JP6289447B2 - ガスタービンエンジンの複数の流路で使用する排出ガスを再循環するシステム及び方法 - Google Patents

ガスタービンエンジンの複数の流路で使用する排出ガスを再循環するシステム及び方法 Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年４月２６日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＯＬＩＮＧ Ａ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＷＩＴＨ ＡＮ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＰＲＯＶＩＤＥＤ ＢＹ ＴＨＥ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ」である米国特許本出願第１３／４５６，５７５号、２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２、１１８号、２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＦＵＥＬ−ＤＩＬＵＥＮＴ ＭＩＸＩＮＧ ＩＮ Ａ ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２、１１５号、２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＯＸＩＤＡＮＴ−ＤＩＬＵＥＮＴ ＭＩＸＩＮＧ ＩＮ Ａ ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２、１１４号、及び２０１２年１１月２日出願の名称が「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＬＯＡＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＷＩＴＨ ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＴＯＩＣＨＩＯＭＥＴＲＩＣ ＥＸＨＡＵＳＴ ＧＡＳ ＲＥＣＩＲＣＵＬＡＴＩＯＮ ＧＡＳ ＴＵＲＢＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」である米国特許仮出願第６１／７２２、１１１号に対して優先権及び利益を主張し、これら特許出願の全ては、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
（技術分野）
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、高温の燃焼生成物によって駆動されたときに、回転出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、酸化剤を圧縮して燃焼器セクションに吸入させるようにし、また、発電機を駆動して電気エネルギーを生成することができる。
場合によっては、燃焼器セクション内の燃焼器の温度は、窒素及び硫黄ベース化学種に好適なレベルのものとすることができ、これら化学種は、燃焼生成物中で窒素酸化物（以下ＮＯX）及び硫黄酸化物（以下ＳＯX）をそれぞれ生成することができる。これらの酸化副生成物は、一般に望ましくないものであり、高温燃焼生成物から発生する排出ガスを別の用途で使用できなくなる可能性がある。
加えて、燃焼生成物は、比較的高い温度を有するので、燃焼生成物が接触することができる構成要素は、その結果加熱される。場合によっては、この加熱は、構成要素の熱膨張をもたらす可能性がある。このような熱膨張が可動部品において生じた場合には、可動部品と固定部品との間のクリアランスが影響を受ける可能性がある。
最初に請求項に記載された主題の範囲内にある特定の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろそれらの実施形態は、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、下記に説明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。
第１の実施形態において、システムは、ガスタービンシステムを含む。ガスタービンシステムは、タービン燃焼器と、該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、タービンによって駆動される排出ガス圧縮器と、を含む。排出ガス圧縮機は、排出ガスを圧縮してタービン燃焼器に供給するよう構成される。ガスタービンシステムはまた、排出ガス再循環（ＥＧＲ）システムを含む。ＥＧＲシステムは、タービンからガスタービンシステムの第１及び第２の排出ガス入口に１又は２以上の排出ガス再循環経路に沿って排出ガスを再循環するよう構成され、排出ガス再循環システムは、スクラビングシステムと、少なくとも第２の排出ガス入口の上流側に湿分分離器とを含む。第１の排出ガス入口により、排出ガス圧縮器が排出ガスを圧縮するために排出ガスを吸入するのが可能となり、第２の排出ガス入口は、第１の排出ガス入口から分離されている。
別の実施形態において、方法は、タービンを用いて燃焼ガスから排出ガスを生成するステップと、排出ガスを排出ガス再循環経路に沿って再循環するステップと、排出ガス処理システムを用いて排出ガス再循環経路に沿った排出ガス内の湿分を低減するステップと、排出ガスを排出ガス圧縮器の第１の排出ガス入口に供給して圧縮するステップと、排出ガスを排出ガス再循環経路から第１の排出ガス入口から分離された第２の排出ガス入口に供給し、温度制御、クリアランス制御、圧力制御、シール、又はこれらの組み合わせを行うステップと、を含む。
別の実施形態において、システムは、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、１又は２以上のプロセッシングデバイスとを有する制御システムを含み、該プロセッシングデバイスは、１又は２以上の命令セットを実行して、排出ガス再循環ガスタービン（ＥＧＲ ＧＴ）システムのタービン、ＥＧＲ ＧＴシステムの排出ガス圧縮器、又はシステムの別の構成要素、或いはこれらの組み合わせのパラメータを示すフィードバックを受け取り、該フィードバックの結果として、排出ガス圧縮のための排出ガス圧縮器の排出ガス吸入口から分離された第１の排出ガス入口に排出ガス再循環経路から提供される排出ガス流を調整する、ように構成されている。
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。
炭化水素生成システムに結合されたタービンベースのサービスシステムを有するシステムの１つの実施形態の概略図である。 制御システム及び複合サイクルシステムを更に示す、図１のシステムの１つの実施形態の概略図である。 ガスタービンエンジン、排出ガス供給システム、及び排出ガス処理システムの詳細を更に示す、図１及び２のシステムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜３のシステムを作動させるプロセスの１つの実施形態のフローチャートである。 図１〜３のタービンベースのサービスシステムにおいて再循環排出ガスを利用できる方法の１つの実施形態を示す、図１〜３のシステムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜３のタービンベースのサービスシステムのタービンにおいて再循環排出ガスを利用できる方法の１つの実施形態を示す、図１〜３のシステムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜３のタービンベースのサービスシステムの排出ガス圧縮器において再循環排出ガスを利用できる方法の１つの実施形態を示す、図１〜３のシステムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜３のタービンベースのサービスシステムの酸化剤圧縮システムにおいて再循環排出ガスを利用できる方法の１つの実施形態を示す、図１〜３のシステムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜３のタービンベースのサービスシステムの酸化剤圧縮システムにおいて再循環排出ガスを利用できる方法の１つの実施形態を示す、図１〜３のシステムの１つの実施形態の概略図である。
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ために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。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装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。その上、このような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。
本明細書において、例示的な詳細な実施形態が開示される。但し、本明細書で開示される特定の構造及び機能上の詳細事項は、単に例示的な実施形態を説明する目的で示しているに過ぎない。しかしながら、本発明の実施形態は、多くの代替形態として具現化することができ、本明細書に記載した実施形態のみに限定されるものと解釈すべきではない。
従って、例示的な実施形態は、種々の修正及び代替形態が可能であるが、この実施形態は、図面において例証として示されており、本明細書において詳細に説明する。しかしながら、開示した特定の形態に例示的な実施形態を限定する意図はなく、逆に例示的な実施形態は、該例示的な実施形態の技術的範囲内にある全ての変形形態、均等形態、及び代替形態を保護すべきである点は理解されたい。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、例示的な実施形態を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。本明細書内で使用する場合に、用語「備える」、「備えている」、「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１又は２以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。
用語「第１」、「第２」、「１次」、「２次」、その他は、種々の要素を説明するために本明細書で使用されるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、単に、ある要素を別の要素と区別するのに使用される。例えば、限定ではないが、例示的な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用語「及び／又は」とは、関連する記載品目の１又は２以上の何れか及び全ての組み合わせを含む。
本明細書では便宜上特定の専門用語を用いる場合があるが、これは、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「右側」、「前側」、「後側」、「頂部」、「底部」、「水平方向」、「垂直方向」、「上流側」、「下流側」、「前方」、「後方」、などの用語は、図示の構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、本発明の実施形態の１つ又は複数の要素は、あらゆる方向に配向することができ、従って、特に明記しない限り、この用語は、このような変形形態を含むものとして理解されたい。
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、排出ガス再循環（ＥＧＲ）を備えたガスタービンシステムに関し、より詳細には、ＥＧＲを用いたガスタービンシステムの量論的作動に関する。例えば、ガスタービンシステムは、排出ガス再循環経路に沿って排出ガスを再循環させ、再循環された排出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、様々な目標とするシステムにおいて使用するために排出ガスを取り込むよう構成することができる。燃料及び／又は酸化剤の流れを制御することに加えて、量論的燃焼と共に排出ガスを再循環することによって、排出ガス中のＣＯ2の濃度レベルを上昇させるのに役立ち、その結果、種々の目標とする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、排出ガス再循環経路に沿って種々の排出ガスプロセス（例えば、熱回収、触媒反応、その他）を利用し、これによりＣＯ2の濃度レベルを上昇させ、他のエミッション（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素）の濃度レベルを低下させ、エネルギー回収（例えば、熱回収ユニットを用いて）を向上させることができる。
目標用途（例えば、原油二次回収）において再循環排出ガスを利用することに加えて、再循環排出ガスはまた、ＥＧＲガスタービンシステムの作動効率を向上させるのに利用することができる。例えば、再循環排出ガスが冷却されて湿分を比較的含んでいない実施形態において、再循環排出ガスは、タービンケーシング、タービン段、圧縮機ケーシング、圧縮機段、他の機械設備、及び同様のものなどのタービンシステムの種々の構成要素を冷却するのに用いることができる。加えて、又は代替として、再循環排出ガスは、ガスタービンシステムのシャフトがシステムの種々の構成要素（例えば、排出ガス圧縮機及び／又はタービン）に結合する１又は２以上の軸受組立体に配向することができる。このようにして再循環排出ガスを配向することにより、軸受組立体の冷却の向上、軸受組立体のシールの向上、又はこれらの組み合わせを可能にすることができる。更に別の実施形態において、再循環排出ガスは、酸化剤圧縮機に提供される酸化剤を予熱するためなどの熱統合に利用することができる。
実際には、種々の構成要素における作動時間の増大、冷却性能の向上に起因する種々の構成要素の作動範囲の拡大、及び同様のものを含む、複数の利点は、本開示によるＥＧＲガスタービンシステム内で再循環排出ガスを利用することにより実現することができる。このような実施形態は、以下で更に詳細に説明するが、ＥＧＲガスタービンシステムの一般的構成要素が最初に紹介された後、ＥＧＲガスタービンシステム内で再循環排出ガスを利用できる方式の具体的な実施例が続く。
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、排出ガス）などの種々のサービスを提供し、オイル及び／又はガスの生成又は取り出しを促進するよう構成される。図示の実施形態において、炭化水素生成システム１２は、オイル／ガス抽出システム１６及び原油二次回収（ＥＯＲ）システム１８を含み、これらは、地下リザーバ２０（例えば、オイル、ガス、又は炭化水素リザーバ）に結合される。オイル／ガス抽出システム１６は、オイルガス井戸２６に結合された様々な坑外設備（クリスマスツリー又は生成ツリー２４など）を含む。更に、井戸２６は、地中３２にある掘削ボア３０を通って地下リザーバ２０まで延びる１又は２以上の管体２８を含むことができる。ツリー２４は、地下リザーバ２０との間で圧力を調節し流れを制御する、１又は２以上のバルブ、チョーク、分離スリーブ、噴出防止装置、及び種々の流れ制御部を含む。ツリー２４は、一般に、地下リザーバ２０の外への生成流体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成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、排出ガス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、１又は２以上の管体３６を通って地下リザーバ２０に流体４０（例えば、排出ガス４２）を送る。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、炭化水素生成システム１２の１又は２以上の管体２８を通ってオイル／ガス４８を上方に送り出す。以下でより詳細に検討するように、注入流体４０は、タービンベースのサービスシステム１４から生じた排出ガス４２を含むことができ、タービンベースのサービスシステム１４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出ガス４２を発生させることができる。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により使用するための排出ガス（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、量論的排出ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステム５２及び排出ガス（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、リーン制御モード又は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、燃料及び酸化剤のリーン燃焼をもたらす。対照的に、当量比１．０は、リッチでもなく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出ガスをもたらすことができる。例えば、排出ガス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、排出ガス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、排出ガス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ことができる。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、ＨＣ、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、大気中に排出された）、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ける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及び排出ガス再循環（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から生じた排出ガス６０を受け取り処理する。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、排出ガス６０からの熱を水ストリームに伝達して蒸気６２を発生するよう機能する。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、排出ガス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にとって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、排出ガス６６をＳＥＧＲガスタービンシステム５２に出力又は再循環すると同時に、排出ガス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、排出ガス４２は、炭化水素生成システム１２のＥＯＲシステム１８にて使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２から直接（すなわち、ＥＧプロセスシステム５４を通過することなく）抽出することができる。
