超低エミッション技術（ＵＬＥＴ）発電プラントのようなガスタービンシステムの実施形態の各部分を示す概略図である。 ブースター酸化剤圧縮機（ＢＯＣ）システムの実施形態を示す図５のガスタービンシステムの概略図である。 排気ガス（ＥＧ）供給システムの実施形態を示す図５のガスタービンシステムの概略図である。 本発明の手法の実施形態に従って始動中のガスタービンシステムに関する異なる負荷プロファイルに対する当量比対負荷を示すグラフである。

本発明の１又は２以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行う取り組みの一環として、本明細書では、実際の実施構成の全ての特徴については説明しない場合がある。技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及び／又はビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある特定の目標を達成するために多数の実装時固有の決定が行われる点は理解されたい。その上、このような取り組みは、複雑で多大な時間を必要とする場合があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。

詳細な例示的実施形態を本明細書に開示する。しかし、本明細書に開示する特定の構造及び機能の詳細は、単に例示的実施形態を説明する目的のための代表的なものである。しかし、本発明の実施形態は、多くの代替の形態に具現化することができ、本明細書に記載されている実施形態のみに限定されると解釈すべきではない。

従って、例示的実施形態は、種々の修正及び代替形態が可能であるが、本発明の実施形態は、図に例示的に示され、かつ本明細書で詳細に説明されることになる。しかし、開示する特定の形態に例示的実施形態を限定することを意図するものでなく、それどころか、例示的実施形態は、本発明の範囲に含まれる全ての修正物、均等物、及び代替物を網羅する点は理解されたい。

本明細書で用いる専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、例示的実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形あるいは数を明確にしない記載は、そうでないとする明確な指示がない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える」、「有する」、及び／又は「含む」は、本明細書で用いられる時に、特徴、整数、段階、操作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１又は２以上の他の特徴、整数、段階、操作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。

用語第１、第２、１次、２次、その他を本明細書で使用して、種々の要素を説明することができるが、これらの要素をこれらの用語に限定すべきではない。これらの用語は、１つの要素を別の要素と識別するために使用されるに過ぎない。例えば、限定ではないが、例示的実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連する上記に挙げた品目のうちの１又は２以上の何れか及び全ての組合せを含む。

特定の専門用語は、読者の利便性のみのために本明細書で使用することができ、本発明の範囲を限定すると取るべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「右側」、「前部」、「後部」、「上部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「上流」、「下流」、「前方」、及び「後方」などの単語は、図に示す構成を説明するに過ぎない。当然ながら、本発明の実施形態の１つ又は複数の要素は、いずれかの方向に向けることができ、従って、専門用語は、具体的に別段の定めをした場合を除き、このような変形形態を包含すると理解されたい。

以下で詳細に検討されるように、開示する実施形態は、全体的に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を有するガスタービンシステムに関し、より詳細には、ＥＧＲを用いたガスタービンシステムの量論的作動に関する。例えば、ガスタービンシステムは、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスを再循環させ、再循環された排気ガスの少なくとも一部と共に燃料及び酸化剤を量論的に燃焼させ、かつ様々な目標システムにおいて使用するために排気ガスを取り込むよう構成することができる。量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することによって、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ₂）の濃度レベルを上昇させるのに役立ち、種々の目標システムで使用するためにＣＯ₂及び窒素（Ｎ₂）を分離及び精製するよう後処理することができる。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って種々の排気ガス処理（例えば、熱回収、触媒反応、その他）を利用し、これによりＣＯ₂の濃度レベルを上昇させ、他のエミッション（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素）の濃度レベルを低下させ、エネルギー回収（例えば、熱回収ユニットを用いて）を向上させることができる。更に、ガスタービンエンジンは、１又は２以上の拡散火炎（例えば、拡散燃料ノズルを用いて）、予混合火炎（例えば、予混合燃料ノズルを用いて）、又はこれらの何らかの組合せを用いて燃料及び酸化剤を燃焼させるように構成することができる。特定の実施形態において、拡散火炎は、量論的燃焼の一定の限度内に安定性及び作動を維持するのに役立つことができ、これは次に、ＣＯ₂の生成を増加させるのに役立つ。例えば、拡散火炎で作動するガスタービンシステムは、予混合火炎で作動するガスタービンシステムと比べてより大量のＥＧＲを可能にすることができる。次に、ＥＧＲの増量は、ＣＯ₂生成を増加させるのに役立つ。可能な目標システムは、原油二次回収（ＥＯＲ）システムなどのパイプライン、貯蔵タンク、炭素隔離システム、及び炭化水素生成システムを含む。

特に、本発明の実施形態は、ガスタービンシステム、つまり、超低エミッション技術（ＵＬＥＴ）発電プラントを含む量論的排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムに関連している。これらのシステムは、一般に、配電網に連結されて配電網に対して電力を発生する少なくとも１つのガスタービンエンジンを含む。例えば、本発明の実施形態は、１又は２以上のＥＧＲガスタービンエンジンによって提供される機械出力の一部を配電網に送出するために電力に変換する１又は２以上の発電機を有するＵＬＥＴ発電プラントを含む。このようなＵＬＥＴ発電プラントは、配電網内の過渡事象（例えば、電圧及び／又は周波数の急速な変化の期間）に応答しようとする場合があることを認めることができる。例えば、ＵＬＥＴ発電プラントは、１又は２以上の発電機の電力を増強して過渡事象に対処するために、１又は２以上のガスタービンの機械出力を増強することによって過渡事象に応答することができる。特定の実施例によれば、配電網に対する過渡事象は、周波数ディップ（例えば、グリッド周波数の１％低下）を含むことができ、ＵＬＥＴ発電プラントは、一定の時間の窓内（例えば、過渡事象の始まりの約１０秒内）でその電力を増加させて（例えば、発電プラントの定格ベースの負荷容量の１０％を拾い上げる）過渡事象に対処することができる。例えば、過渡事象に対する応答は、ＳＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機への酸化剤及び燃料流れの両方の急速な増加を含み、これにより出力を増加させながら実質的に量論的燃焼を維持することができる。残念ながら、開示する実施形態なしでは、ＳＥＧＲガスタービンシステムを用いることによって給電されるＵＬＥＴは、ＳＥＧＲシステムが燃料及び酸化剤の化学量論比で又はその近くで作動するので、過渡事象に対する急速な応答を可能にする何れの過剰な酸化剤（例えば、空気又は酸素）も持たない場合がある。

従って、以下で更に詳細に記載するように、本発明の実施形態は、取り付けられた配電網内の過渡事象（例えば、周波数及び／又は電圧低下）に対処するために、発電ＳＥＧＲガスタービンシステム（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）の構成要素を制御してシステムの機械及び／又は電力を急速に増加させるための方法に関連している。特に、ある一定の本発明の実施形態は、システムの利用可能な機械的及び電気的出力を急速に増加させるために、ＵＬＥＴ発電プラントが燃焼機内の利用可能な酸化剤の量を急速に増加できるようにすることができる。これに加えて、特定の実施形態は、ＵＬＥＴ発電プラントがプラント負荷中に（例えば、始動中に）燃焼機内で利用できる酸化剤の量を増加することができるようにし、発電プラントが非エミッション準拠モードで作動している時に起こる過渡グリッド事象に対処することができる。他の本発明で開示する実施形態は、発電プラント内の電力消費を低減又は制限するために、ＵＬＥＴ発電プラントが、ＵＬＥＴ発電プラントの特定の構成要素（例えば、生成ガス圧縮機）の無効にすることを可能にすることができ、これは、プラントから移出される電力の量を一時的に増加させて過渡事象中の配電網をサポートすることができる。これに加えて、本発明の実施形態は、閉ループ及び開ループ制御戦略の組合せを利用する制御システムを可能にし、配電網に対して過渡事象に対処するために、ＵＬＥＴ発電プラントが特定のプログラムされた作動制約又は制限（ガスタービンエンジンのトルク限界）を超えて一時的に作動することを更に可能にすることができる。

上述の事項を考慮に入れて、図１は、タービンベースのサービスシステム１４に関連する炭化水素生成システム１２を有するシステム１０の実施形態の図である。以下でより詳細に検討するように、タービンベースのサービスシステム１４の種々の実施形態は、電力、機械出力、及び流体（例えば、排気ガス）などの種々のサービスを炭化水素生成システム１２に提供し、オイル及び／又はガスの生成又は取り出しを促進するよう構成される。図示の実施形態において、炭化水素生成システム１２は、オイル／ガス抽出システム１６及び原油二次回収（ＥＯＲ）システム１８を含み、これらは、地下リザーバ２０（例えば、オイル、ガス、又は炭化水素リザーバ）に連結される。オイル／ガス抽出システム１６は、オイル／ガス井戸２６に連結されたクリスマスツリー又は生産ツリー２４のような様々な坑外設備２２を含む。更に、井戸２６は、地中３２にある掘削ボア３０を通って地下リザーバ２０まで延びる１又は２以上の管体２８を含むことができる。ツリー２４は、地下リザーバ２０との間で圧力を調節し流れを制御する、１又は２以上のバルブ、チョーク、分離スリーブ、噴出防止装置、及び種々の流れ制御装置を含む。ツリー２４は、一般に、地下リザーバ２０の外への生産流体（例えば、オイル又はガス）の流れを制御するのに使用されるが、ＥＯＲシステム１８は、１又は２以上の流体を地下リザーバ２０内に注入することによりオイル又はガスの生産を増大させることができる。

従って、ＥＯＲシステム１８は、地中３２にあるボア３８を通って地下リザーバ２０内に延びる１又は２以上の管体３６を有する流体注入システム３４を含むことができる。例えば、ＥＯＲシステム１８は、１又は２以上の流体４０（ガス、蒸気、水、化学物質、又はこれらの何らかの組合せ）を流体注入システム３４に送ることができる。例えば、以下でより詳細に検討するように、ＥＯＲシステム１８は、タービンベースのサービスシステム１４に連結され、その結果、システム１４は、排気ガス４２（例えば、実質的に又は完全に酸素を伴わない）をＥＯＲシステム１８に送り、注入流体４０として用いることができるようになる。流体注入システム３４は、矢印４４で示されるように、流体４０（例えば、排気ガス４２）を１又は２以上の管体３６を通って地下リザーバ２０に送る。注入流体４０は、オイル／ガス井戸２６の管体２８からオフセット距離４６だけ離れた管体３６を通って地下リザーバ２０に流入する。従って、注入流体４０は、地下リザーバ２０内に配置されたオイル／ガス４８を移動させ、矢印５０で示されるように、オイル／ガス４８を炭化水素生成システム１２の１又は２以上の管体２８を通って上方に送り出す。以下でより詳細に検討するように、注入流体４０は、炭化水素生成システム１２によって必要に応じて施設内で排気ガス４２を発生させることができるタービンベースのサービスシステム１４から生じた排気ガス４２を含むことができる。換言すると、タービンベースのシステム１４は、１又は２以上のサービス（例えば、電力、機械出力、蒸気、水（例えば、脱塩水）と、炭化水素生成システム１２が使用する排気ガス（例えば、実質的に酸素を伴わない）とを同時に発生させ、これによりこのようなサービスの外部供給源への依存を低減又は排除することができる。

図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステム５２及び排気ガス（ＥＧ）処理システム５４を含む。ガスタービンシステム５２は、燃料希薄制御モード又は燃料リッチ制御モードのような、量論的燃焼作動モード（例えば、量論的制御モード）及び非量論的燃焼作動モード（例えば、非量論的制御モード）で作動するよう構成することができる。量論的制御モードにおいては、燃焼は、全体的に、燃料及び酸化剤の実質的に化学量論比で生じ、これにより実質的に量論的燃焼を生じることになる。特に、量論的燃焼は、一般に、燃焼生成物が実質的に又は完全に未燃燃料及び酸化剤を含まないように、燃焼反応において燃料及び酸化剤の実質的に全てを消費することを伴う。量論的燃焼の１つの尺度は、当量比すなわちファイ（Φ）であり、量論的燃料／酸化剤比に対する実際の燃料／酸化剤比の割合である。１．０よりも大きい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リッチ燃焼をもたらし、他方、１．０よりも小さい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料希薄燃焼をもたらす。対照的に、当量比１．０は、燃料リッチでもなく燃料希薄でもない燃焼をもたらし、従って、燃焼反応において燃料及び酸化剤の全てを実質的に消費する。開示する実施形態の文脈において、用語「量論的」又は「実質的に量論」とは、約０．９５〜約１．０５の当量比を指すことができる。しかし、開示する実施形態はまた、当量比１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、又はそれ以上を含むことができる。この場合も同様に、タービンベースのサービスシステム１４における燃料及び酸化剤の量論的燃焼は、残存する未燃燃料又は酸化剤が実質的に存在しない燃焼生成物又は排気ガス（例えば、４２）をもたらすことができる。例えば、排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセント未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯ_X）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。しかし、開示する実施形態はまた、排気ガス４２中の他の範囲の残留燃料、酸化剤、及び他のエミッションレベルを生成する。本明細書で使用される場合、用語「エミッション」、「エミッションレベル」、及び「エミッション目標」は、特定の燃焼生成物（例えば、ＮＯｘ、ＣＯ、ＳＯｘ、Ｏ₂、Ｎ₂、Ｈ₂、ＨＣｓ、その他）の濃度レベルを指すことができ、これらは、再循環されたガスストリーム、放出されたガスストリーム（例えば、大気中に排気された）、及び種々の目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２）において使用されるガスストリーム中に存在することができる。

ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及びＥＧ加工システム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加工システム５４は、熱回収蒸気発生機（ＨＲＳＧ）５６及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム５８を含み、これらは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２から生じた排気ガス６０を受け入れて処理する。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮機、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらは全体として、排気ガス６０からの熱を水ストリームに伝達して蒸気６２を発生させるよう機能する。蒸気６２は、１又は２以上の蒸気タービン、ＥＯＲシステム１８、又は炭化水素生成システム１２の他のいずれかの部分において用いることができる。例えば、ＨＲＳＧ５６は、低圧、中圧、及び／又は高圧の蒸気６２を生成することができ、これらは、低圧、中圧、及び高圧蒸気タービン段又はＥＯＲシステム１８の異なる用途に選択的に適用することができる。蒸気６２に加えて、脱塩水のような処理水６４は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧ加工システム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加工システム５４の別の部分は、排気ガス６６をＳＥＧＲガスタービンシステム５２に出力又は再循環できると同時に、排気ガス４２を炭化水素生成システム１２と共に使用するためにＥＯＲシステム１８に送ることができる。同様に、排気ガス４２は、炭化水素生成システム１２のＥＯＲシステム１８にて使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２から直接（すなわち、ＥＧ加工システム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加工システム５４のＥＧＲシステム５８により処理される。例えば、ＥＧＲシステム５８は、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、排気ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はその組合せ）、及び制御部を含み、排気ガス再循環経路に沿ってＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（例えば、排気された排気ガス６０）から入力（例えば、吸入された排気ガス６６）まで排気ガスを再循環するようにする。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の圧縮機を有する圧縮機セクションに排気ガス６６を吸入させ、これにより排気ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼機セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、酸素低減空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は何らかのこれらの組合せを含むことができる。例えば、燃料７０は、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、シンガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、ケロシン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、バイオ燃料、又は何らかのこれらの組合せを含むことができる。

ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、燃焼機セクションにおいて排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を混合して燃焼させ、これによりタービンセクションにおいて１又は２以上のタービン段を駆動する高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を発生する。特定の実施形態において、燃焼機セクションにおける各燃焼機は、１又は２以上の予混合燃料ノズル、１又は２以上の拡散燃料ノズル、又は何らかのこれらの組合せを含む。例えば、各予混合燃料ノズルは、燃料ノズルの内部で、及び／又は燃料ノズルの部分的に上流側で酸化剤６８と燃料７０を混合し、これにより予混合燃焼（例えば、予混合火炎）のため酸化剤−燃料混合気を燃料ノズルから燃焼ゾーンに注入するよう構成することができる。別の実施例によれば、各拡散燃料ノズルは、酸化剤６８及び燃料７０の流れを燃料ノズル内で分離し、これにより拡散燃焼（例えば、拡散火炎）のため酸化剤６８及び燃料７０を燃料ノズルから燃焼ゾーンに個別に注入するよう構成することができる。特に、拡散燃料ノズルによって提供される拡散燃焼は、初期燃焼のポイントすなわち火炎領域まで酸化剤６８及び燃料７０の混合を遅延させる。拡散燃料ノズルを利用する実施形態において、拡散火炎は、一般に酸化剤６８及び燃料７０の別個のストリームの間（すなわち、酸化剤６８及び燃料７０が混合される時に）の化学量論ポイントにて形成されるので、火炎安定性を向上させることができる。特定の実施形態において、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、拡散燃料ノズル又は予混合燃料ノズルの何れかにおいて酸化剤６８、燃料７０、又は両方と予混合することができる。これに加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、各燃焼機内での燃焼ポイントにて又はその下流側にて燃焼機内に注入することができる。これらの希釈剤を使用することにより、火炎（例えば、予混合火炎又は拡散火炎）の調質を助け、これにより一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ₂）などのＮＯｘエミッションの低減を助けることができる。火炎のタイプに関係なく、燃焼は、高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を生成して、１又は２以上のタービン段を駆動する。各タービン段が排気ガス６０によって駆動されると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、機械出力７２及び／又は電力７４（例えば、発電機を通じて）を発生する。システム５２はまた、排気ガス６０を出力し、更に水６４を出力することができる。この場合も同様に、水６４は、脱塩水などの処理水とすることができ、これは、設備内又は設備外での様々な用途で有用とすることができる。

