JP6309964B2 - 化学量論的排気ガス再循環ガスタービンシステム内の拡散燃焼を用いた負荷制御のためのシステム及び方法 - Google Patents

化学量論的排気ガス再循環ガスタービンシステム内の拡散燃焼を用いた負荷制御のためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１３年１０月３０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」である米国特許本出願第１４／０６７，５６３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。
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。次いで、タービンセクションは、圧縮機セクションの１又は２以上の圧縮機段を駆動し、これにより燃料と共に燃焼器セクションに吸入するため酸化剤を圧縮する。この場合も同様に、燃料及び酸化剤は、燃焼器セクションにおいて混合され、次いで、燃焼して高温の燃焼生成物を生成する。ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションの燃焼チャンバから上流側の１又は２以上の流路に沿って燃料及び酸化剤を予混合し、従って、ガスタービンエンジンは、一般に予混合火炎で作動する。残念ながら、予混合火炎を制御し又は維持することは困難な場合があり、これは、種々の排気エミッション及び所要電力に影響を及ぼす可能性がある。更に、ガスタービンエンジンは、典型的には、酸化剤として大量の空気を消費し、かなりの量の排気ガスを大気中に出力する。換言すると、排気ガスは、典型的に、ガスタービンエンジン作動の副産物として無駄になっている。
最初に請求項に記載された本発明の範囲内にある特定の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、以下に記載した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
第１の実施形態において、システムには、第１の拡散燃料ノズルを有するタービン燃焼器が備えられ、第１の拡散燃料ノズルは、拡散火炎を発生するように構成される。システムは、タービン燃焼器において拡散火炎からの燃焼生成物によって駆動されるタービンを含む。システムはまた、排気ガス圧縮機を含み、排気ガス圧縮機は、排気ガスを圧縮して、排気ガス再循環経路に沿ってタービンからタービン燃焼器に送る。加えて、システムは、量論的制御モード及び非量論的制御モードでタービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御するように構成された制御システムを含み、量論的制御モードは、流量を変化させて少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料のほぼ化学量論的な比を提供するように構成され、非量論的制御モードは、流量を変化させて少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料の非化学量論的な比を提供するように構成される。
第２の実施形態において、方法は、少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料をタービン燃焼器のチャンバの中に注入する段階を含み、少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料は、拡散火炎として混合して燃焼し、燃焼生成物を生成する。本方法は、燃焼生成物でタービンを駆動する段階と、排気ガスを出力する段階とを更に含む。本方法は、排気ガス再循環経路に沿って排気ガス圧縮機に排気ガスを再循環させる段階を更に含む。本方法は、排気ガスを圧縮してそれをタービン燃焼器に送る段階を更に含む。本方法は、量論的制御モードでタービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御する段階を更に含み、量論的制御モードは、少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料の流量を変化させてほぼ化学量論的な比を提供するように構成される。本方法は、非量論的制御モードでタービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御する段階を更に含み、非量論的制御モードは、少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料の流量を変化させて非化学量論的な比を提供するように構成される。
第３の実施形態において、方法は、酸化剤を少なくとも１つの酸化剤圧縮機に導入して圧縮酸化剤ストリームを生成する段階を含む。本方法は、再循環された低酸素含有ガスストリームをガスタービンエンジンの圧縮機セクションに導入して圧縮低酸素含有ガスストリームを生成する段階を更に含む。本方法は、第１の圧縮酸化剤流量を有する圧縮酸化剤ストリームの第１の部分と第１の燃料流量を有する燃料ストリームとを実質的に化学量論比で少なくとも１つのタービン燃焼器に導入する段階と、燃焼ポイントにて圧縮酸化剤ストリーム及び燃料ストリームを混合する段階と、圧縮酸化剤ストリーム及び燃料ストリームの混合物を燃焼させる段階とを更に含む。本方法は、低酸素含有ガス流量を有する圧縮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つのタービン燃焼器に導入する段階と、それを燃焼ポイントの後の圧縮酸化剤及び燃料の燃焼ストリームと混合する段階と、高温高圧低酸素含有ストリームを生成する段階とを更に含む。本方法は、高温高圧低酸素含有ストリームをガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入する段階と、第１の機械出力と第１の再循環された低酸素含有ガス流量での再循環された低酸素含有ガスストリームとを生成するように高温高圧低酸素含有ストリームを膨張させる段階とを更に含み、再循環された低酸素含有ガスストリームは、第１の再循環された低酸素含有ガスエミッションレベルを含む。本方法は、ガスタービンエンジンの圧縮機セクションを駆動するように第１の機械出力の第１の部分を使用する段階を更に含む。本方法は、発電機、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つを駆動するように第１の機械出力の第２の部分を使用する段階を更に含む。本方法は、ガスタービンエンジンの膨張器セクションの出口から圧縮機セクションの入口まで再循環ループで再循環された低酸素含有ガスストリームを再循環させる段階を更に含む。本方法は、ガスタービンエンジンからの圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分を抽出する段階と、圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分を第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットに送出する段階と、目標範囲内にある第１の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームを生成する段階とを更に含む。本方法は、燃料ストリーム流量を第１の燃料ストリーム流量未満の第２の燃料ストリーム流量まで減少させる段階と、実質的に化学量論比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第１の圧縮酸化剤流量未満の第２の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階と、第１の機械出力未満の第２の機械出力を生成する段階と、目標範囲内にある第２の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームを生成する段階とを更に含む。本方法は、燃料ストリーム流量を第２の燃料ストリーム流量未満の第３の燃料ストリーム流量まで減少させる段階と、実質的に化学量論比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第２の圧縮酸化剤流量未満の第３の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階と、第２の機械出力未満の第３の機械出力を生成する段階と、目標範囲の限度にある第３の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームを生成する段階とを更に含む。本方法は、燃料ストリーム流量を第３の燃料ストリーム流量未満の第４の燃料ストリーム流量まで減少させる段階と、実質的に化学量論比を維持せずに燃料リーン燃焼を達成するように圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第３の圧縮酸化剤流量未満の第４の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階と、第３の機械出力未満の第４の機械出力を生成する段階と、高酸素含有生成物エミッションレベルを含む高酸素含有生成物ストリームを生成する段階とを更に含む。
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。 制御システム及びコンバインド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及び図２のシステムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜図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〜図３のシステムの排気ガス処理システムの１つの実施形態の概略図である。 図１〜図３の排気ガス供給システムの１つの実施形態の概略図である。 燃焼器、燃料ノズル、及び酸化剤、燃料、及び希釈剤の流れの詳細を更に示す図１〜図３のガスタービンエンジンの１つの実施形態の概略図である。 予混合燃料ノズル構成を示す図７の燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 予混合燃料ノズル構成を示す図７の燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 予混合燃料ノズル構成を示す図７の燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 拡散燃料ノズル構成を示す図７の燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 拡散燃料ノズル構成を示す図７の燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 拡散燃料ノズル構成を示す図７の燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 線１４−１４に沿った図１３の燃料ノズルの１つの実施形態の概略断面図である。 線１４−１４に沿った図１３の燃料ノズルの１つの実施形態の概略断面図である。 拡散燃料ノズル構成及び希釈注入システムを示す図７の燃焼器及び燃料ノズルの１つの実施形態の概略図である。 燃料ノズルの多重ノズル構成を示す線１７−１７に沿った図７の燃焼器及び燃料ノズルの１つの実施形態の概略断面図である。 拡散火炎構成及び予混合火炎構成に対するガスタービン負荷及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）流れ対燃料／酸化剤比のグラフである。
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。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実施構成の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実施構成毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。その上、このような開発の取り組みは、複雑で多大な時間を必要とする場合があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、単数形の記載は、要素の１又は２以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。
以下で詳細に検討されるように、開示される実施形態は、全体的に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を備えたガスタービンシステムに関し、より詳細には、ＥＧＲを用いたガスタービンシステムの量論的作動に関する。例えば、ガスタービンシステムは、排気ガス再循環経路に沿って排気ガスを再循環させ、再循環された排気ガスの少なくとも一部と共に燃料及び酸化剤を量論的に燃焼させて、様々な目標システムにおいて使用するために排気ガスを取り込むよう構成することができる。量論的燃焼と共に排気ガスを再循環することは、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）は、分離及び精製するように後処理することができる。ガスタービンシステムはまた、排気ガス再循環経路に沿って種々の排気ガスプロセス（例えば、熱回収、触媒反応、その他）を利用し、これによりＣＯ2の濃度レベルを上昇させ、他のエミッション（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、酸素、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、予混合火炎ではなく又はこれに加えて１又は２以上の拡散火炎で燃料及び酸化剤を燃焼させるように構成することができる。拡散火炎は、量論的燃焼に対して一定の限度内で安定性及び作動を維持するのに役立つ場合があり、これは、次いで、ＣＯ2の生成を上昇させるのに役立つ。例えば、以下で説明するように、拡散火炎で作動するガスタービンシステムは、予混合火炎で作動するガスタービンシステムと比べてより大量のＥＧＲを可能にすることができる。次いで、ＥＧＲの増量によりＣＯ2生成を増加させるのに役立つ。可能な目標システムは、原油二次回収（ＥＯＲ）システムのようなパイプライン、貯蔵タンク、炭素隔離、及び炭化水素生成システムを含む。
一般的状況として、予混合火炎（すなわち、予混合燃焼）対拡散火炎（すなわち、拡散燃焼）の間の差を検討することは注目に値する。燃焼（すなわち、予混合又は拡散燃焼）は、本質的には、空気、酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、又は酸素及び窒素の混合気などの燃料と酸化剤との間の発熱化学反応（例えば、燃焼反応）である。燃料と酸化剤との間の発熱化学反応は、実質的に火炎の安定性（例えば、火炎表面の安定性）に影響を及ぼす（かつ制御する）場合があり、逆もまた同様である。例えば、発熱化学反応からの熱の放出は、火炎を持続するのに役立ち、従って、より高い火炎温度は、一般により大きな火炎安定性につながる。換言すると、発熱化学反応に関連するより高い温度は、火炎安定性を向上させるのに役立つ場合があるのに対して、発熱化学反応に関連するより低い温度は、火炎安定性を低下させる場合がある。火炎温度は、大部分は燃料／酸化剤比によって決まる場合がある。詳細には、火炎温度は、量論的燃料／酸化剤比で最大とすることができ、これは、以下で詳細に検討するように、一般に、燃料及び酸化剤の実質的に全てを消費する発熱化学反応を含み、これにより実質的に残留酸化剤又は未燃燃料をもたらさない。
予混合燃焼によって、燃料及び酸化剤は、予混合火炎から上流側の１又は２以上の場所にて混合し、これは、本質的には燃料及び酸化剤のこの予混合気の燃焼である。一般的には、予混合火炎中の燃料及び酸化剤の発熱化学反応は、予混合の燃料／酸化剤比に制約され、これは、予混合火炎から上流側で達成される。多くの構成において（特に１又は２以上の希釈剤を燃料及び酸化剤と予混合する時）、予混合火炎で実質的に量論的な燃料／酸化剤比を維持することはより困難となる可能性があり、従って、火炎の安定性を最大にすることはより困難になる可能性がある。特定の構成において、予混合火炎は、燃料リーン燃料／酸化剤比で達成することができ、これは、火炎温度を低下させ、従って、窒素酸化物（ＮＯX）、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ2）のエミッションを低減するのを助ける。低減したＮＯXエミッションは、エミッション規制に関係しているが、低下した火炎温度はまた、火炎安定性の低下を引き起こす。開示される実施形態において、エミッションを制御（例えば、ＮＯXエミッションの低減）の目的のために温度を低下させるように１又は２以上の希釈剤を使用しながら、システムを制御して、実質的に量論的な燃料／酸化剤比（例えば、火炎温度及び火炎安定性を向上させる）を提供することができる。詳細には、以下で検討するように、希釈剤は、燃料及び酸化剤とは別個に（例えば、燃焼ポイントの後及び／又は予混合火炎から下流側で）提供され、これにより、希釈剤を使用して温度及びエミッション（例えば、ＮＯXエミッション）を制御しながら、燃料／酸化剤比のより正確な制御を可能にして量論的燃焼を達成することができる。換言すると、燃料及び酸化剤の流れ並びに希釈剤の流れは、互いに独立に制御され、これにより予混合火炎の場所に送出された予混合気に対してより正確に制御された燃料／酸化剤比を提供する。
拡散燃焼によって、燃料及び酸化剤は、一般に、拡散火炎から上流側で混合しないが、むしろ燃料及び酸化剤は、直接火炎表面にて混合して反応し及び／又は火炎表面は、燃料と酸化剤との間で混合する場所に存在する。詳細には、燃料及び酸化剤は、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）に沿って拡散して（例えば、分子及び粘性拡散を介して）拡散火炎を発生する。燃料及び酸化剤は、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。この場合も同様に、量論的燃料／酸化剤比は、一般に、燃料リーン又は燃料リッチ燃料／酸化剤比と比較してより高い火炎温度（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、燃料及び酸化剤の拡散が、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、燃料及び酸化剤のあらゆる予混合を依然として回避しながら温度及びエミッションを制御することができる。例えば、開示された実施形態は、燃料及び酸化剤とは別個に（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（例えば、ＮＯｘエミッション）を低減するのを助けることができる。
開示の実施形態では、排気ガス再循環（ＥＧＲ）によって提供された排気ガスは、希釈剤のうちの少なくとも１つとして機能する。排気ガス（希釈剤のうちの１つとして）は、本質的に酸化剤及び燃料の流れから切り離され、これにより燃料、酸化剤、及び希釈剤（例えば、排気ガス）の流れの独立制御を可能にする。特定の実施形態において、排気ガスは、燃焼ポイントの後及び／又は火炎（例えば、予混合火炎及び／又は拡散火炎）から下流側でタービン燃焼器内に注入され、これにより、温度を低下させ、排気エミッション、例えば、ＮＯｘエミッションを低減するのを助けることができる。しかしながら、他の希釈剤（例えば、蒸気、窒素、又は他の不活性ガス）も、単独又は排気ガスと組み合わせて温度及び／又はエミッション制御のために使用することができる。予混合火炎と拡散火炎との間の差から判断すると、ＥＧＲの量は、予混合燃料ノズル対拡散燃料ノズルで作動するガスタービンシステムの間でかなり変化する場合がある。予混合火炎は、予混合火炎から上流側の予混合気（例えば、燃料及び酸化剤と希釈剤の混合を含む）に制約される場合があり、従って、予混合火炎は、ＥＧＲの一定のレベルを超える火炎安定性を維持することはできない。換言すると、ガスタービンシステムの予混合火炎構成において、燃料及び酸化剤と予混合する増加量の排気ガス（例えば、ＥＧＲ）は、予混合火炎の温度及び火炎安定性をますます低下させる可能性があり、従って、ＥＧＲが過剰であることにより、予混合火炎を不安定にさせる可能性がある。しかしながら、ガスタービンシステムの拡散火炎構成において、ここでは、増加量の排気ガス（例えば、ＥＧＲ）は、予混合火炎構成に関連する何れかの限界を十分超えた拡散火炎と共に使用することができると考えられる。例えば、実質的に量論的なＥＧＲガスタービンシステムにおいて、拡散火炎構成で使用することができる排気ガス（ＥＧＲ）の量は、予混合火炎構成で使用することができる排気ガス（例えば、ＥＧＲ）の量よりも多い少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００パーセントとすることができる。別の実施例によれば、実質的に量論的なＥＧＲガスタービンシステムにおいて、拡散火炎構成で使用することができる排気ガス（ＥＧＲ）の量は、燃焼器及びタービンセクションを通る全流量に対して排気ガス（例えば、ＥＧＲ）の約３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、又は７５容積パーセントよりも大きくすることができる。結果として、実質的に量論的なＥＧＲガスタービンシステムと共に拡散火炎（例えば、拡散火炎ノズル）を使用することによって、ＣＯ2生成の著しい改善を達成することができる。
拡散燃料ノズルは、ＥＧＲ及びＣＯ2生成の量を増加させる上で特に役立つ場合があるが、開示の実施形態は、システムが予混合火炎、拡散火炎、又はこれらの組み合わせで作動していても、種々の制御を使用して燃料／酸化剤比、火炎の安定性、排気エミッション、及び出力を制御するのに役立つ。例えば、開示の実施形態は、１又は２以上の拡散燃料ノズル及び予混合燃料ノズルを備えた燃焼器を含むことができ、これらは、異なる流体供給回路により独立に制御されて、予混合火炎構成及び拡散火炎構成の両方の利益を提供することができる。
図１は、タービンベースのサービスシステム１４に関連する炭化水素生成システム１２を有するシステム１０の１つの実施形態の概略図である。以下でより詳細に検討するように、タービンベースのサービスシステム１４の種々の実施形態は、電力、機械出力、及び流体（例えば、排気ガス）などの種々のサービスを炭化水素生成システム１２に提供し、オイル及び／又はガスの生成又は取り出しを促進するよう構成される。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との間で圧力を調整し流れを制御する、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み合わせ）を流体注入システム３４に送ることができる。例えば、以下でより詳細に検討するように、ＥＯＲシステム１８は、タービンベースのサービスシステム１４に結合され、その結果、システム１４は、排気ガス４２（例えば、実質的に又は完全に酸素を伴わない）をＥＯＲシステム１８に送り、注入流体４０として用いることができるようになる。流体注入システム３４は、矢印４４で示されるように、流体４０（例えば、排気ガス４２）を１又は２以上の管体３６を通って地下リザーバ２０に送る。注入流体４０は、オイル／ガス井戸２６の管体２８からオフセット距離４６だけ離れた管体３６を通って地下リザーバ２０に流入する。従って、注入流体４０は、地下リザーバ２０内に配置されたオイル／ガス４８を移動させ、矢印５０で示されるように、オイル／ガス４８を炭化水素生成システム１２の１又は２以上の管体２８を通って上方に送り出す。以下でより詳細に検討するように、注入流体４０は、炭化水素生成システム１２によって必要に応じて施設内で排気ガス４２を発生させることができるタービンベースのサービスシステム１４から生じた排気ガス４２を含むことができる。換言すると、タービンベースのシステム１４は、１又は２以上のサービス（例えば、電力、機械出力、蒸気、水（例えば、脱塩水）と、炭化水素生成システム１２が使用する排気ガス（例えば、実質的に酸素を伴わない）とを同時に発生させ、これによりこのようなサービスの外部供給源への依存を低減又は排除することができる。
図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンシステム５２及び排気ガス（ＥＧ）処理システム５４を含む。ガスタービンシステム５２は、燃料リーン制御モード又は燃料リッチ制御モードのような、量論的燃焼運転モード（例えば、量論的制御モード）及び非量論的燃焼運転モード（例えば、非量論的制御モード）で作動するよう構成することができる。量論的制御モードにおいては、燃焼は、全体的に、燃料及び酸化剤の実質的に化学量論比で生じ、これにより実質的に量論的な燃焼を生じることになる。詳細には、量論的燃焼は、一般に、燃焼生成物が実質的に又は完全に未燃燃料及び酸化剤を含まないように、燃焼反応において燃料及び酸化剤の実質的に全てを消費することを伴う。量論的燃焼の１つの尺度は、当量比すなわちファイ（Φ）であり、量論的燃料／酸化剤比に対する実際の燃料／酸化剤比の割合である。１．０よりも大きい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リッチ燃焼をもたらし、他方、１．０よりも小さい当量比は、燃料及び酸化剤の燃料リーン燃焼をもたらす。対照的に、当量比１．０は、燃料リッチでもなく燃料リーンでもない燃焼をもたらし、従って、燃焼反応において燃料及び酸化剤の全てを実質的に消費する。開示された実施形態の文脈において、用語「量論的」又は「実質的に量論」とは、約０．９５〜約１．０５の当量比を指すことができる。しかしながら、開示された実施形態はまた、当量比１．０±０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、又はそれ以上を含むことができる。この場合も同様に、タービンベースのサービスシステム１４における燃料及び酸化剤の量論的燃焼は、残存する未燃燃料又は酸化剤が実質的に存在しない燃焼生成物又は排気ガス（例えば、４２）をもたらすことができる。例えば、排気ガス４２は、１、２、３、４、又は５容積パーセント未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘ）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。別の実施例によれば、排気ガス４２は、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸化剤（例えば、酸素）、未燃燃料又は炭化水素（例えば、ＨＣ）、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯX）、水素、及び他の不完全燃焼生成物を有することができる。しかしながら、開示された実施形態はまた、排気ガス４２中の他の範囲の残留燃料、酸化剤、及び他のエミッションレベルを生成する。本明細書で使用される場合、用語「エミッション」、「エミッションレベル」、及び「エミッション目標」は、特定の燃焼生成物（例えば、ＮＯｘ、ＣＯ、ＳＯｘ、Ｏ2、Ｎ2、Ｈ2、ＨＣｓ、その他）の濃度レベルを指すことができ、これらは、再循環されたガスストリーム、放出されたガスストリーム（例えば、大気中に排気された）、及び種々の目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２）において使用されるガスストリーム中に存在することができる。