排出ガス再循環は、ＥＧプロセスシステム５４のＥＧＲシステム５８により処理される。例えば、ＥＧＲシステム５８は、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、及び排出ガスプロセスシステム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）、及び制御部を含み、排出ガス再循環経路に沿って出力（例えば、排出された排出ガス６０）から入力（例えば、吸入された排出ガス６６）まで排出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出ガス６６を吸入させ、これにより排出ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼器セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、燃料７０は、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、シンガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、ケロシン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、バイオ燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。
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出ガス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出ガス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間（すなわち、酸化剤６８及び燃料７０が混合されるときに）の量論的組成点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、排出ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、拡散燃料ノズル又は予混合燃料ノズルの何れかにおいて酸化剤６８、燃料７０、又は両方と予混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排出ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、各燃焼器内での燃焼点又はその下流側にて燃焼器内に注入することができる。これらの希釈剤を使用することにより、火炎（例えば、予混合火炎又は拡散火炎）の調質を助け、これにより一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ2）などのＮＯXエミッションの低減を助けることができる。火炎のタイプに関係なく、燃焼は、１又は２以上のタービン段を駆動するための高温燃焼ガス又は排出ガス６０を生成する。各タービン段が排出ガス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、排出ガス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、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。
排出ガスの抽出はまた、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から排出ガス４２を受け取り、排出ガス４２を処理し、次いで、種々の目標システムに排出ガス４２を供給又は分配する排出ガス（ＥＧ）抽出システム８０及び排出ガス（ＥＧ）処理システム８２を有する排出ガス（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、排出ガス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、抽出した排出ガス４２の温度、圧力、及び流量を制御する。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、排出ガス圧縮機、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、その他のパーセンテージ）の制御が可能となる。
抽出した排出ガス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出ガス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のような排出ガス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（例えば、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム）の中間濃度レベルである第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、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、又は中間濃度ＣＯ2ストリーム９５は、単独で、又は種々の組み合わせで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以上の未処理排出ガス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にて排出ガス４２を抽出し、排出ガス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、排出ガス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を通過する排出ガス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、又は互いに一体化することができ、従って、独立した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から抽出される排出ガス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、抽出した排出ガス４２は、ＥＧプロセスシステム５４において実質的に量論的燃焼及び／又はガス処理に起因して、実質的に酸化剤６８及び燃料７０（例えば、未燃燃料又は炭化水素）が存在しない場合がある。更に、目標システムに応じて、抽出した排出ガス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、抽出した排出ガス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、抽出した排出ガス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、排出ガス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での排出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もなしで排出ガス６６を圧縮する（すなわち、排出ガス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出ガス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、圧縮機排出ケーシングに沿ったポートにて、燃焼器セクションにおける各燃焼器に沿ったポートにて、又はこれらの組み合わせに位置付けることができる。特定の実施形態において、排出ガス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。
排出ガス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）各燃焼器の燃焼部分（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、排出ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の実質的に量論的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出ガス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（又は排出ガス）は、ＥＯＲシステム１８に送られる排出ガス４２として使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２のタービンセクションから抽出することができる。タービンセクションに沿って、抽出ポイント７６は、隣接するタービン段の間の段間ポートなどの何れかのタービン段に位置付けることができる。従って、上述の抽出ポイント７６の何れかを用いて、タービンベースのサービスシステム１４は、排出ガス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を例示した、図１のシステム１０の１つの実施形態の概略図である。図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、複合サイクルシステム１０２を含み、該複合サイクルシステム１０２は、トッピングサイクルとしてＳＥＧＲガスタービンシステム５２と、ボトミングサイクルとして蒸気タービン１０４と、排出ガス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、排出ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合して、量論的燃焼（例えば、予混合及び／又は拡散火炎）をし、これにより排出ガス６０機械出力７２電気出力７４、及び／又は水６４を生成する。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、発電機、酸化剤圧縮機（例えば、主空気圧縮機）、ギアボックス、ポンプ、炭化水素生成システム１２の設備、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動することができる。一部の実施形態において、機械装置１０６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と縦一列に配列された、発電機又は蒸気タービン（例えば、蒸気タービン１０４）などの他の駆動装置を含むことができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（及び何らかの追加の駆動装置）によって駆動される機械装置１０６の出力は、機械出力７２及び電気出力７４を含むことができる。機械出力７２及び／又は電気出力７４は、炭化水素生成システム１２に動力を供給するために施設内で用いることができ、電気出力７４は、送電網又はこれらの組み合わせに配電することができる。機械装置１０６の出力はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼セクションに吸入するため、圧縮酸化剤６８（例えば、空気又は酸素）などの圧縮流体を含むことができる。これらの出力（例えば、排出ガス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、実質的に酸素を伴わない場合がある排出ガス４２、６０を生成し、該排出ガス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、排出ガス４２（例えば、ストリーム９５）を処理して炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に送給することができる。上記で検討したように、ＥＧプロセスシステム５４は、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むことができる。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらを用いて排出ガス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は、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、排出ガス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出ガス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出ガス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。排出ガス６０に関しては、ＥＧプロセスシステム５４の実施形態は、排出ガス６０をＨＲＳＧ５６に通過させるかどうかに関係なく、ＥＧＲシステム５８を通じて排出ガス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の排出出口から排出入口まで延びる排出ガス再循環経路１１０を有する。排出ガス６０は、経路１１０に沿って、図示の実施形態においてＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むＥＧプロセスシステム５４を通過する。ＥＧＲシステム５８は、経路１１０に沿って直列及び／又は並列配列で、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）を含むことができる。換言すると、ＥＧＲシステム５８は、システム５２の排出ガス出口及び排出ガス入口間の排出ガス再循環経路１１０に沿って、何らかの流れ制御構成要素、圧力制御構成要素、温度制御構成要素、湿度制御構成要素、及びガス組成制御構成要素を含むことができる。従って、経路１１０に沿ってＨＲＳＧ５６を備えた実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、ＥＧＲシステム５８の１つの構成要素とみなすことができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、排出ガス再循環経路１１０とは独立して排出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に対して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、排出ガス６０を吸入して、再循環される排出ガス６０、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出ガス４２、或いは別の出力の排出ガスを出力する。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排出ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０（例えば、予混合火炎及び／又は拡散火炎）を吸入して混合し、量論的燃焼して、ＥＧプロセスシステム５４、炭化水素生成システム１２、又は他のシステム８４に分配するために実質的に酸素及び燃料を含まない排出ガス６０を生成する。
図１を参照して上述したように、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、排出ガス注入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から排出ガス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出ガス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。
排出ガス４２、排出ガス６６及び／又は蒸気６２の量、品質、及び流れは、制御システム１００により制御することができる。制御システム１００は、タービンベースのサービスシステム１４に完全に専用とすることができ、或いはまた、任意選択的に、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４の制御を行うことができる。図示の実施形態において、制御システム１００は、プロセッサ１２０、メモリ１２２、蒸気タービン制御部１２４、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６、及び機械制御部１２８を有するコントローラ１１８を含む。プロセッサ１２０は、タービンベースのサービスシステム１４を制御するために単一のプロセッサ、又はトリプル冗長プロセッサのような２又はそれ以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。制御部１２４、１２６、及び１２８は、ソフトウェア及び／又はハードウェア制御部を含むことができる。例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８は、メモリ１２２上に格納されてプロセッサ１２０により実行可能な種々の命令又はコードを含むことができる。制御部１２４は、蒸気タービン１０４の作動を制御するよう構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するよう構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するよう構成される。従って、コントローラ１１８（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）は、タービンベースのサービスシステム１４の種々のサブシステムを協働させて、炭化水素生成システム１２に排出ガス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、図示され本明細書で記載される各要素（例えば、システム、サブシステム、及び構成要素）は、（例えば、このような要素の直接内部に、上流側に、又は下流側に）センサ及び制御デバイスのような、１又は２以上の工業用制御特徴要素を含み、これらは、工業用制御ネットワークを介してコントローラ１１８と共に互いに通信可能に結合される。例えば、各要素に関連する制御デバイスは、専用のデバイスコントローラ（例えば、プロセッサ、メモリ、及び制御命令を含む）、１又は２以上のアクチュエータ、バルブ、スイッチ、及び工業用制御機器を含むことができ、これらは、センサフィードバック１３０、コントローラ１１８からの制御信号、ユーザからの制御信号、又はこれらの組み合わせに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で記載される制御機能を何れも、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）の実行で使用するセンサフィードバック１３０を得るために、システム１０全体にわたって配置された１又は２以上のセンサを含む。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、或いは、タービンベースのサービスシステム１４又は炭化水素生成システム１２にわたる他の何れかの構成要素にわたって配置されたセンサから取得することができる。例えば、センサフィードバック１３０は、温度フィードバック、圧力フィードバック、流量フィードバック、火炎温度フィードバック、燃焼ダイナミックスフィードバック、吸入酸化剤組成フィードバック、吸入燃料組成フィードバック、排出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、排出ガス４２、６０の出力量、水６４の出力量又は品質、又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出ガス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、及び排出ガス再循環経路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以上の排出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、及び排出エミッションセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び組成センサを含むことができる。エミッションセンサは、窒素酸化物（例えば、ＮＯxセンサ）、炭素酸化物（例えば、ＣＯセンサ及びＣＯ2センサ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯXセンサ）、水素（例えば、Ｈ2センサ）、酸素（例えば、Ｏ2センサ）、未燃炭化水素（例えば、ＨＣセンサ）、又は他の不完全燃焼生成物、或いはこれらの組み合わせに対するセンサを含むことができる。