排気ガスの抽出はまた、１又は２以上の抽出ポイント７６を用いてＳＥＧＲガスタービンシステム５２により提供される。例えば、図示の実施形態は、抽出ポイント７６から排気ガス４２を受け入れ、該排気ガス４２を処理して、次いで、種々の目標システムに排気ガス４２を供給又は分配する排気ガス（ＥＧ）抽出システム８０及び排気ガス（ＥＧ）処理システム８２を有する排気ガス（ＥＧ）供給システム７８を含む。目標システムは、ＥＯＲシステム１８、及び／又はパイプライン８６、貯蔵タンク８８、又は炭素隔離システム９０などの他のシステムを含むことができる。ＥＧ抽出システム８０は、１又は２以上の導管、バルブ、制御部、及び流れ分離装置を含むことができ、これらは、排気ガス４２を酸化剤６８、燃料７０、及び他の汚染物質から隔離すると同時に、抽出した排気ガス４２の温度、圧力、及び流量を制御するのを可能にする。ＥＧ処理システム８２は、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生機などの熱回収ユニット、凝縮機、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、ガス脱水ユニット、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、排気ガス圧縮機、これらのいずれかの組合せを含むことができる。ＥＧ処理システム８２のこれらのサブシステムにより、温度、圧力、流量、水分含有量（例えば、水分除去量）、粒子状物質含有量（例えば、粒子状物質除去量）、及びガス組成（例えば、ＣＯ₂、Ｎ₂、その他の割合）の制御が可能となる。

抽出した排気ガス４２は、目標システムに応じて、ＥＧ処理システム８２の１又は２以上のサブシステムにより処理される。例えば、ＥＧ処理システム８２は、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システムを通じて排気ガス４２の一部又は全てを向けることができ、種々の目標システムで使用するために炭素含有ガス（例えば、二酸化炭素）９２及び／又は窒素（Ｎ₂）９４を分離及び精製するよう制御される。例えば、ＥＧ処理システム８２の実施形態は、ガス分離及び精製を実施し、第１のストリーム９６、第２のストリーム９７、及び第３のストリーム９８のような排気ガス４２の複数の異なるストリーム９５を生成することができる。第１のストリーム９６は、二酸化炭素リッチ及び／又は窒素希薄（例えば、ＣＯ₂リッチ・Ｎ₂希薄ストリーム）である第１の組成を有することができる。第２のストリーム９７は、二酸化炭素及び／又は窒素の中間濃度レベル（例えば、中間濃度ＣＯ₂・Ｎ₂ストリーム）である第２の組成を有することができる。第３のストリーム９８は、二酸化炭素希薄及び／又は窒素リッチ（例えば、ＣＯ₂希薄・Ｎ₂リッチストリーム）である第３の組成を有することができる。各ストリーム９５（例えば、９６、９７、及び９８）は、目標システムへのストリーム９５の送出を促進するために、ガス脱水ユニット、フィルタ、ガス圧縮機、又はその組合せを含むことができる。特定の実施形態において、ＣＯ₂リッチ・Ｎ₂希薄ストリーム９６は、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＣＯ₂純度又は濃度レベルと、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＮ₂純度又は濃度レベルとを有することができる。対照的に、ＣＯ₂希薄・Ｎ₂リッチストリーム９８は、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＣＯ₂純度又は濃度レベルと、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＮ₂純度又は濃度レベルとを有することができる。中間濃度ＣＯ₂・Ｎ₂ストリーム９７は、約３０〜７０、３５〜６５、４０〜６０、又は４５〜５５容積パーセントのＣＯ₂純度又は濃度レベル及び／又はＮ₂純度又は濃度レベルを有することができる。上述の範囲は、単に非限定的な例に過ぎず、ＣＯ₂リッチ・Ｎ₂希薄ストリーム９６及びＣＯ₂希薄・Ｎ₂リッチストリーム９８は、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用するのに特に好適とすることができる。しかし、これらのリッチ、希薄、又は中間の濃度のＣＯ₂ストリーム９５の何れかは、単独で、又は様々な組合せでＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用することができる。例えば、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）は各々、１又は２以上のＣＯ₂リッチ・Ｎ₂希薄ストリーム９６、１又は２以上のＣＯ₂希薄・Ｎ₂リッチストリーム９８、１又は２以上の中間濃度ＣＯ₂・Ｎ₂ストリーム９７、及び１又は２以上の未処理排気ガス４２ストリーム（すなわち、ＥＧ処理システム８２をバイパスした）を受け入れることができる。

ＥＧ抽出システム８０は、圧縮機セクション、燃焼機セクション、及び／又はタービンセクションに沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にて排気ガス４２を抽出し、排気ガス４２が、好適な温度及び圧力でＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４において使用できるようにする。ＥＧ抽出システム８０及び／又はＥＧ処理システム８２はまた、ＥＧ加工システム５４との間で流体流れ（例えば、排気ガス４２）を循環させることができる。例えば、ＥＧ加工システム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加工システム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加工システム５４両方によって用いることができる。ＥＧ加工システム５４から抽出される排気ガス４２は、ＥＧ加工システム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加工システム５４において実質的に量論的燃焼及び／又はガス処理に起因して、実質的に酸化剤６８及び燃料７０（例えば、未燃燃料又は炭化水素）が存在しない場合がある。更に、目標システムに応じて、抽出した排気ガス４２は、ＥＧ供給システム７８のＥＧ処理システム８２において更なる処理を受け、これにより何らかの残留する酸化剤６８、燃料７０、又は他の望ましくない燃焼生成物を更に低減することができる。例えば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセントよりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、ＥＧ処理システム８２の処理の前又は後で、抽出した排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）よりも少ない酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。従って、排気ガス４２は、ＥＯＲシステム１８と共に使用するのに特に好適である。

タービンシステム５２のＥＧＲ作動は、具体的には、複数の位置７６での排気ガス抽出を可能にする。例えば、システム５２の圧縮機セクションを用いて、どのような酸化剤６８もなしで排気ガス６６を圧縮する（すなわち、排気ガス６６の圧縮のみ）ことができ、その結果、酸化剤６８及び燃料７０の流入前に圧縮機セクション及び／又は燃焼機セクションから実質的に酸素を含まない排気ガス４２を抽出することができるようになる。抽出ポイント７６は、隣接する圧縮機段の間の段間ポートにて、圧縮機排気ケーシングに沿ったポートにて、燃焼機セクションにおける各燃焼機に沿ったポートにて、又はその組合せに位置付けることができる。特定の実施形態において、排気ガス６６は、燃焼機セクションにおける各燃焼機のヘッド端部部分及び／又は燃料ノズルに達するまでは、酸化剤６８及び燃料７０と混合しないようにすることができる。更に、１又は２以上の流れ分離器（例えば、壁、仕切り、バッフル、又は同様のもの）を用いて、酸化剤６８及び燃料７０を抽出ポイント７６から隔離することができる。これらの流れ分離器を用いると、抽出ポイント７６は、燃焼機セクションにおける各燃焼機の壁に沿って直接配置することができる。

排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０がヘッド端部部分を通って（例えば、燃料ノズルを通って）各燃焼機の燃焼部（例えば、燃焼室）に流入すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の実質的に量論的な燃焼をもたらすよう制御される。例えば、システム５２は、約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。結果として、各燃焼機内の排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の混合気の燃焼生成物は、実質的に酸素及び未燃燃料を含まない。従って、燃焼生成物（又は排気ガス）は、ＥＯＲシステム１８に送られる排気ガス４２として使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２のタービンセクションから抽出することができる。タービンセクションに沿って、抽出ポイント７６は、隣接するタービン段の間の段間ポートなどのいずれかのタービン段に位置付けることができる。従って、上述の抽出ポイント７６の何れかを用いて、タービンベースのサービスシステム１４は、排気ガス４２を生成及び抽出し、炭化水素生成システム１２（例えば、ＥＯＲシステム１８）に送出して、地下リザーバ２０からのオイル／ガス４８の生成に用いることができる。

図２は、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２に連結された制御システム１００を示す図１のシステム１０の実施形態の図である。図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、複合サイクルシステム１０２を含み、これは、トッピングサイクルとしてＳＥＧＲガスタービンシステム５２と、ボトミングサイクルとして蒸気タービン１０４と、排気ガス６０から熱を回収して蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生させるＨＲＳＧ５６とを含む。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を受け入れて混合し、量論的燃焼（例えば、予混合及び／又は拡散火炎）をして、これにより排気ガス６０、機械出力７２、電力７４、及び／又は水６４を生成する。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、発電機、酸化剤圧縮機（例えば、主空気圧縮機）、ギアボックス、ポンプ、炭化水素生成システム１２の設備、又はそのあらゆる組合せなどの１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動することができる。一部の実施形態において、機械装置１０６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と縦一列に配列された発電機又は蒸気タービン（例えば、蒸気タービン１０４）などの他の駆動装置を含むことができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（及び何らかの追加の駆動装置）によって駆動される機械装置１０６の出力は、機械出力７２及び電力７４を含むことができる。機械出力７２及び／又は電力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、電力７４は、送電網又はそのあらゆる組合せに配電することができる。機械装置１０６の出力はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼セクションに吸入するために圧縮酸化剤６８（例えば、空気又は酸素）などの圧縮流体を含むことができる。これらの出力（例えば、排気ガス６０、機械出力７２、電力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、実質的に酸素を伴わない場合がある排気ガス４２、６０を生成し、排気ガス４２、６０は、ＥＧ加工システム５４及び／又はＥＧ供給システム７８に送られる。ＥＧ供給システム７８は、排気ガス４２（例えば、ストリーム９５）を処理して炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に送出することができる。上記で検討したように、ＥＧ加工システム５４は、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むことができる。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮機、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらを用いて排気ガス６０から熱を回収し又は水１０８に伝達し、蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と同様に、蒸気タービン１０４は、１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動し、これにより機械出力７２及び電力７４を生成することができる。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、縦一列の形態で配列されて、同じ機械装置１０６を駆動する。しかし、他の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、異なる機械装置１０６を個別に駆動し、機械出力７２及び／又は電力７４を独立に生成することができる。蒸気タービン１０４がＨＲＳＧ５６からの蒸気６２により駆動されると、蒸気６２の温度及び圧力が漸次的に低下する。従って、蒸気タービン１０４は、使用した蒸気６２及び／又は水１０８をＨＲＳＧ５６に戻すよう再循環し、排気ガス６０からの熱回収を通じて追加の蒸気を発生させる。蒸気発生に加えて、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧ加工システム５４の別の部分は、水６４、炭化水素生成システム１２と共に用いるための排気ガス４２、及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２への入力として使用する排気ガス６６を生成することができる。例えば、水６４は、他の用途で使用するための脱塩水のような処理水６４とすることができる。脱塩水は、水の利便性が低い領域で特に有用とすることができる。排気ガス６０に関しては、ＥＧ加工システム５４の実施形態は、排気ガス６０をＨＲＳＧ５６に通過させるかどうかに関係なく、ＥＧＲシステム５８を通じて排気ガス６０を再循環させるよう構成することができる。

図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、システム５２の排気出口から排気入口まで延びる排気ガス再循環経路１１０を有する。排気ガス６０は、経路１１０に沿って、図示の実施形態においてＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むＥＧ加工システム５４を通過する。ＥＧＲシステム５８は、経路１１０に沿って直列及び／又は並列配列で、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収蒸気発生機などの熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はそのあらゆる組合せ）を含むことができる。換言すると、ＥＧＲシステム５８は、システム５２の排気ガス出口と排気ガス入口との間の排気ガス再循環経路１１０に沿って、何れかの流れ制御構成要素、圧力制御構成要素、温度制御構成要素、湿度制御構成要素、及びガス組成制御構成要素を含むことができる。従って、経路１１０に沿ってＨＲＳＧ５６を有する実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、ＥＧＲシステム５８の１つの構成要素とみなすことができる。しかし、特定の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、排気ガス再循環経路１１０とは独立して排気ガス経路に沿って配置することができる。ＨＲＳＧ５６がＥＧＲシステム５８と別個の経路に沿っているか又は共通の経路に沿っているかに関係なく、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８は、排気ガス６０を吸入して、再循環される排気ガス６０、ＥＧ供給システム７８（例えば、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４のため）と共に使用するための排気ガス４２、又は別の出力の排気ガスを出力する。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０（例えば、予混合火炎及び／又は拡散火炎）を吸入して混合し、量論的燃焼して、ＥＧ加工システム５４、炭化水素生成システム１２、又は他のシステム８４に分配するために実質的に酸素及び燃料を含まない排気ガス６０を生成する。

図１を参照しながら上述したように、炭化水素生成システム１２は、地下リザーバ２０からオイル／ガス井戸２６を通るオイル／ガス４８の回収又は生成を促進する様々な設備を含むことができる。例えば、炭化水素生成システム１２は、流体注入システム３４を有するＥＯＲシステム１８を含むことができる。図示の実施形態において、流体注入システム３４は、排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２及び蒸気注入ＥＯＲシステム１１４を含む。流体注入システム３４は、様々な供給源から流体を受け入れることができるが、図示の実施形態は、タービンベースのサービスシステム１４から排気ガス４２及び蒸気６２を受け入れることができる。タービンベースのサービスシステム１４により生成される排気ガス４２及び／又は蒸気６２はまた、他のオイル／ガスシステム１１６で使用するため炭化水素生成システム１２に送ることができる。

排気ガス４２及び蒸気６２の量、品質、及び流れは、制御システム１００により制御することができる。制御システム１００は、タービンベースのサービスシステム１４に完全に専用とすることができ、又は制御システム１００は、任意選択的に、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４の制御を行うことができる。図示の実施形態において、制御システム１００は、プロセッサ１２０、メモリ１２２、蒸気タービン制御部１２４、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６、及び機械制御部１２８を有するコントローラ１１８を含む。プロセッサ１２０は、タービンベースのサービスシステム１４を制御するために単一のプロセッサ又はトリプル冗長プロセッサのような２又は３以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。制御部１２４、１２６、及び１２８は、ソフトウェア及び／又はハードウェア制御部を含むことができる。例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８は、メモリ１２２上に格納されてプロセッサ１２０により実行可能な種々の命令又はコードを含むことができる。制御部１２４は、蒸気タービン１０４の作動を制御するよう構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するよう構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するよう構成される。従って、コントローラ１１８（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）は、タービンベースのサービスシステム１４の種々のサブシステムを協働させて炭化水素生成システム１２に排気ガス４２の好適なストリームを提供するよう構成することができる。

制御システム１００の特定の実施形態において、図面において示され又は本明細書で説明される各要素（例えば、システム、サブシステム、及び構成要素）は、（例えば、このような要素の直接内部に、上流側に、又は下流側に）センサ及び制御デバイスのような１又は２以上の工業用制御特徴要素を含み、これらは、コントローラ１１８と共に工業用制御ネットワークを通じて互いに通信可能に連結される。例えば、各要素に関連する制御デバイスは、専用のデバイスコントローラ（例えば、プロセッサ、メモリ、及び制御命令を含む）、１又は２以上のアクチュエータ、バルブ、スイッチ、及び工業用制御機器を含むことができ、これらは、センサフィードバック１３０、コントローラ１１８からの制御信号、ユーザからの制御信号、又はそのあらゆる組合せに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で説明する制御機能の何れも、コントローラ１１８、各要素に関連する専用のデバイスコントローラ、又はその組合せにより格納され及び／又は実行可能な制御命令を用いて実施することができる。