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及びＥＧ処理システム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処理システム５４は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）５６及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム５８を含み、これらは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２から生じた排気ガス６０を受け取って処理する。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらは全体として、排気ガス６０からの熱を水ストリームに伝達して蒸気６２を発生させるよう機能する。蒸気６２は、１又は２以上の蒸気タービン、ＥＯＲシステム１８、又は炭化水素生成システム１２の他の何れかの部分において用いることができる。例えば、ＨＲＳＧ５６は、低圧、中圧、及び／又は高圧の蒸気６２を生成することができ、これらは、低圧、中圧、及び高圧蒸気タービン段又はＥＯＲシステム１８の異なる用途に選択的に適用することができる。蒸気６２に加えて、脱塩水のような処理水６４は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧ処理システム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処理システム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処理システム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処理システム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、又はこれらの組み合わせ）、及び制御部を含み、排気ガス循環経路に沿ってＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（例えば、排出された排気ガス６０）から入力（例えば、吸入された排気ガス６６）まで排気ガスを再循環するようにする。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の圧縮機を有する圧縮機セクションに排気ガス６６を吸入させ、これにより排気ガス６６を圧縮して、酸化剤６８及び１又は２以上の燃料７０の吸入と共に燃焼器セクションにおいて使用する。酸化剤６８は、周囲空気、純酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又は燃料７０の燃焼を促進する何らかの好適な酸化剤を含むことができる。燃料７０は、１又は２以上のガス燃料、液体燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、燃料７０は、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、シンガス、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、ケロシン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、バイオ燃料、又は何らかのこれらの組み合わせを含むことができる。
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気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を混合して燃焼させ、これによりタービンセクションにおいて１又は２以上のタービン段を駆動する高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を発生する。特定の実施形態において、燃焼器セクションにおける各燃焼器は、１又は２以上の予混合燃料ノズル、１又は２以上の拡散燃料ノズル、又は何らかのこれらの組み合わせを含む。例えば、各予混合燃料ノズルは、燃料ノズルの内部で、及び／又は燃料ノズルの部分的に上流側で酸化剤６８と燃料７０を混合し、これにより予混合燃焼（例えば、予混合火炎）のため酸化剤−燃料混合気を燃料ノズルから燃焼ゾーンに注入するよう構成することができる。別の実施例によれば、各拡散燃料ノズルは、酸化剤６８及び燃料７０の流れを燃料ノズル内で分離し、これにより拡散燃焼（例えば、拡散火炎）のため酸化剤６８及び燃料７０を燃料ノズルから燃焼ゾーンに別々に注入するよう構成することができる。詳細には、拡散燃料ノズルによって提供される拡散燃焼は、初期燃焼のポイントすなわち火炎領域まで酸化剤６８及び燃料７０の混合を遅延させる。拡散燃料ノズルを利用する実施形態において、拡散火炎は、一般に酸化剤６８及び燃料７０の別個のストリームの間（すなわち、酸化剤６８及び燃料７０が混合されるときに）の化学量論ポイントにて形成されるので、火炎安定性を向上させることができる。特定の実施形態において、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、拡散燃料ノズル又は予混合燃料ノズルの何れかにおいて酸化剤６８、燃料７０、又は両方と予混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、各燃焼器内での燃焼ポイントにて又はその下流側にて燃焼器内に注入することができる。これらの希釈剤を使用することにより、火炎（例えば、予混合火炎又は拡散火炎）の調質を助け、これにより一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ2）などのＮＯｘエミッションの低減を助けることができる。火炎のタイプに関係なく、燃焼は、高温の燃焼ガス又は排気ガス６０を生成して、１又は２以上のタービン段を駆動する。各タービン段が排気ガス６０によって駆動されると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、機械出力７２及び／又は電気出力７４（例えば、発電機を介して）を発生する。システム５２はまた、排気ガス６０を出力し、更に水６４を出力することができる。この場合も同様に、水６４は、脱塩水などの処理水とすることができ、これは、設備内又は設備外での様々な用途で有用とすることができる。
排気ガスの抽出はまた、１又は２以上の抽出ポイント７６を用いてＳＥＧＲガスタービンシステム５２により提供される。例えば、図示の実施形態は、抽出ポイント７６から排気ガス４２を受け取り、該排気ガス４２を処理して、次いで、種々の目標システムに排気ガス４２を供給又は分配する排気ガス（ＥＧ）抽出システム８０及び排気ガス（ＥＧ）処理システム８２を有する排気ガス（ＥＧ）供給システム７８を含む。目標システムは、ＥＯＲシステム１８、及び／又はパイプライン８６、貯蔵タンク８８、又は炭素隔離システム９０などの他のシステムを含むことができる。ＥＧ抽出システム８０は、１又は２以上の導管、バルブ、制御部、及び流れ分離装置を含むことができ、これらは、排気ガス４２を酸化剤６８、燃料７０、及び他の汚染物質から隔離すると同時に、抽出した排気ガス４２の温度、圧力、及び流量を制御するのを可能にする。ＥＧ処理システム８２は、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、ガス脱水ユニット、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、排気ガス圧縮機、これらの何れかの組み合わせを含むことができる。ＥＧ処理システム８２のこれらのサブシステムにより、温度、圧力、流量、水分含有量（例えば、水分除去量）、粒子状物質含有量（例えば、粒子状物質除去量）、及びガス組成（例えば、ＣＯ2、Ｎ2、その他の割合）の制御が可能となる。
抽出した排気ガス４２は、目標システムに応じて、ＥＧ処理システム８２の１又は２以上のサブシステムにより処理される。例えば、ＥＧ処理システム８２は、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システムを通じて排気ガス４２の一部又は全てを配向することができ、種々の目標システムで使用するために炭素含有ガス（例えば、二酸化炭素）９２及び／又は窒素（Ｎ2）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／又は窒素リーン（例えば、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム）である第１の組成を有することができる。第２のストリーム９７は、二酸化炭素及び／又は窒素の中間濃度レベル（例えば、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム）である第２の組成を有することができる。第３のストリーム９８は、二酸化炭素リーン及び／又は窒素リッチ（例えば、ＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム）である第３の組成を有することができる。各ストリーム９５（例えば、９６、９７、及び９８）は、目標システムへのストリーム９５の送出を促進するために、ガス脱水ユニット、フィルタ、ガス圧縮機、又はこれらの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、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６は、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＣＯ2純度又は濃度レベルと、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＮ2純度又は濃度レベルとを有することができる。対照的に、ＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８は、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０容積パーセントよりも小さいＣＯ2純度又は濃度レベルと、約７０、７５、８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、又は９９容積パーセントよりも大きいＮ2純度又は濃度レベルとを有することができる。中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７は、約３０〜７０、３５〜６５、４０〜６０、又は４５〜５５容積パーセントのＣＯ2純度又は濃度レベル及び／又はＮ2純度又は濃度レベルを有することができる。上述の範囲は、単に非限定的な実施例に過ぎず、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８は、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用するのに特に好適とすることができる。しかしながら、これらのリッチ、リーン、又は中間の濃度のＣＯ2ストリーム９５の何れかは、単独で、又は様々な組み合わせでＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４と共に使用することができる。例えば、ＥＯＲシステム１８及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）は各々、１又は２以上のＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、１又は２以上のＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８、１又は２以上の中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及び１又は２以上の未処理排気ガス４２ストリーム（すなわち、ＥＧ処理システム８２をバイパスした）を受け取ることができる。
ＥＧ抽出システム８０は、圧縮機セクション、燃焼器セクション、及び／又はタービンセクションに沿った１又は２以上の抽出ポイント７６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処理システム５４との間で流体流（例えば、排気ガス４２）を循環させることができる。例えば、ＥＧ処理システム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処理システム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処理システム５４両方によって用いることができる。ＥＧ処理システム５４から抽出される排気ガス４２は、ＥＧ処理システム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処理システム５４において実質的に量論的な燃焼及び／又はガス処理に起因して、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／又は燃焼器セクションから実質的に酸素を含まない排気ガス４２を抽出することができるようになる。抽出ポイント７６は、隣接する圧縮機段の間の段間ポートにて、圧縮機排気ケーシングに沿ったポートにて、燃焼器セクションにおける各燃焼器に沿ったポートにて、又はこれらの組み合わせに位置付けることができる。特定の実施形態において、排気ガス６６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器のヘッド端部部分及び／又は燃料ノズルに達するまでは、酸化剤６８及び燃料７０と混合しないようにすることができる。更に、１又は２以上の流れ分離器（例えば、壁、仕切り、バッフル、又は同様のもの）を用いて、酸化剤６８及び燃料７０を抽出ポイント７６から隔離することができる。これらの流れ分離器を用いると、抽出ポイント７６は、燃焼器セクションにおける各燃焼器の壁に沿って直接配置することができる。
排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０がヘッド端部部分を通って（例えば、燃料ノズルを通って）各燃焼器の燃焼部（例えば、燃焼室）に流入すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の実質的に量論的な燃焼をもたらすよう制御される。例えば、システム５２は、約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。結果として、各燃焼器における排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の混合気の燃焼生成物は、実質的に酸素及び未燃燃料を含まない。従って、燃焼生成物（又は排気ガス）は、ＥＯＲシステム１８に送られる排気ガス４２として使用するためにＳＥＧＲガスタービンシステム５２のタービンセクションから抽出することができる。タービンセクションに沿って、抽出ポイント７６は、隣接するタービン段の間の段間ポートなどの何れかのタービン段に位置付けることができる。従って、上述の抽出ポイント７６の何れかを用いて、タービンベースのサービスシステム１４は、排気ガス４２を生成及び抽出し、炭化水素生成システム１２（例えば、ＥＯＲシステム１８）に送出して、地下リザーバ２０からのオイル／ガス４８の生成に用いることができる。
図２は、タービンベースのサービスシステム１４及び炭化水素生成システム１２に結合された制御システム１００を示した、図１のシステム１０の１つの実施形態の概略図である。図示の実施形態において、タービンベースのサービスシステム１４は、コンバインドサイクルシステム１０２を含み、該コンバインドサイクルシステム１０２は、トッピングサイクルとしてＳＥＧＲガスタービンシステム５２と、ボトミングサイクルとして蒸気タービン１０４と、排気ガス６０から熱を回収して蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生させるＨＲＳＧ５６とを含む。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合し、量論的燃焼（例えば、予混合及び／又は拡散火炎）をして、これにより排気ガス６０、機械出力７２、電気出力７４、及び／又は水６４を生成する。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、発電機、酸化剤圧縮機（例えば、主空気圧縮機）、ギアボックス、ポンプ、炭化水素生成システム１２の設備、又はこれらの組み合わせなどの１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動することができる。一部の実施形態において、機械装置１０６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と縦一列に配列された、発電機又は蒸気タービン（例えば、蒸気タービン１０４）などの他の駆動装置を含むことができる。従って、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２（及び何らかの追加の駆動装置）によって駆動される機械装置１０６の出力は、機械出力７２及び電気出力７４を含むことができる。機械出力７２及び／又は電気出力７４は、炭化水素生成システム１２に動力を供給するために施設内で用いることができ、電気出力７４は、送電網又はこれらの組み合わせに配電することができる。機械装置１０６の出力はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の燃焼セクションに吸入するため、圧縮酸化剤６８（例えば、空気又は酸素）などの圧縮流体を含むことができる。これらの出力（例えば、排気ガス６０、機械出力７２、電気出力７４、及び／又は水６４）の各々は、タービンベースのサービスシステム１４の１つのサービスとみなすことができる。
ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、実質的に酸素を伴わない場合がある排気ガス４２、６０を生成し、該排気ガス４２、６０をＥＧ処理システム５４及び／又はＥＧ供給システム７８に送る。ＥＧ供給システム７８は、排気ガス４２（例えば、ストリーム９５）を処理して炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に送給することができる。上記で検討したように、ＥＧ処理システム５４は、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むことができる。ＨＲＳＧ５６は、１又は２以上の熱交換器、凝縮器、及び種々の熱回収設備を含むことができ、これらを用いて排気ガス６０から熱を回収して水１０８に伝達し、蒸気タービン１０４を駆動するための蒸気６２を発生することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２と同様に、蒸気タービン１０４は、１又は２以上の負荷又は機械装置１０６を駆動し、これにより機械出力７２及び電気出力７４を生成することができる。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、縦一列の形態で配列されて、同じ機械装置１０６を駆動する。しかしながら、他の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２及び蒸気タービン１０４は、異なる機械装置１０６を別個に駆動し、機械出力７２及び／又は電気出力７４を独立して生成することができる。蒸気タービン１０４がＨＲＳＧ５６からの蒸気６２により駆動されると、蒸気６２の温度及び圧力が漸次的に低下する。従って、蒸気タービン１０４は、使用した蒸気６２及び／又は水１０８をＨＲＳＧ５６に戻すよう再循環し、排気ガス６０からの熱回収を介して追加の蒸気を発生させる。蒸気発生に加えて、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、及び／又はＥＧ処理システム５４の別の部分は、水６４、及び炭化水素生成システム１２と共に用いるための排気ガス４２、並びにＳＥＧＲガスタービンシステム５２への入力として使用する排気ガス６６を生成することができる。例えば、水６４は、他の用途で使用するための脱塩水のような処理水６４とすることができる。脱塩水は、水の利用性が低い領域で特に有用とすることができる。排気ガス６０に関しては、ＥＧ処理システム５４の実施形態は、排気ガス６０をＨＲＳＧ５６に通過させるかどうかに関係なく、ＥＧＲシステム５８を通じて排気ガス６０を再循環するよう構成することができる。
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、システム５２の排気出口から排気入口まで延びる排気ガス再循環経路１１０を有する。排気ガス６０は、経路１１０に沿って、図示の実施形態においてＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８を含むＥＧ処理システム５４を通過する。ＥＧＲシステム５８は、経路１１０に沿って直列及び／又は並列配列で、１又は２以上の導管、バルブ、ブロア、ガス処理システム（例えば、フィルタ、粒子状物質除去ユニット、ガス分離ユニット、ガス精製ユニット、熱交換器、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、除湿ユニット、触媒ユニット、化学物質注入ユニット、又はこれらの組み合わせ）を含むことができる。換言すると、ＥＧＲシステム５８は、システム５２の排気ガス出口と排気ガス入口との間の排気ガス再循環経路１１０に沿って、何れかの流れ制御構成要素、圧力制御構成要素、温度制御構成要素、湿度制御構成要素、及びガス組成制御構成要素を含むことができる。従って、経路１１０に沿ってＨＲＳＧ５６を備えた実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、ＥＧＲシステム５８の１つの構成要素とみなすことができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＨＲＳＧ５６は、排気ガス再循環経路１１０とは独立して排気ガス経路に沿って配置することができる。ＨＲＳＧ５６がＥＧＲシステム５８と別個の経路に沿っているか、又は共通の経路に沿っているかに関係なく、ＨＲＳＧ５６及びＥＧＲシステム５８は、排気ガス６０を吸入して、再循環される排気ガス６０か、又はＥＧ供給システム７８（例えば、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４のため）と共に使用するための排気ガス４２か、或いは別の出力の排気ガスを出力する。この場合も同様に、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０（例えば、予混合火炎及び／又は拡散火炎）を吸入して混合し、量論的燃焼して、ＥＧ処理システム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取ることができるが、図示の実施形態は、タービンベースのサービスシステム１４から排気ガス４２及び蒸気６２を受け取ることができる。タービンベースのサービスシステム１４により生成される排気ガス４２及び／又は蒸気６２はまた、他のオイル／ガスシステム１１６で使用するため炭化水素生成システム１２に送ることができる。
排気ガス４２及び／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か、又はトリプル冗長プロセッサのような２又はそれ以上の冗長プロセッサを含むことができる。メモリ１２２は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１２２は、１又は２以上のハードドライブ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、又はこれらの組み合わせを含むことができる。制御部１２４、１２６、及び１２８は、ソフトウェア及び／又はハードウェア制御部を含むことができる。例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８は、メモリ１２２上に格納されてプロセッサ１２０により実行可能な種々の命令又はコードを含むことができる。制御部１２４は、蒸気タービン１０４の作動を制御するよう構成され、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、システム５２を制御するよう構成され、機械制御部１２８は、機械装置１０６を制御するよう構成される。従って、コントローラ１１８（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）は、タービンベースのサービスシステム１４の種々のサブシステムを協働させて、炭化水素生成システム１２に排気ガス４２の好適なストリームを提供するよう構成することができる。