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で維持するよう、（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への排出ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０の吸入流れを調整（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、排出エミッション（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／又は当量比を求め、次いで、排出エミッション（例えば、排出ガス４２の濃度レベル）及び／又は当量比を調整するよう１又は２以上の構成要素を制御することができる。制御される構成要素は、限定ではないが、酸化剤６８、燃料７０、及び排出ガス６６のための供給経路に沿ったバルブ；ＥＧプロセスシステム５４における酸化剤圧縮機、燃料ポンプ、又は何れかの構成要素；ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの構成要素；又はこれらの組み合わせを含む、図示され図面を参照して説明される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、及び排出ガス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（例えば、酸化燃料、熱、電気、その他）のための供給源、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、排出ガス再循環経路１１０、通気経路（例えば、大気中に排出された）、又はＥＧ供給システム７８への抽出経路に沿った種々の排出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、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）未満など、エミッションレベル（例えば、排出ガス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、排出エミッション（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）の排出エミッション（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）の排出エミッション（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）の排出エミッション（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）の排出エミッション（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）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）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。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）の排出エミッション（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）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、又は２００ｐｐｍｖの目標範囲内に、及び窒素酸化物（例えば、ＮＯX）の排出エミッション（例えば、濃度レベル）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にて施設内に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。対照的に、リモートインタフェース１３４は、インターネット接続を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２の施設外に配置されたコンピュータワークステーションを含むことができる。これらのインタフェース１３２及び１３４は、センサフィードバック１３０、作動パラメータ及びその他の１又は２以上のグラフィック表示を通じてなど、タービンベースのサービスシステム１４の監視及び制御を可能にする。
この場合も同様に、上述のように、コントローラ１１８は、タービンベースのサービスシステム１４の制御を可能にする様々な制御部１２４、１２６、及び１２８を含む。蒸気タービン制御部１２４は、センサフィードバック１３０を受け取り、蒸気タービン１０４の作動を可能にする制御コマンドを出力することができる。例えば、蒸気タービン制御部１２４は、ＨＲＳＧ５６、機械装置１０６、蒸気６２の経路に沿った温度及び圧力センサ、水１０８の経路に沿った温度及び圧力センサ、及び機械出力７２及び電気出力７４を示す種々のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧプロセスシステム５４、又はこれらの組み合わせに沿って配置された１又は２以上のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部又は外部に配置された温度センサ、圧力センサ、クリアランスセンサ、振動センサ、火炎センサ、燃料組成センサ、排出ガス組成センサ、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における排出ガス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、排出ガス６０における酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のレベルを排出ガス注入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、閾値レベルは、排出ガス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（及び他の排出エミッション）の閾値レベルが、排出ガス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での燃焼において約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、排出ガス４２、６０、９５の温度、圧力、流量、及びガス組成を排出ガス注入ＥＯＲシステム１１２、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０に好適な範囲内に維持するよう、ＥＧ抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を制御することができる。上記で検討したように、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2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内への排出ガス４２を精製及び／又は分離するよう制御することができる。排出ガス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ための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以上の排出ガス圧縮機又は圧縮機段１５８を含む。同様に、燃焼器セクション１５４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の回転軸線１６２の周りで円周方向に配置された１〜２０の燃焼器１６０のような１又は２以上の燃焼器１６０を含む。更に、各燃焼器１６０は、排出ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するよう構成された１又は２以上の燃料ノズル１６４を含むことができる。例えば、各燃焼器１６０のヘッド端部部分１６６は、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上の燃料ノズル１６４を収容することができ、該燃料ノズルは、排出ガス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を予混合するよう構成された）及び／又は拡散燃料ノズル１６４（例えば、酸化剤／燃料拡散火炎の生成のため酸化剤６８及び燃料７０の別個の流れを注入するよう構成された）のあらゆる組み合わせを含むことができる。予混合燃料ノズル１６４の実施形態は、燃焼室１６８における注入及び燃焼の前にノズル１６４内で酸化剤６８及び燃料７０を内部で混同するためのスワールベーン、混合チャンバ、又は他の特徴要素を含むことができる。予混合燃料ノズル１６４はまた、少なくとも一部が部分的に混合された酸化剤６８及び燃料７０を受け取ることができる。特定の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離すると同時に、注入ポイントまで１又は２以上の希釈剤（例えば、排出ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）の流れを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、排出ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）を酸化剤６８及び／又は燃料７０と部分的に混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排出ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ゾーンにて又はその下流側で燃焼器内（例えば、高温の燃焼生成物内）に注入され、これにより高温の燃焼生成物の温度を低下させ、ＮＯX（例えば、ＮＯ及びＮＯ2）のエミッションを低減するのを助けることができる。燃料ノズル１６４のタイプに関係なく、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８及び燃料７０の実質的に量論的燃焼を提供するよう制御することができる。
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／又は火炎表面は、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、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、リーン又はリッチの燃料／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。より高い火炎温度はまた、ＮＯXエミッションのような排出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尚も回避しながら、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からの排出ガス６６を受け取って圧縮し、次いで、圧縮した排出ガス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、及び排出ガス１７０が燃焼すると、追加の排出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、排出ガス６０を出力し、排出ガス再循環経路１１０に沿ってタービンセクション１５６の排出ガス出口１８２から排出ガス入口１８４に向かって圧縮機セクション１５２内に再循環する。排出ガス再循環経路１１０に沿って、排出ガス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、加圧排出ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合し、量論的に燃焼して、追加の排出ガス又は燃焼生成物１７２を生成し、タービンセクション１５６を駆動する。特定の実施形態において、酸化剤６８は、１又は２以上の酸化剤圧縮機（ＭＯＣ）を有する主酸化剤圧縮（ＭＯＣ）システム（例えば、主空気圧縮（ＭＡＣ）システム）のような酸化剤圧縮システム１８６により圧縮される。酸化剤圧縮システム１８６は、駆動装置１９０に結合された酸化剤圧縮機１８８を含む。例えば、駆動装置１９０は、電気モータ、燃焼エンジン、又はこれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、駆動装置１９０は、ガスタービンエンジン１５０のようなタービンエンジンとすることができる。従って、酸化剤圧縮システム１８６は、機械装置１０６の一体化部分とすることができる。換言すると、圧縮機１８８は、ガスタービンエンジン１５０のシャフト１７６により供給される機械出力７２によって直接的又は間接的に駆動することができる。このような実施形態においては、圧縮機１８８は、タービンエンジン１５０からの出力に依存するので、駆動装置１９０は除外してもよい。しかしながら、１つよりも多い酸化剤圧縮機を利用する特定の実施形態において、第１の酸化剤圧縮機（例えば、低圧（ＬＰ）酸化剤圧縮機）は、駆動装置１９０により駆動することができるが、シャフト１７６は、第２の酸化剤圧縮機（例えば、高圧（ＨＰ）酸化剤圧縮機）を駆動し、或いは、その逆であってもよい。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を燃料ノズル１６４及び燃焼器１６０に圧縮及び供給する。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から出力を得ており、或いは、全てが得ていない。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
Figure 0006289447
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、加圧排出ガス１７０の品質を劣化させるどのような酸化剤６８又は燃料７０も無しで、排出ガス１７０の分離及び抽出を可能にするよう特に選択された位置に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にてガスタービンエンジン１５０に結合することができる。例えば、抽出ポイント７６は、圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接する圧縮機段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、抽出した排出ガス４２の異なる温度及び圧力を提供する。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、抽出した排出ガス４２の異なる温度及び圧力を提供する。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全体にわたって複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、抽出した排出ガス４２のＥＧ供給システム７８へ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出ガス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、排出ガス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の追加も無く、排出ガス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、抽出した排出ガス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、抽出した排出ガス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、排出ガス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への排出ガス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出ガスストリーム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）と共に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出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、複数の排出ガス（ＥＧ）処理構成要素１９２を含むことができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組み合わせで排出ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる。更に、排出ガス再循環経路１１０は、ＥＧ処理構成要素１９２の同じ又は異なる実施形態を通過する１又は２以上の蒸気を含むことができる。例えば、ＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、任意の順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、又はこれらの何れかの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、触媒システムは、酸化触媒、一酸化炭素還元触媒、窒素酸化物還元触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。開示された実施形態は、直列及び並列配列の上述の構成要素１９２のあらゆる並び換えを含むことを意図している。以下に示すように、表２は、排出ガス再循環経路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
Figure 0006289447
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の排出ガス出口１８２から圧縮機セクション１５２の排出ガス入口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、排出ガス６０からの水分及び粒子状物質を除去することができる。更に、処理された排出ガス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の排出ガス入口１８４に再循環することができる。