このような制御機能を可能にするために、制御システム１００は、種々の制御部（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）の実行の際に使用するセンサフィードバック１３０を達成するためにシステム１０全体にわたって分配された１又は２以上のセンサを含む。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧ加工システム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、又はタービンベースのサービスシステム１４又は炭化水素生成システム１２にわたる他の何れかの構成要素にわたって分配されたセンサから取得することができる。例えば、センサフィードバック１３０は、温度フィードバック、圧力フィードバック、流量フィードバック、火炎温度フィードバック、燃焼動力学フィードバック、吸入酸化剤組成フィードバック、吸入燃料組成フィードバック、排気ガス組成フィードバック、機械出力７２の出力レベル、電力７４の出力レベル、排気ガス４２、６０の出力量、水６４の出力量又は品質、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２において量論的燃焼を可能にする排気ガス４２、６０の組成を含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、酸化剤６８の酸化剤供給経路に沿った１又は２以上の吸入酸化剤センサ、燃料７０の燃料供給経路に沿った１又は２以上の吸入燃料センサ、及び排気ガス再循環経路１１０に沿って配置され及び／又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２内部に配置された１又は２以上の排気エミッションセンサからのフィードバックを含むことができる。吸入酸化剤センサ、吸入燃料センサ、及び排気エミッションセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び組成センサを含むことができる。エミッションセンサは、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘセンサ）、炭素酸化物（例えば、ＣＯセンサ及びＣＯ₂センサ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘセンサ）、水素（例えば、Ｈ₂センサ）、酸素（例えば、Ｏ₂センサ）、未燃炭化水素（例えば、ＨＣセンサ）、又は他の不完全燃焼生成物、又はそのあらゆる組合せに対するセンサを含むことができる。

このフィードバック１３０を用いて、制御システム１００は、当量比を好適な範囲内、例えば、約０．９５〜約１．０５、約０．９５〜約１．０、約１．０〜約１．０５、又は実質的に１．０に維持するように、（他の作動パラメータの中でも特に）ＳＥＧＲガスタービンシステム５２への排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０の吸入流を調節（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。例えば、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、排気エミッション（例えば、窒素酸化物、ＣＯ及びＣＯ₂などの炭素酸化物、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）を監視し及び／又は当量比を決定し、次いで、１又は２以上の構成要素を制御して、排気エミッション（例えば、排気ガス４２の濃度レベル）及び／又は当量比を調節することができる。制御される構成要素は、限定ではないが、酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６のための供給経路に沿ったバルブ；ＥＧ加工システム５４における酸化剤圧縮機、燃料ポンプ、又は何れかの構成要素；ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの構成要素；又はそのあらゆる組合せを含む図面を参照して例示かつ説明した構成要素の何れかを含むことができる。制御される構成要素は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃焼する酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６の流量、温度、圧力、又はパーセンテージ（例えば、当量比）を調節（例えば、増大、減少、又は維持）することができる。制御される構成要素はまた、触媒ユニット（例えば、酸化触媒ユニット）、触媒ユニットのための供給源（例えば、酸化燃料、熱、電気、その他）、ガス精製及び／又は分離ユニット（例えば、溶剤ベース分離器、吸収器、フラッシュタンク、その他）、及び濾過ユニットなど、１又は２以上のガス処理システムを含むことができる。ガス処理システムは、排気ガス再循環経路１１０、通気経路（例えば、大気中に排気される）、又はＥＧ供給システム７８への抽出経路に沿った種々の排気エミッションの低減を助けることができる。

特定の実施形態において、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、約１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、又は１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満のような目標範囲にエミッションレベル（例えば、排気ガス４２、６０、９５の濃度レベル）を維持又は低減するよう１又は２以上の構成要素を制御することができる。これらの目標範囲は、排気エミッション（例えば、窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）の各々に対して同じか又は異なる可能性がある。例えば、当量比に応じて、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２５０、５００、７５０、又は１０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約２０、５０、１００、２００、５００、１０００、２５００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約５０、１００、２００、３００、４００、又は５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。実質的に量論的当量比で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、かつ一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッションを約５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。燃料希薄当量比（例えば、約０．９５〜１．０）で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、又は１５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッションを約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、又は２００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、かつ窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）の排気エミッションを約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、又は４００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。上述の目標範囲は、単に例示に過ぎず、開示する実施形態の範囲を限定するものではない。

制御システム１００はまた、ローカルインタフェース１３２及びリモートインタフェース１３４に連結することができる。例えば、ローカルインタフェース１３２は、タービンベースのサービスシステム１４及び／又は炭化水素生成システム１２にて施設内に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。対照的に、リモートインタフェース１３４は、インターネット接続などを通じて、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２の施設外に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。これらのインタフェース１３２及び１３４は、センサフィードバック１３０、作動パラメータ、及びその他の１又は２以上のグラフィック表示を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４の監視及び制御を可能にする。

この場合も同様に、上述のように、コントローラ１１８は、タービンベースのサービスシステム１４の制御を可能にする様々な制御部１２４、１２６、及び１２８を含む。蒸気タービン制御部１２４は、センサフィードバック１３０を受け入れ、蒸気タービン１０４の作動を可能にする制御コマンドを出力することができる。例えば、蒸気タービン制御部１２４は、ＨＲＳＧ５６、機械装置１０６、蒸気６２の経路に沿った温度及び圧力センサ、水１０８の経路に沿った温度及び圧力センサ、及び機械出力７２及び電力７４を示す種々のセンサからセンサフィードバック１３０を受け入れることができる。同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧ加工システム５４、又はそのあらゆる組合せに沿って配置された１又は２以上のセンサからセンサフィードバック１３０を受け入れることができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部又は外部に配置された温度センサ、圧力センサ、クリアランスセンサ、振動センサ、火炎センサ、燃料組成センサ、排気ガス組成センサ、又はそのあらゆる組合せから得ることができる。最後に、機械制御部１２８は、機械出力７２及び電力７４に関連する種々のセンサ並びに機械装置１０６内に配置されたセンサからセンサフィードバック１３０を受け入れることができる。これらの制御部１２４、１２６、及び１２８の各々は、センサフィードバック１３０を用いてタービンベースのサービスシステム１４の作動を改善する。

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加工システム５４、ＥＧ供給システム７８、炭化水素生成システム１２、及び／又は他のシステム８４における排気ガス４２、６０、９５の量及び品質を制御する命令を実行することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、排気ガス６０中の酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のレベルを排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２と共に用いるのに好適な閾値未満に維持することができる。特定の実施形態において、この閾値レベルは、排気ガス４２、６０の容積で酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料が１、２、３、４、又は５パーセント未満とすることができ、又は、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料（及び他の排気エミッション）の閾値レベルは、排気ガス４２、６０中に約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満とすることができる。別の実施例によれば、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のこれらの低いレベルを達成するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２における燃焼において約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６はまた、排気ガス４２、６０、９５の温度、圧力、流量、及びガス組成を排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０に好適な範囲内に維持するようにＥＧ抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を制御することができる。上記で検討したように、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ₂リッチ・Ｎ₂希薄ストリーム９６、中間濃度ＣＯ₂・Ｎ₂ストリーム９７、及びＣＯ₂希薄・Ｎ₂リッチストリーム９８のような１又は２以上のガスストリーム９５内への排気ガス４２を精製及び／又は分離するよう制御することができる。排気ガス４２、６０、及び９５の制御に加えて、制御部１２４、１２６、及び１２８は、機械出力７２を好適な出力範囲内に維持し、又は電力７４を好適な周波数及び出力範囲内に維持するように１又は２以上の命令を実行することができる。

図３は、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４と共に使用するためのＳＥＧＲガスタービンシステム５２の詳細を更に示すシステム１０の実施形態の図である。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＥＧ加工システム５４に連結されたガスタービンエンジン１５０を含む。図示のガスタービンエンジン１５０は、圧縮機セクション１５２、燃焼機セクション１５４、及び膨張器セクション又はタービンセクション１５６を含む。圧縮機セクション１５２は、直列配列で配置された回転圧縮機ブレードの１〜２０段のような１又は２以上の排気ガス圧縮機又は圧縮機段１５８を含む。同様に、燃焼機セクション１５４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の回転軸線１６２の周りで円周方向に分配された１〜２０の燃焼機１６０のような１又は２以上の燃焼機１６０を含む。更に、各燃焼機１６０は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するように構成された１又は２以上の燃料ノズル１６４を含むことができる。例えば、各燃焼機１６０のヘッド端部部分１６６は、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上の燃料ノズル１６４を収容することができ、燃料ノズル１６４は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０のストリーム又は混合気を燃焼機１６０の燃焼部１６８（例えば、燃焼室）に注入することができる。

燃料ノズル１６４は、予混合燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料予混合火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０を予混合するよう構成される）及び／又は拡散燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料拡散火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０の別個の流れを注入するよう構成される）の何れかの組合せを含むことができる。予混合燃料ノズル１６４の実施形態は、燃焼室１６８における注入及び燃焼の前に、ノズル１６４内で酸化剤６８及び燃料７０を内部で混合するためのスワールベーン、混合チャンバ、又は他の特徴要素を含むことができる。予混合燃料ノズル１６４はまた、少なくとも一部が部分的に混合された酸化剤６８及び燃料７０を受け入れることができる。特定の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離すると同時に、注入ポイントまで１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）の流れも隔離することができる。他の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離するが、注入ポイントの前に１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）を酸化剤６８及び／又は燃料７０と部分的に混合することができる。これに加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ゾーンにて又はその下流側で燃焼機内（例えば、高温の燃焼生成物内）に注入され、これにより高温の燃焼生成物の温度を低下させ、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ及びＮＯ₂）のエミッションを低減するのを助けることができる。燃料ノズル１６４のタイプに関係なく、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８及び燃料７０の実質的に量論的燃焼を提供するよう制御することができる。

拡散燃料ノズル１６４を用いた拡散燃焼の実施形態において、燃料７０及び酸化剤６８は、一般に、拡散火炎の上流側では混合せず、むしろ、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面にて直接混合及び反応し、及び／又は火炎表面が燃料７０及び酸化剤６８間の混合位置に存在する。詳細には、燃料７０及び酸化剤６８は、火炎表面（又は拡散境界／界面）に個別に接近し、次いで、火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って拡散し（例えば、分子及び粘性拡散を通じて）、拡散火炎を発生する。燃料７０及び酸化剤６８は、この火炎表面（又は拡散境界／界面）に沿って実質的に量論比にあるものとすることができる点は注目すべきであり、その結果、この火炎表面に沿ってより高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）を生じることができる。量論的燃料／酸化剤比は、一般に、燃料希薄又は燃料リッチの燃料／酸化剤比と比べて、高い火炎温度（例えば、ピーク火炎温度）をもたらす。結果として、拡散火炎は、予混合火炎よりも実質的により安定することができ、これは、燃料７０及び酸化剤６８の拡散が、火炎表面に沿った量論比（及びより高温）を維持するのを助けることに起因する。火炎温度がより高いほど、ＮＯｘエミッションのような排気エミッションをより多く生じる可能性があるが、開示の実施形態では、１又は２以上の希釈剤を用いて、燃料７０及び酸化剤６８の何れかの予混合を依然として回避しながら、温度及びエミッションを制御するのを助けることができる。例えば、開示する実施形態は、燃料７０及び酸化剤６８とは個別に（例えば、燃焼ポイントの後及び／又は拡散火炎から下流側で）１又は２以上の希釈剤を導入することができ、これにより、温度を低下させ、拡散火炎により生じたエミッションを低減するのを助けることができる。

作動時には、図示のように、圧縮機セクション１５２は、ＥＧ加工システム５４からの排気ガス６６を受け入れて圧縮し、加圧排気ガス１７０を燃焼機セクション１５４における燃焼機１６０の各々に出力する。各燃焼機１６０内で燃料７０、酸化剤６８、及び排気ガス１７０が燃焼すると、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２（すなわち、燃焼ガス）がタービンセクション１５６に送られる。圧縮機セクション１５２と同様に、タービンセクション１５６は、一連の回転タービンブレードを含むことができる１又は２以上のタービン又はタービン段１７４を含む。次いで、これらのタービンブレードは、燃焼機セクション１５４において発生した燃焼生成物１７２により駆動され、これにより機械装置１０６に連結されたシャフト１７６の回転を駆動する。この場合も同様に、機械装置１０６は、タービンセクション１５６に連結された機械装置１０６、１７８及び／又は圧縮機セクション１５２に連結された機械装置１０６、１８０など、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの端部に連結された様々な機器を含むことができる。特定の実施形態において、機械装置１０６、１７８、１８０は、１又は２以上の発電機、酸化剤６８用の酸化剤圧縮機、燃料７０用の燃料ポンプ、ギアボックス、又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２に連結された追加の駆動装置（例えば、蒸気タービン１０４、電気モータ、その他）を含むことができる。以下では、表１を参照しながら、非限定的な例を更に詳細に検討する。図示のように、タービンセクション１５６は、排気ガス６０を出力して、排気ガス再循環経路１１０に沿ってタービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から排気ガス入口１８４に再循環して圧縮機セクション１５２内に入る。排気ガス再循環経路１１０に沿って、排気ガス６０は、上記で詳細に検討したようにＥＧ加工システム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、燃焼機セクション１５４における各燃焼機１６０は、加圧排気ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け入れて混合して、量論的に燃焼し、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２を生成して、タービンセクション１５６を駆動する。特定の実施形態において、酸化剤６８は、１又は２以上の酸化剤圧縮機（ＭＯＣ）を有する主酸化剤圧縮（ＭＯＣ）システム（例えば、主空気圧縮（ＭＡＣ）システム）のような酸化剤圧縮システム１８６により圧縮される。酸化剤圧縮システム１８６は、駆動装置１９０に連結された酸化剤圧縮機１８８を含む。例えば、駆動装置１９０は、電気モータ、燃焼エンジン、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。特定の実施形態において、駆動装置１９０は、ガスタービンエンジン１５０のようなタービンエンジンとすることができる。従って、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６の一体化部分とすることができる。換言すると、圧縮機１８８は、ガスタービンエンジン１５０のシャフト１７６により供給される機械出力７２によって直接的又は間接的に駆動することができる。このような実施形態においては、圧縮機１８８は、タービンエンジン１５０からの出力に依存するので、駆動装置１９０は除外してもよい。しかし、１つよりも多い酸化剤圧縮機を利用する特定の実施形態において、第１の酸化剤圧縮機（例えば、低圧（ＬＰ）酸化剤圧縮機）は、駆動装置１９０により駆動することができるが、シャフト１７６は、第２の酸化剤圧縮機（例えば、高圧（ＨＰ）酸化剤圧縮機）を駆動し、又は、その逆もまた可能である。例えば、別の実施形態において、ＨＰ ＭＯＣは、駆動装置１９０により駆動され、ＬＰ酸化剤圧縮機は、シャフト１７６により駆動される。図示の実施形態において、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６から分離されている。これらの実施形態の各々において、圧縮システム１８６は、酸化剤６８を圧縮して燃料ノズル１６４及び燃焼機１６０に供給する。従って、機械装置１０６、１７８、１８０の一部又は全ては、圧縮システム１８６（例えば、圧縮機１８８及び／又は追加の圧縮機）の作動効率を向上させるように構成することができる。

要素番号１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０６Ｄ、１０６Ｅ、及び１０６Ｆで示される機械装置１０６の様々な構成要素は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組合せで、シャフト１７６の軸線に沿って及び／又はシャフト１７６の軸線に平行に配置することができる。例えば、機械装置１０６、１７８、１８０（例えば、１０６Ａから１０６Ｆ）は、あらゆる順序で、１又は２以上のギアボックス（例えば、平行シャフト、遊星ギアボックス）、１又は２以上の圧縮機（例えば、酸化剤圧縮機、ＥＧブースター圧縮機のようなブースター圧縮機）、１又は２以上の発電ユニット（例えば、発電機）、１又は２以上の駆動装置（例えば、蒸気タービンエンジン、電気モータ）、熱交換ユニット（例えば、直接式又は間接式熱交換器）、クラッチ、又はそのあらゆる組合せの何れかの直列及び／又は並列配列を含むことができる。圧縮機は、軸方向圧縮機、半径方向又は遠心式圧縮機、又はそのあらゆる組合せを含むことができ、各々が１又は２以上の圧縮段を有する。熱交換器に関しては、直接式熱交換器は、ガス流を直接冷却するためにガス流（例えば、酸化剤流れ）に液体噴霧を注入する噴霧冷却器（例えば、噴霧中間冷却器）を含むことができる。間接式熱交換器は、冷却剤流（例えば、水、空気、冷媒、又は他の何れかの液体又は気体冷却剤）から流体流れ（例えば、酸化剤流れ）を分離するような第１及び第２の流れを分離する少なくとも１つの壁（例えば、シェル及び管体熱交換器）を含むことができ、ここで冷却剤流は、どのような直接接触もなく流体流れから熱を伝達する。間接式熱交換器の実施例は、中間冷却器熱交換器、及び熱回収蒸気発生機のような熱回収ユニットを含む。熱交換器はまた、ヒーターを含むことができる。以下でより詳細に検討するように、これらの機械構成要素の各々は、表１に記載される非限定的な例によって示される様々な組合せで用いることができる。