制御システム１００の特定の実施形態において、図面において示され且つ本明細書で記載される各要素（例えば、システム、サブシステム、及び構成要素）は、（例えば、このような要素の直接内部に、上流側に、又は下流側に）センサ及び制御デバイスのような１又は２以上の工業用制御特徴要素を含み、これらは、コントローラ１１８と共に工業用制御ネットワークを介して互いに通信可能に結合される。例えば、各要素に関連する制御デバイスは、専用のデバイスコントローラ（例えば、プロセッサ、メモリ、及び制御命令を含む）、１又は２以上のアクチュエータ、バルブ、スイッチ、及び工業用制御機器を含むことができ、これらは、センサフィードバック１３０、コントローラ１１８からの制御信号、ユーザからの制御信号、又はこれらの組み合わせに基づいて制御を可能にする。従って、本明細書で記載される制御機能の何れも、コントローラ１１８、 各要素に関連する専用のデバイスコントローラ、又はこれらの組み合わせにより格納され及び／又は実行可能な制御命令を用いて実施することができる。
このような制御機能を可能にするために、制御システム１００は、種々の制御部（例えば、制御部１２４、１２６、及び１２８）の実行の際に使用するセンサフィードバック１３０を得るために、システム１０全体にわたって配置された１又は２以上のセンサを含む。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、機械装置１０６、ＥＧ処理システム５４、蒸気タービン１０４、炭化水素生成システム１２、或いは、タービンベースのサービスシステム１４又は炭化水素生成システム１２にわたる他の何れかの構成要素にわたって配置されたセンサから取得することができる。例えば、センサフィードバック１３０は、温度フィードバック、圧力フィードバック、流量フィードバック、火炎温度フィードバック、燃焼ダイナミックスフィードバック、吸入酸化剤組成フィードバック、吸入燃料組成フィードバック、排気ガス組成フィードバック、機械出力７２の出力レベル、電気出力７４の出力レベル、排気ガス４２、６０の出力量、水６４の出力量又は品質、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２において量論的燃焼を可能にする排気ガス４２、６０の組成を含むことができる。例えば、センサフィードバック１３０は、酸化剤６８の酸化剤供給経路に沿った１又は２以上の吸入酸化剤センサ、燃料７０の燃料供給経路に沿った１又は２以上の吸入燃料センサ、及び排気ガス再循環経路１１０に沿って配置され及び／又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２内部に配置された１又は２以上の排気エミッションセンサからのフィードバックを含むことができる。吸入酸化剤センサ、吸入燃料センサ、及び排気エミッションセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、及び組成センサを含むことができる。エミッションセンサは、窒素酸化物（例えば、ＮＯｘセンサ）、炭素酸化物（例えば、ＣＯセンサ及びＣＯ2センサ）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯｘセンサ）、水素（例えば、Ｈ2センサ）、酸素（例えば、Ｏ2センサ）、未燃炭化水素（例えば、ＨＣセンサ）、又は他の不完全燃焼生成物、或いはこれらの組み合わせに対するセンサを含むことができる。
このフィードバック１３０を用いて、制御システム１００は、当量比を好適な範囲内、例えば、例えば、約０．９５〜約１．０５、約０．９５〜約１．０、約１．０〜約１．０５、又は実質的に１．０に維持するよう、（他の作動パラメータの中でも特に）ＳＥＧＲガスタービンシステム５２への排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０の吸入流を調整（例えば、増加、減少、又は維持）することができる。例えば、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、排気エミッション（例えば、窒素酸化物、ＣＯ及びＣＯ2などの炭素酸化物、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）を監視し及び／又は当量比を決定し、次いで、１又は２以上の構成要素を制御して、排気エミッション（例えば、排気ガス４２の濃度レベル）及び／又は当量比を調整することができる。制御される構成要素は、限定ではないが、酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６のための供給経路に沿ったバルブ；ＥＧ処理システム５４における酸化剤圧縮機、燃料ポンプ、又は何れかの構成要素；ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの構成要素；又はこれらの組み合わせを含む、例示され図面を参照して説明された構成要素の何れかを含むことができる。制御される構成要素は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内で燃焼をする酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス６６の流量、温度、圧力、又はパーセンテージ（例えば、当量比）を調整（例えば、増加、減少、又は維持）することができる。制御される構成要素はまた、触媒ユニット（例えば、酸化触媒ユニット）、触媒ユニットのための供給源（例えば、酸化燃料、熱、電気、その他）、ガス精製及び／又は分離ユニット（例えば、溶剤ベース分離器、吸収器、フラッシュタンク、その他）、及び濾過ユニットなど、１又は２以上のガス処理システムを含むことができる。ガス処理システムは、排気ガス再循環経路１１０、通気経路（例えば、大気中に排気された）、又はＥＧ供給システム７８への抽出経路に沿った種々の排気エミッションの低減を助けることができる。
特定の実施形態において、制御システム１００は、フィードバック１３０を分析して、約１０、２０、３０、４０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、又は１００００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満のように、エミッションレベル（例えば、排気ガス４２の濃度レベル、６０、９５）を目標範囲に維持又は低減するよう１又は２以上の構成要素を制御することができる。これらの目標範囲は、排気エミッション（例えば、窒素酸化物、一酸化炭素、硫黄酸化物、水素、酸素、未燃炭化水素、及び他の不完全燃焼生成物の濃度レベル）の各々に対して同じ又は異なることができる。例えば、当量比に応じて、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２５０、５００、７５０、又は１０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約２０、５０、１００、２００、５００、１０００、２５００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約５０、１００、２００、３００、４００、又は５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。実質的に量論的当量比で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は１００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、及び一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッションを約５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。燃料リーン当量比（例えば、約０．９５〜１．０）で作動する特定の実施形態において、制御システム１００は、酸化剤（例えば、酸素）の排気エミッション（例えば、濃度レベル）を約５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、又は１５００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に、一酸化炭素（ＣＯ）の排気エミッションを約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、又は２００ｐｐｍｖの目標範囲内に、及び窒素酸化物（例えば、ＮＯｘ）の排気エミッションを約５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、又は４００ｐｐｍｖ未満の目標範囲内に選択的に制御することができる。上述の目標範囲は、単に実施例に過ぎず、開示された実施形態の範囲を限定するものではない。
制御システム１００はまた、ローカルインタフェース１３２及びリモートインタフェース１３４に結合することができる。例えば、ローカルインタフェース１３２は、タービンベースのサービスシステム１４及び／又は炭化水素生成システム１２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処理システム５４、又はこれらの組み合わせに沿って配置された１又は２以上のセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。例えば、センサフィードバック１３０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の内部又は外部に配置された、温度センサ、圧力センサ、クリアランスセンサ、振動センサ、火炎センサ、燃料組成センサ、排気ガス組成センサ、又はこれらの組み合わせから得ることができる。最後に、機械制御部１２８は、機械出力７２及び電気出力７４に関連する種々のセンサ並びに機械装置１０６内に配置されたセンサからセンサフィードバック１３０を受け取ることができる。これら制御部１２４、１２６、及び１２８の各々は、センサフィードバック１３０を用いて、タービンベースのサービスシステム１４の作動を改善する。
図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＥＧ処理システム５４、ＥＧ供給システム７８、炭化水素生成システム１２、及び／又は他のシステム８４における排気ガス４２、６０、９５の量及び品質を制御する命令を実行することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、排気ガス６０中の酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のレベルを排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２と共に使用するのに好適な閾値未満に維持することができる。特定の実施形態において、この閾値レベルは、排気ガス４２、６０の容積で酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料が１、２、３、４、又は５パーセント未満とすることができ、或いは、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料（及び他の排気エミッション）の閾値レベルが、排気ガス４２、６０中に約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、又は５０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満とすることができる。別の実施例によれば、酸化剤（例えば、酸素）及び／又は未燃燃料のこれらの低いレベルを達成するために、ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２における燃焼において約０．９５〜約１．０５の当量比を維持することができる。ＳＥＧＲガスタービンシステム制御部１２６はまた、排気ガス４２、６０、９５の温度、圧力、流量、及びガス組成を排気ガス注入ＥＯＲシステム１１２、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０に好適な範囲内に維持するよう、ＥＧ抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を制御することができる。上記で検討したように、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８のような１又は２以上のガスストリーム９５内への排気ガス４２を精製及び／又は分離するよう制御することができる。排気ガス４２、６０、及び９５の制御に加えて、制御部１２４、１２６、及び１２８は、機械出力７２を好適な出力範囲内に維持し、又は電気出力７４を好適な周波数及び出力範囲内に維持するよう１又は２以上の命令を実行することができる。
図３は、炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４と共に使用するためのＳＥＧＲガスタービンシステム５２の詳細を更に例示した、システム１０の実施形態の概略図である。図示の実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、ＥＧ処理システム５４に結合されたガスタービンエンジン１５０を含む。図示のガスタービンエンジン１５０は、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及び膨張器セクション又はタービンセクション１５６を含む。圧縮機セクション１５２は、直列配列で配置された回転圧縮機ブレードの１〜２０段のような１又は２以上の排気ガス圧縮機又は圧縮機段１５８を含む。同様に、燃焼器セクション１５４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の回転軸線１６２の周りで円周方向に配置された１〜２０の燃焼器１６０のような１又は２以上の燃焼器１６０を含む。更に、各燃焼器１６０は、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０を注入するよう構成された１又は２以上の燃料ノズル１６４を含むことができる。例えば、各燃焼器１６０のヘッド端部部分１６６は、１、２、３、４、５、６、又はそれ以上の燃料ノズル１６４を収容することができ、該燃料ノズルは、排気ガス６６、酸化剤６８、及び／又は燃料７０のストリーム又は混合気を燃焼器１６０の燃焼部分１６８（例えば、燃焼室）に注入することができる。
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、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を受け取ることができる。特定の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離すると同時に、注入ポイントまで１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）の流れも隔離することができる。他の実施形態において、各拡散燃料ノズル１６４は、注入ポイントまで酸化剤６８及び燃料７０の流れを隔離するが、注入ポイントの前に１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）を酸化剤６８及び／又は燃料７０と部分的に混合することができる。加えて、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス６６、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ゾーンにて又はその下流側で燃焼器内（例えば、高温の燃焼生成物内）に注入され、これにより高温の燃焼生成物の温度を低下させ、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ及びＮＯ2）のエミッションを低減するのを助けることができる。燃料ノズル１６４のタイプに関係なく、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、酸化剤６８及び燃料７０の実質的に量論的な燃焼を提供するよう制御することができる。
作動時には、図示のように、圧縮機セクション１５２は、ＥＧ処理システム５４からの排気ガス６６を受け取って圧縮し、次いで、圧縮した排気ガス１７０を燃焼器セクション１５４における燃焼器１６０の各々に出力する。各燃焼器１６０内で燃料７０、酸化剤６８、及び排気ガス１７０が燃焼すると、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２（すなわち、燃焼ガス）がタービンセクション１５６に送られる。圧縮機セクション１５２と同様に、タービンセクション１５６は、一連の回転タービンブレードを有することができる１又は２以上のタービン又はタービン段１７４を含む。ここで、これらのタービンブレードは、燃焼器セクション１５４において発生した燃焼生成物１７２により駆動され、これにより機械装置１０６に結合されたシャフト１７６の回転を駆動する。この場合も同様に、機械装置１０６は、タービンセクション１５６に結合された機械装置１０６、１７８及び／又は圧縮機セクション１５２に結合された機械装置１０６、１８０など、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の何れかの端部に結合された様々な機器を含むことができる。特定の実施形態において、機械装置１０６、１７８、１８０は、１又は２以上の発電機、酸化剤６８用の酸化剤圧縮機、燃料７０用の燃料ポンプ、ギアボックス、又はＳＥＧＲガスタービンシステム５２ に結合された追加の駆動装置（例えば、蒸気タービン１０４、電気モータ、その他）を含むことができる。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処理システム５４（例えば、ＨＲＳＧ５６及び／又はＥＧＲシステム５８）を通過する。
この場合も同様に、燃焼器セクション１５４における各燃焼器１６０は、加圧排気ガス１７０、酸化剤６８、及び燃料７０を受け取って混合して、量論的に燃焼し、追加の排気ガス又は燃焼生成物１７２を生成して、タービンセクション１５６を駆動する。特定の実施形態において、酸化剤６８は、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、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。何れかの実施形態において、圧縮システム１８６は、酸化剤６８を圧縮して燃料ノズル１６４及び燃焼器１６０に供給する。以下でより詳細に検討するように、酸化剤６８及び燃料７０は、加圧排気ガス１７０の品質を劣化させるいずれの酸化剤６８又は燃料７０も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、燃焼器セクション１５４、及び／又はタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６にてガスタービンエンジン１５０に結合することができる。例えば、抽出ポイント７６は、圧縮機段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接する圧縮機段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。同様に、抽出ポイント７６は、タービン段の間の２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の段間抽出ポイント７６のように、隣接するタービン段の間に配置することができる。これらの段間抽出ポイント７６の各々は、異なる温度及び圧力の抽出排気ガス４２を提供する。別の実施例によれば、抽出ポイント７６は、燃焼器セクション１５４全体にわたって多数の位置に配置することができ、これらは、異なる温度、圧力、流量、及びガス組成を提供することができる。これらの抽出ポイント７６の各々は、ＥＧ抽出導管、１又は２以上のバルブ、センサ、及び制御部を含むことができ、これらは、ＥＧ供給システム７８への抽出排気ガス４２の流れを選択的に制御するのに用いることができる。
ＥＧ供給システム７８によって分配される抽出した排気ガス４２は、目標システム（例えば、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４）に好適な制御された組成を有する。例えば、これらの抽出ポイント７６の各々において、排気ガス１７０は、酸化剤６８及び燃料７０の注入ポイント（又は流れ）から実質的に隔離することができる。換言すると、ＥＧ供給システム７８は、どのような酸化剤６８又は燃料７０の追加も無しに排気ガス１７０をガスタービンエンジン１５０から抽出するよう特別に設計することができる。更に、燃焼器１６０の各々における量論的燃焼の観点で、抽出した排気ガス４２は、実質的に酸素及び燃料を含まないものとすることができる。ＥＧ供給システム７８は、原油二次回収、炭素隔離、貯蔵、又は施設外の場所への輸送など、種々のプロセスで使用するために抽出した排気ガス４２を炭化水素生成システム１２及び／又は他のシステム８４に直接的又は間接的に送ることができる。しかしながら、特定の実施形態において、ＥＧ供給システム７８は、目標システムと共に使用する前に、排気ガス４２を更に処理するためにＥＧ処理システム（ＥＧＴＳ）８２を含む。例えば、ＥＧ処理システム８２は、ＣＯ2リッチ・Ｎ2リーンストリーム９６、中間濃度ＣＯ2・Ｎ2ストリーム９７、及びＣＯ2リーン・Ｎ2リッチストリーム９８などの１又は２以上のストリーム９５への排気ガス４２を精製及び／又は分離することができる。これらの処理された排気ガスストリーム９５は、炭化水素生成システム１２及び他のシステム８４（例えば、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び炭素隔離システム９０）とは個別に又は何らかの組み合わせで用いることができる。
ＥＧ供給システム７８において実施された排気ガスの処理と同様に、ＥＧ処理システム５４は、要素番号１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、及び２１０により示されるような、複数の排気ガス（ＥＧ）処理構成要素１９２を含むことができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、１又は２以上の直列配列、並列配列、又は直列配列と並列配列の何らかの組み合わせで排気ガス再循環経路１１０に沿って配置することができる。例えば、ＥＧ処理構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、任意の順序で、１又は２以上の熱交換器（例えば、熱回収蒸気発生器などの熱回収ユニット、凝縮器、冷却器、又はヒーター）、触媒システム（例えば、酸化触媒システム）、粒子状物質及び／又は水除去システム（例えば、慣性力選別装置、凝集フィルタ、水不透過性フィルタ、及び他のフィルタ）、化学物質注入システム、溶剤ベース処理システム（例えば、吸収器、フラッシュタンク、その他）、炭素捕捉システム、ガス分離システム、ガス精製システム、及び／又は溶剤ベース処理システム、又はこれらの何れかの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、触媒システムは、酸化触媒、一酸化炭素還元触媒、窒素酸化物還元触媒、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、シリコーン酸化物、チタン酸化物、プラチナ酸化物、パラジウム酸化物、コバルト酸化物、又は混合金属酸化物、或いはこれらの組み合わせを含むことができる。開示された実施形態は、直列及び並列配列の上述の構成要素１９２のあらゆる並び換えを含むことを意図している。以下に示すように、表１は、排気ガス再循環経路１１０に沿った構成要素１９２の配列の幾つかの非限定的な実施例を示している。
表１
Figure 0006309964
表１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１は、タービンセクション１５６の排気ガス出口１８２から圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に向かって構成要素１９２を順次的に示しているが、図示の構成要素１９２の逆順も包含することを意図している。表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１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１は、構成要素１９２の図示していない何らかの並び換えを排除することを意図するものではない。特定の実施形態において、図示の構成要素１９２（例えば、１９４〜２１０）は、ＨＲＳＧ５６、ＥＧＲシステム５８、又はこれらの組み合わせ内で部分的に又は完全に一体化することができる。これらのＥＧ処理構成要素１９２は、温度、圧力、流量及びガス組成のフィードバック制御を可能にすると同時に、排気ガス６０から水分及び粒子状物質を除去することができる。更に、処理された排気ガス６０は、ＥＧ供給システム７８で使用するために１又は２以上の抽出ポイント７６にて抽出され、及び／又は圧縮機セクション１５２の排気ガス入口１８４に再循環することができる。
処理された再循環排気ガス６６が圧縮機セクション１５２を通過すると、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、１又は２以上の管路２１２（例えば、ブリード導管又はバイパス導管）に沿って加圧排気ガスの一部を抜き取ることができる。各管路２１２は、排気ガスを１又は２以上の熱交換器２１４（例えば、冷却ユニット）に送り、これによりＳＥＧＲガスタービンシステム５２への再循環のために排気ガスを冷却することができる。例えば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、タービンケーシング、タービンシュラウド、軸受、及び他の構成要素の冷却及び／又はシールのため管路２１２に沿ってタービンセクション１５６に送ることができる。このような実施形態において、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、冷却及び／又はシール目的でタービンセクション１５６を通って何らかの酸化剤６８（又は他の可能性のある汚染物質）を送らず、従って、冷却された排気ガスの何らかの漏洩が、タービンセクション１５６のタービン段を流動し駆動する高温の燃焼生成物（例えば、作動排気ガス）を汚染することはない。別の実施例によれば、熱交換器２１４を通過した後、冷却された排気ガスの一部は、管路２１６（例えば、戻り導管）に沿って圧縮機セクション１５２の上流側圧縮機段に送られ、これにより圧縮機セクション１５２による圧縮効率を向上させることができる。このような実施形態において、熱交換器２１４は、圧縮機セクション１５２における段間冷却ユニットとして構成することができる。このようにして、冷却された排気ガスは、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の作動効率を向上させるのを助けると同時に、排気ガスの純度（例えば、実質的に酸化剤及び燃料を含まない）を維持するのを助ける。