処理された再循環排出ガス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）に沿って加圧排出ガスの一部を抜き取ることができる。各管路２１２は、排出ガスを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出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、冷却された排出ガスの一部は、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、その結果、冷却された排出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、作動排出ガス）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、冷却された排出ガスの一部は、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、冷却された排出ガスは、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、排出ガスの純度（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により示されるように、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により示されるように、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に供給し始めることができる。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により示されるように、始動モード２２２の間、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に燃料を供給し始めることができる。始動モード２２２の間、プロセス２２０はまた、ブロック２２８により示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に排出ガス（利用可能な）供給し始めることができる。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出ガス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、又は他の排出ガス供給源から排出ガス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により示されるように、燃焼器１６０において圧縮された酸化剤、燃料、及び排出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ための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によって示されるように、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によって示されるように、最終タービン段１７４からの排出ガス６０を処理することができる。例えば、排出ガス処理ステップ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によって示されるように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の圧縮機セクション１５２に排出ガス６０の少なくとも一部を再循環することができる。例えば、排出ガス再循環ステップ２３６は、図１〜３に示すようにＥＧプロセスシステム５４を有する排出ガス再循環経路１１０の通過を含むことができる。
次いで、再循環された排出ガス６６は、ブロック２３８により示されるように、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出ガス６６を順次的に圧縮することができる。続いて、加圧排出ガス１７０は、ブロック２２８により示されるように、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によって示されるように、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によって示されるように、ＥＧ供給システム７８を介して排出ガス４２を抽出し始めることができる。例えば、排出ガス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によって示されるように、抽出した排出ガス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によって示されるように、原油二次回収のために排出ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排出ガス４２は、図１〜３に示されるＥＯＲシステム１８の排出ガス注入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、他の出力のなかでもとりわけ、原油二次回収のための生成ガスとして用いることができる排出ガス４２を生成することができる。図１〜３に関して上記で検討したように、ＥＧ供給システム７８（及び一部の実施形態においては炭化水素生成システム１２）に提供される排出ガス４２は、目標レベル又はそれ未満の酸素濃度を有するように処理することができる。実際に、排出ガス４２、６６は、酸素レベル、湿度、粒子状物質、窒素酸化物、硫黄酸化物、又は他の燃焼副生成物を低減するようＥＧプロセスシステム５４内で処理することができる。更に、ＥＧプロセスシステム５４は、排出ガス４２、６６がＳＥＧＲ ＧＴシステム５２に、又はＥＧ供給システム７８に、或いは同様のものに提供されるときに、排出ガス４２、６６の温度及び／又は圧力を制御することができる。従って、排出ガス４２、６６が特定の機能を実行できるようにするために、排出ガス４２、６６の様々なパラメータを制御することができる。
例えば、特定の実施形態によれば、排出ガス４２、６６は、ＥＧ供給システム７８によって生成ガスとして利用されることに加えて、タービンベースのサービスシステム１４内でシール、湿度調節、圧力調節、及び／又は温度調節、又はこれらの組み合わせのために利用することができる。詳細には、排出ガス６６を利用して、種々の設備（例えば、圧縮機１５２）、機械構成要素（例えば、タービンケーシング、圧縮機ケーシング、ギア、モータ）、及び同様のものの耐用寿命を改善することができる。このような構成を含むシステム１０の例示的な実施形態が図５に描かれている。
詳細には、図５のシステム１０は、排出ガス再循環経路１１０に沿って位置決めされた流れ制御システム２５０を含む。詳細には、図示のように、流れ制御システム２５０は、ＥＧプロセスシステム５４によって生成される排出ガス６６の第１の部分（ＥＧプロセスシステム５４から流れ制御システム２５０への直線として示されている）を受けるように位置付けることができ、圧縮機セクション１５２の入口１８４（圧縮をもたらす）は、流れ制御システム２５０を通過しない排出ガス６６の第２の部分（ＥＧプロセスシステム５４から直接的に入口１８４への直線として示される）を受ける。例えば、１つの実施形態において、流れ制御システム２５０に提供される排出ガス６６の第１の部分は、ＥＧプロセスシステム５４要素の第１の組み合わせ（例えば、湿分分離器を含む見合わせ）を通過することができ、圧縮機セクション１５２の入口１８４に提供される排出ガス６６の第２の部分は、ＥＧプロセスシステム５４要素の第２の組み合わせ（例えば、湿分分離器を含まない及び／又は異なる湿分分離器を含む組み合わせ）を通過する。
実際には、排出ガス６６の第１及び第２の部分は、ＥＧプロセスシステム５４内で、１又は２以上の共通導管、１又は２以上の別個の導管、又はこれらの組み合わせを通って流れることができる。従って、一般に、ＥＧプロセスシステム５４においては、１又は２以上の排出ガスストリームが存在することができ、この場合、各ストリームは、ＥＧプロセスシステムの構成要素１９２の１又は２以上を通過し、各それぞれのストリームの成分は同じか又は異なることができる。図示の実施形態において、例えば、１又は２以上のストリームは、ＥＧ処理構成要素１９２の第１の組み合わせ、ＥＧ処理構成要素１９２の第２の組み合わせ、及びその他を含む、ＥＧ処理構成要素を通過することができる。
別の実施例として、流れ制御システム２５０に提供される排出ガス６６の第１の部分及び圧縮機セクション１５２の入口１８４に提供される排出ガス６６の第２の部分は、最初に、ＥＧ処理構成要素１９２の第１の組み合わせを含む、ＥＧ処理構成要素の共通セットを通過することができる。その後、排出ガス６６の第１及び第２の部分を分岐することができ、ここで第１の部分は、ＥＧ処理構成要素１９２の第２の組み合わせを通過することができ、第２の部分は、第２の組み合わせをバイパスし、入口１８４に流入することができる。本実施形態によれば、ＥＧ処理構成要素１９２の第２の組み合わせは、例として、１又は２以上のスクラバー、１又は２以上の湿分分離ユニット、１又は２以上の熱交換器、１又は２以上のブースタ圧縮機、又はこれらの組み合わせを含むことができる。従って、排出ガス６６の第１の部分は、入口１８４に提供される排出ガス６６の第２の部分と比べて、異なるレベルの湿度（例えば、より低いレベル）、異なる圧力、異なる温度、異なる流量、又はこれらの組み合わせを有することができる。冷却／シール及び他の目的のためシステム１０により使用される排出ガス６６の第１の部分の追加の処理は、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２の種々の構成要素の作動性を向上させるのに望ましいとすることができる。
図示の実施形態に示されるように、流れ制御システム２５０は、追加的に又は代替として、ＥＧプロセスシステム５４とＳＥＧＲ ＧＴシステム５２との間に位置付けることができ、これにより、流れ制御システム２５０は、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２の１つ又は複数の構成要素に加えて又はその代わりに、圧縮機セクション１５２の入口１８４に提供するための処理された排出ガスとして排出ガス６６を受けることが可能となる。このような実施形態において、圧縮機セクション１５２の入口１８４に提供される排出ガス６６は、本明細書で検討される種々の冷却及びシールチャンネルに提供される排出ガス６６と同じとすることができる。例えば、図示のように、流れ制御システム５２は、処理された排出ガス流（全体的に符号２５２で示される）を酸化剤圧縮システム１８６（例えば、機械装置１０６、１８０、圧縮機１８８、及び／又は駆動装置１９０）、圧縮機セクション１５２、燃焼器１６０、又はこれらの組み合わせに配向することができる。
流れ制御システム２５０は、該流れ制御システム２５０が処理された排出ガス流２５２を所望の温度、流量、圧力、湿度レベル、又は同様のもので種々のシステム構成要素に提供するのを可能にする１つ又は複数の流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４を含むことができる。一般に、流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４は、排出ガス６６の流量調整、排出ガス６６の流れの分岐、排出ガス６６の流量及び／又は湿度レベルの測定、排出ガス６６の放出（例えば、通気）、又はこれらの組み合わせを行うよう構成することができる。開示された実施形態は、流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４における上述の構成要素の何れか又は全ての並び換えを直列及び並列配列で含むことを意図しており、ここで、構成要素の１つ、２つ以上、又は全ては、別個の駆動装置から、発電機（例えば、機械装置１０６、１８０）から、又は他の何れかの好適な動力源から動力を得ることができ、或いは、何れの構成要素も動力を得なくてもよい。以下に示すように、表３は、排出ガス再循環経路１１０に沿って位置決めされた流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４の配列の非限定的な幾つかの実施例を示している。
（表３）
Figure 0006289447
表３において上記で示すように、ヘッダユニット（例えば、流れマニホールド）は、図２と同様にＨＥＡＤで表され、ブースタブロアはＢＢで表され、放出バルブ（例えば、ブリード又は通気）はＲＥＬで表され、流れ制御バルブはＦＣＶで表され、流量計はＦＭで表され、湿度検出器はＨＤで表され、温度計（例えば、熱電対）はＴＨＥＲＭで表される。表３は、特定の順序で流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４を示しているが、表３はまた、流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４のあらゆる好適な組み合わせ及び順序を包含することを意図している。更に、表３は、流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４の例示していないあらゆる並び換えを排除するものではない。これらの流れ制御システム構成要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４は、タービンベースのサービスシステム１４の種々の構成要素に送られる排出ガス６６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、処理された排出ガス流２５２は、温度安定化、熱統合、乾燥、シール、冷却、パージ（例えば、高温ガスの）、圧力安定化、粒子状物質除去を促進するよう特に選択された位置にてガスタービンエンジン１５０、酸化剤圧縮システム１８６、ＥＧ供給システム７８、又はこれらの組み合わせに供給することができる。
例示として、図５はまた、処理された排出ガス流２５２の１又は２以上を圧縮機セクション１５２及び／又はタービンセクション１５６の種々の段に提供する流れ制御システム２５０を描いている。処理された排出ガス流２５２の量、温度、圧力、及び他のパラメータは、タービンベースのサービスシステム１４の作動を向上させるのに好適な冷却、予熱、及び／又は圧力安定化の所望の量に少なくとも部分的に依存することができる。例えば、以下で詳細に検討するように、流れ制御システム２５０は、処理された排出ガス流２５２の１又は２以上をタービンセクション１５６の種々の段に提供し、（例えば、ホットスポットの発生を低減するために）タービンセクション１５６にわたってより均一に分布した温度勾配を促進させることができる。同様に、流れ制御システム２５０は、これに加えて又は代替として、１又は２以上の処理された排出ガス流２５２を圧縮機セクション１５２の種々の段に提供し、例えば、より均一に分布した温度勾配を促進させ、また圧縮機セクション１５２の下流側段での圧縮を強化するのを可能にすることができる。実際に、特定の実施形態において、処理された排出ガス２５２の流れは、圧縮機セクション１５２のより後方（例えば、下流側）の段に提供されて、圧縮機セクション１５２の冷却を可能にし、これにより圧縮機セクション１５２がより高性能で作動できるようになる。
ケーシング内に収容される回転ブレードを含むこのような機械装置において、１又は２以上の処理された排出ガス流２５２は、熱膨張を制御して、回転部分（例えば、ホイール、ブレード）と固定部分（例えば、タービンシュラウド）との間のクリアランスを制御する役割を果たすことができる。実際には、１つの実施形態において、制御システム１００は、このようなクリアランスを監視し、これに応じて１又は２以上の処理された排出ガス流２５２のうちの少なくとも１つを調整することができる。
特定の実施形態において、処理された排出ガス流２５２を利用して、圧縮機セクション及び／又はタービンセクション１５２、１５６の種々の段の周りのチャンバを加圧することができる。実際には、１つの実施形態において、チャンバ（例えば、プレナム）の圧力は、圧縮機／タービン内の作動流体の圧力に少なくともほぼ等しいか、又はそれよりも大きいとすることができる。このような圧力は、圧縮機／タービンからの作動流体の漏洩を阻止するのに望ましいとすることができる。更に別の実施形態において、処理された排出ガス流２５２は、タービンセクション１５６の高温キャビティをパージし、例えば、保守整備の容易さ及び／又は熱誘起停止時間の防止に使用することができる。
これに加えて又は代替として、処理された排出ガス流２５２は、１又は２以上の軸受組立体に提供することができ、ここでシャフト１７６は、圧縮機セクション１５２及び／又はタービンセクション１５６と相互作用し、例えば、冷却の向上、シールの向上、パージ、及び圧力安定化を可能にすることができる。例えば、処理された排出ガス流２５２は、軸受内の潤滑剤を冷却し、潤滑剤の性能を助けるのに用いることができる。この場合も同様に、このような実施形態は、以下で更に詳細に説明される。
図６は、タービンベースのサービスシステム１４の１つの実施形態を示しており、ここで流れ制御システム２５０は、１つ又は複数の排出ガス流２５２をタービンセクション１５６の種々の部分に提供するよう構成されている。図示のように、タービンセクション１５６は、膨張ゾーン２７０を含み、高温燃焼ガス１７２がタービンセクション１５６を通って流れ、ここで高温燃焼ガス１７２から仕事が取り出されて排出ガス６０を発生させる。タービンセクション１５６は、複数の段２７２を含み、各々は、シャフト１７６の周りに位置決めされたタービンホイール２７６によって支持される１又は２以上のタービンブレード２７４を有する。高温燃焼ガス１７２は、タービンブレード２７４と相互作用してガス１７２から仕事が取り出されて、タービンブレード２７４及びホイール２７６によりシャフト１７６が回転を生じるようになる。高温燃焼ガス１７２から仕事が取り出されると、ガス１７２は膨張してエネルギーを失い、排出ガス６０を発生する。従って、タービンブレード２７４及びホイール２７６は、比較的高温高圧を受ける可能性がある。
特定の実施形態において、排出ガス１７２からの仕事の取り出し及び膨張は、膨張ゾーン２７０内（例えば、複数の段２７２にわたる）の熱及び圧力勾配をもたらす。本実施形態によれば、流れ制御システム２５０は、処理された排出ガス流２５２の１又は２以上を膨張ゾーン２７０内に、タービン段２７２の１又は２以上に、又はこれらの組み合わせに提供し、ゾーン２７０にわたる各段２７２内での温度及び／又は圧力勾配の均一性を向上させるのを可能にすることができる。換言すると、処理された排出ガス流２５２を利用して、温度分布をより均一にし、段２７２の平衡及びひいてはタービン１５６の作動に悪影響を及ぼす可能性がある不均一な熱膨張を阻止するのを助けることができる。実際に、このような熱膨張の制御は、上述のように、回転ブレード２７６と周囲のタービン部品（例えば、内側ケーシング及び／又はタービンシュラウド）との間のクリアランスを制御することができる。
図示の実施形態において、タービンセクション１５６は、タービンセクション１５６の種々の部分への処理された排出ガス流２５２の送給を可能にする１又は２以上の排出ガス経路を含む。膨張ゾーン２７０に関して、タービンセクション１５６は、複数の排出ガス入口２７８を含み、該排出ガス入口２７８は、処理された排出ガス流２５２が外側タービンケーシング２８０を通り、更に外側タービンケーシング２８０と内側タービンケーシング２８４（例えば、１又は２以上の内側シュラウドセグメント）との間の圧縮機セクション１５２により形成される排出ガスプレナム２８２内に流入できるようにすることができる。従って、排出ガスプレナム２８２は、内側及び外側タービンケーシング２８０、２８４に沿った排出ガス６６の流れを可能にし、内側ケーシング２８４の冷却を促進する。特定の実施形態において、これに加えて又は代替として、入口２７８は、排出ガス６６が膨張ゾーン２７０に流入するのを可能にし、例えば、タービン段２７２間の圧力安定を促進することができる。このような排出ガス流は、矢印２８６で図示される。１つの実施形態において、排出ガス６６は、プレナム２８２を通って流れ、該プレナム２８２を冷却して、プレナム２８２から熱を除去し、タービンセクション１５６における排出ガスの高温ガス経路内に排出ガス６６を送給することができる。
実際に、矢印２８６で図示するように、排出ガス６６は、１つ又は複数の円周方向及び軸方向位置に供給されて、プレナム２８２内、膨張ゾーン２７０、又はタービン段２７２の１又は２以上の冷却チャンネル内の排出ガス６６の分布を制御することができる。これにより、冷却、シール、パージ、及び／又は圧力安定化のための排出ガス６６の分布制御が可能になる。更に、このようにして排出ガス６６を提供することにより、種々の可動部品（例えば、ホイール２７６及び／又はブレード２７４）の均一な熱膨張、及びひいては可動部品と内側ケーシング２８０との間のより均一なクリアランスを可能にすることができる。加えて、又は代替として、排出ガス６６は、例えば、タービンセクション１５６におけるホットスポットを低減するために、他の場所と比べて比較的高温であるタービンセクション１５６の領域に集中させることができる。
例えば、排出ガス６６は、クリアランス制御の目的で（温度、流量、その他を制御することにより）調整することができる。回転部品（例えば、タービンブレード２７６）又は固定部品（例えば、内側ケーシング２８４のシュラウドセグメント）が加熱すると、熱膨張によりクリアランスの変化（例えば、縮小）が生じる可能性がある。ブレード２７６をバイパスすることができる排出ガス６０がより少なくなることから、特定量の熱膨張が望ましく、これにより性能の向上に役立つことができる。しかしながら、より大きな量の熱膨張は、ブレード２７６と内側ケーシング２８４のシュラウドとの間の摩擦を引き起こす可能性がある。これら及び他の部品の熱膨張を制御するために、排出ガス６６は、内側ケーシング２８４のシュラウド、タービンブレード２７６、ホイール２７４間のスペース、その他を通って流れ、温度及びクリアランス制御を可能にすることができる。更に、圧縮された周囲空気とは異なり、排出ガス６６は膨張ゾーン２７０における作動流体と同じガスであるので、排出ガス６６は、高温ガスの組成を変えることなく、例えば、排出ガス６６にどのような燃料、酸素、又は他の望ましくない成分を付加することなく、冷却後に高温ガス経路に流入することができる。