一般に、機械装置１０６、１７８、１８０は、例えば、システム１８６における１又は２以上の酸化剤圧縮機の作動速度を調節し、冷却を通じて酸化剤６８の圧縮を促進させ、及び／又は余剰出力を抽出することにより、圧縮システム１８６の効率を向上させるよう構成することができる。開示する実施形態は、直列及び並列配列の機械装置１０６、１７８、１８０における上述の構成要素の何れか及び全ての並び換えを含むことを意図しており、構成要素の１、１よりも多く、又は全てがシャフト１７６から出力を引き出しており、又は全て引き出していない。以下で示すように、表１は、圧縮機及びタービンセクション１５２、１５６に近接して配置及び／又は連結された機械装置１０６、１７８、１８０の配列の幾つかの非限定的な例を示している。

（表１）

表１において上に示すように、冷却ユニットはＣＬＲで表され、クラッチはＣＬＵで表され、駆動装置はＤＲＶで表され、ギアボックスはＧＢＸで表され、発生機はＧＥＮで表され、加熱ユニットはＨＴＲで表され、主酸化剤圧縮機ユニットはＭＯＣで表され、低圧及び高圧変形形態は、それぞれＬＰ ＭＯＣ及びＨＰ ＭＯＣで表され、蒸気発生機ユニットは、ＳＴＧＮで表されている。表１は、圧縮機セクション１５２又はタービンセクション１５６に向けて機械装置１０６、１７８、１８０を順次的に示しているが、表１はまた、逆順の機械装置１０６、１７８、１８０も包含することを意図している。表１において、２又は３以上の構成要素を含む何れのセルも、構成要素の並列配列を包含することを意図している。表１は、機械装置１０６、１７８、１８０の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。機械装置１０６、１７８、１８０のこれらの構成要素は、ガスタービンエンジン１５０に送られる酸化剤６８の温度、圧力、及び流量のフィードバック制御を可能にすることができる。以下でより詳細に検討するように、酸化剤６８及び燃料７０は、排気ガス１７０の品質を劣化させる何らかの酸化剤６８又は燃料７０なしで、加圧排気ガス１７０の分離及び抽出を可能にするように特別に選択された位置においてガスタービンエンジン１５０に供給することができる。

図３に示すように、ＥＧ供給システム７８は、ガスタービンエンジン１５０と目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）との間に配置される。詳細には、ＥＧ供給システム７８（例えば、ＥＧ抽出システム（ＥＧＥＳ）８０）は、圧縮機セクション１５２、燃焼機セクション１５４、及び／又はタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にてガスタービンエンジン１５０に連結することができる。例えば、抽出ポイント７６は、圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接する圧縮機段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。同様に、抽出ポイント７６は、タービン段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接するタービン段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。別の実施例によれば、抽出ポイント７６は、燃焼機セクション１５４全体にわたって多数の位置に配置することができ、これらは、異なる温度、圧力、流量、及びガス組成を提供することができる。これらの抽出ポイント７６の各々は、ＥＧ抽出導管、１又は２以上のバルブ、センサ、及び制御部を含むことができ、これらは、ＥＧ供給システム７８に対して抽出排気ガス４２の流れを選択的に制御するのに用いることができる。

ＥＧ供給システム７８によって分配される抽出した排気ガス４２は、目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）に好適な制御された組成を有する。例えば、これらの抽出ポイント７６の各々において、排気ガス１７０は、酸化剤６８及び燃料７０の注入ポイント（又は流れ）から実質的に隔離することができる。換言すると、ＥＧ供給システム７８は、どのような酸化剤６８又は燃料７０の追加もなしに排気ガス１７０をガスタービンエンジン１５０から抽出するように特別に設計することができる。更に、燃焼機１６０の各々における量論的燃焼の観点で、抽出した排気ガス４２は、実質的に酸素及び燃料を含まないものとすることができる。ＥＧ供給システム７８は、原油二次回収、炭素隔離、貯蔵、又は施設外の場所への輸送など、種々の工程で使用するために抽出した排気ガス４２を炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に直接的又は間接的に送ることができる。しかし、特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８は、目標システムと共に使用する前に排気ガス４２を更に処理するためのＥＧ処理システム（ＥＧＴＳ）８２を含む。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ₂リッチ・Ｎ₂希薄ストリーム９６、中間濃度ＣＯ₂・Ｎ₂ストリーム９７、及びＣＯ₂希薄・Ｎ₂リッチストリーム９８などの１又は２以上のストリーム９５への排気ガス４２を精製及び／又は分離することができる。これらの処理された排気ガスストリーム９５は、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）とは個別に又は何らかの組合せで用いることができる。

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加工システム５４は、要素番号１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０により示されるような複数の排気ガス（ＥＧ）処理構成要素１９２を含むことができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組合せで排気ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる。例えば、ＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、あらゆる順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生機などの熱回収ユニット、凝縮機、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、又はそのあらゆる組合せの何れかの直列及び／又は並列配列を含むことができる。特定の実施形態において、触媒システムは、酸化触媒、一酸化炭素還元触媒、窒素酸化物還元触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。開示する実施形態は、直列及び並列配列の上述の構成要素１９２の何れかの及び全ての並び換えを含むことを意図している。以下に示すように、表２は、排気ガス再循環経路１１０に沿った構成要素１９２の配列の幾つかの非限定的な例を示している。

（表２）

表２において上に示すように、触媒ユニットはＣＵで表され、酸化触媒ユニットはＯＣＵで表され、ブースターブロアはＢＢで表され、熱交換器はＨＸで表され、熱回収ユニットはＨＲＵで表され、熱回収蒸気発生機はＨＲＳＧで表され、凝縮機はＣＯＮＤで表され、蒸気タービンはＳＴで表され、粒子状物質除去ユニットはＰＲＵで表され、除湿ユニットはＭＲＵで表され、フィルタはＦＩＬで表され、凝集フィルタはＣＦＩＬで表され、水不透過性フィルタはＷＦＩＬで表され、慣性力選別装置はＩＮＥＲで表され、希釈剤供給システム（例えば、蒸気、窒素、又は他の不活性ガス）はＤＩＬで表される。表２は、タービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に向けて構成要素１９２を順次的に示しているが、表２はまた、図示の構成要素１９２の逆順も包含することを意図している。表２において、２又は３以上の構成要素を含む何れのセルも、構成要素を有する一体的ユニット、構成要素の並列配列、又はそのあらゆる組合せを包含することを意図している。更に、表２において、ＨＲＵ、ＨＲＳＧ、及びＣＯＮＤは、ＨＥの実施例であり、ＨＲＳＧは、ＨＲＵの実施例であり、ＣＯＮＤ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬは、ＷＲＵの実施例であり、ＩＮＥＲ、ＦＩＬ、ＷＦＩＬ、及びＣＦＩＬは、ＰＲＵの実施例であり、ＷＦＩＬ及びＣＦＩＬは、ＦＩＬの実施例である。この場合も同様に、表２は、構成要素１９２の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。特定の実施形態において、図示の構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、又はそのあらゆる組合せに部分的に又は完全に一体化することができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２は、温度、圧力、流量、及びガス組成のフィードバック制御を可能にすると同時に、排気ガス６０から水分及び粒子状物質を除去することができる。更に、処理された排気ガス６０は、ＥＧ供給システム７８で使用するために１又は２以上の抽出ポイント７６にて抽出され、及び／又は圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に再循環することができる。

処理された再循環排気ガス６６が圧縮機セクション１５２を通過すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の管路２１２（例えば、ブリード導管又はバイパス導管）に沿って加圧排気ガスの一部を抜き取ることができる。各管路２１２は、排気ガスを１又は２以上の熱交換器２１４（例えば、冷却ユニット）に送り、これによりＳＥＧＲガスタービンシステム５２への再循環のために排気ガスを冷却することができる。例えば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、タービンケーシング、タービンシュラウド、軸受、及び他の構成要素の冷却及び／又はシールのため管路２１２に沿ってタービンセクション１５６に送ることができる。このような実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、冷却及び／又はシール目的でタービンセクション１５６を通って何らかの酸化剤６８（又は他の可能性のある汚染物質）を送らず、従って、冷却された排気ガスの何らかの漏洩が、タービンセクション１５６のタービン段を流動してそれを駆動する高温の燃焼生成物（例えば、作動排気ガス）を汚染することはない。別の実施例によれば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、管路２１６（例えば、戻り導管）に沿って圧縮機セクション１５２の上流側圧縮機段に送られ、これにより圧縮機セクション１５２による圧縮効率を向上させることができる。このような実施形態において、熱交換器２１４は、圧縮機セクション１５２における段間冷却ユニットとして構成することができる。このようにして、冷却された排気ガスは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動効率を向上させるのを助けると同時に、排気ガスの純度（例えば、実質的に酸化剤及び燃料を含まない）を維持するのを助ける。

図４は、図１〜３に示したシステム１０の作動工程２２０の実施形態の流れ図である。特定の実施形態において、工程２２０は、コンピュータに実装された工程とすることができ、メモリ１２２上に格納された１又は２以上の命令にアクセスして、図２に示すコントローラ１１８のプロセッサ１２０上で命令を実行する。例えば、工程２２０の各段階は、図２を参照して説明した制御システム１００のコントローラ１１８によって実行可能な命令を含むことができる。

工程２２０は、ブロック２２２で示されるように、図１〜３のＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動モードを開始する段階で始まることができる。例えば、始動モードは、熱勾配、振動、及びクリアランス（例えば、回転部品と固定部品間の）を許容可能閾値内に維持するように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の漸次的な立ち上がりを含むことができる。例えば、始動モード２２２中に、工程２２０は、ブロック２２４で示されるように、加圧酸化剤６８を燃焼機セクション１５４の燃焼機１６０及び燃料ノズル１６４に供給するのを開始することができる。特定の実施形態において、加圧酸化剤は、圧縮空気、酸素、酸素富化空気、酸素低減空気、酸素−窒素混合気、又はそのあらゆる組合せを含むことができる。例えば、酸化剤６８は、図３に示す酸化剤圧縮システム１８６により圧縮することができる。工程２２０はまた、ブロック２２６で示されるように、始動モード２２２中に、燃焼機１６０及び燃料ノズル１６４に燃料を供給するのを開始することができる。始動モード２２２中に、工程２２０はまた、ブロック２２８で示されるように、燃焼機１６０及び燃料ノズル１６４に排気ガス（利用可能な時）を供給するのを開始することができる。例えば、燃料ノズル１６４は、１又は２以上の拡散火炎、予混合火炎、又は拡散火炎と予混合火炎の組合せを生成することができる。始動モード２２２中に、ガスタービンエンジン１５６により生成される排気ガス６０は、量及び／又は品質が不十分又は不安定になる可能性がある。従って、始動モード中に、工程２２０は、１又は２以上の貯蔵ユニット（例えば、貯蔵タンク８８）、パイプライン８６、他のＳＥＧＲガスタービンシステム５２、又は他の排気ガス供給源から排気ガス６６を供給することができる。

次いで、工程２２０は、ブロック２３０で示されるように、燃焼機１６０において加圧酸化剤、燃料、及び排気ガスの混合気を燃焼させて高温燃焼ガス１７２を生成することができる。詳細には、工程２２０は、燃焼機セクション１５４の燃焼機１６０において混合気の量論的燃焼（例えば、量論的拡散燃焼、予混合燃焼、又は両方）を可能にするように、図２の制御システム１００により制御することができる。しかし、始動モード２２２中に、混合気の量論的燃焼を維持することが特に困難となる可能性がある（かつひいては低レベルの酸化剤及び未燃燃料が高温燃焼ガス１７２中に存在する可能性がある）。結果として、始動モード２２２において、高温燃焼ガス１７２は、以下で更に詳細に検討するように、定常状態モード中よりも多くの量の残留酸化剤６８及び／又は燃料７０を有する可能性がある。このために、工程２２０は、始動モード中に高温燃焼ガス１７２中の残留酸化剤６８及び／又は燃料７０を低減又は排除するよう１又はそれ以上の制御命令を実行することができる。

次いで、工程２２０は、ブロック２３２で示されるように、高温燃焼ガス１７２を用いてタービンセクション１５６を駆動する。例えば、高温燃焼ガス１７２は、タービンセクション１５６内に配置された１又は２以上のタービン段１７４を駆動することができる。タービンセクション１５６の下流側では、工程２２０は、ブロック２３４で示されるように、最終タービン段１７４からの排気ガス６０を処理することができる。例えば、排気ガス処理段階２３４は、濾過、何らかの残留酸化剤６８及び／又は燃料７０の触媒反応、化学的処理、ＨＲＳＧ５６を用いた熱回収、及びその他を含むことができる。工程２２０はまた、ブロック２３６で示されるように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の圧縮機セクション１５２に排気ガス６０の少なくとも一部を再循環させることができる。例えば、排気ガスの再循環段階２３６は、図１〜３に示すように、ＥＧ加工システム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、ブロック２３８で示されるように、圧縮機セクション１５２において再循環された排気ガス６６を圧縮することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、圧縮機セクション１５２の１又は２以上の圧縮機段１５８において再循環された排気ガス６６を順次的に圧縮することができる。続いて、加圧排気ガス１７０は、ブロック２２８で示されるように、燃焼機１６０及び燃料ノズル１６４に供給することができる。次いで、ブロック２４０で示されるように、工程２２０が最終的に定常状態モードに移行するまで、段階２３０、２３２、２３４、２３６、及び２３８を繰り返すことができる。移行２４０時に、工程２２０は、引き続き段階２２４〜２３８を実施することができるが、ブロック２４２で示されるように、ＥＧ供給システム７８を通じて排気ガス４２の抽出を開始することもできる。例えば、排気ガス４２は、図３に示すように、圧縮機セクション１５２、燃焼機セクション１５４、及びタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出することができる。次いで、工程２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜３に示されるＥＯＲシステム１８の排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２によって用いることができる。

上記のように、本発明の実施形態は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）の制御が過渡グリッド事象中に配電網をサポートできるようにする。換言すると、本発明の実施形態は、ＵＬＥＴ発電プラントがその負荷を急速に増加させて電圧又は周波数事象を受けた配電網をサポートできるようにする。特定の実施例によれば、本発明の手法によるＵＬＥＴ発電プラントは、「一次応答」又は「一次周波数応答（ＰＦＲ）」を提供し、配電網内の過渡周波数事象に応答することができる。例えば、グリッドシステムの周波数の減少の事象において、ＰＦＲは、一般に、グリッド周波数の減少を相殺するために発電プラントがその基本負荷出力の対応する部分を急速に拾い上げることを伴うことができる。

燃料希薄モードで作動する非量論的ガスタービンシステムに対して、作動全体を通して燃焼機中に余分の酸化剤が存在し得る。従って、ガスタービンシステムの燃焼機への燃料流量を迅速に調節して、過渡事象（例えば、不足電圧又は不足周波数事象）を検出するとシステムの機械的及び電気的出力を増加させることができる。対照的に、開示のＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対して、酸化剤及び燃料は、その作動の大部分の間実質的に化学量論比で均衡を保つことができる。従って、電気及び機械出力を増加させて過渡事象中にグリッドをサポートするために、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対しては、酸化剤及び燃料の量を両方とも増加させることができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の特定の実施形態に対して、一般に空気流れ調節は、燃料流れ調節よりも遅い速度で一般に影響を受ける場合がある。このような実施形態に対して、この影響は、特定の燃料流れエフェクタ（例えば、制御弁）の応答機能と比べて、特定の空気流れエフェクタ（例えば、入口ガイドベーン及び／又は固定子ベーン）のより遅い応答機能に起因する場合がある。酸化剤を増加させることなくＳＥＧＲガスタービンシステム５２内の燃料流量を増加させることで、火炎温度を抑制することができる燃料リッチモードに当量比（Φ）を駆動することができ、これは、タービンセクション１５６によって生じる機械出力を実際に低減することができることを認めることができる。従って、以下で検討する特定の実施形態に対して、燃料流量変化は、典型的には、過渡事象に対処するためになされる酸化剤流量変化に従うか又は追跡することができる。