図４は、図１〜図３に示したシステム１０の動作プロセス２２０の１つの実施形態のフローチャートである。特定の実施形態において、プロセス２２０は、コンピュータに実装されたプロセスとすることができ、メモリ１２２上に格納された１又は２以上の命令にアクセスして、図２に示すコントローラ１１８のプロセッサ１２０上で命令を実行する。例えば、プロセス２２０の各ステップは、図２を参照して説明された制御システム１００のコントローラ１１８によって実行可能な命令を含むことができる。
プロセス２２０は、ブロック２２２で示されるように、図１〜図３のＳＥＧＲガスタービンシステム５２の始動モードを開始するステップで始まることができる。例えば、始動モードは、熱勾配、振動、及びクリアランス（例えば、回転部品と固定部品間の）を許容可能閾値内に維持するよう、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の漸次的な立ち上がりを含むことができる。例えば、始動モード２２２の間、プロセス２２０は、ブロック２２４で示されるように、加圧された酸化剤６８を燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給するのを開始することができる。特定の実施形態において、圧縮された酸化剤は、圧縮空気、酸素、酸素富化空気、貧酸素空気、酸素−窒素混合気、又はこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、酸化剤６８は、図３に示す酸化剤圧縮システム１８６により圧縮することができる。プロセス２２０はまた、ブロック２２６で示されるように、始動モード２２２の間、燃料を燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給するのを開始することができる。始動モード２２２の間、プロセス２２０はまた、ブロック２２８で示されるように、排気ガス（利用可能な）を燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給するのを開始することができる。例えば、燃料ノズル１６４は、１又は２以上の拡散火炎、予混合火炎、又は拡散火炎と予混合火炎の組み合わせを生成することができる。始動モード２２２の間、ガスタービンエンジン１５６により生成される排気ガス６０は、量及び／又は品質が不十分又は不安定になる可能性がある。従って、始動モードの間、プロセス２２０は、１又は２以上の貯蔵ユニット（例えば、貯蔵タンク８８）、パイプライン８６、他のＳＥＧＲガスタービンシステム５２、又は他の排気ガス供給源から排気ガス６６を供給することができる。
次いで、プロセス２２０は、ブロック２３０で示されるように、燃焼器１６０中の圧縮された酸化剤、燃料、及び排気ガスの混合気を燃焼させて高温燃焼ガス１７２を生成することができる。詳細には、プロセス２２０は、燃焼器セクション１５４の燃焼器１６０において混合気の量論的燃焼（例えば、量論的拡散燃焼、予混合燃焼、又は両方）を可能にするよう、図２の制御システム１００により制御することができる。しかしながら、始動モード２２２の間、混合気の量論的燃焼を維持することが特に困難となる可能性がある（及びひいては低レベルの酸化剤及び未燃燃料が高温燃焼ガス１７２中に存在する可能性がある）。結果として、始動モード２２２において、高温燃焼ガス１７２は、以下で更に詳細に検討するように、定常状態モード中よりも多くの量の残留酸化剤６８及び燃料７０を有する可能性がある。このため、プロセス２２０は、始動モードの間に高温燃焼ガス１７２中の残留酸化剤６８及び燃料７０を低減又は排除するよう１又は２以上の制御命令を実行することができる。
次いで、プロセス２２０は、ブロック２３２で示されるように、高温燃焼ガス１７２を用いてタービンセクション１５６を駆動する。例えば、高温燃焼ガス１７２は、タービンセクション１５６内に配置された１又は２以上のタービン段１７４を駆動することができる。タービンセクション１５６の下流側では、プロセス２２０は、ブロック２３４で示されるように、最終タービン段１７４からの排気ガス６０を処理することができる。例えば、排気ガス処理ステップ２３４は、濾過、何らかの残留酸化剤６８及び／又は燃料７０の触媒反応、化学的処理、ＨＲＳＧ５６を用いた熱回収、及びその他を含むことができる。プロセス２２０はまた、ブロック２３６で示されるように、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の圧縮機セクション１５２に排気ガス６０の少なくとも一部を再循環することができる。例えば、排気ガスの再循環ステップ２３６は、図１〜３に示すように、ＥＧ処理システム５４を有する排気ガス再循環経路１１０の通過を含むことができる。
次いで、再循環された排気ガス６６は、ブロック２３８で示されるように、圧縮機セクション１５２において圧縮することができる。例えば、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２は、圧縮機セクション１５２の１又は２以上の圧縮機段１５８において再循環された排気ガス６６を順次的に圧縮することができる。続いて、加圧排気ガス１７０は、ブロック２２８で示されるように、燃焼器１６０及び燃料ノズル１６４に供給することができる。次いで、ブロック２４０で示されるように、プロセス２２０が最終的に定常状態モードに移行するまで、ステップ２３０、２３２、２３４、２３６、及び２３８を繰り返すことができる。移行ステップ２４０になると、プロセス２２０は、引き続きステップ２２４〜２３８を実施することができるが、更に、ブロック２４２で示されるように、ＥＧ供給システム７８を介して排気ガス４２の抽出を開始することができる。例えば、排気ガス４２は、図３に示すように、圧縮機セクション１５２、燃焼器セクション１５４、及びタービンセクション１５６に沿った１又は２以上の抽出ポイント７６から抽出することができる。次いで、プロセス２２０は、ブロック２４４で示されるように、抽出した排気ガス４２をＥＧ供給システム７８から炭化水素生成システム１２に供給することができる。次に、炭化水素生成システム１２は、ブロック２４６で示されるように、原油二次回収のために排気ガス４２を地中３２に注入することができる。例えば、抽出した排気ガス４２は、図１〜３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。
図５は、図１〜図３に示すように、ＥＧ処理システム５４の１つの実施形態のブロック概略図である。図示の実施形態において、ＥＧ処理システム５４は、複数のガス処理システム３００、バルブ３０２、及び排気ガス再循環経路１１０に沿って分配されたセンサ（Ｓ）に結合された制御システム１００を有する。例えば、各サブシステム３００及びその構成要素１９２は、それぞれのサブシステム３００又は構成要素１９２の内部、上流側、及び／又は下流側に配置されたバルブ３０２及びセンサ３０４のうちの１又は２以上を含むことができる。図５には示されていないが、１又は２以上のバルブ３０２は、各センサ３０４の位置に又はその近くに位置付けられ、これによりＥＧ処理システム５４を通じてより大きな流れ制御を行うことができる。作動中に、制御システム１００は、センサ３０４からセンサフィードバック１３０を得て、ＥＧ処理システム５４の制御のためにバルブ３０２、サブシステム３００、及び構成要素１９２に制御信号３０６を提供することができる。センサフィードバック１３０はまた、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、ＥＧ供給システム７８、及びタービンベースのサービスシステム１４の他の構成要素から種々のセンサフィードバックを含むことができる。
ガス処理サブシステム３００の各々は、温度、圧力、ガス組成、水分含有量、粒子状物質含有量、又はこれらの何らかの組み合わせを制御する１又は２以上の構成要素を含むことができる。図５に示すように、ガス処理サブシステム３００は、触媒及び熱回収（ＣＨＲ）システム３０８、除湿システム（ＭＲＳ）３１０、及び粒子状物質除去システム（ＰＲＳ）３１２を含む。ガス処理サブシステム３００はまた、排気ガス再循環経路１１０に沿って排気ガス４２の流れ及び圧力を強化するのを助ける１又は２以上のブースタブロア３１４を含む。ＣＨＲ３０８、ブースタブロア３１４、ＭＲＳ３１０、及びＰＲＳ３１０は、図示の実施形態において直列で配列されるが、他の実施形態は、他の直列及び／又は並列配置でこれらの構成要素を再配列することができる。
ＣＨＲシステム３０８は、直列、並列、又は互いに一体化して配置された１又は２以上の触媒ユニット３１６及び熱交換器（ＨＸ）３１８を含む。例えば、ＣＨＲシステム３０８は、触媒ユニット３２０、３２２、３２４、３２６、及び３２８などの一連の触媒ユニット３１６を含むことができる。ＣＨＲシステム３０８はまた、熱交換器３３０及び３３２のような一連の熱交換器３１８を含むことができる。触媒ユニット３１６は、互いに同じか又は異なる場合がある。例えば、触媒ユニット３１６のうちの１又は２以上は、酸化触媒ユニット（ＯＣＵ）３３４を含むことができ、この酸化触媒ユニット（ＯＣＵ）３３４は、酸化剤燃料３３６を用いて酸化反応を駆動し、一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃炭化水素（ＨＣ）を二酸化炭素（ＣＯ2）及び水蒸気に変換する。触媒ユニット３１６のうちの１又は２以上はまた、窒素酸化物（ＮＯX）を二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）、及び水に変換する還元反応を駆動することができる。図示の実施形態において、触媒ユニット３２０は、熱交換器３３０の上流側に配置され、触媒ユニット３２２は、熱交換器３３０内に一体化され、触媒ユニット３２４は、熱交換器３３０と熱交換器３３２との間に配置され、触媒ユニット３２６は、熱交換器３３２内に一体化され、触媒ユニット３２８は、熱交換器３３２から下流側に配置される。しかしながら、ＣＨＲシステム３０８の種々の実施形態は、触媒ユニット３１６の何れか１又は２以上を除外してもよいし又は含んでもよく、又は触媒ユニット３１６は、ＣＨＲシステム３０８内に他の配列で配置することができる。
熱交換器３１８は、排気ガス４２から離して熱を１又は２以上のガス、液体、又は水のような他の流体へ伝達するように構成される。図示の実施形態において、各熱交換器３１８は、熱回収ユニット（ＨＲＵ）３３８を含み、熱回収ユニット（ＨＲＵ）３３８は、１又は２以上の他の用途にて使用するために排気ガス４２から熱を回収するように構成される。例えば、図示した熱回収ユニット３３８各々は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）３４０を含み、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）３４０は、蒸気３４２の発生のために排気ガス４２から熱を回収するように構成される。蒸気３４２は、ＥＧ処理システム５４、ＥＯＲシステム１８内の様々なプロセスで、又はタービンベースのサービスシステム１４内の他の場所で使用することができる。図示の実施形態において、各ＨＲＳＧ３４０は、１又は２以上の蒸気タービン（ＳＴ）３４４に蒸気３４２を供給し、蒸気タービン（ＳＴ）３４４は、１又は２以上の負荷３４６を駆動し、機械出力３４８及び／又は電気出力３５０を発生することができる。例えば、負荷３４６は、電気出力３５０の発生を可能にする発電機を含むことができる。ＣＨＲシステム３０８は、直列配列で触媒ユニット３１６及び熱交換器３１８を示すが、ＣＨＲシステム３０８の他の実施形態は、並列配列で触媒ユニット３１６及び熱交換器３１８の２又はそれ以上を配列することができる。排気ガス４２がＣＨＲシステム３０８を通過した後、排気ガス４２は、次いで、除湿システム３１０及び特定の除去システム３１２を通過する前に１又は２以上のブースタブロア３１４を流動することができる。
除湿システム（ＭＲＳ）３１０は、ＭＲＵ３５４及び３５６のような１又は２以上の除湿ユニット（ＭＲＵ）３５２を含むことができる。図示の実施形態において、ＭＲＵ３５４は熱交換器３５８を含み、熱交換器３５８は、排気ガス４２から離して熱を別のガス、液体、又は他の流体へ伝達し、これにより除湿のため排気ガス４２を冷却するように構成することができる。例えば、熱交換器３５８は、凝縮器３６０として含まれるか又は構成することができ、凝縮器３６０は、排気ガス４２を十分に冷却し、排気ガス４２中の水分を凝縮して水３６２として凝縮物を除去するように機能する。しかしながら、ＭＲＵ３５４は、様々な冷却ユニット（例えば、２、３、４、又はそれよりも多くの凝縮器、冷却器、その他）を含み、排気ガス４２からの水分を凝縮し、これにより水３６２を生成することができる。ＭＲＳ３１０はまた、濾過ユニットのような他の水除去技術を含むことができる。例えば、ＭＲＵ３５６は、水ガス分離器（ＷＧＳ）３６６、水不透過性フィルタ（ＷＦＩＬ）３６８、及び凝集フィルタ（ＣＦＩＬ）３７０などの１又は２以上の除湿分離器又はフィルタ３６４を含むことができ、これらは、排気ガス４２から水分を捕捉して除去し、水３７２の出力を生成することができる。ＭＲＳ３１０は、ＭＲＵ３５６から上流側にＭＲＵ３５４を示し、ＭＲＵ３１０の他の実施形態は、ＭＲＵ３５６をＭＲＵ３５４の上流側又はこれと並列に位置決めすることができる。更に、ＭＲＳ３１０は、追加の除湿フィルタ３６４、熱交換器３５８、又は何れかの他の除湿構成要素を含むことができる。排気ガス４２がＭＲＳ３１０により処理されて水分を除去した後、排気ガス４２は、次いで、粒子状物質除去システム３１２を通過することができる。
粒子状物質除去システム（ＰＲＳ）３１２は、直列、並列、又はこれらの何れかの組み合わせで配列することができる１又は２以上の粒子状物質除去システム（ＰＲＵ）３７４を含むことができる。例えば、ＰＲＳ３１２は、直列配列で配置されたＰＲＵ３７６及びＰＲＵ３７８を含むことができる。ＰＲＵ３７６は、慣性力選別装置３８０、重力選別装置３８２、又は何れかの他のタイプの分離ユニット、或いはこれらの何れかの組み合わせを含み、これにより粒子状物質３８４を排気ガス４２の流れから分離することができる。例えば、慣性力選別装置３８０は、遠心分離器を含むことができ、遠心分離器は、遠心力を使用して、排気ガス４２の流れから外へ粒子状物質３８４を駆動する。同様に、重力選別装置３８２は、重力を使用して、排気ガス４２の流れから外へ粒子状物質３８４を駆動することができる。ＰＲＵ３７８は、第１の段フィルタ３８８及び第２の段フィルタ３９０などの１又は２以上の粒子状物質除去フィルタ３８６を含むことができる。これらの段フィルタ３８８及び３９０は、漸次的に薄膜フィルタのようなより微細な濾過材を含むことができる。しかしながら、段フィルタ３８８及び３９０は、水不透過性フィルタ（ＷＦＩＬ）、凝集フィルタ（ＣＦＩＬ）、薄膜フィルタ、或いはこれらの何れかの組み合わせを含むことができる。排気ガス４２が第１及び第２の段フィルタ３８８及び３９０を通過する時に、フィルタ３８６は、排気ガス４２から粒子状物質３９２を捕捉又は除去する。図示のＰＲＳ３１２は、ＰＲＵ３７８の上流側にＰＲＵ３７６を有するが、他の実施形態は、ＰＲＵ３７８をＰＲＵ３７６の上流側又はこれと並列に位置決めすることができる。排気ガス４２がＰＲＳ３１２により処理されると、次いで、排気ガス４２は、矢印１１０により示されるように、再循環してＳＥＧＲガスタービンシステム５２に戻ることができる。
排気ガス再循環経路１１０に沿って、ＣＨＲシステム３０８、ＭＲＳ３１０、ＰＲＳ３１２、及びブースタブロア３１４は、制御システム１００により制御され、流入してＳＥＧＲガスタービンシステム５２に戻る前に、排気ガス４２の温度、圧力、流量、水分レベル、粒子状物質レベル、及びガス組成を調整することができる。例えば、制御システム１００は、排気ガス再循環経路１１０に沿って配置された種々のセンサ３０４からセンサフィードバック１３０を受け取り、これにより酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物（ＮＯX）、未燃炭化水素（ＨＣ）、硫黄酸化物（ＳＯX）、水分、又はこれらの何れかの組み合わせのエミッション（例えば、濃度レベル）を示すフィードバックを行うことができる。センサフィードバック１３０に応答して、制御システム１００は、燃焼のためＳＥＧＲガスタービンシステム５２に送給される排気ガス６６、酸化剤６８、及び燃料７０の圧力、温度、又は流量を調整（例えば、増加、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、センサフィードバック１３０に応答して、排気ガス再循環経路１１０、ガスタービンエンジン１５０の圧縮機セクション１５２内の入口ガイドベーン、通気システム３９６につながる通気バルブ３９４、又はこれらの何れかの組み合わせに沿ってバルブ３０２を調整し、これによりガスタービンエンジン１５０の圧縮機セクション１５４への排気ガス４２の流れを調整することができる。
ＣＨＲシステム３０８では、制御システム１００は、センサフィードバック１３０に応答して、触媒ユニット３１６の各々への酸化剤燃料３３６の流れを調整し、これにより各触媒ユニット３１６内の酸化反応を増大又は低減し、再循環してＳＥＧＲガスタービンシステム５２に戻る排気ガス４２のガス組成を変化させることができる。例えば、制御システム１００は、酸化剤燃料３３６の流れを増加させて各ＵＣＵ３３４内の酸化反応を増大させ、これにより一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃炭化水素（ＨＣ）のレベルを低下させて二酸化炭素（ＣＯ2）のレベルを上昇させることができる。制御システム１００はまた、ＵＣＵ３３４の各々への酸化剤燃料３３６の流れを減少させ、これにより二酸化炭素（ＣＯ2）のレベルを低下させて一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃炭化水素（ＨＣ）のレベルを上昇させることができる。制御システム１００はまた、排気ガスの量を選択的に増加又は減少させ、触媒ユニット３１６の各々を流動し、触媒ユニット３１６の１又は２以上をバイパスするか、又はこれらの何れかの組み合わせとすることができる。制御システム１００はまた、熱回収ユニット３３８のような熱交換器３１８の１又は２以上を部分的にバイパスし又は完全にバイパスすることにより、排気ガス４２を選択的に送ることができる。このようにして、制御システム１００は、排気ガス４２の温度を上昇又は低下させると同時に、蒸気タービン３４４を駆動するために蒸気発生の量を増加又は減少させることができる。
ＭＲＳ３１０及びＰＲＳ３１２において、制御システム１００は、センサフィードバック１３０に応答して水分及び粒子状物質の十分な除去を保証することができる。例えば、水分含有量を示すセンサフィードバック１３０に応答して、制御システム１００は、ＭＲＳ３１０内のＭＲＵ３５２を制御し、排気ガス４２からの除湿を増大又は低下させることができる。粒子状物質含有量を示すセンサフィードバック１３０に応答して、制御システム１００は、ＰＲＳ３１２内のＰＲＵ３７４を調整し、これにより排気ガス４２からの粒子状物質除去の量を増加又は減少させることができる。制御システム１００によるこれらの制御動作の各々は、ＥＧ処理システム５４、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２内、又はタービンベースのサービスシステム１４内の他の場所からのフィードバック１３０に基づくことができる。特定の実施形態において、制御システム１００は、排気ガス再循環経路１１０に沿った排気ガス４２の温度、圧力、及び／又は流量をＣＨＲシステム３０８、ＭＲＳ３１０、ＰＲＳ３１２、又はこれらの構成要素の何れか（例えば、触媒ユニット３１６、熱交換器３１８、ＭＲＵ３５２、ＰＲＵ３７４、その他）などの各サブシステム及び／又は構成要素の内部、上流側、又は下流側のそれぞれの目標範囲（例えば、目標温度範囲、目標圧力範囲、及び目標流量範囲）内に維持するように構成される。制御システム１００は、燃料ノズル１６４及び燃焼器１６０に対する酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤の流量の変化を含むＳＥＧＲガスタービンシステム５２における様々な制御された変化の間でこのような目標範囲内に温度、圧力、及び／又は流量を維持するように構成することができる。
図６は、排気ガスストリーム９５を抽出し、処理して種々の目標システム４２２に送給するＥＧ供給システム７８を有するシステム４２０の１つの実施形態の概略図である。上記で検討したように、ＥＧ供給システム７８は、排気ガス抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を含む。排気ガス抽出システム８０は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２、ＥＧ処理システム５４、又はタービンベースのサービスシステム１４内の何れかの他の位置に沿って１又は２以上の抽出ポイント７６から排気ガス４２を受け取る。次いで、ＥＧ処理システム８２は、圧縮システム４２６、除湿／脱水システム４２８、粒子状物質除去／濾過システム４３０、ガス分離システム４３２、及びガス精製システム４３４などの複数の処理サブシステム４２４で抽出した排気ガス４２を処理する。
図示の処理サブシステム４２４は、直列、並列、又はこれらの何らかの組み合わせで配置することができる。圧縮システム４２６は、１又は２以上の圧縮段において１又は２以上の回転圧縮機、往復圧縮機、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。除湿／脱水システム４２８は、１又は２以上の熱交換器、熱回収蒸気発生器のような熱回収ユニット、凝縮器、遠心水ガス分離器、フィルタ、乾燥剤又は他の脱水媒体、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。粒子状物質除去／濾過システム４３０は、１又は２以上の慣性力選別装置、重力選別装置、フィルタ、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。例えば、フィルタは、薄膜フィルタ、水不透過性フィルタ、凝集フィルタ、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。ガス分離システム４３２は、１又は２以上の溶剤ベース分離システムを含むことができ、これらは、１又は２以上の吸収器、フラッシュタンク、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。例えば、ガス分離システム４３２は、排気ガス４２から二酸化炭素（ＣＯ2）及び／又は窒素（Ｎ2）を分離するように構成することができる。別の実施例によれば、ガス分離システム４３２は、ＣＯ2／Ｎ2分離器及び／又は炭素捕捉システムを含むことができる。ガス精製システム４３２はまた、１又は２以上の溶剤ベースガス精製器を含むことができ、ガス分離システム４３２からの分離ガス（例えば、ＣＯ2及び／又はＮ2）内の不純物を更に減少させることができる。例えば、何れかの分離された二酸化炭素（ＣＯ2）は、ガス精製システム４３４により更に精製され、これにより分離された二酸化炭素（ＣＯ2）の純度レベルを上昇させることができる。同様に、ガス精製システム４３４は、分離された窒素（Ｎ2）を更に精製し、これにより分離された窒素（Ｎ2）中のあらゆる不純物を除去することができる。特定の実施形態において、分離された二酸化炭素及び分離された窒素は、少なくとも約７０、８０、９０、９５、９６、９７、９８、９９、又はそれ以上の容積パーセント純度の純度レベルを有することができる。特定の実施形態において、ガス分離システム４３２は、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などの複数の排気ガスストリーム９５を生成することができる。例えば、第１のストリーム９６は、ＣＯ2リッチストリーム４３６を含むことができ、第２のストリーム９７は、中間濃度ストリーム４３８を含むことができ、第３のストリーム９８は、ＣＯ2リーンストリーム４４０を含むことができる。
次いで、これらの排気ガスストリーム９５の１又は２以上は、１又は２以上の二次ガス処理システム４４２及び／又はエネルギー回収システム４４４に移行することができる。例えば、第１のストリーム９６は、二次ガス処理システム４４６に移行することができ、第２のストリーム９７は、二次ガス処理システム４４８に移行することがで、第３のストリーム９８は、二次ガス処理システム４５０に移行することができる。同様に、第１のストリーム９６は、エネルギー回収システム４５２に移行することができ、第２のストリーム９７は、エネルギー回収システム４５４に移行することがで、第３のストリーム９８は、エネルギー回収システム４５６に移行することができる。二次ガス処理システム４４２の各々は、圧縮システム４５８、除湿／脱水システム４６０、又は何れかの他の好適な処理構成要素を含むことができる。この場合も同様に、圧縮システム４５８は、直列又は並列配列で配列された１又は２以上の回転圧縮機、往復圧縮機、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。除湿／脱水システム４６０は、水ガス分離器、凝縮器、フィルタ、又はこれらの何らかの組み合わせを含み、これにより圧縮システム４５８による圧縮後、ストリーム９６、９７、又は９８中に残っているあらゆる水分を除去することができる。この場合も同様に、ストリーム９６、９７、及び９８の各々は、それ自体の専用の二次ガス処理システム４４２を通過することができ、又はこれらのストリームの２又はそれ以上は、共通二次ガス処理システム４４２を共有することができる。システム４４２におけるこの二次処理の後、処理された排気ガスストリーム９６、９７、及び９８は、次いで、炭化水素生成システム１２、パイプライン８６、貯蔵タンク８８、及び／又は炭素隔離システム９０などの１又は２以上の目標システム４２２に移行することができる。換言すると、個別のストリーム９６、９７、及び９８の何れか１又は２以上は、独立して又は全体として目標システム４２２の１又は２以上により使用することができる。