図示のように、処理された排出ガス流２５２は、入口２７８に独立して提供することができ、これにより、流れ制御システム２５０は、排出ガス６６を１又は２以上の特定の入口２７８に選択的に送給できるようになる。例えば、流れ制御システム２５０は、排出ガスを第１の流れ制御システム出口２９０から第１のタービンセクション入口２９０に流すことができる。図示のように、第１のタービンセクション入口２９０は、タービンセクション１５６の後方部分２９２に位置付けることができる。従って、第１のタービンセクション入口２９０に提供される排出ガス６６の圧力が、排出ガスプレナム２８２の他の部分内の排出ガス６６の圧力よりも大きい場合には、排出ガス６６は、タービンセクション１５６の後方部分２９２から前方部分２９４に移動することができる。このような構成は、ＥＧ供給システム７８への生成ガスとしての排出ガス４２の最終的提供のために排出ガス６６の加熱及び加圧を可能にするのに望ましいとすることができる。例えば、排出ガス４２は、ＥＧ供給システム７８に流体結合された一連の出口２９５を介して排出ガスプレナム２８２から除去することができる。
他の実施形態において、排出ガス６６は、反対方向で排出ガスプレナム２８２を通過して流れることができる。詳細には、流れ制御システム２５０は、排出ガスを第２の流れ制御システム出口２９６から第２のタービンセクション入口２９８に流すことができる。従って、第２のタービンセクション入口２９８に提供される排出ガス６６の圧力が、排出ガスプレナム２８２の他の部分内の排出ガス６６の圧力よりも大きい場合には、排出ガス６６は、タービンセクション１５６の後方部分２９２から前方部分２９４に流れることができる。このような排出ガス流は、タービンセクション１５６、特に前方部分２９４の近傍領域の冷却を促進することができる。
加えて、又は代替として、排出ガス６６は、排出ガスプレナム２８２から、タービン段７２内に配置された１又は２以上の冷却チャンネルに流入することができる。例えば、最後方タービン段に示されるように、排出ガス６６は、プレナム２８２から内部冷却チャンネル３００に流入することができ、該内部冷却チャンネル３００は、タービンホイール２７６、タービンブレード２７４、又はこれらの組み合わせを通る冷却流体として排出ガス６６を流すよう構成されている。実際に、各タービン段２７２内には、１つの内部冷却チャンネル、又は複数の冷却チャンネル（例えば、マイクロチャンネル）が存在することができる。同様に図示のように、排出ガス６６は、チャンネル３００内を循環した後、チャンネル３００から出て、膨張ゾーン２７０内で排出ガス６０と組み合わせることができる。
上述の実施形態は、例証に過ぎず、排出ガス６６を冷却及び圧力安定化の目的でタービンセクション１５６内で利用できるようにする実施例を表すことを意図している。実際に、処理された排出ガス流２５２は、タービンセクション入口２７８の何れか１つ又はその組み合わせに提供することができ、排出ガス４２は、タービンセクション出口２９５の何れか１つ又はその組み合わせからＥＧ供給システム７８に流れることができる。加えて、又は代替として、排出ガス６６は、タービンセクション出口２９５の何れか１つ又はその組み合わせからＥＧプロセスシステム５４に（例えば、プレナム２８２から収集されるデブリを除去するため、及び／又は更に冷却するために）流れることができる。
本発明の実施形態によれば、タービンホイール２７６がその周りに位置決めされるシャフト１７６は、一連の軸受により支持される。軸受の１つ、詳細には軸受組立体は、タービン及び圧縮機セクション１５２、１５６を（例えば、それぞれのロータ／シャフトを介して）結合する役割を果たすことができる。この軸受組立体は、ミッドスパン軸受組立体３０２と呼ばれ、シャフト１７６（圧縮機セクション１５２及びタービンセクション１５６のそれぞれのシャフトを含むことができる）の重量を支持し、シャフト１７６の熱成長及び／又は収縮に対応して、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２の作動中のシャフト１７６の回転速度を支持するよう設計された１又は２以上の軸受を含むことができる。非限定的な実施例として、ミッドスパン軸受組立体３０２は、ジャーナル軸受、荷重スラスト軸受、非荷重スラスト軸受、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
ミッドスパン軸受組立体３０２は、該ミッドスパン軸受組立体３０２内の摩擦及び熱を低減する流体（例えば、加圧オイル）を収容するよう少なくとも部分的にシールされた内側ハウジング３０４を含むことができる。ミッドスパン軸受組立体３０２はまた、排出ガス６６が組立体３０２の１又は２以上の冷却チャンネルに流入するのを可能にする１又は２以上の排出ガス入口３０６を含むことができる。１つの実施形態によれば、排出ガス６６は、冷却媒体、シール媒体、パージ媒体、又はこれらの組み合わせとして機能を果たすことができる。実際に、１つの実施形態において、排出ガス６６は、ミッドスパン軸受組立体３０２内の圧力安定化を可能にすることができる。例えば、作動の途中で、排出ガス６６は、ミッドスパン軸受組立体３０２を通って流れることができ、ここでミッドスパン軸受組立体３０２に流れる量は、ミッドスパン軸受組立体３０２から流出（例えば、漏洩により）して膨張ゾーン２７０（又はガスタービンシステム１５０の他の領域）に流入する排出ガス６６の量に実質的に等しい。このようにして、比較的一定圧力で流れ制御システム２５０からミッドスパン軸受組立体３０２に流れる排出ガス６６は、ミッドスパン軸受組立体３０２内の圧力を安定化させる役割を果たすことができる。このような圧力安定化は、運転柔軟性（例えば、作動流体からのより大きな範囲の温度及び／又は圧力に耐える能力）を向上させ、並びにミッドスパン軸受組立体３０２の耐用寿命を改善することを可能にすることができる。更に、排出ガス６６は、ミッドスパン軸受組立体３０２における潤滑剤を冷却するのに用いることができ、これは、潤滑剤の性能を向上させることができる。１つの実施形態において、このことは、他の場合には好適ではない負荷でミッドスパン軸受組立体３０２を安定化させることができる。
ガスタービンシステム１５０はまた、タービンセクション１５６の後方部分２９２においてシャフト１７６を支持するタービン軸受組立体３０８を含む。図示のタービン軸受組立体３０８は、シール流体（例えば、加圧オイル）を用いて少なくとも部分的にシールされる内側ハウジング３１０と、該内側ハウジング３１０を囲む外側ハウジング３１２とを含む。内側及び外側ハウジング３０８、３１０との間の流体回路３１４により、排出ガス６６は、タービン軸受組立体３０８を通って流れることができ、これにより排出ガス６６は、同時に冷却剤及びシール媒体として機能することができる。詳細には、タービン軸受組立体３０８は、第１及び第２のタービン軸受入口３１６、３１８を含み、その各々が、排出ガス６６が流れ制御システム２５０からタービン軸受組立体３０８内に流入するのを可能にする。
上述のように、本発明の実施形態は、排出ガス６６をタービンセクション１５６に提供することにのみ限定されるものではない。実際には、図示のように、流れ制御システム２５０は、タービンセクション１５６に加えて又はその代わりに、燃焼器１６０、圧縮機セクション１５２、酸化剤圧縮システム１８６、ＥＧ供給システム７８、又はこれらの組み合わせに処理された排出ガス流２５２を提供することができる。従って、ＥＧプロセスシステム５４から流れ制御システム２５０に提供される排出ガス６６は、処理された排出ガス流２５２がタービンベースのサービスシステム１４内で利用される特定の様態に対応するように処理することができる。
作動中、タービンセクション１５６内で発生する排出ガス６０は、膨張ゾーン２７０からタービンセクション１５６の排出セクション３２０を通って流れることができる。排出セクション３２０（例えば、排出ダクト）から、排出ガス６０は、ＥＧ供給システム７８への直接の第１の流れ３２２と、流れ調節システム３２６を介したＥＧプロセスシステム５４への第２の流れ３２４とに分配することができる。流れ調節システム３２６は、１又は２以上の流れ分配ヘッダ、１又は２以上の流れ制御バルブ、又は流れを制御及び分配するよう構成された他の特徴要素を含むことができる。一般に、流れ調節システム３２６は、約１０、０００Ｌｂ／ｈｒ（約４５３６ｋｇ／ｈｒ）〜約５０、０００、０００Ｌｂ／ｈｒ（約２２６７９６１９ｋｇ／ｈｒ）の排出ガス流量及び約１００°Ｆ（約３７．８°Ｃ）〜約１５００°Ｆ（約８１５．６°Ｃ）の温度に耐えることができるあらゆるサイズのもの、及び材料の何れか又はその組み合わせから製造することができる。特定の実施形態において、流れ調節システム３２６は存在しない場合があり、排出ガス６０は、ＥＧプロセスシステム５４（例えば、ＥＧＲシステム５８及びＨＲＳＧ５６）に直接流れる場合がある。
ＥＧプロセスシステム５４のＥＧ処理構成要素１９２は、可能性のある酸化性化合物の除去、湿分低減、粒子状物質の除去、冷却、又は流量向上、又はこれらの組み合わせを可能にするように構成することができる。一部の実施形態において、ＥＧ処理構成要素１９２は、冷却及び／又はシールの目的で、スクラビングシステム、湿分分離器、１又は２以上のブースタブロア、１又は２以上の熱交換器、又は１又は２以上の噴射装置、又はこれらの組み合わせを含むように構成することができる。上記で記載したように、冷却及び／又はシールの目的で使用される排出ガス６６に利用されるＥＧ処理構成要素１９２の特定の組み合わせは、圧縮機セクション１５２の入口１８４に入口排出ガスとして最終的に提供される構成要素と同じか又は異なるものとすることができる。例えば、冷却及び／又はシールの目的で使用される排出ガス６６に利用されるＥＧ処理構成要素１９２の組み合わせは、圧縮機セクション１５２の入口１８４への入口排出ガスとして利用されるＥＧ処理構成要素１９２の組み合わせと比べて、追加の湿分分離器、追加の熱交換器、追加の圧縮機、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
非限定的な実施例として、１つの実施形態において、排出ガス６０は最初に、ＨＲＳＧ５６（又はより一般的には熱交換器）を通って流れることができる。排出ガス６０（ＨＲＳＧ５６にて蒸気を発生することができる）から熱が取り出されると、排出ガス６０は、ＥＧ処理構成要素１９４にて第１のスクラビングシステムに流れることができる。第１のスクラビングシステムは、水又は乾燥処理媒体もしくは両方などの流体と排出ガス６０を接触させて、排出ガス６０からの粒子状物質及び／又は他の望ましくない化合物（例えば、微量金属、ＮＯX、ＳＯX）の析出及び分離を可能にするよう構成された１又は２以上のスクラバーを含むことができる。特定の実施形態において、第１のスクラビングシステム内で実施されるスクラビングプロセスは、排出ガス６０の温度を低減することができる。非限定的な実施例として、排出ガス６０の温度は、第１のスクラビングシステム内で５％〜８０％、１０％〜６０％、又は２０％〜５０％の間など、約１％〜９０％の間で低下させることができる。
次いで、ＥＧプロセスシステム５４は、スクラビングシステム（ＥＧ処理構成要素１９４）にてスクラビングするのに使用される流体の一部を含むことができる排出ガス６０をＥＧ処理構成要素１９６に流すことができる。追加の熱交換器は、スクラビング流体を含む排出ガス６０と熱交換媒体との間で熱を伝達するよう構成された１又は２以上の直接式又は間接式熱交換器を含むことができる。例証として、ＥＧ処理構成要素１９６にある熱交換器は、スクラビング流体及び熱交換媒体を含む排出ガス６０を直接接触させるよう構成された噴射クーラー又は同様の冷却特徴要素を含むことができる。特定の実施形態において、熱交換器は、排出ガス６０の湿度冷却を可能にすることができる。
別の実施形態において、ＥＧ処理構成要素１９６にある熱交換器は、間接式熱交換器とすることができ、この場合、スクラビング流体を含む排出ガス６０は、直接接触することなく（例えば、シェル及び管体構成を介して）熱を熱交換器に伝達する。例証として、熱交換媒体は、水、蒸気、燃料７０（図１〜５）、酸化剤６８（図１〜５）、又はタービンベースのサービスシステム１４の作動に有利に影響を及ぼすよう熱を受け取ることができるあらゆる好適なプロセスストリームを含むことができる。非限定的な実施例として、排出ガス６０の温度は、ＥＧ処理構成要素１９６の熱交換器内で５％〜８０％、１０％〜６０％、又は２０％〜５０％の間など、約１％〜９０％の間で低下させることができる。熱交換（例えば、スクラビング流体を有する排出ガス６０を加熱又は冷却するため）を受けると、排出ガス６０は、ＥＧ処理構成要素１９６にある少なくとも１つの噴射装置に提供することができる。
ＥＧ処理構成要素１９６にある少なくとも噴射装置は、流れ噴射装置又はＥＧ処理構成要素２００における集塵装置（例えば、湿式電気集塵装置）に入るための入口とすることができる。集塵装置は、排出ガス６０内の粒子状物質を帯電させ、荷電粒子状物質が収集装置（例えば、荷電プレート、ロッド、及び／又はメッシュ）に引き寄せられるようにすることができる。ＥＧ処理構成要素２００において反応性液体（例えば、帯電させることができる液体）から粒子状物質及び／又は液滴を除去するためにあらゆる好適な集塵装置又はシステムを利用することができる。
排出ガス６０がＥＧ処理構成要素２００の集塵装置から出ると、排出ガス６０は、低減されたレベルのＮＯX、ＳＯX、粒子状物質、及び他の同様の材料を含む、所望の又は好適なレベルの特定の燃焼副生成物を有することができる。換言すると、スクラビングに利用される特定の流体以外の種々の設備に対する可能性のある悪影響（例えば、長期間にわたる）を及ぼす可能性がある材料は、ガスタービン１５０に再循環して戻すのに適切なレベルまで低減される。
スクラビング流体（例えば、水）、燃焼内で生成された水、又は他の水分源を有する排出ガス６０は、ＥＧ処理構成要素２０２にある流体分離装置に提供される。一般には、流体分離装置は、再循環経路１１０を流れる排出ガス６０内のスクラビング流体、水、水蒸気、及び同様のもののレベルを制御可能に低減するよう構成することができる。特定の実施形態において、流体分離装置は、湿分分離器とすることができる。湿分分離器は、液滴、水分、及び／又は湿分の少なくとも一部を流体ストリームから除去するよう好適に構成された何れかのタイプの装置を含むことができる。非限定的な例証として、湿分分離器は、パネル型、単一段、複数段、セルドリフト型、コアレッサ、デミスタ、乾燥剤、トリエチレングリコール、膜ベースの分離ユニット、サイクロン、遠心分離機、ノックアウトタンク、集塵装置、又はこれらの組み合わせとすることができる。湿分分離器は、スクラビング及び／又は熱交換プロセスから持ち越すことができる排出ガス６０から、水、オイル、又は他の形態の湿分などの液滴を除去することにより、排出ガス６０を少なくとも部分的に乾燥させることができる。特定の実施形態において、湿分分離器の作動は、排出ガス６０内の湿分レベル、排出ガスがガスタービン１５０内で提供される特定の位置、又はこれらの組み合わせを示すフィードバックに応じて調整することができる。
湿分分離器は、一般には排出ガス６０内の湿分レベルを低減するよう構成することができるが、一部の実施形態において、湿分分離器は、湿分レベル（例えば、水レベル、オイルレベル、スクラビング流体レベル、又はこれらの組み合わせ）を少なくとも約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、又は少なくとも９９％低減することができる。非限定的な例証として、１つ又は複数の湿分分離器は、排出ガス６０中の湿分の約２０％〜１００％、３０％〜１００％、４０％〜１００％、５０％〜９９％、６０％〜９５％、又は７５％〜９０％など、排出ガス６０中の湿分の約１０％〜１００％を除去することができる。特定の実施形態において、ＥＧプロセスシステム５４の１又は２以上の除湿ユニットにより除去される湿分は、タービンベースのサービスシステム１４の構成要素の腐食又は他の湿分関連の損耗を阻止するのに十分なものとすることができる。更に、冷却、予熱、シール、又はこれらの組み合わせに利用される排出ガスは、他の排出ガス流れと再結合されて、最終的に生成ガスとして利用することができるので、排出ガスは、（例えば、原油二次回収で使用するために）ＥＧ供給システム７８において作動流体として機能する能力に悪影響を与えないよう十分に低い湿分レベルを有することができる。
更に、上述のように、流れ制御システム２５０に提供される排出ガス６６の第１の部分（例えば、冷却／シールのために使用される排出ガス）は、圧縮機セクション１５２の入口１８４に提供される排出ガス６６の第２の部分と比べて異なる組成を有することができる。実際に、第１の部分が追加の処理（例えば、湿分分離器での追加の湿分分離）を受ける実施形態において、第１の部分は、非限定的な例証として、圧縮機セクション１５２の入口１８４に提供される排出ガスの湿分レベルよりも低い、約１０％〜１００％、２０％〜９０％、又は３０％〜８０％などの湿分レベルを有することができる。
上述のＥＧ処理構成要素に加えて、又はその代わりとして、図６のＥＧプロセスシステム５４は、ブースタブロア、圧縮機、及び／又は図３に関して上述したものを含む様々な他の構成要素を含むことができる。ＥＧ処理構成要素１９２はまた、必要に応じて直列又は並列に配列することができる。実際に、ＥＧ処理構成要素１９２は、制御システム１００によって個別に又は全体的に制御され、これらの作動は、オペレータ入力、フィードバック信号、設定ポイント、及び他の同様の制御入力を含むことができる同様の入力に基づいて、少なくとも部分的に制御されるようになる。更に、制御システム１００は、このような入力に応答して、流れ制御システム２５０、流れ調節システム３２６、又はこれらの構成要素の何れかの組み合わせの作動を制御することができる。本明細書で検討されるように、このような制御手法は、プロセッサによって実行可能な命令を全体的に格納する１又は２以上の非一時的な機械可読媒体上に実装することができる。これらの構成要素の１つの実施例は、コントローラ１１８のメモリ１２２及びプロセッサ１２０を含む。
図示のように、制御システム１００は、タービンセクション１５６に関する１又は２以上の作動パラメータを監視するよう構成された１又は２以上のセンサ３２８に通信可能に結合される。例えば、１又は２以上のセンサ３２８は、温度、圧力、湿度レベル、酸素レベル、ＣＯ2レベル、流量、粒子状物質レベル、タービンブレード／ホイール回転速度、シャフト１７６の回転速度、又はこれらの組み合わせを監視するよう構成することができる。その結果、１又は２以上のセンサ３２８は、制御システム１００のフィードバック信号を提供することができ、制御システム１００のコントローラ１１８（図２）は、このフィードバックを処理して、ＥＧプロセスシステム５４、流れ制御システム２５０、流れ調節システム３２６、又はガスタービン１５０の他の構成要素の何れかの作動パラメータを調整すべきかどうかを判定することができる。
例えば、作動中、流れ制御システム２５０は、流れ制御システム入口３３０にて処理された排出ガスとして排出ガス６６を受けることができる。制御システム１００は、排出ガス６６の１又は２以上のパラメータ（例えば、温度、圧力、湿度、湿分、又はこれらの組み合わせ）を示すフィードバックを受け取ることができる。パラメータに基づいて、及び排出ガス６６の所望の最終用途に基づいて、制御システム１００は、上記で検討した第１及び第２の出口２８８、２９６を含む１又は２以上の流れ制御システム出口３３２を介して流れを分流することができる。