上述の事項を考慮に入れて、以下に記載されているのは、システムが配電網内の過渡事象に応答する（例えば、配電網にＰＦＲを提供する）ことを可能にするように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）の作動を制御するための方法を説明する５つの異なる例示的実施形態（実施例１、２、３、４、及び５）である。単独又は互いに種々の組合せで、以下で説明する実施形態のうちの１又は２以上を使用して過渡事象に対処することができることを認めることができる。一般的に言えば、以下で検討する特定の実施形態は、機械的及び電気的出力を増加させて過渡事象に対処するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼機内の酸化剤濃度並びに燃料濃度の迅速増加に関連している。以下で検討する他の実施形態は、過渡事象に対処するために、ＵＬＥＴ発電プラント内の電力消費を一時的に減少させて正味電力を実質的に増加させることに関連している。以下で検討する更に他の実施形態は、負荷中に非量論的モード（例えば、非エミッション準拠モード）で作動する時に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が過渡事象に対処することができるようにする。

図５は、全体的に、実施例１〜５に対して以下で詳細に記載されている制御戦略の実施形態を示している。図５は、本発明の技術の実施形態によるＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）の概略図である。図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８（例えば、空気、酸素、富化空気、又は酸素低減空気）の流れ及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）流れ４２を受け入れる主酸化剤圧縮機システム（ＭＯＣ）１８６含み、加圧酸化剤流れ３００を出力する。特定の実施形態において、加圧酸化剤流れ３００は、以下で検討するように、燃焼機１６０に達する前に更に圧縮するためにブースター酸化剤圧縮機システム（ＢＯＣ）３０２を通して誘導することができる。他の実施形態において、ＢＯＣ３０２が存在しない場合がある。図示の燃焼機１６０は、加圧酸化剤流れ３００、並びに変調制御弁３０３（例えば、油圧作動制御弁３０３）を横切る燃料７０の流れ及び圧縮機セクション１５２からの加圧排気ガス４２の流れを受け入れ、その後にタービンセクション１５６に送られる高圧排気ガス１７２（すなわち、燃焼ガス又は燃焼生成物）を形成するように燃焼する酸化剤／燃料混合気をもたらす。特定の実施形態において、圧縮機セクション１５２から燃焼機１６０が受け入れる加圧排気ガス４２の流れの一部は、燃焼機１６０の一部に沿って（例えば、燃焼機１６０の１又は２以上のマニホルド又はシュラウドを通って）通過することができる。図５に示すように、燃焼機１６０のマニホルド又はシュラウドを横切って冷却した後、加圧排気ガス４２のこの流れは、その後に他のシステム（例えば、上で検討した炭化水素生成システム１２）によって後で使用するためにＥＧ供給システム７８に送ることができる。

図５に示すタービンセクション１５６は、高圧排気ガス１７２を膨張することによって機械出力を発生し、この機械出力を使用して、例えば、ＭＯＣ１８６、圧縮機セクション１５２、及び発電機１０６を含むＳＥＧＲガスタービンシステム５２の種々の部分を駆動することができる。タービンセクション１５６を出た後、排気ガス４２は、図示のＥＧ加工システム５４に提供することができる。上記のように、ＥＧ加工システム５４は、他の構成要素の中でもＨＲＳＧ５６及びリサイクルブロア３０４（ブースターブロア又はＥＧＲブロアとも呼ばれる）を含むことができる。ＥＧ加工システム５４によって処理された後、排気ガス４２の一部は、圧縮機セクション１５２の入口又は取り入れ口に送ることができるが、排気ガス４２の別の部分は、変調制御弁３０８を通ってＭＯＣ１８６の入口又は取り入れ口３０９の中に送ることができる。ＥＧ加工システム５４を含む排気ガス４２がタービンセクション１５６から圧縮機セクション１５２までに取る経路は、一般に、排気ガス戻り（ＥＧＲ）ループ３０５と呼ばれる場合がある。更に、発電機１０６によって生成される電力は、配電網３０６に供給することができる。

これに加えて、図示のＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の種々の構成要素に通信可能に連結されてこれらを制御する制御システム１００を含む。一般に、制御システム１００は、以下で説明する制御戦略によりこれらの構成要素から作動データを受け入れ及び／又はこれらの構成要素に制御信号を与えることができる。制御システム１００は、閉ループ制御戦略を実施することができる閉ループコントローラ１１８Ａを含み、ここで、制御信号は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の１又は２以上の構成要素の作動パラメータに基づいて発生され、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の種々の構成要素のフィードバックベースの制御を行う。制御システム１００はまた、閉ループコントローラ１１８Ａと並行して実施され、開ループ制御戦略を実施することができる開ループコントローラ１１８Ｂを含み、ここで、制御信号は、１又は２以上の作動パラメータに基づくのでなくて、むしろ他の因子（例えば、過渡事象発生の決定又はある程度の時間の経過）に基づいて発生される。特定の実施形態において、開ループ及び閉ループ制御戦略は、以下に記載する方法により作動を協働する（例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の一部の制御を適切に想定して放棄する）ことができる単一コントローラにおいて実施することができる。これに加えて、コントローラシステム１００は、配電網３０６の測定を実施して配電網３０６内の過渡事象（例えば、不足電圧又は不足周波数事象）の検出を容易にする１又は２以上のセンサ３１０に通信可能に連結することができる。他の実施形態において、コントローラシステム１００は、配電網３０６のコントローラ又は制御システムからの命令に基づいて過渡事象の発生を決定することができる。

以下で提示する特定の例示的実施形態において、制御システム１００は、配電網３０６内の過渡事象に応答しながら、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の１又は２以上のプログラムされた作動制限を一時的に緩和（例えば、増加）することができる。例えば、特定の実施形態において、以下に記載する実施例に加えて又はこれらに代えて、コントローラ１００は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の構成要素（例えば、タービンセクション１５６又はそれに連結されたシャフト３１１）のプログラムされたトルク限界制約を一時的に増加させて、タービンセクション１５６が機械出力を一時的に増加させることを可能にし、発電機１０６が電力を一時的に増加させて過渡事象中に配電網３０６をサポートすることができる。他の実施形態において、緩和される制約は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のトルク限界、速度限界、圧力限界、流量限界、電圧制限、電流制限、電力限界、又は別の好適な制約を含むことができる。

実施例１．ＭＯＣ１８６へのＥＧＲ流れを制限して燃焼機１６０内の酸化剤利用性を向上させること。

特定の実施形態において、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）は、化学量論比（すなわち、約０．９５〜１．０５のΦ）で又はその近くで作動することができる。この例示的実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、リサイクルブロア３０４からＭＯＣ１８６の入口まで排気ガス４２の流れを調節する前述の変調制御弁３０８を含む。コントローラ１１８Ａ及び１１８Ｂは、制御弁３０８を通る排気ガス４２の流量を制御するために閉ループ及び開ループ制御戦略を（例えば、並行して）実施することができ、より少ない弁（すなわち、制御弁３０８を通るより低い流量）を指図するコントローラ１１８Ａ又は１１８Ｂが勝り、適切な制御信号を与える。

この実施例に対して、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略は、制御弁３０８を通る排気ガス４２の流量が、ＭＯＣ１８６の入口３０９に送出される排気ガス４２及び酸化剤６８の両方の全流量の固定の百分率（例えば、９９％、９５％、９０％、８５％、７０％、７５％、又は別の好適な固定の百分率）になるように指図することができる。その一方で、コントローラ１１８Ｂの並列開ループ制御戦略は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動中に制御弁３０８の完全開放位置を指図することができるが、過渡事象が配電網３０６において生じていると決定すると、制御弁３０８の完全閉鎖位置を指図することができる（例えば、直ちに又はプログラム可能な時間遅延の後に）。制御弁３０８が完全閉鎖位置にある時に、排気ガス４２は、ＭＯＣ１８６の入口３０９にほとんど又は全く送出されない。これは、燃焼機１６０において豊富な酸化剤６８を増加させるより多くの酸化剤６８（例えば、より多くの新鮮な空気流れ又はより多くの酸化剤流れ）を受け入れるＭＯＣ１８６をもたらす。制御システム１００がこの酸化剤の増加を検出する時は常に、閉ループコントローラ１１８Ａは、過渡事象への応答全体を通して約１に近い当量比（例えば、約０．９５〜１．０５のΦ）を維持するのにふさわしいように制御弁３０３を通る燃料７０の流れを増加させることができる。従って、燃焼機１６０によって送出されて消費される酸化剤６８及び燃料７０の両方の増加量は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対して機械出力の増加並びに配電網３０６への発電機１０６の電力の増加をもたらして過渡事象に対応すると同時に、依然として約１に近い当量比（例えば、約０．９５〜１．０５のΦ）を維持する。

従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動全体を通して、コントローラ１１８Ａは、閉ループ制御戦略が指図するように、排気ガス４２の望ましい流量をＭＯＣ１８６の入口３０９に提供する制御弁３０８の望ましい位置を決定することができる。特に、コントローラ１１８Ａは、閉ループ制御戦略が、ＭＯＣ１８６の入口に送出される酸化剤６８及び排気ガス４２の両方の全流量の固定の百分率（例えば、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、又は別の好適な値）である制御弁３０８を通る排気ガス４２の流量を提供する制御弁３０８の特定の位置を指図する。これに加えて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動（すなわち、過渡グリッド事象が生じていない）中に、コントローラ１１８Ｂは、開ループ制御戦略が指図するように、制御弁３０８が、排気ガス４２の最大流量をＭＯＣ１８６の入口３０９に提供するように完全に又はほとんど開放すべきであると決定することができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動中に、コントローラ１１８Ａによって用いられる閉ループ制御戦略は、一般に、制御弁３０８のより閉じた位置（すなわち、より低流量であるが）を指図することになるので、コントローラ１１８Ａが勝り、制御システム１００を起動してコントローラ１１８Ａが指図する位置に基づいて適切な制御信号を制御弁３０８に送る。

しかし、過渡事象が配電網内で生じていると決定された時に（例えば、センサ３１０によって）、コントローラ１１８Ｂは、制御弁３０８が、開ループ制御戦略が指図すれるように、排気ガス４２をＭＯＣ１８６の入口３０９に殆ど又は全く提供しないように完全に又はほとんど閉鎖すべきであると決定することができる。ここで、コントローラ１１８Ｂによって用いられる開ループ制御戦略は、一般に、コントローラ１１８Ａによって用いられる閉ループ制御戦略よりも制御弁３０８のより閉じた位置（すなわち、より低流量であるが）を指図するので、コントローラ１１８Ｂが勝り、制御システム１００を起動してコントローラ１１８Ｂが指図する位置に基づいて適切な制御信号を制御弁３０８に送る。特定の実施形態において、制御システム１００は、直ちに又はプログラム可能な時間遅延の後に制御信号を制御弁３０８に送ることができる。次いで、制御弁３０８は、プログラム可能な又は所定の時間遅延に対して完全閉鎖位置にとどまることができ（例えば、配電網３０６に対する過渡事象の典型的な時間の長さに基づいて）、その後、開ループ制御戦略は、制御弁３０８が一定期間にわたって完全閉鎖位置に徐々に戻るべきである（例えば、プログラム可能な又は所定のランプ速度で）と指図することができる。従って、このランプ中のある時点で、閉ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ｂの開ループ戦略よりも制御弁３０８のより閉鎖位置（すなわち、より低流量であるが）を指図すべきであり、この場合もやはり、コントローラ１１８Ａが望む位置に基づいて制御弁３０８に制御信号を与える制御システム１００をもたらす。

実施例２．ＭＯＣ１８６の作動パラメータを調節して燃焼機１６０内の酸化剤利用性を向上させること。

特定の実施形態において、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）は、化学量論比（すなわち、約０．９５〜１．０５のΦ）で又はその近くで作動することができる。前述のように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＭＯＣ１８６は、ＭＯＣ１８６の入口３０９への排気ガス４２及び酸化剤６８の流れを調節する複数のＩＧＶ３１２を含むことができる。コントローラ１１８Ａ及び１１８Ｂは、ＭＯＣ ＩＧＶ３１２の位置を制御するためにそれぞれ閉ループ及び開ループ制御戦略を（例えば、並行して）実施することができ、より高いＩＧＶ角度（すなわち、より開いているＭＯＣ ＩＧＶ位置）を指図するコントローラ１１８Ａ及び１１８Ｂが勝る。

この実施例に対して、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の現在の作動パラメータに基づくＭＯＣ ＩＧＶ角度又は位置を指図することができる。例えば、この閉ループ制御戦略は、一般に、燃焼機１６０に送出される酸化剤の量を制限しようとして、システム５２において実質的に量論的燃焼を維持することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動中に、コントローラ１１８Ｂの開ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略と実質的に同じＭＯＣ ＩＧＶ位置を指図することができる。しかし、配電網３０６内の過渡事象を検出すると、コントローラ１１８Ｂは、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図するＩＧＶ位置よりも大きな（より開いている）プログラム可能な固定の百分率（例えば、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、又は１０％よりも大きい）のＭＯＣ ＩＧＶ位置を指図することができる（例えば、直ちに又はプログラム可能な時間遅延の後に）。結果として、ＭＯＣ１８６の入口３０９に流入する酸化剤６８の全流量は増加することになり、燃焼機１６０において豊富な酸化剤６８の増加をもたらす。制御システム１００がこの酸化剤の増加を検出する時は常に、閉ループコントローラ１１８Ａは、過渡事象への応答全体を通して約１に近い当量比（例えば、約０．９５〜１．０５のΦ）を維持するのにふさわしいように制御弁３０３を通る燃料７０の流れを制御システム１００が増加させることができる。従って、燃焼機１６０に送出され（かつこれによって消費される）酸化剤６８及び燃料７０の両方の増加量は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の機械出力の増加並びに配電網３０６への発電機１０６の電力の増加をもたらして過渡事象に対応すると同時に、依然として約１に近い当量比（例えば、約０．９５〜１．０５のΦ）を維持する。

従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動の全体を通して、コントローラ１１８Ａは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動要求に基づいて閉ループ制御戦略が指図するように、望ましいＭＯＣ ＩＧＶ位置を決定することができる。これに加えて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動（すなわち、過渡グリッド事象がない）中に、コントローラ１１８Ｂの開ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図する位置と同じ望ましいＭＯＣ ＩＧＶ位置を指図することができる。しかし、過渡事象が配電網内で起こっていると決定される（例えば、センサ３１０を通じて）時に、コントローラ１１８Ｂは、ＭＯＣ ＩＧＶ位置をコントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図するＭＯＣ ＩＧＶ位置よりもより開いているプログラム可能な又は所定の量（例えば、５％、１０％、又は１５％）にすべきであると決定することができる。ここで、コントローラ１１８Ｂによって用いられる開ループ制御戦略は、一般に、コントローラ１１８Ａによって用いられる閉ループ制御戦略よりもＩＧＶに対してより開放位置（例えば、より高い角度）を指図するので、コントローラ１１８Ｂが勝り、制御システム１００を起動してコントローラ１１８Ｂが指図する位置に基づいて適切な制御信号をＭＯＣ ＩＧＶ３１２に送る。特定の実施形態において、制御システム１００は、直ちに又はプログラム可能な又は所定の時間遅延の後で制御信号をＩＧＶ３１２に送ることができる。その後、ＭＯＣ ＩＧＶ３１２は、プログラム可能な又は所定の時間遅延（例えば、配電網３０６に対する過渡事象の典型的な時間の長さに基づく）のためにコントローラ１１８Ｂが指図するより開放位置にとどまることができ、その後、開ループ制御戦略は、ＭＯＣ ＩＧＶ３１２が、一定期間にわたってコントローラ１１８Ａの閉ループ戦略が指図する位置に（例えば、プログラム可能な又は所定のランプ速度で）徐々に戻ることを指図することができる。従って、このランプ中のある時点で、コントローラ１１８Ｂの開ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略と同じＭＯＣ ＩＧＶ位置を指図することになり、実質的にＭＯＣ ＩＧＶ制御をコントローラ１１８Ａに再度受け渡す。