エネルギー回収システム４４４において、ストリーム９６、９７、及び９８の各々は、次いで、１又は２以上の負荷４６４を駆動して機械出力４６６及び／又は電気出力４６８を作り出す１又は２以上のタービン又は膨張器４６２においてエネルギー回収が可能となる。例えば、負荷４６４は、電気出力４６８を生成する１又は２以上の発電機を含むことができる。この場合も同様に、ストリーム９６、９７、及び９８の各１つは、それ自体の専用のエネルギー回収システム４５２、４５４、又は４５６においてそれ自体のタービン又は膨張器４６２を独立して又は全体として駆動することができる。この回収したエネルギーを用いて、タービンベースのサービスシステム１４全体にわたって他の機器を駆動することができる。
図７は、ガスタービンエンジン１５０の圧縮機セクション１５４の１つの実施形態の概略図である。図示のように、圧縮機セクション１５４は、１又は２以上の燃焼器１６０の周りに配置されたケーシング４９０を有し、これによりケーシング４９０と燃焼器１６０との間に圧縮機排気空洞４９２を定める。各燃焼器１６０は、ヘッド端部部分１６６及び燃焼部分１６８を含む。燃焼部分１６８は、チャンバ４９４、チャンバ４９４の周りに配置された第１の壁又はライナー４９６、及び第１の壁４９６の周りのオフセットに配置された第２の壁又はフロースリーブ４９８を含むことができる。例えば、第１及び第２の壁４９６及び４９８は、互いにほぼ同軸にあり、燃焼部分１６８からヘッド端部部分１６６につながる中空円周方向空間又は流れ通路５００を定めることができる。第２の壁又はフロースリーブ４９８は、複数の開口部又は穿孔５０２を含むことができ、これらは、圧縮機セクション１５２からの加圧排気ガス１７０が流れ通路５００に流入できるようにする。次いで、排気ガス１７０は、矢印５０４により示されるように、ヘッド端部部分１６６に向かってライナー４９６に沿って通路５００を流動し、これにより排気ガス１７０が、チャンバ４９４への送給のためにヘッド端部部分１６６に向かって流れる時に（例えば、１又は２以上の燃料ノズル１６４を通して）ライナー４９６を冷却する。
特定の実施形態において、ライナー４９６はまた、１又は２以上の開口部又は穿孔５０６を含み、これにより矢印５０８により示されるように、直接チャンバ４９４への排気ガス１７０の一部の注入を可能にすることができる。例えば、排気ガス注入５０８は、希釈剤注入として機能することができ、これは、チャンバ４９４内の温度、圧力、流量、ガス組成（例えば、エミッションレベル）、又はこれらの何らかの組み合わせを制御するように構成することができる。詳細には、排気ガス注入５０８は、窒素酸化物（ＮＯX）のエミッションが高温の燃焼生成物において実質的に減少することができるように、チャンバ４９４内の温度を制御するのを助けることができる。窒素、蒸気、他の不活性ガス、又は追加の排気ガスなどの１又は２以上の追加の希釈剤は、矢印５１２により示されるように、１又は２以上の希釈剤注入器５１０を通じて注入することができる。同時に、排気ガス注入５０８及び希釈剤注入５１２は、温度、エミッションの濃度レベル、又はチャンバ４９４を流動する高温の燃焼ガスの他の特性を調整するように制御することができる。
ヘッド端部部分１６６において、１又は２以上の燃料ノズル１６４は、排気ガス１７０、酸化剤６８、燃料７０、及び１又は２以上の希釈剤５１４（例えば、排気ガス、蒸気、窒素、他の不活性ガス、又はこれらの何らかの組み合わせ）を燃焼のためチャンバ４９４に送ることができる。例えば、各燃焼器１６０は、拡散燃料ノズル及び／又は予混合燃料ノズルとして各々構成された１、２、３、４、５、６、７、８、又はそれよりも多くの燃料ノズル１６４を含むことができる。例えば、各燃料ノズル１６４は、予混合又は独立ストリームとして酸化剤６８、燃料７０、希釈剤５１４、及び／又は排気ガス１７０をチャンバ４９４へ送給し、これにより火炎５１６を生成することができる。酸化剤６８及び燃料７０の予混合ストリームは予混合火炎をもたらすと同時に、酸化剤６８及び燃料７０の別個のストリームは拡散火炎をもたらす。
制御システム１００は、１又は２以上の流体供給システム５１８に結合され、流体供給システム５１８は、圧力、温度、流量、及び／又は酸化剤６８、燃料７０、希釈剤５１４、及び／又は排気ガス１７０の混合気を制御する。例えば、制御システム１００は、当量比、エミッションレベル（例えば、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、未燃炭化水素、水素、及び／又は酸素）、出力、又はこれらの何らかの組み合わせを制御するために、酸化剤６８、燃料７０、希釈剤５１４、及び／又は排気ガス１７０の流れを独立に制御することができる。動作中に、制御システム１００は、実質的に量論的な燃焼を維持しながら流体供給システム５１８を制御して酸化剤６８及び燃料７０の流れを増加させることができ、又は制御システム１００は、実質的に量論的な燃焼を維持しながら流体供給システム５１８を制御して酸化剤６８及び燃料７０の流れを減少させることができる。制御システム１００は、漸増ステップ（例えば、１、２、３、４、５、又はそれよりも多くのステップ）、連続的、又はこれらの何らかの組み合わせで酸化剤６８及び燃料７０の流量のこれらの増加又は減少の各々を実施することができる。更に、制御システム１００は、酸化剤６８及び燃料７０の燃料リッチ混合気、燃料リーン混合気、又はあらゆる他の混合気をチャンバ４９４内に提供し、これにより低酸素濃度、高酸素濃度、又は何れかの他の好適な酸素濃度、未燃炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、及びその他で高温の燃焼生成物又は排気ガス５２０を作り出すために、流体供給システム５１８を制御して酸化剤６８及び燃料７０の流れを増加又は減少させることができる。酸化剤６８及び燃料７０の流れを制御しながら、制御システム１００はまた、流体供給システム５１８を制御して希釈剤５１４（例えば、蒸気、排気ガス、窒素、又は何れかの他の不活性ガス）の流れを増加又は減少させ、これによりチャンバ４９４をタービンセクション１５６に向かって通過させる高温の燃焼生成物５２０の温度、圧力、流量、及び／又はガス組成（例えば、エミッションレベル）を制御するのを助けることができる。
制御システム１００はまた、ＥＧ抽出システム８０及びＥＧ処理システム８２を含むＥＧ供給システム７８を制御することができる。例えば、制御システム１００は、燃焼器セクション１５４とＥＧ抽出システム８０の間の抽出管路５２４に沿って配置された１又は２以上のバルブ５２２を選択的に開放又は閉鎖することができる。制御システム１００は、これらのバルブ５２２を選択的に開放又は閉鎖して、ＥＧ抽出システム８０への排気ガス４２の流れを増加又は減少させると同時に、ＥＧ抽出システム８０へ送給される排気ガスの異なる温度及び／又は圧力をもたらす異なる位置から排気ガスを選択的に抽出することもできる。制御システム１００はまた、通気システム５３０につながる管路５２８に沿って配置された１又は２以上のバルブ５２６を制御することができる。例えば、制御システム１００は、バルブ５２６を選択的に開放して、通気システム５３０を通じて大気内に排気ガスの一部を通気し、これによりＥＧ供給システム７８中の圧力を低下させることができる。
上記で検討したように、圧縮機セクション１５４における各燃焼器１６０は、１又は２以上の燃料ノズル１６４を含むことができ、燃料ノズル１６４は、予混合燃料ノズル及び／又は拡散燃料ノズルとして構成することができる。例えば、図８、９、及び１０は、予混合火炎５１６、５５２を発生するように作動可能な予混合燃料ノズル５５０として構成された燃料ノズル１６４の実施形態を示すと同時に、図１１〜１６は、拡散火炎５１６、５５６を発生するように作動可能な拡散燃料ノズル５５４として構成された燃料ノズル１６４の実施形態を示す。これらの燃料ノズル５５０及び５５４は、図１７を参照して以下により詳細に検討するように、燃焼器１６０の各々において単独又は互いにあらゆる組み合わせで使用することができる。例えば、各燃焼器１６０は、予混合燃料ノズル５５０のみ、拡散燃料ノズル５５４のみ、又は予混合燃料ノズル５５０及び拡散燃料ノズル５５４の両方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５５０は、酸化剤６８及び燃料７０を完全に又は部分的に予混合するように様々な構成を有すると同時に、排気ガス１７０、蒸気、窒素、又は何れかの他の好適な不活性ガスなどの１又は２以上の希釈剤５１４を任意選択的に予混合することができる。図８は、注入部分５６０に結合された混合部分５５８を有する予混合燃料ノズル５５０の１つの実施形態の概略図である。混合部分５５８は、少なくとも１つのエンクロージャ５６４により取り囲まれた少なくとも１つの混合チャンバ５６２を含むが、注入部分５６０は、少なくとも１つの導管５６８により取り囲まれた少なくとも１つの注入通路５６６を含む。例えば、混合部分５５８のエンクロージャ５６４は、１又は２以上の導管、注入孔、スワールベーン、流れの遮断、又は他の構造を含み、酸化剤６８と燃料７０との間の混合を促進することができる。混合部分５５８はまた、排気ガス１７０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガスなどの希釈剤５１４の１又は２以上の流れを受け取り、これにより酸化剤６８及び燃料７０と共に希釈剤５１４を混合することができる。酸化剤６８及び燃料７０が混合チャンバ５６２内で十分に混合されると、予混合燃料ノズル５５０は、注入通路５６６を通して燃料酸化剤混合気を少なくとも１つの噴出出口５７０に送る。酸化剤６８及び燃料７０（及び任意選択的に１又は２以上の希釈剤５１４）から出た混合気は、次いで、予混合火炎５５２を作り出すように点火することができる。特定の実施形態において、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して、酸化剤６８及び燃料７０（及び任意選択的に１又は２以上の希釈剤５１４）の流れを増加又は減少させ、これにより当量比、予混合火炎５５２により生成されたエミッションレベル、ガスタービンエンジン１５０の出力、又はこれらの何らかの組み合わせを調整することができる。特定の実施形態において、図示の予混合燃料ノズル５５０は、酸化剤６８及び燃料７０と何れかの希釈剤を予混合するのでなく、むしろ１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス）は、燃焼ポイントの後及び／又は予混合火炎５５２から下流側に設けることができる。このようにして、酸化剤６８及び燃料７０の流れを独立に制御し、燃料／酸化剤比のより精密な制御を提供し、これにより温度及びエミッション（例えば、ＮＯXエミッション）の制御のために下流側の希釈剤をまた使用しながら、火炎安定性を改善するために量論的燃焼を達成するのを助けることができる。
図９は、混合部分５５８の多段構成を有する予混合燃料ノズル５５０の１つの実施形態の概略図である。図示のように、混合部分５５８は、第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２を含み、これらは、エンクロージャ５６４の第１及び第２のエンクロージャ部分５８４及び５８６によって定められる。第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２は、直列配置で示されているが、混合部分５５８の他の実施形態は、並列配置で第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２を配列することができる。混合部分５５８はまた、第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２と組み合わせて追加の混合チャンバを含むことができる。例えば、混合部分５５８は、直列配置、並列配置、又はこれらの組み合わせで１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又はそれよりも多くの混合チャンバを含むことができる。各混合チャンバ５８０及び５８２は、スワールベーン、流れの遮断、曲がりくねった経路、直径が増加又は減少した通路、又はこれらの何らかの組み合わせなどの１又は２以上の混合デバイスを含むことができる。動作中に、混合部分５５８は、流体供給システム５１８から酸化剤６８、燃料７０、及び１又は２以上の希釈剤５１４の１又は２以上の流れを受け取る。この場合も同様に、希釈剤５１４は、排気ガス１７０、蒸気、窒素、又は１又は２以上の他の不活性ガスを含むことができる。各混合チャンバ５８０５８２は、流体供給システム５１８から２又はそれ以上の異なる流体を受け取って混合することができる。例えば、第１の混合チャンバ５８０は、酸化剤６８及び燃料７０の１又は２以上のストリームを受け取って混合することができるが、第２の混合チャンバ５８２は、酸化剤６８及び希釈剤５１４又は燃料７０及び希釈剤５１４の１又は２以上のストリームを受け取って混合することができる。換言すると、第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２は、流体供給システム５１８から同じ流体ストリームの２又はそれ以上、或いは２又はそれ以上の異なる流体ストリームを受け取って混合することができる。このようにして、第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２は、流体供給システム５１８から種々の流体を順次混合し、次いで、燃焼器１６０のチャンバ４９４への送達のために混合気を注入通路５６６内に向けることができる。酸化剤６８、燃料７０、及び１又は２以上の希釈剤５１４の混合気が注入通路５６６の噴出出口５７０を流動すると、混合気は、予混合火炎５５２を点火して形成する。この場合も同様に、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して、酸化剤６８、燃料７０、及び１又は２以上の希釈剤５１４の流れを増加、減少、又は維持し、これにより当量比、エミッションレベル、ガスタービンエンジン１５０の出力、又はこれらの何らかの組み合わせを調整することができる。
図１０は、スワーリングセクション５９２と直列に並列混合セクション５９０を備えた段混合部分５５８を有する予混合燃料ノズル５５０の１つの実施形態の概略図である。並列混合セクション５９０は、図９を参照して上記で検討したように、第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２を含み、第１及び第２の混合チャンバ５８０及び５８２は、スワーリングセクション５９２から上流側に互いに並列に配置される。スワーリングセクション５９２は、内側導管又はハブ５９４、内側導管５９４の周りに配置された外側導管５９６、及び内側導管５９４と外側導管５９６との間に半径方向に延びる複数のスワールベーン５９８を含む。スワールベーン５９８の各々は、傾斜又は湾曲し、流体流を予混合燃料ノズル５５０の長手方向軸線６０２の周りで円周方向６００に渦巻くようにすることができる。内側導管５９４は内側通路６０４を定め、外側導管５９６は外側通路６０６を定め、各スワールベーン５９８は半径方向通路６０８を定める。スワールベーン５９８の１又は２以上はまた、複数の注入部分６１０を含み、これらは、各スワールベーン５９８の後端部に又はこれから下流側に直接に配置することができる。
図示の実施形態において、流体供給システム５１８は、酸化剤６８及び希釈剤５１４の１又は２以上の流れを第１の混合チャンバ５８０に送ると同時に、同じく燃料７０及び希釈剤５１４の１又は２以上の流れを第２の混合チャンバ５８２に送給する。第１の混合チャンバ５８０は、酸化剤６８及び希釈剤５１４の流れを実質的に混合し、次いで、矢印６１２で示されるように、内側及び外側導管５９４及び５９６の間の外側通路６０６に混合気を送る。次いで、酸化剤６８及び希釈剤５１４の混合気６１４は、スワーリングセクション５９２において複数のスワールベーン５９８に向かって流れ、ここでスワールベーン５９８は、矢印６００で示されるように、混合気６１４を軸線６０２の周りで渦巻かせる。
同時に、第２の混合チャンバ５８２は、矢印６１６で示されるように、燃料７０及び希釈剤５１４の予混合流れを内側導管５９４によって定められた内側通路６０４へ送る。次いで、燃料７０及び希釈剤５１４の混合気６１８は、内側通路６０４に沿って縦方向に流れ、次いで、矢印６２０で示されるように、複数のスワールベーン５９８になる。複数の注入ポート６１０に達すると、燃料７０及び希釈剤５１４の混合気６１８は、次いで、矢印６２２で示されるように、注入部分６１０を通って外側通路６０６へ流れる。２つの混合気（すなわち、予混合酸化剤及び希釈剤の流れ６１４並びに予混合燃料及び希釈剤の流れ６２２）は、次いで、矢印６２４で示されるように、注入通路５６６内で更に混合する。酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４の混合気６２４は、次いで、噴出出口５７０を通って予混合燃料ノズル５５０を出て、その後点火して予混合火炎５５２を形成する。この場合も同様に、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４の流れを独立に制御し、これによりガスタービンエンジン１５０の当量比、エミッションレベル、出力、又はこれらの何らかの組み合わせを増加、減少、又は維持することができる。
図１１は、燃焼器１６０のチャンバ４９４への酸化剤６８及び燃料７０の送給のため複数の独立通路６４０を有する拡散燃料ノズル５５４の１つの実施形態の概略図である。独立通路６４０は、複数の同心環状通路、複数の周辺通路により取り囲まれた中央通路、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。図示の実施形態において、独立通路６４０は、１又は２以上の燃料出路６４２及び１又は２以上の酸化剤通路６４４を含む。例えば、図示の燃料通路６４２は、内側導管６４６によって取り囲まれた中央燃料通路であるが、１又は２以上の酸化剤通路６４４は、内側導管６４６と外側導管又は構造体６４８との間に配置された外側酸化剤通路である。別の実施例によれば、酸化剤通路６４４は、内側及び外側導管６４６及び６４８の間の燃料通路６４２の周りで円周方向に配置された単一の環状酸化剤通路又は複数の離散的酸化剤通路を含むことができる。これらの実施形態において、酸化剤及び燃料通路６４２及び６４４は、拡散燃料ノズル５５４の全長に沿って互いに隔離されたままである。内側及び外側導管６４６及び６４８は、隔離壁として機能することができ、隔離壁は、酸化剤６８と燃料７０との間の分離を維持する。燃料通路６４２は燃料出口６５０で終端し、１又は２以上の酸化剤通路６４４は１又は２以上の酸化剤出口６５２で終端する。これらの燃料及び酸化剤出口６５０及び６５２は、拡散燃料ノズル５５４の共通平面又は下流端部６５４に沿って配置され、これにより燃焼器１６０の燃料ノズル５５４からチャンバ４９４への注入後まで酸化剤６８及び燃料７０の混合を遅延させることができる。
酸化剤６８及び燃料７０が、チャンバ４９４において互いに混合又は拡散すると、拡散火炎５５６は、輪郭又は境界６５６で示されるように形成する。輪郭６５６は、拡散壁又は火炎壁を表すことができ、ここで酸化剤６８及び燃料７０は、実質的に量論的な方式（例えば、実質的に量論的な燃焼）で混合及び燃焼する。換言すると、輪郭又は境界６５６は、拡散火炎５５６の安定な火炎壁を表すことができ、当量比は、約１．０又は約０．９５〜１．０５である。図８〜１０を参照して上記で検討した予混合燃料ノズル５５０と同様に、拡散燃料ノズル５５４は、制御システム１００により制御されてガスタービンエンジン１５０の当量比、排気エミッション、出力、又はこれらの何らかの組み合わせを変化させることができる。例えば、図示した制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御し、センサフィードバック１３０に応答して酸化剤６８及び燃料７０の流れを増加、減少、又は維持する。
図１２は、注入部分６７２及び混合部分６７４を備えた複数の独立通路６７０を有する拡散燃料ノズル５５４の１つの実施形態の概略図である。混合部分６７４は、１又は２以上の内側混合チャンバ６７６及び１又は２以上の外側混合チャンバ６７８を含むことができる。例えば、内側混合チャンバ６７６は、燃料／希釈剤混合チャンバとすることができ、これらは、燃料７０及び希釈剤５１４の１又は２以上のストリームを混合するように構成される。外側混合チャンバ６７６は、１又は２以上の酸化剤／希釈剤混合チャンバを含むことができ、これらは、酸化剤６８及び希釈剤５１４の１又は２以上のストリームを混合するように構成される。これらの混合チャンバの各々は、外側エンクロージャ又は導管のような周囲の構造体を含むことができる。例えば、混合チャンバ６７６は、内側導管又はエンクロージャ６８０により取り囲むことができるが、混合チャンバ６７８は、外側導管又はエンクロージャ６８２により取り囲むことができる。特定の実施形態において、混合チャンバ６７８は、内側及び外側導管６８０及び６８２の間に封入することができる。
同様に、注入部分６７２は、１又は２以上の燃料−希釈剤通路６８４及び１又は２以上の酸化剤−希釈剤通路６８６を含む。各燃料−希釈剤通路６８４は、混合チャンバ６７８の１又は２以上に流体的に結合されるが、酸化剤−希釈剤通路６８６の各々は、混合チャンバ６７８の１又は２以上に流体的に結合される。燃料−希釈剤通路６８４は、内側導管６８８により取り囲むことができるが、１又は２以上の酸化剤−希釈剤通路６８６は、外側導管６９０により取り囲むことができる。例えば、図示の燃料−希釈剤通路６８４は、中央燃料−希釈剤通路６８４とすることができ、これは、１又は２以上の酸化剤−希釈剤通路６８６により取り囲まれる。例えば、内側及び外側導管６８８及び６９０は、同心環状導管とすることができ、これは、同軸上又は同心環状配列で通路６８４及び６８６を定める。しかしながら、燃料−希釈剤通路６８４は、内側導管６８８内に配置された単一中央通路又は複数の別個の通路を表すことができる。同様に、酸化剤−希釈剤通路６８６は、燃料−希釈剤通路６８４の周囲に円周方向に互いに間隔を置いて配置された単一環状通路又は複数の離散的通路を表すことができると同時に、内側及び外側導管６８８及び６９０により互いに隔離されたままとすることができる。特定の実施形態において、内側導管６８０及び６８８は、単一連続内側導管を形成し、外側導管６８２及び６９０は、単一連続外側導管を形成する。
動作中に、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して混合チャンバ６７６への酸化剤６８及び希釈剤５１４の流れを増加、減少、又は維持し、混合チャンバ６７６は、混合気を燃料−希釈剤通路６８４に貫流する前に燃料７０及び希釈剤５１４を混合する。同様に、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して１又は２以上の混合チャンバ６７８への酸化剤６８及び希釈剤５１４の流れを増加、減少、又は維持し、混合チャンバ６７８は、混合気を１又は２以上の酸化剤−希釈剤通路６８６に送給する前に酸化剤６８及び希釈剤５１４を混合する。次いで、拡散燃料ノズル５５４は、通路６８４に沿って燃料−希釈剤混合気６９８を出口６９２に別個に流し、一方で同時に通路６８６に沿って酸化剤−希釈剤混合気７００を１又は２以上の出口６９４に流す。図１１の実施形態と同様に、出口６９２及び６９４は、拡散燃料ノズル５５４の共通平面又は下流端部６９６に沿って配列され、これにより通路６８６の酸化剤−希釈剤混合気７００と通路６８４の燃料―希釈剤混合気６９８との間に隔離を維持することができる。この隔離は、共通平面６９６の下流側まで酸化剤６８と燃料７０との間の混合を遅延させる。
燃料―希釈剤混合気６９８及び酸化剤−希釈剤混合気７００が、拡散燃料ノズル５５４から燃焼器１６０のチャンバ４９４へ流れ込むと、混合気６９８及び７００は、一般に互いに拡散し、拡散火炎５５６の拡散壁又は火炎壁を定めることができる輪郭又は境界７０２に沿って燃焼する。この場合も同様に、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して混合チャンバ６７６及び６７８の各々に対して酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４の流れを独立に制御し、これにより燃焼器１６０のチャンバ４９４内の拡散及び燃焼も制御しながら、混合チャンバ６７６及び６７８の各々の内部で混合を制御することができる。例えば、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して、燃料７０に対する酸化剤６８の比率、酸化剤６８及び燃料７０の複合流に対する希釈剤５１４の比率、１又は２以上の混合チャンバ６７８及び対応する通路６８６の各々における希釈剤５１４に対する酸化剤６８の比率、並びに１又は２以上の混合チャンバ６７６及び対応する通路６８４の各々における希釈剤５１４に対する燃料７０の比率を調整することができる。従って、制御システム１００は、これらの比率、流量、温度、及び流体組成（例えば、酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４の組成）の各々を調整して、ガスタービンエンジン１５０の当量比、排気エミッション、及び出力を調整することができる。
図１３は、複数の独立通路７２０を示す拡散燃料ノズル５５４の１つの実施形態の概略図である。図示の通路６４０は、流体Ａ通路７２２、１又は２以上の流体Ｂ通路７２４、及び１又は２以上の流体Ｃ通路７２６を含む。流体Ａ通路７２２は、導管又は構造体７２８により１又は２以上の流体Ｂ通路７２４から分離又は隔離することができ、１又は２以上の流体Ｂ通路７２４は、導管又は構造体７３０により１又は２以上の流体Ｃ通路７２６から分離することができ、１又は２以上の流体Ｃ通路７２６は、外側導管又は構造体７３２により取り囲まれ又は支持することができる。
例えば、図１４に示すように、流体通路７２２、７２４、及び７２６は同心配列で配置することができ、導管７２８は、中央流体通路として流体Ａ通路７２２を取り囲み、流体Ｂ通路７２４は、導管７２８及び７３０の間に配置され、流体Ｃ通路７２６は、導管７３０及び７３２の間に配置される。この場合も同様に、流体Ｂ通路７２４及び流体Ｃ通路７２６各々が連続環状通路を表すように、導管７２８、７３０、及び７３２は同心配列で配置することができる。