制御システム１００はまた、タービンセクション１５６のどの位置が処理された排出ガス流２５２の１又は２以上を受け取ることから恩恵を受けることができるかを判定することができる。例えば、制御システム１００は、圧力、温度、流量、可動部品及び固定部品（例えば、タービンブレード２７４と内側シュラウド／ケーシング２８０）間のクリアランス、又は同様のものを示すフィードバックをタービンセクション１５６の前方部分２９４に位置決めされた第１のセンサ３３４から受け取ることができる。制御システム１００は、フィードバックに基づいて、フィードバックが望ましくない高温、望ましくない低圧、望ましくない少ない又は不均一なクリアランス、又は同様のものを示すことを判定することができ、第２のタービンセクション入口２９８への排出ガス６６の流れを調整することができる。第２のセンサ３３６、第３のセンサ３３８、第４のセンサ３４０、又は第５のセンサ３４２からのフィードバックに基づいて、タービンセクション１５６全体にわたって同様のタイプの監視及び調整を行うことができる。
更に、このような調整は、タービンケーシング及び膨張ゾーン２７０に沿った及び／又はその内部の流れに限定されない。実際に、制御システム１００はまた、ミッドスパン軸受組立体３０２及び／又はタービン軸受組立体３０８に関するフィードバックを受け取ることができる。例えば、フィードバックは、ミッドスパン軸受組立体３０２の内側ハウジング３０４に位置決めされた第５のセンサ３４４及び／又はミッドスパン軸受組立体３０２の外側ハウジング３４８に位置決めされた第６のセンサ３４６によって生成することができる。加えて、又は代替として、フィードバックは、タービン軸受組立体３０８の内側ハウジング３１０に位置決めされた第７のセンサ３５０及び／又はタービン軸受組立体３０８の外側ハウジング３１２に位置決めされた第８のセンサ３５２によって生成することができる。
これらのセンサの何れか１つ又はこれらの組み合わせから得られるフィードバックは、ミッドスパン軸受組立体３０２及び／又はタービン軸受組立体３０８内の圧力、温度、及び／又は可動部品と固定部品間のクリアランスに関連することができる。フィードバックに基づいて、制御システム１００は、フィードバックが関連する特定の軸受組立体に対する排出ガス６６の流量を調整することができる。例えば、ミッドスパン軸受組立体３０２における圧力が圧力閾値を下回る場合には、制御システム１００は、流れ制御システム２５０から１又は２以上の排出ガス入口３０６への排出ガス６６の流れを増大させることができる。同様に、ミッドスパン軸受組立体３０２における温度が温度閾値を上回る場合には、制御システム１００は、流れ制御システム２５０から１又は２以上の排出ガス入口３０６への排出ガス６６の流れを増大させることができる。更に、軸受組立体の可動部品と固定部品間のクリアランスが特定の閾値を下回る場合には、制御システム１００は、排出ガス６６によって提供される冷却を増大させることができる（例えば、流量を増大させること及び／又は排出ガス６６の温度を低下させることにより）。制御システム１００は、タービン軸受組立体３０８に対して同様の作動を実施することができる。
上記で検討したように流れを配向することに加えて、制御システム１００はまた、処理された排出ガス流２５２の温度、流量、圧力、及びその他に関連するパラメータを監視し制御することができる。詳細には、制御システム１００は、一部の実施形態において、流れ２５２が適切な温度、流量、及び圧力でタービンセクション１５６に提供されるのを確保することができる。例えば、制御システム１００は、処理された排出ガス流２５２の圧力を監視することができ、ＥＧプロセスシステム５４（例えば、ブースタブロア、圧縮機）の１又は２以上の構成要素の作動を調整して、注入側（例えば、入口２７８及び／又は膨張ゾーン２７０内）での排出ガス６６の圧力が、排出ガス６６の所望の効果を提供しながら逆流を阻止するのに十分であるのを確保することができる。換言すると、制御システム１００は、処理された排出ガス流２５２の圧力を低側圧力閾値と上側圧圧力閾値との間に調整することができる。
別の実施例として、制御システム１００は、処理された排出ガス流２５２の温度が、タービンセクション１５６の種々の構成要素の冷却を可能にするほど十分に低くいが、熱応力を引き起こす可能性があるタービンセクション１５６にわたる大きな温度低下を生じるほどには低くないように保証することができる。従って、流れ２５２の圧力と同様にして、制御システム２５２は、処理された排出ガス流２５２の温度を下側温度閾値と上側温度閾値との間に制御することができる。以下で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全体にわたって、同様の作動を実施することができる。
図７は、制御システム１００が処理された排出ガス流２５２を利用して圧縮機セクション１５２の作動性を向上させることができる方式の１つの実施形態を示している。上述のタービンセクション１５６と同様の方式で、圧縮機セクション１５２は、排出ガス６６を圧縮機セクション１５２の種々の領域に処理された排出ガスとして送給する（例えば、シール、冷却、クリアランス制御、圧力安定化、温度安定化、及び／又はパージのため）のを可能にする複数の排出ガス入口を含む。詳細には、図示のように、圧縮機セクション１５２は、圧縮機軸受組立体３６０を含み、該圧縮機軸受組立体３６０は、タービンセクション１５６の軸受組立体と同様に、シャフト１７６（圧縮機セクション１５２及びタービンセクション１５６のそれぞれのシャフトを含むことができ、又は両セクションを通って延びる単一シャフトであってもよい）の重量を支持し、シャフト１７６の熱成長及び／又は収縮に対応し、また、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２の作動中にシャフト１７６の回転速度を支持するよう設計された１又は２以上の軸受を含むことができる。非限定的な例証として、圧縮機軸受組立体３６０は、ジャーナル軸受、荷重スラスト軸受、非荷重スラスト軸受、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
圧縮機軸受組立体３６０は、該圧縮機軸受組立体３６０の摩擦及び熱を低減する流体（例えば、加圧オイル）を収容するよう少なくとも部分的にシールされた内側ハウジング３６２を含むことができる。内側ハウジング３６２は、外側ハウジング３６４内に位置付けることができる。圧縮機軸受組立体３６０はまた、排出ガス６６が組立体３６０の１又は２以上の冷却チャンネルに流入するのを可能にする１又は２以上の排出ガス入口３６６を含むことができる。１つの実施形態によれば、排出ガス６６は、シール媒体、パージ媒体（例えば、高温流体をパージするための）、又はこれらの組み合わせとして機能を果たすことができる。実際に、１つの実施形態において、排出ガス６６は、圧縮機軸受組立体３６０内の圧力安定化を可能にすることができる。例えば、作動の途中で、排出ガス６６は、圧縮機軸受組立体３６０を通って流れることができ、ここで圧縮機軸受組立体３６０に流れる量は、圧縮機軸受組立体３６０から流出（例えば、漏洩により）する排出ガス６６の量に実質的に等しい。このようにして、比較的一定圧力で流れ制御システム２５０から圧縮機軸受組立体３６０に流れる排出ガス６６は、圧縮機軸受組立体３６０内の圧力を安定化させる役割を果たすことができる。このような圧力安定化は、運転柔軟性（例えば、シャフト１７６の回転速度の変化によって生じるより大きな範囲の温度に耐える能力）を向上させ、並びに圧縮機軸受組立体３６０の耐用寿命を改善することを可能にすることができる。
図６に関して上記で検討したように、制御システム１００は、流れ制御システム２５０、ＥＧプロセスシステム５４、及びタービンベースのサービスシステム１４全体にわたって位置決めされる種々のセンサに通信可能に結合される。圧縮機軸受組立体３６０に関して、制御システム１００は、圧縮機軸受組立体３６０の外側ハウジング３６４に位置決めされる第１のセンサ３６８、圧縮機軸受組立体３６０の内側ハウジング３６２に位置決めされる第２のセンサ３７０、又はこれらの組み合わせからフィードバックを受け取ることができる。これらのセンサの何れか又は両方から得られたフィードバックの結果として、制御システム１００は、排出ガス６６の温度、圧力、流量、又はこれらの組み合わせなど、１又は２以上の入口３６６に対する排出ガス６６の少なくとも１つのパラメータを調整することができる。
圧縮機軸受組立体３６０の１又は２以上の入口３６６に加えて又はその代わりに、圧縮機セクション１５２は、該圧縮機セクション１５２の外側ケーシング３７６と内側ケーシング３７８との間のスペースにより形成されるプレナム３７４内に排出ガス６６を送給するのを可能にする１又は２以上の圧縮機入口３７２を含むことができる。１又は２以上の圧縮機入口３７２は、圧縮機セクション１５２の入口端部３８０と出口端部３８２との間の何れかのポイントに位置付けることができる。図示のように、入口３７２は、圧縮機ブレード３８８に結合された圧縮機ホイール３８６により形成された圧縮機段３８４にて及び／又は圧縮機段３８４間で圧縮機セクション１５２の冷却を可能にするように位置付けることができる。１又は２以上の入口３７２に提供される排出ガス６６は、圧縮機セクション１５２の冷却、温度安定化、クリアランス制御（例えば、圧縮機ブレード３８８と内側ケーシング３７８の１又は２以上のシュラウドセグメントとの間）、パージ、及び／又は圧力安定化のために利用することができる。
例えば、排出ガス６６は、排出ガス６６は、流れ制御システム２５０から、出口端部３８２に位置決めされた第１の圧縮機入口３９０に提供することができる。第１の圧縮機入口３９０に提供される排出ガス６６がプレナム３７４内の排出ガス６６よりも高い圧力を有する実施形態において、排出ガス６６は、出口端部３８２から入口端部３８０に向かって流れることができる。特定の実施形態において、排出ガス６６は、圧縮機セクション１５２の出口端部３８２から熱を受け取ることができ（例えば、出口端部３８２が、一般に、圧縮による熱に起因して入口端部３８０よりも高温であるので）、また、流れ制御システム２５０から圧縮機セクション１５２への入口流路３９２に沿って流れる排出ガス６６に熱を伝達し、又はこれと組み合わせることができる。このような熱伝達は、圧縮のため圧縮機セクション１５２に流入する（例えば、入口１８４を介して）排出ガス６６の予熱をもたらすことができ、これは、悪天候中又は低温／寒冷条件下での始動中に圧縮機セクション１５２を除氷するのに望ましいとすることができる。或いは、プレナム３７４を通って流れる排出ガス６６が、圧縮機セクション１５２に提供される排出ガス６６よりも十分に低温であるような特定の実施形態において、プレナム３７４を通って流れる排出ガス６６は、圧縮機セクション１５２に流入する排出ガス６６を冷却することができ、これは圧縮効率を向上させることができる。
一部の実施形態において、プレナム３７４内で加熱されていた排出ガス６６は、矢印３９４で示されるように、圧縮機セクション１５２のプレナム３７４から出て、入口流路３９２と合流することができる。更に、１つの実施形態において、入口流路３９２は、第１のプレナム出口３９６から圧縮機セクション１５２の入口１８４に流れることができる。換言すると、１つの実施形態において、圧縮機セクション１５２の入口１８４は、排出ガス６６が予熱された後、プレナム３７４から排出ガス６６を受け取ることができる。従って、流れ制御システム２５０から圧縮機セクション１５２に直接提供され、その後で加熱された排出ガス６６と組み合わされる排出ガス６６は、プレナム３７４から出る排出ガス６６の高い温度を相殺するのに十分に低い温度を有することができる。この組み合わされたストリームは、圧縮機セクション１５２内で圧縮され、燃焼器１６０の１又は２以上内で燃焼希釈剤として、及び／又はＥＧ供給システム７８の生成ガスとして利用される排出ガス６６とすることができる。
排出ガス６６を圧縮機入口３９０に提供することに加えて、又はその代わりに、流れ制御システム２５０は、第１の圧縮機入口３９０よりも圧縮機セクション１５２の入口端部３８０に向かってより近接して位置決めされた第２の圧縮機入口３９８に排出ガス６６を（例えば、１又は２以上の処理された排出ガス流２５２を介して）提供することができる。第２の圧縮機入口３９８に流入する排出ガス６６の圧力がプレナム３７４の他の部分よりも高圧である実施形態において、排出ガス６６は、入口端部３８０から出口端部３８２に流れることができる。このような実施形態において、第２の入口３９８に流入する排出ガス６６は、入口端部３８０から熱を除去するよう制御することができ、これにより、排出ガス６６が燃焼器１６０及び／又はＥＧ供給システム７８内で使用するために圧縮される効率を向上させることができる。
排出ガス６６をプレナム３７４に提供することに加えて、又はその代わりに、排出ガス６６は、圧縮機セクション１５２の圧縮ゾーン４００に提供することができ、ここで、排出ガス６６は、燃焼器１６０、ＥＧ供給システム７８、又はこれらの組み合わせ内で使用するために圧縮される。例えば、流れ制御システム２５０（及び／又は冷却／シール排出ガスが他の場合に生じる湿分分離器）をバイパスした排出ガス６６に加えて、又はその代わりに、流れ制御システム２５０は、処理された排出ガス流２５２の１又は２以上を圧縮ゾーン４００に提供し、ゾーン４００内の圧力及び／又は温度の安定化を可能にすることができる。例えば、追加の排出ガス６６を圧縮ゾーン４００の特定の領域に提供し、圧縮機段３８４の１又は２以上での圧力及び／又は温度レベルを調整することが望ましいとすることができる。換言すると、圧縮機段３８４の１又は２以上での圧力及び／又は温度レベルを調整することにより、処理された排出ガス流２５２は、圧縮機セクション１５２にわたる温度及び／又は圧力増大の一貫性を高めることが可能となる。
加えて、又は代替として、一部の実施形態において、排出ガス６６は、種々の圧縮段に提供され、クリアランスを制御し、及び熱膨張を均質化／制御することができる。例えば、圧縮機段３８４の１又は２以上で生じる熱膨張が不均一であるか又は所定の範囲内である実施形態において、排出ガス６６は、圧縮機段３８４の全て又は一部（例えば、ホイール３８６、ブレード３８８、又はその両方）を冷却（又は加熱）し、所望のレベルの熱膨張、従って、ブレード３８８と内側ケーシング３７８のシュラウドとの間のクリアランスを得るように制御することができる。
上記で検討したように、処理された排出ガス流２５２は、圧縮機セクション１５２における様々な領域に提供することができる。同様に、排出ガス４２は、１又は２以上の圧縮機出口４０４を介して圧縮機セクション１５２から（例えば、プレナム３７４から）引き出すことができる。図示の実施形態において、１又は２以上の圧縮機出口４０４は、圧縮機セクション１５２の外側ケーシング３７６に位置決めされ、これにより、圧縮機セクション１５２の領域を冷却した後に排出ガス４２をプレナム３７４から引き出すことが可能となる。排出ガス４２は、１又は２以上の生成ガス流４０６として１又は２以上の圧縮機出口４０４からでることができ、ＥＧ供給システム７８、燃焼器１６０、ＥＧプロセスシステム５４、流れ制御システム２５０、又はこれらの組み合わせに提供することができる。
タービンセクション１５６と同様に、制御システム１００は、圧縮機段３８４に関連するパラメータ（例えば、温度、圧力、熱膨張、クリアランス）、プレナム３７４内の環境、又はこれらの組み合わせを監視するよう構成された１又は２以上のセンサ４０８からフィードバックを受け取ることができる。例えば、センサ４０８の１又は２以上は、プレナム３７４内、圧縮ゾーン４００内、又は両方内に位置付けることができる。制御システム１００は、センサ４０８によって生成されるフィードバックを監視することができ、結果として処理された排出ガス流２５２の１又は２以上のパラメータ（例えば、流量、圧力、温度）を調整することができる。例えば、１又は２以上のセンサ４０８は、圧縮段３８４の温度を監視するように構成することができ、処理された排出ガス流２５２の温度、流量、又は両方を調整し、複数の圧縮段３８４のうちの１又は２以上の圧縮段の温度を下側温度閾値と上側温度閾値との間に維持する（例えば、圧縮機セクション１５２にわたる均質な温度上昇を確保する、及び／又は圧縮機ブレード３８８と内側ケーシング３７８との間の所望のクリアランスを確保する）ようにすることができる。
制御システム１００はまた、圧力に基づいて同様の動作を実施することができる。例えば、制御システム１００は、圧縮機段３８４の１又は２以上における圧力を示すフィードバックを受け取ることができ、また、制御システム１００は、処理された排出ガス流２５２のうちの１又は２以上を段３８４に近接した領域（例えば、矢印４０２で示すような）に提供して、圧縮機セクション１５２に沿った一貫して均質な圧力上昇を確保することができる。
上記で検討したように、ＥＧプロセスシステム５４にて処理されている排出ガス６６は、排出ガス６６を冷却流体として、圧力安定化流体として、加熱流体として（例えば、除氷用）、又はこれらの組み合わせとして利用するのを可能にする１又は２以上の特性を有することができる。更に、低い湿分及び湿度レベルの排出ガス６６により、圧縮空気（酸素及び湿分が含まれた）又は窒素などの他のガス及び他の不活性ガスの代わりに排出ガス６６を利用することが可能となる。実際に、本発明の実施形態による冷却、加熱、パージ、クリアランス制御、及び／又はシールのために排出ガス６６を使用することは、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２が原油二次回収と組み合わせて使用される実施構成に特に好適とすることができ、この場合生成ガス中の酸素レベルが低いことが望ましい。更に、排出ガス６６は、システム５２内で生成されて循環されるという追加の利点を提供し、この場合、窒素などの不活性ガスは、指定設備、貯蔵タンク及びその他を用いて連続的に生成し、及び／又はシステム５２内に取り込むことができる。これにより、排出ガス６６は、上述の目的の流体として利用できると共に、主作動流体としての機能を果たすことができる。
実際に、ＥＧプロセスシステム５４を用いて排出ガス６６の幾つかのパラメータを調整する能力に起因して、タービンベースのサービスシステム１４はまた、排出ガス６６を利用して酸化剤圧縮システム１８６の１又は２以上の構成要素を冷却、加熱、乾燥、洗浄、又は加圧することができる。例えば、図示のように、タービンベースのサービスシステム１４は、処理された排出ガス流路４１０を含み、該流路は、流れ制御システム２５０（又はＥＧプロセスシステム５４）から酸化剤圧縮システム１８６に延びる幾つかの実際の導管又は通路を含むことができる。流路４１０に沿って提供される処理された排出ガス流２５２を用いて、酸化剤圧縮機１８８、該圧縮機１８８の駆動装置１９０、及び／又は機械装置１０６、１８０の構成要素のうちの１又は２以上の作動性を向上させることができる。
図８には、排出ガス６６を機械装置０６、１８０と共に利用できる方式の１つの実施形態が示されている。具体的には、図８は、処理された排出ガス流２５２が、主酸化剤圧縮機（ＭＯＣ）４２２への第１の流路４２０、ギアボックス４２６への第２の流路４２４、及び発電機４３０への第３の流路４２８を辿るタービンベースのサービスシステム１４の１つの実施形態を示している。
図示のように、ＭＯＣ４２２は、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２のシャフト１７６によって少なくとも部分的に駆動され、ここでシャフト１７６の回転は、酸化剤６８を圧縮酸化剤４３２に圧縮するためにＭＯＣ４２２において利用される出力を生成する。圧縮酸化剤４３２は、一般に、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２内で燃焼するために利用され、このようなプロセスに好適なあらゆる圧力に圧縮することができる。一般に、ＭＯＣ４２２は、１又は２以上の圧縮段を含み、該圧縮段は、半径方向、軸方向、又は円周方向段とすることができ、１つのケーシング又は複数のケーシング内に収容することができる。
一部の実施形態において、ＭＯＣ４２２に流れる第１の流路４２０内の排出ガス６６は、圧縮機及びタービンセクション１５２、１５６に関して上記で説明したのと同様の方式で利用することができる。すなわち、排出ガス６６は、圧縮強化、及び／又は圧力安定を可能にし、及び／又はＭＯＣ４２２にわたって温度が上昇するようにＭＯＣ４２２の特定セクションを冷却するのに利用することができる。例えば、排出ガス６６は、圧縮機ケーシングに沿って流れ、ケーシングを冷却して、スループットの向上を可能にすることができる。他の実施形態において、排出ガス６６は、ＭＯＣ４２２の圧縮機ケーシングを通って、圧力安定化、クリアランス制御、熱膨張制御、及びその他のために１又は２以上の酸化剤圧縮段に流入することができる。排出ガス６６はまた、圧縮効率を改善する段間冷却媒体として機能を果たすことができる。更に、１つの実施形態において、矢印４３４で図示するように、第１の流路４２０は、酸化剤流路４３６と流れ統合して、酸化剤６８がＭＯＣ４２２に導入される前に酸化剤６８の冷却を可能にすることができる。加えて、又は代替として、排出ガス６６は、酸化剤６８と組み合わせて該酸化剤６８を希釈し、燃料器１６０に導入する前に酸化剤６８と排出ガス６６の予混合を可能にすることができる。