実施例３．ＢＯＣシステム３０２の作動パラメータを調節して燃焼機１６０内の酸化剤利用性を向上させること。

特定の実施形態において、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）は、化学量論比（すなわち、約０．９５〜１．０５のΦ）で又はその近くで作動することができる。前述のように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＭＯＣ１８６と直列で機能して制御弁１６０に送出するために加圧酸化剤流れ３００を生成することができるブースター酸化剤圧縮機（ＢＯＣ）システム３０２を含むことができる。図６は、本発明の手法の実施形態によるＢＯＣ３０２の構成要素を示している。図６に示すＢＯＣ３０２は、段間システム３２０（本明細書では段間冷却システム３２０とも呼ばれる）、並びにいくつかのＢＯＣ入口ガイドベーン（ＩＧＶ）３２４を有して駆動システム３２６によって作動されるブースター酸化剤圧縮機３２２を含む。特定の実施形態において、段間冷却システム３２０は、ＭＯＣ１８６及びＢＯＣ３０２の圧縮段の間に位置決めすることができ、ＭＯＣ１８６及びＢＯＣ３０２の圧縮段の間で熱を放散する（例えば、インタークーラとして作用する）熱交換デバイスを含むことができる。段間冷却システム３２０は、含まれる熱交換デバイスの熱負荷を修正することによって制御することができ（例えば、段間冷却システム３２０が受け入れる冷却流れの増加又は減少により）、これは、ブースター酸化剤圧縮機３２２のＩＧＶ３２４に達した加圧酸化剤流れ３００の密度に影響を与える場合がある。他の実施形態において、段間冷却システム３２０は、ＢＯＣ３０２とは別個のものである場合があり（例えば、ＢＯＣ３０２の構成要素とはグループ化されていない）、又は本発明の手法の効果を無効にせずに全く存在しない場合がある。

更に、図６に示すように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、上で導入した閉ループコントローラ１１８Ａ及び開ループコントローラ１１８Ｂを含む制御システム１００を含む。制御システム１００は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動中にＢＯＣ３０２の構成要素にそこから作動情報を受け入れ及び／又は構成要素に制御信号を与えるように通信可能に連結される。例えば、制御システム１００は、ＢＯＣ ＩＧＶ３２４の位置又は角度、駆動システム３２６及び／又は圧縮機３２２の速度、及び／又はＢＯＣ３０２に存在してもよい種々の変調制御弁（例えば、入口絞り弁３２８、放出絞り弁３３０、１又は２以上のリサイクル弁（図示せず）、又は何れかの他の好適な制御弁）の位置など、ＢＯＣ３０２の作動パラメータに影響を与える制御信号を与えることができる。これに加えて、特定の実施形態において、制御システム１００は、例えば、段間冷却システム３２０において冷却流れを増加又は減少させることによって段間冷却システム３２０の作動パラメータに影響を与える制御信号を与えることができ、これは、段間冷却システム３２０を出た加圧酸化剤流れ３００の密度を増加又は減少させることができる。例えば、このような実施形態において、段間冷却システム３２０が、制御システム１００からの信号に基づいて加圧酸化剤流れ３００の密度を増加させると、加圧酸化剤流れ３００の全流量（例えば、単位時間当たりの容積）も、燃焼機１６０に送出される単位時間当たりの酸化剤の量（例えば、より大きな酸化剤流れ）を増加させるにつれて増加する。ＢＯＣ３０２の前述の作動パラメータは、単に例として提供され、ＢＯＣ３０２の性能又は出力に影響を与える何れかの設定又はパラメータは、本発明の技術に従って調節することができることを認めることができる。コントローラ１１８Ａ及び１１８Ｂは、ＢＯＣ３０２の構成要素の作動パラメータを制御するためにそれぞれ閉ループ及び開ループ制御戦略を（例えば、並行して）実施することができ、より高いＢＯＣ性能設定（例えば、ＢＯＣ３０２を通して高い割合の酸化剤流れ３００をもたらす設定）を指図するコントローラ１１８Ａ及び１１８Ｂが勝る。

この実施例に対して、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の現在の作動に基づいてＢＯＣ３０２の構成要素の作動パラメータ（例えば、ＢＯＣ ＩＧＶの位置、圧縮機３２２及び／又は駆動システム３２６の速度、制御弁３２８及び３３０の位置によって提供される酸化剤流量、段間冷却システム３２０の熱交換デバイスの冷却剤流量、及びその他）の値を指図することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動（すなわち、配電網３０６において検出される過渡事象がない）中に、コントローラ１１８Ｂの開ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図する値と実質的に同じＢＯＣ３０２の作動パラメータの値を指図することができる。しかし、配電網３０６内の過渡事象を検出すると、コントローラ１１８Ｂは、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図する値よりも大きなプログラム可能な又は所定の量又は割合（例えば、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、又は１０％よりも大きな酸化剤流れ３００を提供する）の作動パラメータの値をＢＯＣ３０２に指図することができる（例えば、直ちに又はプログラム可能な又は所定の時間遅延の後に）。開ループコントローラ１１８Ｂが指図するこのより高い酸化剤流れの結果として、燃焼機１６０における豊富な酸化剤６８も増加する。図５に示すように、制御システム１００がこの酸化剤の増加を検出する時は常に、閉ループコントローラ１１８Ａは、過渡事象への応答全体を通して約１に近い当量比（例えば、約０．９５〜１．０５のΦ）を維持するのにふさわしいように制御弁３０３を通る燃料７０の流れを制御システム１００が増加させることができる。従って、燃焼機１６０によって送出されて消費される酸化剤６８及び燃料７０の両方の増加量は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対して機械出力の増加並びに配電網３０６への発電機１０６の電力の増加をもたらして過渡事象に対応すると同時に、依然として約１に近い当量比（例えば、約０．９５〜１．０５のΦ）を維持する。

従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動の全体を通して、コントローラ１１８Ａは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動要求に基づいて閉ループ制御戦略が指図するように、ＢＯＣ３０２の作動パラメータ（例えば、ＢＯＣ ＩＧＶ３２４の位置、圧縮機３２２及び／又は駆動システム３２６の速度、制御弁３２８及び３３０の位置によって提供される酸化剤流量、及びその他）の値を決定することができる。これに加えて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動（すなわち、過渡グリッド事象がない）中に、コントローラ１１８Ｂの開ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図する値と同じＢＯＣ３０２の作動パラメータの望ましい値を指図することができる。しかし、過渡事象が配電網内で起こっている（例えば、センサ３１０を通じて）と決定される時に、コントローラ１１８Ｂは、ＢＯＣ３０２の作動パラメータの値をコントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図する値よりも高い（例えば、ＢＯＣ ＩＧＶ３２４のより開放位置、圧縮機３２２及び／又は駆動システム３２６のより高速、制御弁３２８及び３３０を通るより高い酸化剤流量、段間冷却システム３２０を通るより高密度の加圧酸化剤流れ３００、その他）プログラム可能な又は所定の量（例えば、５％、１０％、１５％、又は２０％）にすべきであると決定することができる。

例えば、過渡事象中に、コントローラ１１８Ｂによって用いられる開ループ制御戦略は、一般に、コントローラ１１８Ａによって用いられる閉ループ制御戦略が指図する位置よりもＢＯＣ ＩＧＶ３２４のより開放位置（例えば、より高い角度）を指図し、コントローラ１１８Ｂが勝り、制御システム１００を起動してコントローラ１１８Ｂが指図する位置に基づいて適切な制御信号をＢＯＣ ＩＧＶ３２４に送る。特定の実施形態において、制御システム１００は、直ちに（過渡事象の時点で）又はプログラム可能な又は所定の時間遅延の後で制御信号をＢＯＣ３０２に送ることができる。その後、ＢＯＣ３０２は、プログラム可能な又は所定の時間遅延（例えば、配電網３０６に対する過渡事象の典型的な時間の長さに基づく）のためにコントローラ１１８Ｂが指図するより高い性能状態にとどまることができ、その後、開ループ制御戦略は、ＢＯＣ３０２の作動パラメータの値が一定期間にわたってコントローラ１１８Ａの閉ループ戦略が指図する値に徐々に戻るべきである（例えば、プログラム可能な又は所定のランプ速度で）と指図することができる。従って、このランプ中のある時点で、コントローラ１１８Ｂの開ループ制御戦略は、コントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略と同じ作動パラメータ値を指図すべきであり、実質的にＢＯＣ３０２の制御をコントローラ１１８Ａに再度受け渡す。

実施例４．ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内の電力消費を減少させて電力出力を増加させる。

特定の実施形態において、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）は、化学量論比（すなわち、約０．９５〜１．０５のΦ）で又はその近くで作動することができ、又は非化学量論比で（例えば、以下で検討するような非エミッション準拠モードで）作動することができる。これに加えて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、システム（例えば、炭化水素生成システム１２）の他の部分で使用するために排気ガス流れ４２（例えば、比較的高圧排気ガス流れ４２）の一部を受け入れて処理することができるＥＧ供給システム７８を含むことができる。図７は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の実施形態の一部を示し、より具体的には、ＥＧ供給システム７８の構成要素を示している。従って、図７は、上記で検討した燃焼機１６０及びＥＧ加工システム５４を含む。これに加えて、図７に示すＥＧ供給システム７８は、燃焼機１６０の一部に連結され、排気ガス流れ４２（上記で検討した冷却排気ガス流れ４２）をそれが燃焼機１６０の少なくとも一部（例えば、マニホルド又はシュラウド）を横切った後に受け入れる。

これに加えて、図７に示すように、制御システム１００は、閉ループコントローラ１１８Ａ及び開ループコントローラ１１８Ｂを用いて並行してそれぞれ実施される閉ループ及び開ループ制御戦略に基づいて、これらの構成要素から作動情報を受け入れ及び／又は制御信号をこれらの構成要素に提供することができる。特に、図示の実施形態に対して、制御システム１００は、生成ガス圧縮機３４０の作動に関連付けられた１又は２以上の構成要素に通信可能に連結される。例えば、図７に示すように、制御システム１００は、制御信号を与えて生成ガス圧縮機３４０の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）３４０の位置を制御し、生成ガス圧縮機３４０に給電する駆動システム３４４の速度を制御し、及び／又は入口絞り弁３４６及び放出絞り弁３４８並びに生成ガス圧縮機３４０の作動に関連付けられる場合がある他の好適な制御弁（例えば、リサイクル弁は図示せず）（それを通る排気ガス４２の流量）の位置を制御することができる。生成ガス圧縮機３４０の作動パラメータの上述のリストは、単に例として提供され、生成ガス圧縮機３４０及び／又はＥＧ供給システム７８の性能又は出力に影響を与える何れかの設定又はパラメータは、本発明の技術に従って制御することができることを認めることができる。

これに加えて、制御システム１００は、制御信号を与えて生成ガス通気弁３５０及び生成ガスリサイクル弁３５２を通る排気ガス４２の位置及び／又は流量を調節することができる。図７に示すように、生成ガス通気弁３５０は、一般に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＥＧシステムから（例えば、大気に）放出される排気ガス４２の流れを調節することができるが、生成ガスリサイクル弁３５２は、一般に、ＥＧ加工システム５４又はＥＧＲループ３０５の何れかの部分に戻ることができる排気ガス４２の流れを調節することができる。生成ガス通気弁３５０及び生成ガスリサイクル弁３５２が両方とも完全に閉鎖位置にある時に、生成ガス圧縮機３４０を出た排気ガス４２の全流量は、更に精製、貯蔵、及び／又は使用するためにＥＧ処理システム８２に向けることができる。

上述の事項を考慮に入れて、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動（例えば、配電網３０６に過渡事象がない）中に、制御システム１００の閉ループコントローラ１１８Ａは、制御信号をＥＧ供給システム７８の種々の構成要素に提供して、一般に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動に基づいてＥＧＲループ３０５の望ましい圧力を維持することができる。例えば、特定の実施形態において、閉ループコントローラ１１８Ａは、制御信号を与えて生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータ（例えば、ＩＧＶ３４２の位置、制御弁３４６及び３４８の位置、駆動システム３４４の速度、及びその他）を調節し、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のＥＧ加工システム５４に提供される排気ガス４２の圧力を増加又は減少させることができる。生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータに加えて又はこれに代えて、特定の実施形態において、閉ループコントローラ１１８Ａは、制御信号を与えて生成ガス通気弁３５０を開き、ＥＧ加工システム５４に送出される排気ガス４２の量を減少させ（例えば、ＥＧループ３０５の圧力を低下させ）、及び／又は制御信号を与えて生成ガスリサイクル弁３５２を開き、ＥＧ加工システム５４に送出される排気ガス４２の量を増加させる（例えば、ＥＧループ３０５の圧力を増加させる）ことができる。特定の実施形態において、制御弁３５０及び３５２の位置は、生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータよりも迅速に調節することができ、従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２のより応答性の良い制御を行うことができる。更に、閉ループコントローラ１１８Ａは、一般に、生成ガス圧縮機３４０の効率的な作動を保証する（例えば、不必要な作動及び電力消費を回避する）ために、実質的に閉鎖位置に生成ガス通気弁３５０及び生成ガスリサイクル弁３５２を維持しようとすることができる。

上述のように、制御システム１００は、閉ループコントローラ１１８Ａと並行して実施される開ループコントローラ１１８Ｂを含み、生成ガス圧縮機３４０に対してより低性能パラメータ値を指図するコントローラが勝る。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常作動（例えば、配電網３０６に過渡事象がない）中に、開ループコントローラ１１８Ｂによって利用される開ループ制御戦略は、一般に、閉ループコントローラ１１８Ａの閉ループ制御戦略が指図する値と実質的に同じ生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータ（例えば、ＩＧＶ３４２の位置、制御弁３４６及び３４８の位置、駆動システム３４４の速度、又は別の好適な性能パラメータ）の値を指図することができる。

しかし、配電網３０６内の過渡事象を検出すると、開ループコントローラ１１８Ｂは、閉ループコントローラ１１８Ａが現在指図している性能パラメータ値（例えば、ＩＧＶ３４２のより閉鎖位置、駆動システム３４４のより遅い速度、その他）よりも小さいプログラム可能な又は所定の量（例えば、固定の百分率）の生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータ値の実施を指図することができる（例えば、直ちに又はプログラム可能な又は所定の時間遅延の後に）。例えば、過渡事象を検出すると、開ループコントローラ１１８Ｂは、駆動システム３４４の速度（これは、生成ガス圧縮機３４０の速度を決定する）は、閉ループコントローラ１１８Ａが指図する駆動システム３４４の速度よりも小さい固定の百分率（例えば、２％、５％、１０％、１５％、２０％、又は別の好適なパーセント）の値に設定すべきであると指図することができる。従って、開ループコントローラ１１８Ｂは、閉ループコントローラ１１８Ａよりも生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータの小さな値を指図するので、開ループコントローラ１１８Ｂが勝り、制御システム１００は、適切な制御信号を与えてコントローラ１１８Ｂの指図に基づいて生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータの値を調節する。

生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータの値を一時的に低下させることで（例えば、ＩＧＶ３４２のより閉鎖位置を用いて、駆動システム３４４のより遅い速度を用いて、制御弁３４６及び３４８を通るより低流量を用いて、その他）、あまり電力を消費しない生成ガス圧縮機３４０並びに全体としてのＳＥＧＲガスタービンシステム５２をもたらすことができることを認めることができる。特定の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、内部に又は局所的に発生する（例えば、図５に示す発電機１０６によって）電力の少なくとも一部を消費することができ、残りの電力を配電網３０６に移出することができる。従って、特定の実施形態において、発生する電力に実質的に影響を与えることなくＳＥＧＲガスタービンシステム５２内の電力消費を一時的に低減することで、過渡事象中にＳＥＧＲガスタービンシステム５２が追加の電気エネルギーを配電網３０６に一時的に移出できるようにする。生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータの調節を例として現在与えているが、ＥＧ加工システム５４及び／又はＥＧＲループ３０５の下流に配置された他の構成要素又はシステム（例えば、ポンプ、圧縮機、ファン、ブロア、及びその他）の性能パラメータをそれに加えて又はこれに代えて調節して、本発明の手法の実施形態に従ってＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部電力消費を一時的に低減することができる。

従って、開ループコントローラ１１８Ｂが、過渡事象が起こっていると決定する時に又はプログラム可能な遅延時間の後にプログラム可能な又は所定の量（例えば、固定の百分率）だけ生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータの値を低下させる時に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、過渡事象中に配電網３０６をサポートするのに利用できる追加の電力を有することができる。一部の実施形態において、開ループコントローラ１１８Ｂは、生成ガス圧縮機３４０の性能パラメータを制御しているが、閉ループコントローラ１１８Ａは、生成ガス通気弁３５０及び生成ガスリサイクル制御弁３５２の位置を調節することによってＥＧＲループ３０５において排気ガス４２の圧力にわたって閉ループ制御を行い続け、ＥＧ加工システム５４に送出される排気ガス４２の流れを制御することができる。プログラム可能な遅延時間の後に（例えば、配電網３０６における典型的な過渡事象の寿命）、開ループコントローラ１１８Ｂは、プログラム可能な又は所定のランプ速度で生成ガス圧縮機３４２の性能パラメータの値、すなわち、閉ループコントローラ１１８Ａによって現在指図されている値を徐々に回復し、実質的に制御を閉ループコントローラ１１８Ａに再度受け渡す。