しかしながら、拡散燃料ノズル５５４は、図１５に示すように、離散的通路のような他の配列で通路７２２、７２４、及び７２６を配列することができる。図１５の実施形態において、流体Ａ通路７２２は中央流体通路を表すが、流体Ｂ通路７２４及び流体Ｃ通路７２６は、燃料ノズル５５４内に互いに間隔を置いて配置された複数の離散的通路を表す。例えば、流体Ｂ通路７２４は、中央流体Ａ通路７２２の周りで円周方向に互いに間隔を置いて配置された２、３、４、５、６、７、８、又はそれよりも多くの離散的流体通路を含むことができる。同様に、流体Ｃ通路７２６は、流体Ｂ通路７２４の周りで円周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の離散的通路を含むことができる。例えば、流体Ｂ通路７２４は、通路７２４の第１のリング又は円形パターンで配列することができるが、流体Ｃ通路７２６は、通路７２６の第２のリング又は円形パターンで配列することができる。
これらの構成の何れにおいても、図１３の拡散燃料ノズル５５４は、流体Ａ通路７２２を通って流体Ａ７３４、１又は２以上の流体Ｂ通路７２４を通って流体Ｂ７３６、及び１又は２以上の流体Ｃ通路７２６を通して及び流体Ｂ７３８を別個に流すように構成される。これらの流体７３４、７３６、及び７３８の各々は、酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤７１４などの１又は２以上の流体を含むことができる。しかしながら、流体７３４、７３６、及び７３８は、拡散燃料ノズル５５４内で酸化剤６８及び燃料７０の何れも混合せず、これにより流体が燃焼器１６０の開口部７４０、７４２、及び７４４からチャンバ４９４内へ放出するまで、酸化剤６８及び燃料７０の間の混合を遅延させることができる。この場合も同様に、これらの開口部７４０、７４２、及び７４４は、拡散燃料ノズル５５４の共通平面又は下流端部７４６に沿って配置することができる。次いで、種々の流体は、上記で検討したように、拡散火炎５５６を形成するように混合及び燃焼する。以下の表示２は、流体Ａ、Ｂ、及びＣの一部の可能な非限定的な実施例を示し、これらは、図１３〜１５の拡散燃料ノズル５５４で使用することができる。
表２
Figure 0006309964
上記に示したように、拡散燃料ノズル５５４は、拡散火炎５５６の発生のために通路７２２、７２４、及び７２６を通して様々な組み合わせの流体（例えば、酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４）を流すことができる。この場合も同様に、酸化剤６８は、酸素、周囲空気、酸素富化空気、貧酸素空気、窒素及び酸素の混合気、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。燃料７０は、液体燃料及び／又はガス燃料、天然ガス、シンガスのようなガス燃料、又は本明細書で説明するあらゆる他の燃料を含むことができる。希釈剤５１４は、排気ガス１７０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス、或いはこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。表２は、流体の一部の可能な実施例を描いているが、流体のあらゆる組み合わせを図１３〜１５の拡散燃料ノズル５５４で使用することができる。加えて、描いた実施形態は、何れの燃料７０も拡散燃料ノズル５５４内の酸化剤６８と混合しないが、他の実施形態は、少量（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０容積パーセント未満）の酸化剤６８を燃料７０と又は少量（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０容積パーセント未満）の燃料７０を酸化剤６８と混合することができる。
図１６は、燃焼器１６０内に配置された拡散燃料ノズル５５４のうちの１つを有する燃焼器セクション１５４の１つの実施形態の概略図である。図１３〜１５に示す拡散燃料ノズル５５４と同様に、図１６の拡散燃料ノズル５５４は、導管７２８により取り囲まれた流体Ａ通路７２２と、導管７３０により取り囲まれた流体Ｂ通路７２４と、導管７３２により取り囲まれた流体Ｃ通路７２６と、外側導管又は構造体７６２により取り囲まれた流体Ｄ通路７６０とを含む。流体Ｄ通路７６０は、流体供給システム５１８から流体Ｄ７６４を受け取り、流体Ｄ７６４を１又は２以上の出口７６６を通してチャンバ４９４へ送る。通路７２２、７２４、７２６、及び７６０は、拡散燃料ノズル５５４の共通平面又は下流端部７４６に沿って配置されたそれぞれの出口７４０、７４２、７４４、及び７６６を有し、これにより流体がチャンバ４９５に達するまで流体７３４、７３６、７３８、及び７６４の流れを隔離することができる。このようにして、拡散燃料ノズル５５４は、拡散火炎５５６の形成を促進する。流体７３４、７３６、７３８、及び７６４の各々は、酸化剤６８、燃料７０、及び排気ガス１７０、蒸気、窒素、及び／又は１又は２以上の他の不活性ガスなどの１又は２以上の希釈剤５１４を含むことができる。しかしながら、流体通路７２２、７２４、７２６、及び７６０は、拡散燃料ノズル５５４内の酸化剤６８及び燃料７０の何れとも混合することなく、これにより流体がチャンバ４９４に達するまで酸化剤６８及び燃料７０の隔離を促進することができる。酸化剤６８及び燃料７０は、希釈剤５１４の１又は２以上と別個に又は部分的に予混合された独立流体通路７２２、７２４、７２６、及び７６０の各々を流動することができる。前の実施形態と同様に、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して各流体７３４、７３６、７３８、及び７６４の流れを増加、減少、又は維持し、これによりガスタービンエンジン１５０の流体の流体流量比、当量比、エミッションレベル、出力、又はこれらの何らかの組み合わせを調整することができる。
図１６の図示の燃焼器１６０はまた、燃焼器１６０の燃焼部分１６８に沿って配置された希釈剤注入システム７７０を含み、その結果、１又は２以上の希釈剤（例えば、排気ガス１７０、蒸気、窒素、又は他の不活性ガス）は、チャンバ４９４内に注入されて、拡散火炎５５６によって形成された高温の燃焼生成物７７２の温度、圧力、流量、ガス組成（例えば、エミッションレベル）、又はこれらの何らかの組み合わせを制御することができるようになる。例えば、希釈剤注入システム７７０は、第１の壁又はライナー４９６に配置された穿孔５０６の開口部と、第１及び第２の壁４９６及び４９８を通って燃焼器１６０のチャンバ４９４まで延びる複数の希釈剤注入器５１０とを含むことができる。動作中に、開口部又は穿孔５０６には、矢印５０８で示されるように、排気ガス１７０のような流体Ｅ７７４を注入するように構成することができる。希釈剤注入器５１０は、矢印５１２で示されるように、流体Ｆ７７６及び／又は流体Ｇ７７８をチャンバ４９４に注入するように構成することができる。例えば、流体Ｆ７７６及び流体Ｇ７７８は、追加の排気ガス１７０、蒸気、窒素、１又は２以上の他の不活性ガス、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。これらの注入された希釈剤５０８及び５１２は、拡散火炎５５６から生じる高温の燃焼生成物７７２の温度、圧力、流量、ガス組成（例えば、エミッションレベル）、又はこれらの何らかの組み合わせを制御す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、制御システム１００は、流体供給システム５１８を選択的に制御して種々の流体７３４、７３６、７３８、７６４、７７４、７７６、及び７７８の流れを増加、減少、又は維持し、これにより酸化剤６８対燃料７０の比率、酸化剤６８及び燃料７０に対する１又は２以上の希釈剤５１４の比率、又はこれらの何らかの組み合わせを制御することができる。次いで、流体のこれらの制御調整は、ガスタービンエンジン１５０の当量比、エミッションレベル、及び出力を変更することができる。以下の表３は、流体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、及びＧの一部の可能な非限定的な実施例を示し、これらは、図１６の拡散燃料ノズル５５４及び燃焼器１６０で使用することができる。
表３
Figure 0006309964
上記に示したように、拡散燃料ノズル５５４及び燃焼器１６０は、拡散火炎５５６の発生のために通路７２２、７２４、７２６、及び７６０、開口部５０６、及び希釈剤注入器５１０を通して様々な組み合わせの流体（例えば、酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４）を流すことができる。この場合も同様に、酸化剤６８は、酸素、周囲空気、酸素富化空気、貧酸素空気、窒素及び酸素の混合気、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。燃料７０は、流体燃料及び／又は天然ガス、シンガスのようなガス燃料、又は本明細書で説明するあらゆる他の燃料を含むことができる。希釈剤５１４は、排気ガス１７０、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス、又はこれらの何らかの組み合わせを含むことができる。表３は、流体の一部の可能な実施例を描いているが、流体のあらゆる組み合わせを図１６の拡散燃料ノズル５５４及び燃焼器１６０で使用することができる。加えて、描いた実施形態は、拡散燃料ノズル５５４内で何れの燃料７０も酸化剤６８と混合することはないが、他の実施形態は、少量（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０容積パーセント未満）の酸化剤６８を燃料７０と又は少量（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０容積パーセント未満）の燃料７０を酸化剤６８と混合することができる。
図１７は、燃料ノズル１６４の多重ノズル構成及び希釈剤注入器５１０の多重注入器配列を更に示す図７の線１７−１７に沿った燃焼器１６０の概略断面図である。図示の燃料ノズル１６４は、燃料ノズルＡ７９０、燃料ノズルＢ７９２、燃料ノズルＣ７９４、燃料ノズルＤ７９６、燃料ノズルＥ７９８、燃料ノズルＦ８００、及び燃料ノズルＧ８０２を含む。図示の実施形態において、ノズル７９０は中央燃料ノズルであり、中央燃料ノズルは、外側又は周辺燃料ノズルとして残存する燃料ノズル７９２、７９４、７９６、７９８、８００及び８０２により取り囲まれる。図示の実施形態は、単一中央燃料ノズル１６４及び６つの外側燃料ノズル１６４を含むが、他の実施形態は、あらゆる数の中央及び外側燃料ノズルを含むことができる。図示の燃料ノズル１６４は、図８〜１６を参照して示されて説明されている予混合燃料ノズル５５０及び／又は拡散燃料ノズル５５４の１又は２以上を含むことができる。例えば、燃料ノズル１６４の全ては、予混合燃料ノズル５５０として構成することができ、燃料ノズル１６４の全ては、拡散燃料ノズル５５４として構成することができ、又は燃料ノズル１６４は、予混合燃料ノズル５５０及び拡散燃料ノズル５５４の両方の１又は２以上を含むことができる。燃料ノズル１６４への流体流は、各燃料ノズル１６４に対して独立に制御することができ、又は流体流は、燃料ノズル１６４のグループで制御することができる。例えば、中央燃料ノズル７９０は、外側燃料ノズル７９２、７９４、７９６、７９８、８００、及び８０２の１又は２以上のグループから独立に制御することができる。別の実施例によれば、１又は２以上の予混合燃料ノズル５５０は、１又は２以上の拡散燃料ノズル５５４から独立に制御することができる。これらの異なる制御方式は、異なる動作モードを促進することができ、これらは、量論的燃焼を提供し、排気ガス４２のエミッションを低減する上で有用とすることができる。
図１７で更に示すように、燃料ノズル１６４及び希釈剤注入器５１０は、１又は２以上の希釈剤供給回路８１２及び１又は２以上の燃料ノズル供給回路８１４などの複数の流体供給回路８１０を通して流体供給システム５１８に結合することができる。例えば、希釈剤供給回路８１２は、１、２、３、４、５、６、７、８、又はそれよりも多くの独立希釈剤供給回路８１２を含み、これにより希釈剤注入器５１０に対して様々な希釈剤注入モードを可能にすることができる。同様に、燃料ノズル供給回路８１４は、１、２、３、４、５、６、７、８、又はそれよりも多くの独立燃料ノズル供給回路８１４を含み、これにより燃料ノズル１６４に対して様々な流体供給モードを可能にすることができる。例えば、燃料ノズル供給回路８１４は、第１のノズル回路８１６、第２のノズル回路８１８、及び第３のノズル回路８２０を含むことができる。これらの燃料ノズル供給回路８１４（例えば、８１６、８１８、及び８２０）の各々は、１又は２以上の燃料管路、酸化剤管路、及び／又は希釈剤管路（例えば、抽出管路、蒸気管路、窒素管路、及び／又は他の不活性ガス管路）を含むことができ、これらは、少なくとも１つの燃料ノズル１６４に流体的に結合される。図示の実施形態において、第１のノズル回路８１６は、第１のセットの燃料ノズル１６４（例えば、中央燃料ノズル７９０）に結合され、第２のノズル回路８１８は、第２のセットの燃料ノズル１６４（例えば、外側燃料ノズル７９４、７９８、及び８０２）に結合され、第３のノズル回路８２０は、第３のセットの燃料ノズル１６４（例えば、外側燃料ノズル７９２、７９６、及び８００）に結合される。一部の実施形態において、ノズル供給回路８１４のうちの１つの結合された各セットの燃料ノズル１６４は、完全拡散燃料ノズル、完全予混合燃料ノズル、又は拡散燃料ノズル及び周辺燃料ノズルの何らかの組み合わせとすることができる。しかしながら、あらゆる数又は組み合わせの燃料ノズル１６４を各燃料ノズル供給回路８１４に結合することができ、あらゆる数のノズル供給回路８１４を燃料ノズル１６４に結合することができる。この場合も同様に、燃料ノズル供給回路８１４は、流体供給システム５１８に結合され、流体供給システム５１８は、バルブ、流れ調整バルブ、及び他の流れ制御を含み、燃料ノズル１６４への流れの流量及び圧力を制御することができる。
次いで、流体供給システム５１８は、制御システム１００に結合され、制御システム１００は、コントローラ１１８を使用し、センサフィードバック１３０を受け取り、制御信号３０６を流体供給システム５１８に提供して回路８１２及び８１４の作動を制御することができる。図示の実施形態において、システム１００のコントローラ１１８は、量論的制御モード８２２及び非量論的制御モード８２４（に関連する例えばコンピュータ命令又はコード）を記憶して実行ことができ、これらは、燃料リーン制御モード８２６及び燃料リッチ制御モード８２８を更に含むことができる。システム１００のコントローラ１１８はまた、第１の流体回路制御装置８３２、第２の流体回路制御装置８３４、及び第３の流体回路制御装置８３６を含む流体供給制御装置８３０（に関連する例えばコンピュータ命令又はコード）を記憶して実行ことができる。例えば、第１の流体回路制御装置８３２は、第１のノズル回路８１６への種々の流量（例えば、酸化剤６８、燃料７０、及び／又は希釈剤５１４）を制御するように構成することができ、第２の流体回路制御装置８３４は、第２のノズル回路８１８への種々の流量（例えば、酸化剤６８、燃料７０、及び／又は希釈剤５１４）を制御するように構成することができ、第３の流体回路制御装置８３６は、第３のノズル回路８２０への種々の流量（例えば、酸化剤６８、燃料７０、及び／又は希釈剤５１４）を制御す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、量論的制御モード８２２は、少なくとも１つの燃料７０及び少なくとも１つの酸化剤６８の流量を変化させ、燃料７０の酸化剤６８との実質的化学量論比を提供すると同時に、非量論的制御モード８２４は、流量を変化させ、燃料７０の酸化剤６８との非化学量論比を提供するように構成される。例えば、量論的制御モード８２２は、約１．０又は約０．９５〜約１．０５の当量比を用いて実質的化学量論比を提供するように構成することができる。対照的に、非量論的制御モード８２４は、約０．９５よりも小さいか又は約１．０５よりも大きい当量比を用いて非化学量論比を提供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、制御システム１００は、第１のセットの流量から第２のセットの流量に流量を変化させるように構成することができると同時に、第１及び第２の流量は、互いに異なる（例えば、互いにより大きいか又はより小さい）。流量の制御された変化はまた、量論的制御モード８２２と非量論的制御モード８２４との間の移行を伴うことができ、又は流量の制御された変化はまた、実質的化学量論比の維持を伴うことができる。流量の制御された変化はまた、第１の出力（又は第１の負荷）から第２の出力（又は第２の負荷）へのＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（又は負荷）の変化を伴うことができ、第１及び第２の出力（例えば、負荷）は、互いに異なる（例えば、互いにより小さいか又はより大きい）。例えば、出力の制御された変化は、タービン負荷の制御された変化、タービン定格負荷又は通常負荷（例えば、１００パーセント）から部分負荷（例えば、５０パーセント）への低下を伴う場合がある。流量の制御された変化はまた、１又は２以上の目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持することを伴う場合があり、エミッションは、一酸化炭素、酸素、窒素酸化物、硫黄酸化物、未燃炭化水素、水素、又はこれらの何ら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、１又は２以上の目標エミッション範囲は、約５０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約５０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含むことができる。他の実施形態において、１又は２以上の目標エミッション範囲は、約１０ｐｐｍｖ未満の酸素範囲及び／又は約１０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む。
一部の実施形態において、量論的制御モード８２２の制御システム１００は、複数のセットの流量の中でも流量（例えば、酸化剤６８及び燃料７０）を漸次的に減少させ、複数の出力（例えば、全負荷、第１の部分負荷、第２の部分負荷、その他）の中でもＳＥＧＲガスタービンシステム５２の出力（例えば、負荷）を漸次的に減少させ、１又は２以上の目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持しながら、実質的化学量論比を維持するように構成される。制御システム１００はまた、流量を漸次的に減少させ、出力を漸次的に低下させ、エミッションを維持した後、量論的制御モード８２２から非量論的制御モード８２４に移行するように構成することができる。量論的制御モード８２２から非量論的制御モード８２４に移行した後、制御システム１００はまた、非量論的制御モード８２４の燃料リッチ制御モード又は燃料リーン制御モードで作動するように構成することができる。制御システム１００はまた、第１のセットの目標エミッション範囲（例えば、量論的制御モード８２２で作動しながら）及び第２のセットの目標エミッション範囲（例えば、非量論的制御モード８２４で作動しながら）内に排気ガスのエミッションを維持するように構成することができ、第１及び第２のセットの目標エミッション範囲は、互いに異なる。上述の実施例は、ＳＥＧＲガスタービンエンジン５２にいくつかの制御シナリオを提供するが、いくつかの制御シナリオは、拡散燃料ノズル、予混合燃料ノズル、又はこれらの何らかの組み合わせを用いる制御システム１００により実行することができる点は理解されたい。
図１８は、拡散火炎作動性曲線８４４及び予混合火炎作動性曲線８４６を含むＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対する排気ガス再循環（ＥＧＲ）流量及びガスタービン負荷８４０対燃料／酸化剤比８４２のグラフである。ＳＥＧＲガスタービンシステム５２によるＥＧＲ流量は、ガスタービンエンジン１５０にかかる負荷にほぼ比例的であり、従って、Ｙ軸８４０は、全体的に、ＥＧＲ流量及びガスタービン負荷の両方を示す。一般に、各曲線８４４及び８４６の上及びその左側の面積は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２の各火炎構成に対して不安定な領域を表す。拡散火炎作動性曲線８４４は、予混合火炎作動性曲線８４６を実質的に超えており、拡散燃焼で作動するＳＥＧＲガスタービンシステム５２に対する実質的により大きなＥＧＲ流量及び負荷範囲を示す点は注目すべきである。図１８に示すように、拡散火炎作動性曲線８４４は、拡散燃料ノズル５５４を装備する燃焼器１６０に対応することができ、排気ガス（例えば、希釈剤）は、燃焼ポイントの後の拡散燃料ノズル５５４から下流側で及び／又はノズル５５４によって発生する拡散火炎５５６から下流側で注入される。このような拡散燃焼構成の１つの実施例は、図１６に示されている。対照的に、予混合火炎作動性曲線８４６は、予混合燃料ノズル５５０を装備した燃焼器１６０に対応することができ、酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４（例えば、排気ガス）は、燃焼ポイントの前に（すなわち、予混合火炎５５２から蒸留側で）予混合される。この場合も同様に、拡散火炎作動性曲線８４４は、ＳＥＧＲガスタービンシステム５２を通るはるかに大きなＥＧＲ流量を示し、これはまた、目標システム４２２にて使用するためのより大きなＣＯ2の生成を意味する。上述の拡散燃焼構成で作動するＳＥＧＲガスタービンシステム５２はまた、酸素及び一酸化炭素のエミッションを実質的に低減している場合がある。これらのエミッション低減は、酸化剤６８、燃料７０、及び希釈剤５１４（例えば、排気ガス）の流れの独立制御に少なくとも部分的に起因すると考えられる。拡散燃料ノズル５５４及び希釈剤注入（例えば、図１６の希釈剤注入システム７７０）の種々の構成は、炭化水素生成システム１２のような目標システム４２２に使用するためにガスタービン負荷の作動可能範囲、排気ガスの処理能力、及び排気ガス４２（例えば、ストリーム９５）の出力を実質的に増加させることができると考えられている。
（補足説明）
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． 拡散火炎を発生するように構成された第１の拡散燃料ノズルを含むタービン燃焼器と、タービン燃焼器において拡散火炎からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、排気ガスを圧縮してそれを排気ガス再循環経路に沿ってタービンからタービン燃焼器に送るように構成された排気ガス圧縮機と、流量を変化させて少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料のほぼ化学量論的な比を提供するように構成された量論的制御モードと流量を変化させて少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料の非化学量論的な比を提供するように構成された非量論的制御モードとでタービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御するように構成された制御システムとを含むシステム。
実施形態２． 量論的制御モードが、約１．０の当量比を用いてほぼ化学量論的な比を提供するように構成される実施形態１に記載のシステム。