更に、制御システム１００は、１又は２以上のＭＯＣセンサ４３８を用いてＭＯＣ４２２の１又は２以上のパラメータ（例えば、段温度、段圧力、ケーシング温度及び／又は圧力、圧縮機段クリアランス）を示すフィードバックを監視することができる。例証として、制御システム１００は、ＭＯＣ４２２（例えば、圧縮段の）にわたる温度を監視することができ、第１の流路４２０に沿った排出ガス６６の流れを調整（例えば、温度、圧力、又は流量を調整）し、ＭＯＣ４２２にわたるほぼ一定の温度変化（例えば、各圧縮段にて均質な温度）を維持することができる。ＭＯＣ４２２内の圧力に関して、同様の動作を実施することができる。
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はまた、平行シャフトギアボックス、遊星ギアボックス、又は同様のものなどの何れかの好適なタイプのものとすることができるギアボックス４２６を含む。ギアボックス４２６は、高速度又は低速度のように、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２と異なる速度でＭＯＣ４２２が作動するのを可能にすることができる。実際に、１つの実施形態において、ギアボックス４２６により、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２が所望の負荷で作動できるようにしながら、ＭＯＣ４２２が所望の速度で作動できるようになる。ギアボックス４２６は、１又は２以上の軸受組立体、ギア組立体、又はこれらの組み合わせを含むことができ、第２の流路４２４に沿って冷却流、加熱流、パージ流、又は乾燥流として排出ガス６６を受け取ることから恩恵を受けることができる。
例えば、排出ガス６６中の比較的低い湿分レベル（例えば、低湿度）及び低レベルの腐食材料により、排出ガス６６が圧縮機セクション１５２及びタービンセクション１５６の軸受組立体と同様に利用できるようになる。従って、特定の実施形態において、制御システム１００は、１又は２以上のギアボックスセンサ４３２を介してギアボックス内（例えば、軸受組立体を含む種々のシール内）の温度及び／又は圧力を監視することができ、また、必要に応じて第２の流路４２４に沿って排出ガス６６を提供することができる。実際に、排出ガス６６を利用して、ギアボックス４２６の温度を下側及び上側温度閾値間に維持することができ、及び／又はギアボックス４２６の種々のシール機構内の圧力を下側及び上側圧力閾値間に維持することができる。更に、第２の流路４２４に沿って流れる排出ガス６６は、特定の実施形態において、湿潤環境のようなギアボックス４２６内の湿分を軽減するのに使用される乾燥流として利用することができる。加えて、又は代替として、１つの実施形態において、排出ガス６６は、汚染物質（例えば、砂、汚れ、湿分）をギアボックス４２６のハウジングの外に運び、高温ガスをギアボックス４２６の外に吹き出し、又はこのような汚染物質をギアボックス４２６のギア機構の外に取り除いて、より長い作動時間を促進することができる加圧流として利用することができる。
一部の実施形態において、排出ガス６６は、ギアボックス４２６によって使用される１又は２以上の潤滑剤の温度制御に用いることができる。例えば、排出ガス６６は、１又は２以上の潤滑剤と熱交換するのに使用して、潤滑剤を上側温度閾値と下側温度閾値との間で維持できるようにすることができる。このようにして、排出ガス６６は、設計作動温度での潤滑剤の保守管理を可能にすることができる。
図示のように、タービンベースのサービスシステム１４はまた、ＳＥＧＲ ＧＴシステム５２を介して発生する出力を用いることによって電力７４を出力するよう構成された発電機４３０を含む。例えば、電力７４は、自治体の配電網に提供することができる。図示の発電機４３０は両端を有し、発電機４３０の入力がシャフト１７６に対応し、発電機４３０の出力シャフト４３４が、ギアボックス４２６の入力シャフト４３６に対応する。
本発明の実施形態によれば、ギアボックス４２６と同様にして、流れ制御システム２５０は、冷却、乾燥、パージ、又は汚染物質除去のために排出ガス６６を第３の流路４２８に沿って発電機４３０に配向することができる。例えば、制御システム１００は、１又は２以上の発電機センサ４３８からフィードバックを受けることができ、該フィードバックセンサは、発電機４３０の内部温度、発電機４３０の１又は２以上のシールの圧力、発電機４３０の湿度、又はこれらもしくは同様のパラメータの何らかの組み合わせを示すフィードバックを生成することができる。監視されるパラメータに基づいて、制御システム１００は、発電機４３０の湿度の低減、発電機４３０からの汚染物質（例えば、粒子状物質）の除去、発電機４３０の冷却又は加熱、或いはこれらの組み合わせを行うために第３の流路４２８に沿った排出ガス６６の適切な流れを可能にするようにして流れ制御システム２５０を作動させることができる。
例えば、発電機４３０が低温／寒冷気候に曝される実施形態において、制御システム１００は、低温、高湿分レベル、又はこれらの組み合わせを示すフィードバックを受け取って、排出ガス６６の暖流又は高温流を発電機４３０に配向して発電機４３０を除氷又は暖機することができる。発電機４３０の冷却、発電機４３０の除湿、発電機４３０への少量の湿度の付与、又は他のこのような実施構成のために同様の動作を実施することができる。更にまた、図９に示す構成要素のような酸化剤圧縮システム１８６の他の構成要素に対して同様の動作を実施することができる。
詳細には、図９は、タービンベースのサービスシステム１４の１つの実施形態を示し、ここでは流れ制御システム２５０が、処理された排出ガス流２５２の１又は２以上を酸化剤圧縮システム１８６の駆動装置４４０（蒸気タービン４４０として例示される）及び／又は酸化剤圧縮システム１８６のクラッチ４４２に提供するよう構成されている。詳細には、流れ制御システム２５０は、第４の流路４４４を介して排出ガス６６を蒸気タービン４４０に送給することができ、該第４の流路４４４は、１又は２以上の導管、管路、及び関連する流れ調整特徴要素を含むことができる。蒸気タービン４４０に提供される排出ガス６６は、圧縮機セクション１５２、タービンセクション１５６、ＭＯＣ４２２、ギアボックス４２６、及び／又は発電機４３０に関して上記で検討したのと同様にして利用することができる。従って、排出ガス６６は、温度及び／又は湿度レベルの調整、汚染物質の除去、蒸気タービン４４０のパージ、蒸気タービン４４０の段のクリアランスの制御（例えば、熱膨張を制御することによる）、及び同様のことを行うのに用いることができる。
更に、破線矢印４４６で示されるように、排出ガス６６はまた、ＨＲＳＧ５６（又は他の蒸気供給源）から蒸気タービン４４０に提供される蒸気（「Ａ」で表記される）の温度及び／又は圧力を調整するのに用いることができる。加えて、又は代替として、破線矢印４４８で示されるように、排出ガス６６は、蒸気タービン４４０からＨＲＳＧ５６に提供される蒸気（「Ｂ」で表記される）の温度及び／又は圧力を調整するのに用いることができる。実際に、制御システム１００は、１又は２以上の蒸気タービンセンサ４５０を用いて、蒸気タービン４４０の蒸気及び凝縮液温度及び／又は圧力、段間圧力及び温度、ケーシング温度、又は他のこのようなパラメータを監視することができる。駆動装置４４０が異なるタイプのもの（例えば、電気モータ）である実施形態において、制御システム１００は、そのパラメータを監視し、発電機４３０に関して上記で説明したのと同様に排出ガス６６を利用することができる。
特定の実施形態において、蒸気タービン４４０をＳＥＧＲ ＧＴ列から結合解除するのが望ましいとすることができる。従って、図示のタービンベースのサービスシステム１４はまた、蒸気タービン４４０がＳＥＧＲ ＧＴシステム５２から独立して作動するのを可能にするクラッチ４４２を含む。図示のように、流れ制御システム２５０はまた、第５の流路４５２を介して処理された排出ガス流２５２の１又は２以上をクラッチ４４２に提供することができる。排出ガス６６は、クラッチ４４２において、シール、温度制御、圧力制御、汚染物質制御、パージ、１又は２以上のクラッチ潤滑剤の温度制御、又はこれらの組み合わせのために利用することができる。実際に、制御システム１００は、クラッチ４４２において、温度、圧力、湿度レベル、又はこれらの組み合わせに関連する１又は２以上のパラメータを監視することができる。このような監視の結果として、制御システム１００は、温度、圧力、湿度レベル、湿分レベル、又はこれらの組み合わせのような、クラッチ４４２に流れる排出ガス６６の１又は２以上のパラメータを調整し、クラッチ４４２を各パラメータに対して所望の範囲内に維持することができる。
（補足説明）
上記で記載されるように、本発明の実施形態は、処理された排出ガスを使用して、タービンベースのサービスシステムの種々の構成要素の温度制御、圧力制御、湿度制御、パージ、クリアランス制御、及び／又はシールするシステム及び方法を提供する。上記で記載された特徴要素の何れか１つ又はその組み合わせは、あらゆる好適な組み合わせで利用できる点に留意されたい。実際に、このような組み合わせの全ての並び換えも現在企図される。例証として、以下の条項は、本開示の更なる説明として提供されるものである。
実施形態１．ガスタービンシステムを備えたシステムであって、該ガスタービンシステムが、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り駆動されるタービンと、タービンによって駆動され、排出ガスを圧縮してタービンに供給するよう構成された排出ガス圧縮器と、排出ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を含み、ＥＧＲシステムが、排出ガスを１又は２以上の排出ガス再循環経路に沿ってタービンからガスタービンシステムの第１及び第２の排出ガス入口まで再循環させるよう構成され、スクラビングシステムと、少なくとも第２の排出ガス入口の上流側の湿分分離器とを有し、第１の排出ガス入口により排出ガス圧縮器が排出ガス圧縮のため排出ガスを吸入することが可能となり、第２の排出ガス入口は第１の排出ガス入口から分離されている。
実施形態２．第２の排出ガス入口は、１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスが冷却チャンネル、シールチャンネル、加熱チャンネル、パージチャンネル、又はこれらの組み合わせに流入することを可能にするように位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
実施形態３．第２の排出ガス入口は、１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスがタービンの内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成されたタービンプレナム内に流入可能にして、内側ケーシング、外側ケーシング、タービンの１又は２以上のタービン段、又はこれらの組み合わせの冷却を可能にするように位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態４．第２の排出ガス入口は、１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスがタービンホイール、タービンブレード、又はこれらの組み合わせの内部内に配置されたチャンネルに流入可能にして、タービンホイール、タービンブレード、又はこれらの組み合わせの冷却を可能にするように位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態５．第２の排出ガス入口は、１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスがガスタービンシステムのミッドスパン軸受組立体、ガスタービンシステムのタービン軸受組立体、ガスタービンシステムの圧縮機軸受組立体、又はこれらの組み合わせに流入可能にして、ミッドスパン軸受組立体、タービン軸受組立体、圧縮機軸受組立体、又はこれらの組み合わせの冷却、パージ、シール、又はこれらの組み合わせを可能にするように位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態６．第２の排出ガス入口は、１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスが、排出ガス圧縮器の１又は２以上の圧縮機段の温度制御を目的として排出ガス圧縮器の内側圧縮機ケーシングと外側圧縮機ケーシングとの間に形成された圧縮機プレナム内に流入可能にするように位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態７．第２の排出ガス入口が、タービンのタービン段間に位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態８．第２の排出ガス入口が、排出ガス圧縮器の圧縮機段間に位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態９．加圧された酸化剤をタービン燃焼器に供給するよう構成された酸化剤圧縮システムを更に備え、酸化剤圧縮システムが１又は２以上の機械構成要素を含み、第２の排出ガス入口が、１又は２以上の機械構成要素のうちの少なくとも１つに結合される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１０．酸化剤圧縮システムが主酸化剤圧縮機を含み、第２の入口が、１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスが主酸化剤圧縮機の内側酸化剤圧縮機ケーシングと外側酸化剤圧縮機ケーシングとの間に形成された酸化剤圧縮機プレナム内に流入可能にして、酸化剤圧縮機の１又は２以上の圧縮機段の温度制御を可能にするように位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１１．酸化剤圧縮システムが、ガスタービンシステムによって駆動される主酸化剤圧縮機と、主酸化剤圧縮機がガスタービンシステムと異なる作動速度で作動できるように構成されたギアボックスとを含み、第２の入口がギアボックスに位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１２．ガスタービンシステムによって駆動され且つ電力を発生するよう構成された発電機を更に備え、該発電機が第２の排出ガス入口を含む、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１３．ＥＧＲシステムが、スクラビングシステム及び湿分分離器を有する排出ガス処理システムと、第２の排出ガス入口と排出ガス処理システムとの間で１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つに沿って位置決めされる流れ制御システムと、を含み、流れ制御システムが、排出ガスが第１の排出ガス入口から別個の経路に沿って第２の排出ガス入口に流れるのを可能にするよう構成された排出ガス流れヘッダを含む、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１４．流れ制御システムが、第１の排出ガス入口、第２の排出ガス入口、又はこれらの組み合わせに提供される排出ガスの圧力を増大させるよう構成された１又は２以上のブースタ圧縮機を含む、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１５．１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、１又は２以上のプロセッシングデバイスとを有する制御システムを更に備え、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、排出ガス圧縮器、又はシステムの別の構成要素、或いはこれらの組み合わせの動作パラメータを示すデータを受け取り、受け取ったデータの結果として、第１の排出ガス入口、第２の排出ガス入口、又は両方に提供される排出ガスのパラメータを調整する、ように構成されている、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１６．温度、圧力、湿分、流量、又はこれらの組み合わせを示すフィードバックを生成するよう構成された１又は２以上のセンサを更に備え、１又は２以上のセンサが制御システムに通信可能に結合され、１又は２以上のセンサが、動作パラメータを示すデータとして制御システムにフィードバックを提供するよう構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１７．第２の入口がタービンに位置決めされ、１又は２以上のセンサがタービンに位置決めされ、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て、１又は２以上のセンサにより生成されるフィードバックを監視し、該フィードバックの結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するよう構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１８．１又は２以上のセンサにより生成されるフィードバックが、タービンのタービン段の温度又は該タービン段間の温度を示し、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、フィードバックの結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスの流量、温度、又はこれらの組み合わせを調整するように構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態１９．１又は２以上のセンサにより生成されるフィードバックが、タービンのタービン段の圧力又は該タービン段間の圧力を示し、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、フィードバックの結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスの流量、温度、又はこれらの組み合わせを調整するように構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態２０．第２の入口が排出ガス圧縮器に位置決めされ、１又は２以上のセンサが排出ガス圧縮器に位置決めされ、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て、１又は２以上のセンサにより生成されるフィードバックを監視し、該フィードバックの結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するよう構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態２１．１又は２以上のセンサにより生成されるフィードバックが、排出ガス圧縮器の圧縮機段又は該圧縮機段間の圧力を示し、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、フィードバックの結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスの流量、温度、又はこれらの組み合わせを調整するように構成される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態２２．酸化剤中１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させるよう構成されたタービン燃焼器を有する量論的燃焼システムを更に備える、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態２３．タービン内の燃焼ガスから排出ガスを生成するステップと、排出ガスを排出ガス再循環経路に沿って再循環させるステップと、排出ガス処理システムを用いて排出ガス再循環経路に沿った排出ガス内の湿分を低減するステップと、圧縮のため排出ガスを排出ガス圧縮器の第１の排出ガス入口に提供するステップと、温度制御、クリアランス制御、圧力制御、シール、又はこれらの組み合わせのため第１の排出ガス入口から分離された第２の排出ガス入口に排出ガス再循環経路から排出ガスを提供するステップと、を含む、方法。