実施例５．ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内の負荷をランプアップさせながら配電網内の過渡事象を処理すること。

上記で検討した実施例１〜４に対して、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）は、配電網３０６内の過渡事象を検出する時に化学量論比（すなわち、約０．９５〜１．０５のΦ）で又はその近くで最初に作動している場合がある。しかし、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が負荷されていると（例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動中）、配電網３０６内の過渡事象に遭遇する場合があることを認めることができる。従って、実施例５は、図５に示すＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）がシステム負荷中に非エミッション準拠モード（例えば、燃料希薄燃焼中）で作動しながら配電網３０６内の過渡事象に応答できるようにする本発明の手法の別の実施形態である。

以下で検討するように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）は、加圧酸化剤ストリーム及び燃料ストリームが、燃焼機１６０内で実質的に化学量論比を達成するように調整されているエミッション準拠モードと、加圧酸化剤及び燃料ストリームが、燃焼機１６０内で燃料希薄燃焼（例えば、量論的燃焼比よりも小さい燃料対酸化剤比）を達成するように調整されている非エミッション準拠モードとの２つの明確に異なるモードで作動することができると想定されている。上記のように、本発明の手法の実施形態は、負荷中に酸化剤存在量の更なる増加を可能にして負荷中に配電網３０６内の過渡事象に応答するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が機械的及び電気的出力を一時的に増加することを可能にする。

上述の事項を考慮に入れて、図８は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の当量比（Φ）対負荷のグラフ４００である。特に、グラフ４００は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が負荷中に配電網３０６内の過渡事象を処理することを実質的に良好にすることを可能にする通常負荷プロファイル４０２及び修正負荷プロファイル４０４の２つの負荷プロファイルを示している。更に、グラフ４００は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動の様々なモードを示すいくつかの領域を含む。これらの領域は、非エミッション準拠領域（一次周波数応答（ＰＦＲ）なし）４０６、非エミッション準拠領域（ＰＦＲあり）４０８、非エミッション準拠伝達領域（ＰＦＲあり）４１０、及びエミッション準拠領域（ＰＦＲあり）４１２を含む。一般に、制御システム１００は、領域４１２内の負荷プロファイル４０２及び４０４によって示すように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を制御して最終的に化学量論比（すなわち、Φは約１である）で又はその近くで作動することができる。しかし、以下で検討するように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が化学量論比で又はその近くで作動する前は、負荷プロファイル４０２及び４０４の領域４０６、４０８、４１０は異なっている。

ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の通常負荷プロファイル４０２に対して、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が、エミッション準拠領域（ＰＦＲあり）４１２において化学量論比で又はその近くで作動することができるように、当量比は、領域４０６、４０８、及び４１０全体を通して確実に増加させることができる。非エミッション準拠領域（ＰＦＲあり）４０８にわたって、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、配電網３０６において依然として過渡事象に対処することができる（例えば、周波数事象の下で）。上記で検討したように、配電網３０６内の過渡事象中に追加の酸化剤（並びに追加の燃料）をＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼機１６０に提供することで、ＳＥＧＲガスタービンシステムが急速に電力を増加させて過渡事象に対処することができるようにする。しかし、図８に示す負荷プロファイル４０２に対して、目標は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２をできるだけ急速に化学量論比までランプアップさせることである場合がある。

対照的に、図８に示す負荷プロファイル４０４は、非エミッション準拠領域（ＰＦＲあり）４０８にわたって配電網３０６内の過渡事象を処理するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を化学量論比まで持って行くこと及びＳＥＧＲガスタービンシステム５２の能力を改善することという目標間の妥協点を表す。従って、負荷プロファイル４０４は、領域４０６及び４０８にわたる通常負荷プロファイル４０２（に対する例えば低下した当量比）よりも低い当量比（Φ）を維持する。例えば、特定の実施形態において、負荷プロファイル４０４は、領域４０６及び４０８にわたって約０．３〜約０．７、約０．４〜約０．６、約０．４５〜約０．５５、又は約０．５の当量比（Φ）を維持することができる。すなわち、負荷工程中に所与の負荷での可能な最高の当量比を提供する代わりに、負荷プロファイル４０４は、領域４０６及び４０８全体を通して実質的に低い当量比を維持し（例えば、Φを最小値に保持し）、それは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が、一般に、ＵＬＥＴ発電プラントが最大可能な能力を有して配電網３０６内の過渡事象に応答できるようにするために、これらの領域にわたってより高い酸化剤存在量を維持することができることを意味する。従って、上記のように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２における（例えば、燃焼機１６０における及びＥＧＲループ３０５における）より高い酸化剤存在量は、一般に、非エミッション準拠（ＰＦＲあり）領域４０８中の過渡事象中に配電網３０６をサポートするために、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が機械的及び電気的出力をより急速に増加させることを可能にする（例えば、燃料流れの増加により）。その後、ＰＦＲを欠くか又は配電網３０６内の周波数変化にあまり敏感でない場合がある移行ゾーン４１０中に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の当量比は、負荷プロファイル４０４によって示すように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２がエミッション準拠領域（ＰＦＲあり）４１２において化学量論比で又はその近くで作動するように急速に増加させることができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２が、領域４１２において実質的に量論的燃焼及びエミッション準拠を達成した状態で、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、この場合もやはり、上記で記載した実施形態に従ってグリッド周波数変動に応答することができる。

本発明の手法の技術的効果は、取り付けられた配電網内の過渡事象（例えば、周波数及び／又は電圧低下）に対処するために、ＵＬＥＴ発電プラントのような電力移出ＳＥＧＲガスタービンシステムが機械及び／又は電力を急速に増加できるようにすることを含む。特に、ある一定の本発明の実施形態は、プラントの機械的及び電気的出力を急速に増加させ、一方で依然として約１で又はその近くで当量比を維持するために、燃焼機への燃料の供給の急速な増加と連動して燃焼機内で利用できる酸化剤の量の急速な増加を可能にすることにより、ＵＬＥＴ発電プラントが過渡グリッド事象に応答できるようにする。これに加えて、特定の実施形態は、燃焼機への燃料の急速な追加によってプラントの機械的及び電気的出力を急速に増加させるように、プラント負荷の各部分を通して（例えば、非エミッション準拠モードで作動している時の始動中に）燃焼機内で利用できる酸化剤の増加量（例えば、０．５未満の当量比）を可能にすることによってＵＬＥＴ発電プラントが過渡グリッド事象に応答することを可能にする。他の本発明の開示する実施形態は、プラントから移出された電力の量を一時的に増加させることができる発電プラント内の電力消費の低減又は制限のために、ＵＬＥＴ発電プラントの特定の構成要素（例えば、生成ガス圧縮機）の作動を低減又は制限することにより、過渡事象中にＵＬＥＴ発電プラントが配電網をサポートすることを可能にすることができる。

（補足説明）
本発明の実施形態は、取り付けられた配電網内でＥＧＲガスタービンシステム（例えば、ＵＬＥＴ発電プラント）が過渡事象（例えば、不足周波数又は不足電圧事象）に応答できるようにするシステム及び方法を提供する。以下の条項は、本発明の開示の更なる説明として提供するものである。

実施形態１．加圧酸化剤ストリームを生成するように酸化剤及び再循環された低酸素含有ガスストリームの第１の部分を少なくとも１つの酸化剤圧縮機に導入する段階と、実質的に化学量論比の加圧酸化剤ストリーム及び燃料ストリームを少なくとも１つのガスタービンエンジン燃焼機に導入し、燃焼ポイントの前又は燃焼ポイントでのうちの少なくとも１つにある位置で前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームを実質的に混合する段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを生成するように前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームの前述の混合気を燃焼させる段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを前述のガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入し、高温高圧の低酸素含有ストリーム及び再循環された低酸素含有ガスストリームを膨張させて機械出力を生成する段階と、前述のガスタービンエンジンの圧縮機セクションを駆動するために機械出力の第１の部分を使用する段階と、発電機、前述の少なくとも１つの酸化剤圧縮機、又は少なくとも１つの他の機械デバイスのうちの少なくとも１つを駆動するために機械出力の第２の部分を使用する段階と、発電機出力の少なくとも一部をローカル配電網又はリモート配電網のうちの少なくとも１つに移出する段階と、グリッド過渡事象を検出する段階と、再循環された低酸素含有ガスストリームの第１の部分の流量を減少させ、これにより加圧酸化剤ストリームの酸素含有量を増加させ、実質的に化学量論比を維持するように燃料流量を増加させ、ガスタービンエンジンの出力を増加させる段階とを含むグリッド外乱応答方法。

実施形態２．加圧酸化剤ストリームを生成するように酸化剤を少なくとも１つの酸化剤圧縮機に導入する段階と、閉ループフィードバック制御システムによって酸化剤圧縮機の入口ガイドベーン、酸化剤圧縮機の可変固定子ベーン、又は酸化剤圧縮機の回転速度のうちの少なくとも１つを調節することによって加圧酸化剤ストリームの流量を制御する段階と、実質的に化学量論比の加圧酸化剤ストリーム及び燃料ストリームを少なくとも１つのガスタービンエンジン燃焼機に導入し、燃焼ポイントの前又は燃焼ポイントでのうちの少なくとも１つにある位置で前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームを実質的に混合する段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを生成するように前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームとの前述の混合気を燃焼させる段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを前述のガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入し、高温高圧の低酸素含有ストリーム及び再循環された低酸素含有ガスストリームを膨張させて機械出力を生成する段階と、前述のガスタービンエンジンの圧縮機セクションを駆動するために機械出力の第１の部分を使用する段階と、発電機、前述の少なくとも１つの酸化剤圧縮機、又は少なくとも１つの他の機械デバイスのうちの少なくとも１つを駆動するために機械出力の第２の部分を使用する段階と、発電機出力の少なくとも一部をローカル配電網又はリモート配電網のうちの少なくとも１つに移出する段階と、グリッド過渡事象を検出する段階と、前述の閉ループフィードバックコントローラを開ループモードに移行し、前述の入口ガイドベーン、前述の可変固定子ベーン、又は前述の酸化剤圧縮機速度のうちの少なくとも１つを調節することによって加圧酸化剤流量を増加させる段階と、実質的に化学量論比を維持するように燃料流量を増加させ、ガスタービンエンジンの出力を増加させる段階とを含むグリッド外乱応答方法。

実施形態３．加圧酸化剤ストリームを生成するように酸化剤を酸化剤圧縮機及び少なくとも１つブースター酸化剤圧縮機に導入する段階と、閉ループフィードバック制御システムによってブースター酸化剤圧縮機の入口ガイドベーン、ブースター酸化剤圧縮機の可変固定子ベーン、又はブースター酸化剤圧縮機の回転速度のうちの少なくとも１つを調節することによって加圧酸化剤ストリームの流量を制御する段階と、実質的に化学量論比の加圧酸化剤ストリーム及び燃料ストリームを少なくとも１つのガスタービンエンジン燃焼機に導入し、燃焼ポイントの前又は燃焼ポイントでのうちの少なくとも１つにある位置で前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームを実質的に混合する段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを生成するように前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームの前述の混合気を燃焼させる段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを前述のガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入し、高温高圧の低酸素含有ストリーム及び再循環された低酸素含有ガスストリームを膨張させて機械出力を生成する段階と、前述のガスタービンエンジンの圧縮機セクションを駆動するために機械出力の第１の部分を使用する段階と、発電機、前述の１つの酸化剤圧縮機、前述の少なくとも１つのブースター酸化剤圧縮機、又は少なくとも１つの他の機械デバイスのうちの少なくとも１つを駆動するために機械出力の第２の部分を使用する段階と、発電機出力の少なくとも一部をローカル配電網又はリモート配電網のうちの少なくとも１つに移出する段階と、グリッド過渡事象を検出する段階と、前述の閉ループフィードバックコントローラを開ループモードに移行し、前述の入口ガイドベーン、前述の可変固定子ベーン、又は前述のブースター酸化剤圧縮機速度のうちの少なくとも１つを調節することによって加圧酸化剤流量を増加させる段階と、実質的に化学量論比を維持するように燃料流量を増加させ、ガスタービンエンジンの出力を増加させる段階とを含むグリッド外乱応答方法。

実施形態４．加圧酸化剤ストリームを生成するように酸化剤を少なくとも１つブースター酸化剤圧縮機に導入する段階と、実質的に化学量論比の加圧酸化剤ストリーム及び燃料ストリームを少なくとも１つのガスタービンエンジン燃焼機に導入し、燃焼ポイントの前又は燃焼ポイントでのうちの少なくとも１つにある位置で前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームを実質的に混合する段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを生成するように前述の加圧酸化剤ストリームと前述の燃料ストリームの前述の混合気を燃焼させる段階と、高温高圧の低酸素含有ストリームを前述のガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入し、高温高圧の低酸素含有ストリーム及び再循環された低酸素含有ガスストリームを膨張させて機械出力を生成する段階と、前述のガスタービンエンジンの圧縮機セクションを駆動するために機械出力の第１の部分を使用する段階と、発電機、前述の少なくとも１つの酸化剤圧縮機、又は少なくとも１つの他の機械デバイスのうちの少なくとも１つを駆動するために機械出力の第２の部分を使用する段階と、発電機出力の少なくとも一部をローカル配電網又はリモート配電網のうちの少なくとも１つに移出する段階と、再循環された低酸素含有ガスストリームの第２の部分を抽出し、加圧生成ガスストリームを生成するように前述の第２の部分を生成ガス圧縮機に導入する段階と、閉ループフィードバック制御システムによって生成ガス圧縮機の入口ガイドベーン、生成ガス圧縮機の可変固定子ベーン、又は生成ガス圧縮機の回転速度のうちの少なくとも１つを調節することによって加圧生成ガスストリームの流量を制御し、加圧生成ガスストリームの第１の部分を送出ポイント又は貯蔵設備のうちの少なくとも１つに送出する段階と、再循環された低酸素含有ガスストリームの第３の部分を放出し、閉ループフィードバック制御システムによって再循環された低酸素含有ガスストリームの前述の第３の部分の流量を制御する段階と、加圧生成ガスストリームの第２の部分を再循環された低酸素含有ガスストリームにリサイクルし、閉ループフィードバック制御システムによって加圧生成ガスストリームの前述の第２の部分の流量を制御する段階と、前述の加圧生成ガスストリーム、再循環された低酸素含有ガスストリームの前述の第３の部分、及び加圧生成ガスストリームの前述の第２の部分の流量を統合制御システムによって制御し、前述の再循環された低酸素含有ガスストリームの少なくとも圧力を制御する段階と、グリッド過渡事象を検出する段階と、前述の加圧生成ガスストリーム閉ループフィードバックコントローラを開ループモードに移行し、前述の生成ガス圧縮機の入口ガイドベーン、前述の生成ガス圧縮機の可変固定子ベーン、又は前述の生成ガス圧縮機の速度のうちの少なくとも１つを調節することによって加圧生成ガス流量を減少させ、移出するのに利用可能な電力を増加させる段階とを含むグリッド外乱応答方法。

実施形態５．ＵＬＥＴプラント作動領域のエミッション準拠ゾーンと非エミッション準拠ゾーンへの分割を更に含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態６．ガスタービン燃焼当量比が、従来の一次周波数応答（ＰＦＲ）方法をサポートしてＥＧＲループ内で利用できる酸素を最大にするように、非エミッション準拠ゾーン内で最小レベルに制御される前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態７．作動の非エミッション準拠ゾーンから作動のエミッション準拠ゾーンへの移行が、希薄燃焼（低当量比）から実質的に量論的燃焼（当量比がほぼ１に等しい）への急速な移行によって達成される前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態８．希薄燃焼から量論的燃焼への移行が、プラント負荷に対して狭いゾーン内で達成され、ＵＬＥＴプラント制御システムが、グリッド周波数変動に対して一時的に鈍感にされる場合がある前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態９．電力を生成して電力の一部分を配電網に提供する排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムの燃焼機内で燃料及び酸化剤を燃焼させる段階と、配電網に関連付けられた過渡事象に応答して配電網に提供される電力の部分を増加させるように、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを制御する段階とを含み、制御する段階が、（Ａ）ＥＧＲガスタービンシステムが燃料希薄燃焼モードで作動している時に過渡事象に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させる段階、（Ｂ）過渡事象に応答して燃焼機内の酸化剤の濃度及び／又は流量を増加させ、燃焼機内で実質的に量論的当量比を維持するように酸化剤の濃度の増加に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させる段階、又は（Ｃ）配電網に提供される電力の部分を増加させるように過渡事象に応答して電力の局所消費を減少させる段階のうちの１又は２以上を含む方法。