実施形態２４．タービン燃焼器内で酸化剤中１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、又は０．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させて燃焼ガスを発生させるステップを更に含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態２５．制御システムを用いてタービン、排出ガス圧縮器、又はこれらの組み合わせの動作パラメータを監視し、監視の結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するステップを更に含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態２６．制御システムを用いてタービンの温度及び／又は圧力を示すフィードバックを監視するステップを更に含み、排出ガスを排出ガス再循環経路から第２の排出ガス入口に提供するステップが、タービンの内側タービンケーシングと外側タービンケーシングとの間に位置決めされたタービンプレナムに通じたタービン入口に排出ガスを提供するステップを含み、第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するステップが、タービンプレナムに提供される排出ガスの流量を調整するステップ、タービンプレナムに提供される排出ガスの温度を調整するステップ、タービンプレナムに提供される排出ガスの圧力を調整するステップ、又はこれらの組み合わせを含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態２７．制御システムを用いて排出ガス圧縮器の温度及び／又は圧力を示すフィードバックを監視するステップを更に含み、排出ガスを排出ガス再循環経路から第２の排出ガス入口に提供するステップが、排出ガス圧縮器の内側圧縮機ケーシングと外側圧縮機ケーシングとの間に形成された圧縮機プレナムに通じた排出ガス圧縮器入口に排出ガスを提供するステップを含み、第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するステップが、排出ガス圧縮器プレナムに提供される排出ガスの流量を調整するステップ、排出ガス圧縮器プレナムに提供される排出ガスの温度を調整するステップ、排出ガス圧縮器プレナムに提供される排出ガスの圧力を調整するステップ、又はこれらの組み合わせを含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態２８．制御システムを用いて排出ガス再循環経路から第１及び第２の排出ガス入口それぞれへの排出ガスの第１の流れ及び／又は第２の流れの少なくとも１つのパラメータを制御するステップを更に含み、流れ制御システムが、排出ガス処理システムの下流側で排出ガス再循環経路に沿って配置される、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態２９．排出ガスの第１の流れ及び／又は第２の流れの少なくとも１つのパラメータを制御するステップが、第２の排出ガス入口に提供される排出ガスの第２の流れの流量、圧力、温度、又はこれらの組み合わせを制御するステップを含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態３０．排出ガス再循環経路から第２の排出ガス入口に排出ガスを提供するステップが、圧縮機軸受組立体、ミッドスパン軸受組立体、又はタービン軸受組立体、或いはこれらの組み合わせに排出ガスを提供するステップを含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態３１．制御システムを用いて前圧縮機軸受組立体、ミッドスパン軸受組立体、又はタービン軸受組立体、或いはこれらの組み合わせの圧力、温度、又はこれらの組み合わせを示すフィードバックを監視し、監視の結果として第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するステップを更に含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態３２．第２の排出ガス入口に提供される排出ガスのパラメータを調整するステップが、排出ガスの流量、排出ガスの圧力、排出ガスの温度、又はこれらの組み合わせを調整するステップを含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態３３．排出ガス再循環経路から第２の排出ガス入口に排出ガスを提供するステップが、燃焼ガスを生成するよう構成されたタービン燃焼器に圧縮された酸化剤を提供するよう構成された酸化剤圧縮システムの１又は２以上の機械構成要素に排出ガスを提供するステップを含む、前出の実施形態の何れかに記載の方法。
実施形態３４．制御システムを備えたシステムであって、制御システムが、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、１又は２以上のプロセッシングデバイスと、を含み、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、排出ガス再循環ガスタービン（ＥＧＲ ＧＴ）システムのタービン、該ＥＧＲ ＧＴシステムの排出ガス圧縮器、又はシステムの別の構成要素、或いはこれらの組み合わせのパラメータを示すフィードバックを受け取り、フィードバックの結果として、排出ガス圧縮のために、排出ガス圧縮器の排出ガス吸入口とは別個の第１の排出ガス入口に排出ガス再循環経路から提供される排出ガス流を調整する、ように構成されている、システム。
実施形態３５．フィードバックを生成するよう構成された１又は２以上のセンサを更に備え、該１又は２以上のセンサが、制御システムに通信可能に結合される、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態３６．１又は２以上のセンサによって生成されるフィードバックが、ＥＧＲ ＧＴシステムの１又は２以上の構成要素の温度、圧力、湿分、流量、又はこれらの組み合わせを示す、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態３７．フィードバックが、タービンに関連付けられる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態３８．制御システムが、第１の排出ガス入口に提供される排出ガス流の温度、圧力、流量、又はこれらの組み合わせを調整するよう構成され、第１の排出ガス入口がタービンに位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態３９．フィードバックが、排出ガス圧縮器に関連付けられる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態４０．制御システムが、第１の排出ガス入口に提供される排出ガス流の温度、圧力、流量、又はこれらの組み合わせを調整するよう構成され、第１の排出ガス入口が排出ガス圧縮器に位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態４１．フィードバックが、圧縮した酸化剤をＥＧＲ ＧＴシステムのタービン燃焼器に供給するよう構成された酸化剤圧縮システムの１又は２以上の機械構成要素に関連付けられる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
実施形態４２．制御システムが、第１の排出ガス入口に提供される排出ガス流の温度、圧力、流量、又はこれらの組み合わせを調整するよう構成され、第１の排出ガス入口が１又は２以上の機械構成要素に位置決めされる、前出の実施形態の何れかに記載のシステム。
本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。従って、本発明の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。

Claims (16)

  1. ガスタービンシステムを備えたシステムであって、
    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り駆動されるタービンと、
    前記タービンによって駆動され、５容積パーセント未満の酸化剤を含む排出ガスを圧縮して前記タービンに供給するよう構成された排出ガス圧縮器と、
    酸化剤を圧縮して加圧された酸化剤を生成し、該加圧された酸化剤を前記タービン燃焼器に供給するように構成された酸化剤圧縮機と、
    排出ガス再循環（ＥＧＲ）システムと、を備え、
    前記ＥＧＲシステムが、前記排出ガスを１又は２以上の排出ガス再循環経路に沿って前記タービンから前記ガスタービンシステムの第１及び第２の排出ガス入口まで再循環させるよう構成され、スクラビングシステムと少なくとも前記第２の排出ガス入口の上流側の水分分離器とを有し、前記第１の排出ガス入口により前記排出ガス圧縮器が排出ガス圧縮のため前記排出ガスを吸入することが可能となり、前記第２の排出ガス入口は前記第１の排出ガス入口から分離されており、前記第２の排出ガス入口が、前記タービンのタービン段間に位置決めされている、
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記ＥＧＲシステムが、
    前記スクラビングシステム及び水分分離器を有する排出ガス処理システムと、
    前記第２の排出ガス入口と前記排出ガス処理システムとの間で前記１又は２以上の排出ガス再循環経路の少なくとも１つに沿って位置決めされる流れ制御システムであって、前記排出ガスが前記第１の排出ガス入口から別個の経路に沿って前記第２の排出ガス入口に流れるのを可能にするよう構成された排出ガス流れヘッダを有する前記流れ制御システムと、
    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を有する制御システムと、
    前記１又は２以上の命令セットを実行する１又は２以上の処理デバイスと、を備え、
    前記処理デバイスが、
    前記タービン、前記排出ガス圧縮器、又は前記システムの別の構成要素、或いはこれらの組み合わせの動作パラメータを示すデータを受け取り、
    前記受け取ったデータの結果として、前記第１の排出ガス入口、前記第２の排出ガス入口、又は両方に提供された前記排出ガスのパラメータを調整するように構成されている、 請求項１に記載のシステム。
  3. 温度、圧力、水分、流量、又はこれらの組み合わせを示すフィードバックを生成するよう構成された１又は２以上のセンサを更に備え、前記１又は２以上のセンサが前記制御システムに通信可能に接続され、前記１又は２以上のセンサが、前記動作パラメータを示すデータとして前記制御システムに前記フィードバックを提供するよう構成される、
    請求項２に記載のシステム。
  4. 前記第２の入口が前記タービンに位置決めされ、前記１又は２以上のセンサが前記タービンに位置決めされ、前記１又は２以上のプロセッシングデバイスが、前記１又は２以上の命令セットを実行して、前記１又は２以上のセンサにより生成される前記フィードバックをモニタし、該フィードバックの結果として前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスのパラメータを調整するよう構成され、
    前記１又は２以上のセンサにより生成された前記フィードバックが、前記タービンのタービン段の温度又は該タービン段間の温度を示し、前記１又は２以上のプロセッシングデバイスが、前記１又は２以上の命令セットを実行して、前記フィードバックの結果として前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスの流量、温度、又はこれらの組み合わせを調整するように構成され、
    前記１又は２以上のセンサにより生成される前記フィードバックが、前記タービンのタービン段の圧力又は該タービン段間の圧力を示し、前記１又は２以上のプロセッシングデバイスが、前記１又は２以上の命令セットを実行して、前記フィードバックの結果として前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスの流量、温度、又はこれらの組み合わせを調整するように構成される、
    請求項３に記載のシステム。
  5. 前記第２の排出ガス入口は、前記１又は２以上の排出ガス再循環経路の少なくとも１つからの排出ガスが、冷却チャンネル、シールチャンネル、加熱チャンネル、パージチャンネル、又はこれらの何れかの組み合わせに流入することを可能にするように位置決めされている、
    請求項１に記載のシステム。
  6. 前記第２の排出ガス入口は、前記１又は２以上の排出ガス再循環経路の少なくとも１つからの排出ガスが、前記タービンの内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成されたタービンプレナム内に流入可能になり、前記内側ケーシング、前記外側ケーシング、前記タービンの１又は２以上のタービン段、又はこれらの何れかの組み合わせの冷却を可能にするように位置決めされている、
    請求項５に記載のシステム。
  7. 前記第２の排出ガス入口は、前記１又は２以上の排出ガス再循環経路の少なくとも１つからの排出ガスが、タービンホイール、タービンブレード、又はこれらの何れかの組み合わせの内部に配置されたチャンネルに流入可能になり、前記タービンホイール、前記タービンブレード、又はこれらの何れかの組み合わせの冷却を可能にするように位置決めされている、
    請求項５に記載のシステム。
  8. 前記第２の排出ガス入口は、前記１又は２以上の排出ガス再循環経路のうちの少なくとも１つからの排出ガスが、前記ガスタービンシステムのタービン軸受組立体に流入可能になり、前記タービン軸受組立体の冷却、パージ、シール、又はこれらの何れかの組み合わせの冷却、パージ、シールまたはこれらの何れかの組み合わせを可能にするように位置決めされる、
    請求項５に記載のシステム。
  9. 酸化剤中約０．９５〜１．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させるよう構成されたタービン燃焼器を有する量論的燃焼システムを更に備える、
    請求項１に記載のシステム。
  10. タービン内の燃焼ガスから排出ガスを生成するステップと、
    前記排出ガスを排出ガス再循環経路に沿って再循環させるステップと、
    排出ガス処理システムを用いて前記排出ガス再循環経路に沿った前記排出ガス内の水分を低減し、５容積パーセント未満の酸化剤を含む、圧縮された排出ガスを生成するステップと、
    前記圧縮された排出ガスをタービン燃焼器に搬送するステップと、
    酸化剤圧縮機で酸化剤を圧縮して、圧縮された酸化剤を生成するステップと、
    前記圧縮された酸化剤を前記タービン燃焼器に搬送するステップと、
    圧縮のため前記排出ガスを排出ガス圧縮器の第１の排出ガス入口に提供するステップと、
    温度制御、クリアランス制御、圧力制御、シール、又はこれらの組み合わせのため前記第１の排出ガス入口から分離された第２の排出ガス入口に前記排出ガス再循環経路から前記排出ガスを提供するステップと、
    制御システムを用いて前記タービン、前記排出ガス圧縮器、又はこれらの組み合わせの動作パラメータを監視し、前記監視の結果として、前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスのパラメータを調整するステップと、を含む、
    ことを特徴とする方法。
  11. 前記タービン燃焼器内で酸化剤中約０．９５〜１．０５の燃料対酸素の燃焼当量比で燃料／酸化剤混合気を燃焼させて燃焼ガスを発生させるステップを更に含む、
    請求項１０に記載の方法。
  12. 制御システムを用いて前記タービンの温度及び／又は圧力を示すフィードバックを監視するステップを更に含み、前記排出ガスを前記排出ガス再循環経路から前記第２の排出ガス入口に提供するステップが、前記タービンの内側タービンケーシングと外側タービンケーシングとの間に位置決めされたタービンプレナムに通じたタービン入口に前記排出ガスを提供するステップを含み、前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスのパラメータを調整するステップが、前記タービンプレナムに提供される前記排出ガスの流量を調整するステップ、前記タービンプレナムに提供される前記排出ガスの温度を調整するステップ、前記タービンプレナムに提供される前記排出ガスの圧力を調整するステップ、又はこれらの組み合わせを含む、
    請求項１０に記載の方法。
  13. 制御システムを用いて前記排出ガス圧縮器の温度及び／又は圧力を示すフィードバックを監視するステップを更に含み、前記排出ガスを前記排出ガス再循環経路から前記第２の排出ガス入口に提供するステップが、前記排出ガス圧縮器の内側圧縮機ケーシングと外側圧縮機ケーシングとの間に形成された圧縮機プレナムに通じた排出ガス圧縮器入口に前記排出ガスを提供するステップを含み、前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスのパラメータを調整するステップが、前記排出ガス圧縮器プレナムに提供される前記排出ガスの流量を調整するステップ、前記排出ガス圧縮器プレナムに提供される前記排出ガスの温度を調整するステップ、前記排出ガス圧縮器プレナムに提供される前記排出ガスの圧力を調整するステップ、又はこれらの組み合わせと、
    制御システムを用いて前記排出ガス再循環経路から前記第１及び第２の排出ガス入口それぞれへの前記排出ガスの第１の流れ及び／又は第２の流れの少なくとも１つのパラメータを制御するステップと、を更に含み、前記流れ制御システムが、前記排出ガス処理システムの下流側で前記排出ガス再循環経路に沿って配置され、
    前記排出ガスの第１の流れ及び／又は第２の流れの少なくとも１つのパラメータを制御するステップが、前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスの第２の流れの流量、圧力、温度、又はこれらの組み合わせを制御するステップを含む、
    請求項１０に記載の方法。
  14. 前記排出ガス再循環経路から前記第２の排出ガス入口に前記排出ガスを提供するステップが、圧縮機軸受組立体、ミッドスパン軸受組立体、又はタービン軸受組立体、或いはこれらの組み合わせに前記排出ガスを提供するステップを含み、前記方法が、
    制御システムを用いて前圧縮機軸受組立体、前記ミッドスパン軸受組立体、又は前記タービン軸受組立体、或いはこれらの組み合わせの圧力、温度、又はこれらの組み合わせを示すフィードバックを監視し、前記監視の結果として前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスのパラメータを調整するステップを更に含む、
    請求項１０に記載の方法。
  15. 前記第２の排出ガス入口に提供される前記排出ガスのパラメータを調整するステップが、前記排出ガスの流量、前記排出ガスの圧力、前記排出ガスの温度、又はこれらの組み合わせを調整するステップを含む、
    請求項１４に記載の方法。
  16. 前記排出ガス再循環経路から前記第２の排出ガス入口に前記排出ガスを提供するステップが、酸化剤圧縮システムの１又は２以上の機械構成要素に前記排出ガスを提供するステップを含み、前記酸化剤圧縮システムが前記酸化剤圧縮機を含む、
    請求項１０に記載の方法。
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