実施形態１０．燃料希薄燃焼モードでＥＧＲガスタービンシステムを作動する段階が、余分の酸化剤が存在するＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機を作動する段階を含み、燃焼機への燃料の流量を増加させる段階が、過渡事象に応答して燃焼機への燃料の流量を一時的に増加させる段階を含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１１．酸化剤及び再循環排気ガスを含む入口流れをＥＧＲガスタービンシステム内の燃焼機の上流に配置された酸化剤圧縮機に導入する段階を含み、燃焼機内で酸化剤の濃度を増加させる段階が、過渡事象に応答して入口流れ内の酸化剤対再循環排気ガスの比を増加させる段階を含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１２．再循環排気ガスの流量を過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でより高い流量からより低い流量にプログラム可能な量だけ減少させ、再循環排気ガスの流量の減少に続いて第２のプログラム可能な時間遅延の後に再循環排気ガスの流量をより高い流量まで徐々に増加させる段階を更に含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１３．ＥＧＲガスタービンシステム内の燃焼機の上流に配置された少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを制御する段階を含み、燃焼機内で酸化剤の濃度を増加させる段階が、過渡事象に応答して少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを増加させる段階を含み、少なくとも１つの酸化剤圧縮機が、主酸化剤圧縮機、ブースター酸化剤圧縮機、又はその組合せを含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１４．少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータが、入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置を含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１５．少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを増加させる段階が、過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でより低い性能設定値からより高い性能設定値にプログラム可能な量だけ少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを増加させる段階を含み、少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータの増加の後で第２のプログラム可能な時間遅延の後に少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータをより低い性能設定値まで徐々に減少させる段階を更に含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１６．電力の局所消費を減少させる段階が、過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でより高い性能設定値からより低い性能設定値にプログラム可能な量だけ生成ガス圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを減少させる段階を含み、生成ガス圧縮機の１又は２以上の性能パラメータの減少に続いて第２のプログラム可能な時間遅延の後に生成ガス圧縮機の１又は２以上の性能パラメータをより高い性能設定値まで徐々に増加させる段階を更に含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１７．生成ガス圧縮機の１又は２以上の性能パラメータが、入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置を含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１８．過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のプログラム可能な制約を一時的に増加させる段階を含み、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のプログラム可能な制約が、ＥＧＲガスタービンシステムのトルク限界、速度限界、圧力限界、流量限界、又は電力限界を含む前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態１９．ＥＧＲガスタービンシステムが、超低エミッション技術(ＵＬＥＴ)発電プラントの一部である前述の何れかの実施形態の方法。

実施形態２０．燃料を受け入れて酸化剤と共に燃焼させるように構成された燃焼機、燃焼機からの燃焼生成物によって駆動されるタービン、及びタービンによって駆動され、電力を発生して電力の一部分を配電網に移出するように構成される発電機を含む排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムと、ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを制御するように構成された閉ループコントローラ、及びＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを一時的に制御し、過渡事象に応答して配電網に移出された電力の部分を増加させるように構成され、ＥＧＲガスタービンシステムが非エミッション準拠モードで作動している時に過渡事象に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させる制御信号を与え、ＥＧＲガスタービンシステムが、エミッション準拠モードで作動している時に過渡事象に応答して燃焼機内の酸化剤の濃度を増加させるか、又は電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である制御信号を与えるように構成された開ループコントローラを含む制御システムとを含むシステム。

実施形態２１．閉ループコントローラが、酸化剤の濃度の増加に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させ、燃焼機内で実質的に量論的当量比を維持する制御信号を与えるように構成される前述の何れかの実施形態のシステム。

実施形態２２．燃焼機の上流に配置され、酸化剤流れ及び再循環排気ガス流れを含む入口流れを受け入れるように構成された少なくとも１つの酸化剤圧縮機を含み、開ループコントローラが、過渡事象に応答して再循環排気ガス流れを減少させることによって酸化剤流れ対再循環排気ガス流れの比を増加させる制御信号を制御弁に提供するように構成される前述の何れかの実施形態のシステム。

実施形態２３．燃焼機の上流に配置された少なくとも１つの酸化剤圧縮機を含み、開ループコントローラが、過渡事象に応答して少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを調節する制御信号を少なくとも１つの酸化剤圧縮機に提供するように構成され、少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータが、入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置を含む前述の何れかの実施形態のシステム。

実施形態２４．ＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス再循環(ＥＧＲ)ループから排気ガスの流れを受け入れて圧縮するように構成された生成ガス圧縮機を含み、開ループコントローラが、生成ガス圧縮機による電力の局所消費の低減のために生成ガス圧縮機の入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置のうちの１又は２以上を調節する制御信号を生成ガス圧縮機に提供するように構成される前述の何れかの実施形態のシステム。

実施形態２５．制御システムが、ＥＧＲガスタービンシステムが非エミッション準拠モードで作動している時にＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機内で約０．３〜０．７の当量比を維持する制御信号を与えるように構成される前述の何れかの実施形態のシステム。

実施形態２６．不足周波数又は不足電圧事象である過渡事象がＥＧＲガスタービンシステムに連結された配電網内で生じていると決定する命令と、ＥＧＲガスタービンシステムが非量論的燃焼モードで作動している時に過渡事象に応答してＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機への燃料の流量を増加させる命令と、ＥＧＲガスタービンシステムが量論的燃焼モードで作動している時に過渡事象に応答して燃焼機への燃料の流量を増加させる前に燃焼機への酸化剤の流量を増加させるか、又は取り付けられた配電網に移出される電力の部分を増加するために電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である命令とを含む電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体。

実施形態２７．燃焼機への酸化剤の流量を増加させる命令が、制御信号をＥＧＲガスタービンシステムのＥＧＲループにおいて酸化剤圧縮機の上流に配置された制御弁に提供し、過渡事象に応答して酸化剤圧縮機の入口への再循環排気ガスの流れを減少させる命令を含む前述の何れかの実施形態の媒体。

実施形態２８．燃焼機への酸化剤の流量を増加させる命令が、過渡事象に応答して燃焼機の上流に配置された少なくとも１つの酸化剤圧縮機の入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置のうちの１又は２以上を調節し、少なくとも１つの酸化剤圧縮機の性能を向上させる命令を含む前述の何れかの実施形態の媒体。

実施形態２９．電力の局所消費を減少させる命令が、生成ガス圧縮機の入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置のうちの１又は２以上を調節し、生成ガス圧縮機による電力消費を減少させる命令を含む前述の何れかの実施形態の媒体。

本書の説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、かつ同じくあらゆる当業者がいずれかのデバイス又はシステムを作り、使用していずれかの組み込まれた方法を実行することを含む本発明を実施することを可能にするために実施例を使用している。本発明の特許請求可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、かつ当業者に想起される他の実施例を含む場合がある。そのような他の実施例は、それらが、特許請求の範囲の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、又はそれらが、特許請求の範囲の文字通りの言語からの差異が実質的でない均等構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内であるように意図している。

４２ 排気ガス
５２ ＳＥＧＲガスタービンシステム
６８ 酸化剤
７０ 燃料
１７２ 燃焼生成物

Claims (21)

1. 電力を生成して該電力の一部分を配電網に提供する排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムの燃焼機内で燃料及び酸化剤を燃焼させる段階と、
   前記配電網に関連付けられた過渡事象に応答して該配電網に提供される電力の前記一部分を増加させるように前記ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを制御する段階と、を含み、
   前記制御する段階が、
   （Ａ）前記ＥＧＲガスタービンシステムが燃料希薄燃焼モードで作動している時に、前記過渡事象に応答して前記燃焼機への燃料の流量を増加させる段階、
   （Ｂ）前記過渡事象に応答して前記燃焼機内の酸化剤の濃度及び／又は流量を増加させ、かつ前記酸化剤の増加した濃度及び／又は流量に応答して前記燃焼機への燃料の流量を増加させて前記燃焼機内の実質的に量論的当量比を維持する段階、又は
   （Ｃ）前記過渡事象に応答して前記電力の局所消費を減少させて前記配電網に提供される電力の前記部分を増加させる段階、
   のうちの１又は２以上を含む、
   ことを特徴とする方法。
2. 燃料希薄燃焼モードで前記ＥＧＲガスタービンシステムを作動させる段階が、過剰な酸化剤が存在する該ＥＧＲガスタービンシステムの前記燃焼機を作動させる段階を含み、
   前記燃焼機への燃料の前記流量を増加させる段階が、前記過渡事象に応答して前記燃焼機への燃料の流量を一時的に増加させる段階を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記酸化剤と再循環排気ガスとを含む入口流れを前記ＥＧＲガスタービンシステム内の前記燃焼機の上流に配置された酸化剤圧縮機に導入する段階を含み、
   前記燃焼機内の前記酸化剤の前記濃度を増加させる段階が、前記過渡事象に応答して前記入口流れ内の該酸化剤対前記再循環排気ガスの比を増加させる段階を含む、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記再循環排気ガスの流量は、前記過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でより高い流量からより低い流量にプログラム可能な量だけ減少され、
   前記方法が、
   前記再循環排気ガスの前記流量を減少させる段階に続いて第２のプログラム可能な時間遅延の後で該再循環排気ガスの流量を前記より高い流量まで徐々に増加させる段階を更に含む、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記ＥＧＲガスタービンシステム内の燃焼機の上流に配置された少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを制御する段階を含み、
   前記燃焼機内の酸化剤の濃度及び／又は流量を増加させる段階が、前記過渡事象に応答して前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の前記１又は２以上の性能パラメータを増加させる段階を含み、
   前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機は、主酸化剤圧縮機、ブースター酸化剤圧縮機、又はその組合せを含む、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の前記１又は２以上の性能パラメータは、入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置を含む、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを増加させる段階が、該少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを前記過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でより低い性能設定値からより高い性能設定値までプログラム可能な量だけ増加させる段階を含み、
   前記方法が、
   前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の前記１又は２以上の性能パラメータを増加させる段階に続いて、前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを第２のプログラム可能な時間遅延の後で前記より低い性能設定値まで徐々に減少させる段階を更に含む、
   請求項５に記載の方法。
8. 前記電力の局所消費を減少させる段階が、生成ガス圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを前記過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後でより高い性能設定値からより低い性能設定値までプログラム可能な量だけ減少させる段階を含み、
   前記方法が、
   前記生成ガス圧縮機の前記１又は２以上の性能パラメータを減少させる段階に続いて、該生成ガス圧縮機の該１又は２以上の性能パラメータを第２のプログラム可能な時間遅延の後で前記より高い性能設定値まで徐々に増加させる段階を更に含む、
   請求項１に記載の方法。
9. 前記生成ガス圧縮機の前記１又は２以上の性能パラメータは、入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置を含む、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記過渡事象に続いて直ちに又は第１のプログラム可能な時間遅延の後で前記ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のプログラム可能な制約を一時的に増加させる段階を含み、
    前記ＥＧＲガスタービンシステムの前記１又は２以上のプログラム可能な制約は、該ＥＧＲガスタービンシステムのトルク限界、速度限界、圧力限界、流量限界、又は電力限界を含む、
    請求項１に記載の方法。
11. 前記ＥＧＲガスタービンシステムは、超低エミッション技術(ＵＬＥＴ)発電プラントの一部である、
    請求項１に記載の方法。
12. システムであって、
    該システムが排気ガス再循環（ＥＧＲ）ガスタービンシステムを備え、該ＥＧＲガスタービンシステムが、
    燃料を受け入れて酸化剤と共に燃焼させるように構成された燃焼機と、
    該燃焼機からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、
    該タービンによって駆動され、電力を発生して該電力の一部分を配電網に移出するように構成された発電機と、
    制御システムと、を有し、該制御システムが、
    前記ＥＧＲガスタービンシステムの１又は２以上のパラメータを制御するように構成された閉ループコントローラと、
    過渡事象に応答して前記配電網に移出される前記電力の前記部分を増加させるために前記ＥＧＲガスタービンシステムの前記１又は２以上のパラメータを一時的に制御するように構成された開ループコントローラと、を含み、
    前記開ループコントローラが、
    前記ＥＧＲガスタービンシステムが非エミッション準拠モードで作動している時に前記過渡事象に応答して前記燃焼機への燃料の流量を増加させる制御信号を与え、かつ
    前記ＥＧＲガスタービンシステムがエミッション準拠モードで作動している時に前記過渡事象に応答して前記燃焼機内の酸化剤の濃度を増加させるか、又は前記電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である制御信号を与えるように構成されている、
    ことを特徴とするシステム。
13. 前記閉ループコントローラは、前記酸化剤の増加した濃度に応答して前記燃焼機への燃料の前記流量を増加させて該燃焼機内で実質的に量論的な当量比を維持する制御信号を与えるように構成されている、
    請求項１２に記載のシステム。
14. 前記燃焼機の上流に配置され、かつ酸化剤流れと再循環排気ガス流れとを含む入口流れを受け入れるように構成された少なくとも１つの酸化剤圧縮機を含み、
    前記開ループコントローラは、前記過渡事象に応答して前記再循環排気ガス流れを減少させることによって前記酸化剤流れ対前記再循環排気ガス流れの比を増加させる制御信号を制御弁に与えるように構成される、
    請求項１２に記載のシステム。
15. 前記燃焼機の上流に配置された少なくとも１つの酸化剤圧縮機を含み、
    前記開ループコントローラは、前記過渡事象に応答して前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の１又は２以上の性能パラメータを調節する制御信号を該少なくとも１つの酸化剤圧縮機に与えるように構成され、
    前記少なくとも１つの酸化剤圧縮機の前記１又は２以上の性能パラメータは、入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置を含む、
    請求項１２に記載のシステム。
16. 前記ＥＧＲガスタービンシステムの排気ガス再循環(ＥＲＧ)ループから排気ガスの流れを受け入れて圧縮するように構成された生成ガス圧縮機を備え、
    前記開ループコントローラは、前記生成ガス圧縮機による前記電力の前記局所消費を減少させるために該生成ガス圧縮機の入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置のうちの１又は２以上を調節する制御信号を該生成ガス圧縮機に与えるように構成されている、
    請求項１２に記載のシステム。
17. 前記制御システムは、前記ＥＧＲガスタービンシステムが前記非エミッション準拠モードで作動している時に該ＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機内の約０．３と０．７の間の当量比を維持する制御信号を与えるように構成されている、
    請求項１２に記載のシステム。
18. 電子デバイスのプロセッサによって実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、
    前記命令は、
    不足周波数又は不足電圧事象である過渡事象が、ＥＧＲガスタービンシステムに連結された配電網に起こっていると決定する命令と、
    前記ＥＧＲガスタービンシステムが非量論的燃焼モードで作動している時に前記過渡事象に応答して該ＥＧＲガスタービンシステムの燃焼機への燃料の流量を増加させる命令と、
    前記ＥＧＲガスタービンシステムが量論的燃焼モードで作動している時に前記過渡事象に応答して前記燃焼機への燃料の流量を増加させる前に該燃焼機への酸化剤の流量を増加させるか、又は取り付けられた配電網に移出される電力の一部分を増加させるために該電力の局所消費を減少させるか、又はその両方である命令と、を含む、
    ことを特徴とする媒体。
19. 前記燃焼機への酸化剤の前記流量を増加させる前記命令は、前記ＥＧＲガスタービンシステムのＥＧＲループ内の酸化剤圧縮機の上流に配置された制御弁に前記過渡事象に応答して該酸化剤圧縮機の入口への再循環排気ガスの流れを減少させる制御信号を与える命令を含む、
    請求項１８に記載の媒体。
20. 前記燃焼機への酸化剤の前記流量を増加させる前記命令は、前記過渡事象に応答して該燃焼機の上流に配置された少なくとも１つの酸化剤圧縮機の入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置のうちの１又は２以上を調節して該少なくとも１つの酸化剤圧縮機の性能を向上させる命令を含む、
    請求項１８に記載の媒体。
21. 前記電力の前記局所消費を減少させる前記命令は、生成ガス圧縮機の入口ガイドベーン位置、可変固定子ベーン位置、速度、入口絞り弁位置、放出絞り弁位置、又はリサイクル弁位置のうちの１又は２以上を調節して該生成ガス圧縮機による電力消費を減少させる命令を含む、
    請求項１８に記載の媒体。

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