実施形態３． 量論的制御モードが、約０．９５と約１．０の間の当量比を用いてほぼ化学量論的な比を提供するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４． 非量論的制御モードが、約０．９５未満又は約１．０よりも大きい当量比を用いて非化学量論比を提供するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５． 制御システムが、流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させ、量論的制御モードと非量論的制御モードの間で移行するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量未満である前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量よりも大きい前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８． 量論的制御モードにおける制御システムが、ほぼ化学量論的な比を維持しながら、流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させるように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態９． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量未満である前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１０． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量よりも大きい前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１１． 量論的制御モードにおける制御システムが、流量をそれぞれ第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させることによって、タービンの電力出力を第１の電力出力から第２の電力出力に変化させるように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１２． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量未満であり、第２の電力出力が、第１の電力出力未満である前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１３． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量よりも大きく、第２の電力出力が、第１の電力出力よりも大きい前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１４． 量論的制御モードにおける制御システムが、流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させながら、排気ガスのエミッションを１又は２以上の目標エミッション範囲内に維持するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１５． エミッションが、一酸化炭素、酸素、窒素酸化物、硫黄酸化物、未燃炭化水素、水素、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１６． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約５０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約５０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１７． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約１０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約１０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１８． 量論的制御モードにおける制御システムが、ほぼ化学量論的な比を維持しながら、複数のセットの流量の中で流量を漸次的に変化させるように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態１９． 複数のセットの流量が、少なくとも３つのセットの流量を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２０． 複数のセットの流量が、少なくとも４つのセットの流量を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２１． 量論的制御モードにおける制御システムが、ほぼ化学量論的な比を維持するように構成されると同時に、複数のセットの流量の中で流量を漸次的に減少させ、複数の出力の中のタービンの電力出力を漸次的に減少させ、１又は２以上の目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持する前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２２． エミッションが、一酸化炭素、酸素、窒素酸化物、硫黄酸化物、未燃炭化水素、水素、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２３． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約５０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約５０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２４． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約１０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約１０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２５． 制御システムが、流量を漸次的に減少させ、電力出力を漸次的に減少させ、エミッションを維持した後、量論的制御モードから非量論的制御モードに移行するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２６． 量論的制御モードから非量論的制御モードへの移行後、制御システムが、非量論的制御モードの燃料リッチ制御モードで作動するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２７． 量論的制御モードから非量論的制御モードへの移行後、制御システムが、非量論的制御モードの燃料リーン制御モードで作動するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２８． 制御システムが、量論的制御モードで作動しながら、第１のセットの目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持するように構成され、制御システムが、非量論的制御モードで作動しながら、第２のセットの目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持するように構成され、第１及び第２のセットの目標エミッション範囲は互いに異なる前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態２９． 非量論的制御モードが、少なくとも約１０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３０． 非量論的制御モードが、約１００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の一酸化炭素エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３１． 非量論的制御モードが、約２０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の一酸化炭素エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３２． 非量論的制御モードが、約２００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の窒素酸化物エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードを含む、前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３３． 非量論的制御モードが、約１００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の窒素酸化物エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードを含む、前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３４． 制御システムが、複数のセットの流量の中で流量を漸次的に変化させ、流量の変化に応答して、複数の電力出力の中のタービンの電力出力を漸次的に変化させ、流量の変化の前及び後に、１又は２以上の目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持し、流量の変化の前及び後に、目標温度範囲内の排気ガス再循環経路に沿って排気ガスの温度を維持し、流量の変化の前及び後に、目標圧力範囲内に排気ガス再循環経路に沿って排気ガスの圧力を維持するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３５． 制御システムが、排気ガス再循環経路に沿って少なくとも１つの触媒ユニットから下流側で目標温度内に温度を維持するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３６． 制御システムが、排気抽出バルブ、抽出通気バルブ、排気ガス圧縮機又は酸化剤圧縮機の作動速度、排気ガス圧縮機の入口ガイドベーンの位置、排気ガス圧縮機の再利用バルブ、又はこれらの何れかの組み合わせのうちの少なくとも１つを調整することによって圧力を維持するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３７． タービン燃焼器が、第１の流体供給回路に結合された第１のセットの燃料ノズルと、第２の流体供給回路に結合された第２のセットの燃料ノズルとを含み、第１の拡散ノズルが、第１又は第２のセットの燃料ノズルのどちらかの一部であり、制御システムが、第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立して制御するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３８． 第１のセットの燃料ノズルが、単一燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、複数の燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態３９． 第１のセットの燃料ノズルが、第１の複数の燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、第２の複数の燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４０． タービン燃焼器が、第３の流体供給回路に結合された第３のセットの燃料ノズルを含み、制御システムが、第１、第２、及び第３の流体供給回路を通して流体流を独立して制御するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４１． 制御システムが、異なる割合で第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立に変化させるように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４２． 制御システムが、等しい割合で第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立に変化させるように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４３． 第１のセットの燃料ノズルが、少なくとも第１の拡散燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、第２の拡散燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４４． 第１のセットの燃料ノズルが、少なくとも第１の拡散燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、第１の予混合燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４５． 排気ガス再循環経路に沿って配置された第１の触媒ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４６． 第１の触媒ユニットが、排気ガスにおける酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又は何れかの組み合わせの濃度レベルを制御するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４７． 第１の触媒ユニットが、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、又はこれらの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４８． 第１の触媒ユニットが、排気ガス及び酸化剤燃料による酸化反応を駆動するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態４９． 制御システムが、酸化剤燃料の流れを調整して酸化反応を制御するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５０． 制御システムが、センサフィードバックに応答して酸化剤燃料の流れを調整するように構成され、センサフィードバックが、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらの何れかの組み合わせを示すガス組成フィードバックを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５１． 排気ガス再循環経路に沿って配置された第１の熱回収ユニット、第２の熱回収ユニット、又はこれらの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５２． 排気ガス再循環経路に沿って配置された第１の触媒ユニット、第２の触媒ユニット、又はこれらの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５３． 第１又は第２の触媒ユニットが、第１又は第２の熱回収ユニットの上流側、下流側、又はこれと一体化して配置される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５４． 第１の熱回収蒸気発生器を有する第１の熱回収ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５５． 第１の熱回収蒸気発生器に結合された第１の蒸気タービンを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５６． 第２の熱回収蒸気発生器を有する第２の熱回収ユニットと、第１の熱回収蒸気発生器に結合された第１の蒸気タービンと、第２の熱回収蒸気発生器に結合された第２の蒸気タービンとを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５７． 排気ガス再循環経路に沿って配置された除湿システム及び／又は粒子状物質除去システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５８． 除湿システムが、熱交換器、凝縮器、水ガス分離器、第１のフィルタ、又はこれらの何れかの組み合わせを含み、粒子状物質除去システムが、慣性力選別装置、重力選別装置、第２のフィルタ、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態５９． 排気ガス再循環経路に沿って配置されたブースタブロアを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６０． 排気ガス再循環経路に沿って配置された熱回収ユニット、ブースタブロア、除湿ユニット、及び粒子状物質除去ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６１． 第１の拡散燃料ノズルが、該第１の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離された第１の燃料通路及び第１の酸化剤通路を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６２． 第１の拡散燃料ノズルが、第１の希釈剤通路を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６３． 第１の希釈剤通路が、第１の拡散燃料ノズルを通して排気ガスの一部を流すように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６４． 第１の希釈剤通路が、第１の拡散燃料ノズルを通して排気ガスの一部、蒸気、窒素、別の不活性ガス、又はこれらの組み合わせを流すように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６５． タービン燃焼器が、第１の拡散燃料ノズルから下流側に配置された希釈剤注入システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６６． 希釈剤注入システムが、排気ガス、蒸気、窒素、又は別の不活性ガス、又はこれらの組み合の一部を第１の拡散燃料ノズルから下流側のタービン燃焼器のチャンバへ注入するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６７． 希釈剤注入システムが、タービン燃焼器のライナー内に複数の開口部を含み、複数の開口部が、タービン燃焼器のチャンバへ排気ガスの一部を注入するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６８． タービン燃焼器が、チャンバの周りに配置された第１の壁、第１の壁の周りに配置された第２の壁、及び第１及び第２の壁の間に配置された排気ガス通路を含み、希釈剤注入システムが、タービン燃焼器の第１及び第２の壁を通って延びる複数の希釈剤注入器を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態６９． 複数の希釈剤注入器が、排気ガス、蒸気、窒素、又は別の不活性ガスの一部をタービン燃焼器のチャンバへ注入するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７０． 排気ガスの一部を抽出するように構成された排気ガス抽出システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７１． 排気ガスの一部を処理するように構成された排気ガス処理システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７２． 排気ガス処理システムが、排気ガスの一部を複数のガスストリームに分離するように構成されたガス分離システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７３． 複数のガスストリームが、二酸化炭素（ＣＯ2）リッチである第１のストリームと二酸化炭素（ＣＯ2）リーンである第２のストリームとを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７４． 排気ガス処理システムが、第１又は第２のストリームのうちの少なくとも一方を受け取るように構成されたガス圧縮システム、除湿システム、粒子状物質除去システム、又はこれらの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７５． 排気ガス処理システムが、複数のガスストリームのうちの少なくとも１つを精製するように構成されたガス精製システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７６． 複数のストリームのうちの少なくとも１つを受け取るように構成された目標システムを含み、目標システムが、炭化水素生成システム、地下リザーバ、炭素隔離システム、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７７． 排気ガス処理システムが、排気ガスの一部を圧縮するように構成された圧縮システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７８． 排気ガス処理システムが、除湿システム及び／又は粒子状物質除去システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態７９． センサフィードバックに応答して１又は２以上の作動パラメータを調整し、排気ガスの当量比又はエミッションレベルを制御する制御システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８０． １又は２以上の作動パラメータが、タービン燃焼器への酸化剤流量及び／又は燃料流量を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８１． 制御システムが、約０．９５〜１．０５の当量比を維持するように構成される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８２． センサフィードバックが、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらの何れかの組み合わせに関連するガス組成フィードバックを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８３． 制御システムが、センサフィードバックを得るように構成された複数のセンサに結合され、複数のセンサが、排気ガス再循環経路、タービン燃焼器、タービン、排気ガス圧縮機、又はこれらの組み合わせに沿って配置される前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８４． 排気ガス圧縮機からタービンまでバイパス管路を含み、バイパス管路が、排気ガス圧縮機からタービンまで排気ガスのバイパス流れを冷却するように構成された熱交換器を含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８５． タービン燃焼器、タービン、及び排気ガス圧縮機を有するガスタービンを含み、ガスタービンエンジンが、量論的排気ガス再循環（ＳＥＧＲ）ガスタービンエンジンである前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８６． ガスタービンエンジンに結合された排気ガス抽出システム、排気ガス抽出システムに結合された排気ガス処理システム、及び排気ガス抽出システムに結合された炭化水素生成システムを含む前述の何れかの実施形態に記載のシステム。
実施形態８７． 拡散火炎として混合して燃焼し、燃焼生成物を生成する少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料をタービン燃焼器のチャンバの中に注入する段階と、燃焼生成物でタービンを駆動する段階及び排気ガスを出力する段階と、排気ガスを排気ガス再循環経路に沿って排気ガス圧縮機まで再循環させる段階と、排気ガスを圧縮してそれをタービン燃焼器に送る段階と、流量を変化させて少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料のほぼ化学量論的な比を提供するように構成された量論的制御モードでタービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御する段階と、流量を変化させて少なくとも１つの酸化剤との少なくとも１つの燃料の非化学量論的な比を提供するように構成された非量論的制御モードでタービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御する段階とを含む方法。
実施形態８８． 量論的制御モードで制御する段階が、約１．０の当量比を用いてほぼ化学量論的な比を提供する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態８９． 量論的制御モードで制御する段階が、約０．９５〜約１．０５の当量比を用いてほぼ化学量論的な比を提供する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９０． 非量論的制御モードで制御する段階が、約０．９５未満又は約１．０５よりも大きい当量比を用いて非化学量論比を提供する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９１． 流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させる段階と、量論的制御モードと非量論的制御モードの間で移行する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９２． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量未満である前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９３． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量よりも大きい前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９４． 量論的制御モードで制御する段階が、ほぼ化学量論的な比を維持しながら流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させる段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９５． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量未満である前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９６． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量よりも大きい前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９７． 量論的制御モードで制御する段階が、流量をそれぞれ第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させることによって、タービンの電力出力を第１の電力出力から第２の電力出力に変化させる段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９８． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量未満であり、第２の電力出力が、第１の電力出力未満である前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態９９． 第２のセットの流量が、第１のセットの流量よりも大きく、第２の電力出力が、第１の電力出力よりも大きい前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１００． 量論的制御モードで制御する段階が、流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させながら、排気ガスのエミッションを変化させて１又は２以上の目標エミッション範囲内に維持する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０１． エミッションが、一酸化炭素、酸素、窒素酸化物、硫黄酸化物、未燃炭化水素、水素、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０２． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約５０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約５０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０３． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約１０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約１０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０４． 量論的制御モードで制御する段階が、ほぼ化学量論的な比を維持しながら、複数のセットの流量の中で流量を漸次的に変化させる段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０５． 複数のセットの流量が、少なくとも３つのセットの流量を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０６． 複数のセットの流量が、少なくとも４つのセットの流量を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０７． 量論的制御モードで制御する段階が、ほぼ化学量論的な比を維持する段階を含むと同時に、複数のセットの流量の中で流量を漸次的に減少させる段階と、複数の電力出力の中のタービンの電力出力を漸次的に減少させる段階と、１又は２以上の目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０８． エミッションが、一酸化炭素、酸素、窒素、硫黄酸化物、未燃炭化水素、水素、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１０９． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約５０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約５０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１０． １又は２以上の目標エミッション範囲が、約１０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素範囲及び／又は約１０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１１． 流量を漸次的に減少させ、出力を漸次的に減少させ、かつエミッションを維持した後、量論的制御モードから非量論的制御モードに移行する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１２． 量論的制御モードから非量論的制御モードへの移行後、非量論的制御モードで制御する段階が、燃料リッチ制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１３． 量論的制御モードから非量論的制御モードへの移行後、非量論的制御モードで制御する段階が、燃料リーン制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１４． 量論的制御モードで制御する段階が、第１のセットの目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持する段階を含み、非量論的制御モードで制御する段階が、第２のセットの目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持する段階を含み、第１及び第２のセットの目標エミッション範囲は互いに異なる前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１５． 非量論的制御モードで制御する段階が、少なくとも約１０００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の酸素エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１６． 非量論的制御モードで制御する段階が、約１００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の一酸化炭素エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１７． 非量論的制御モードで制御する段階が、約２０ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の一酸化炭素エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１８． 非量論的制御モードで制御する段階が、約２００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の窒素酸化物エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１１９． 非量論的制御モードで制御する段階が、約１００ｐｐｍｖ（百万分の１体積）未満の窒素酸化物エミッションの目標エミッション範囲を有する燃料リーン制御モードで作動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２０． 複数のセットの流量の中で流量を漸次的に変化させ、流量の変化に応答して、複数の電力出力の中のタービンの電力出力を漸次的に変化させ、流量の変化の前及び後に、１又は２以上の目標エミッション範囲内に排気ガスのエミッションを維持し、流量の変化の前及び後に、目標温度範囲内に排気ガス再循環経路に沿って排気ガスの温度を維持し、流量の変化の前及び後に、目標圧力範囲内に排気ガス再循環経路に沿って排気ガスの圧力を維持するために１又は２以上の作動パラメータを制御する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２１． 制御する段階が、排気ガス再循環経路に沿って少なくとも１つの触媒ユニットから下流側で目標温度内に温度を維持する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２２． 制御する段階が、排気抽出バルブ、抽出通気バルブ、排気ガス圧縮機又は酸化剤圧縮機の作動速度、排気ガス圧縮機の入口ガイドベーンの位置、排気ガス圧縮機の再利用バルブ、又はこれらの何れかの組み合わせのうちの少なくとも１つを調整することによって圧力を維持する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２３． 第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立して制御する段階を含み、タービン燃焼器が、第１の流体供給回路に結合された第１のセットの燃料ノズルと、第２の流体供給回路に結合された第２のセットの燃料ノズルとを含み、第１又は第２のセットの燃料ノズルのうちの少なくとも１つが、拡散火炎を発生するように構成された第１の拡散燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２４． 第１のセットの燃料ノズルが、単一燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、複数の燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２５． 第１のセットの燃料ノズルが、第１の複数の燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、第２の複数の燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２６． 第１の流体供給回路、第２の流体供給回路、及び第３の流体供給回路を通して流体流を独立して制御する段階を含み、タービン燃焼器が、第３の流体供給回路に結合された第３のセットの燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２７． 異なる割合で第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立に変化させる段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２８． 等しい割合で第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立に変化させる段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１２９． 第１のセットの燃料ノズルが、少なくとも第１の拡散燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、第２の拡散燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３０． 第１のセットの燃料ノズルが、少なくとも第１の拡散燃料ノズルを含み、第２のセットの燃料ノズルが、第１の予混合燃料ノズルを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３１． 注入する段階が、少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料を第１の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離されたそれぞれの第１及び第２の通路から別個に注入する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３２． 第１及び第２の通路が、同心配列で配置される前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３３． 第１の通路が、第２の通路の周囲に延びる前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３４． 第２の通路が、第１の通路の周囲に延びる前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３５． 少なくとも１つの希釈剤をチャンバ内に注入する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３６． 少なくとも１つの希釈剤が、排気ガスの一部、蒸気、窒素、別の不活性ガス、又はこれらの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３７． 少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料を第１の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離されたそれぞれの第１及び第２の通路から別個に注入する段階と、第１の拡散燃料ノズルを通して希釈剤の流れを送る段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３８． 第１の拡散燃料ノズルから下流側のチャンバに希釈剤の流れを送る段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１３９． 希釈剤の流れをタービン燃焼器のライナー内の複数の開口部を通して注入する段階を含み、希釈剤の流れが、排気ガスの一部を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４０． 希釈剤の流れをタービン燃焼器の少なくとも１つの壁を通って延びる複数の希釈剤注入器を通して注入する段階を含み、希釈剤の流れが、排気ガス、蒸気、窒素、又は別の不活性ガスの一部を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４１． 排気ガス再循環経路に沿って第１の触媒ユニットを用いて排気ガスを処理する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４２． 処理する段階が、排気ガスにおける一酸化炭素、二酸化炭素、及び未燃炭化水素の濃度レベルを制御する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４３． 処理する段階が、排気ガス及び酸化剤燃料による酸化反応を駆動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４４． 酸化反応を制御するように第１の触媒ユニットへの酸化剤燃料の流れを制御する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４５． センサフィードバックに応答して酸化剤燃料の流れを制御する段階を含み、センサフィードバックが、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらの何れかの組み合わせを示すガス組成フィードバックを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４６． 第１の熱回収ユニット、第２の熱回収ユニット、又はこれらの組み合わせを用いて排気ガス再循環経路に沿って排気ガスから熱を回収する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４７． 第１又は第２の熱回収ユニット内、上流側、又は下流側で第１の触媒ユニットを用いて第１の触媒反応を駆動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４８． 第１又は第２の熱回収ユニット内、上流側、又は下流側で第２の触媒ユニットを用いて第２の触媒反応を駆動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１４９． 第１の熱回収ユニットの第１の熱回収蒸気発生器を用いて第１の蒸気を発生させる段階、第２の熱回収ユニットの第２の第２の熱回収蒸気発生器を用いて第２の蒸気を発生させる段階、又はこれらの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５０． 第１の蒸気で第１の蒸気タービンを駆動する段階又は第２の蒸気で第２の蒸気タービンを駆動する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５１． 排気ガス再循環経路に沿って配置された除湿システムを用いて排気ガスから水分を除去する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５２． 除湿システムが、熱交換器、凝縮器、水ガス分離器、フィルタ、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５３． 排気ガス再循環経路に沿って配置された粒子状物質除去システムを用いて排気ガスから粒子状物質を除去する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５４． 粒子状物質除去システムが、慣性力選別装置、重力選別装置、フィルタ、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５５． 排気ガス再循環経路に沿って配置されたブースタブロアを用いて排気ガスの流れを強化する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５６． 排気ガス再循環経路に沿って配置された熱回収ユニット、ブースタブロア、除湿ユニット、及び粒子状物質除去ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５７． 排気ガス抽出システムを用いて排気ガスの一部を抽出する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５８． 排気ガス処理システムを用いて排気ガスの一部を処理する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１５９． 排気ガスの一部を処理する段階が、排気ガスの一部を複数のガスストリームに分離する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６０． 複数のガスストリームが、二酸化炭素（ＣＯ2）リッチである第１のストリームと二酸化炭素（ＣＯ2）リーンである第２のストリームとを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６１． 排気ガスの部分を処理する段階が、ガス圧縮システムを用いて排気ガスの一部、第１のストリーム、又は第２の蒸気を圧縮する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６２． 排気ガスの一部を処理する段階が、除湿システムを用いて排気ガスの一部、第１のストリーム、又は第２の蒸気から水分を除去する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６３． 排気ガスの一部を処理する段階が、粒子状物質除去システムを用いて排気ガスの一部、第１のストリーム、又は第２の蒸気から粒子状物質を除去する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６４． 排気ガスの一部、第１のストリーム、又は第２の蒸気を目標システムに送る段階を含み、目標システムが、炭化水素生成システム、地下リザーバ、炭素隔離システム、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらの何れかの組み合わせを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６５． センサフィードバックに応答して１又は２以上の作動パラメータを調整し、排気ガスの当量比又はエミッションレベル制御する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６６． 酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素、又はこれらの何れかの組み合わせに関連する排気ガスのガス組成を監視することによってセンサフィードバックを得る段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６７． センサフィードバックを得る段階が、排気ガス再循環経路、タービン燃焼器、タービン、排気ガス圧縮機、又はこれらの組み合わせに沿って配置された複数のセンサを監視する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６８． 排気ガスのバイパス流れを排気ガス圧縮機からタービンにバイパス管路に沿って送る段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１６９． バイパス管路に沿って排気ガスのバイパス流れを冷却する段階と排気ガスのバイパス流れを用いてタービンを冷却する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７０． タービン燃焼器、タービン、及び排気ガス圧縮機を有するガスタービンエンジンを作動して、量論的制御モード中にセンサフィードバックに基づいて実質的に量論的な燃焼を達成する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７１． ガスタービンエンジンに結合された排気ガス抽出システムを用いて排気ガスの一部を抽出する段階と、排気ガスの一部を炭化水素生成システム、炭素隔離システム、パイプライン、貯蔵タンク、又はこれらの何れかの組み合わせに送る段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７２． 酸化剤を少なくとも１つの酸化剤圧縮機に導入して圧縮酸化剤ストリームを生成する段階と、再循環された低酸素含有ガスストリームをガスタービンエンジンの圧縮機セクションに導入して圧縮低酸素含有ガスストリームを生成する段階と、ほぼ化学量論的な比で第１の圧縮酸化剤流量を有する圧縮酸化剤ストリーム及び第１の燃料流量を有する燃料ストリームの第１の部分を少なくとも１つのタービン燃焼器に導入する段階、燃焼ポイントにて圧縮酸化剤ストリーム及び燃料ストリームを混合する段階、及び圧縮酸化剤ストリーム及び燃料ストリームの混合気を燃焼させる段階と、低酸素含有ガス流量を有する圧縮低酸素含有ストリームの第１の部分を少なくとも１つのタービン燃焼器に導入する段階、それを燃焼ポイントの後圧縮酸化剤及び燃料の燃焼ストリームと混合する段階、及び高温高圧低酸素含有ストリームを生成する段階と、高温高圧低酸素含有ストリームをガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入する段階、第１の機械出力と第１の再循環された低酸素含有ガス流量での再循環された低酸素含有ガスストリームとを生成するように高温高圧低酸素含有ストリームを膨張させる段階であって、再循環された低酸素含有ガスストリームが、第１の再循環された低酸素含有ガスエミッションレベルを含む膨張させる段階と、ガスタービンエンジンの圧縮機セクションを駆動するように第１の機械出力の第１の部分を使用する段階と、発電機、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つを駆動するように、第１の機械出力の第２の部分を使用する段階と、ガスタービンエンジンの膨張器セクションの出口から該圧縮機セクションの入口まで再循環ループで再循環された低酸素含有ガスストリームを再循環させる段階と、ガスタービンエンジンから圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分を抽出する段階、圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分を第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットに送給する段階、及び目標範囲内にある低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームを生成する段階と、燃料ストリーム流量を第１の燃料ストリーム流量未満の第２の燃料ストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第１の圧縮酸化剤流量未満の第２の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第１の機械出力未満の第２の機械出力を生成する段階、及び目標範囲内にある第２の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームを生成する段階と、第２の燃料ストリーム流量未満の第３の燃料ストリーム流量まで燃料ストリーム流量を減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第２の圧縮酸化剤流量未満の第３の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第２の機械出力未満の第３の機械出力を生成する段階、及び目標範囲の限度にある第３の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームを生成する段階と、第３の燃料ストリーム流量未満の第４の燃料ストリーム流量まで燃料ストリーム流量を減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持せずに燃料リーン燃焼を達成するように圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第３の圧縮酸化剤流量未満の第４の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第３の機械出力未満の第４の機械出力を生成する段階、及び高酸素含有生成物エミッションレベルを含む高酸素含有生成物ストリームを生成する段階と含む方法。
実施形態１７３． 第１の再循環された低酸素含有ガスエミッションが、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの少なくとも１つを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７４． 第１、第２及び第３の低酸素含有生成物エミッションが、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの少なくとも１つを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７５． 高酸素含有生成物エミッションが、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、未燃炭化水素又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの少なくとも１つを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７６． 低酸素含有生成物エミッションレベルの限度が、５０ｐｐｍｖ酸素及び５０００ｐｐｍｖ一酸化炭素のうちの少なくとも１つである前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７７． 低酸素含有生成物エミッションレベルの限度が、１０ｐｐｍｖ酸素及び１０００ｐｐｍｖ一酸化炭素のうちの少なくとも１つである前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７８． 高酸素含有生成物エミッションレベルが、少なくとも１０００ｐｐｍｖ酸素である前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１７９． 高酸素含有生成物エミッションレベルが、１００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８０． 高酸素含有生成物エミッションレベルが、２０ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８１． 高酸素含有生成物エミッションレベルが、２００ｐｐｍｖ未満の窒素酸化物を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８２． 高酸素含有生成物エミッションレベルが、１００ｐｐｍｖ未満の窒素酸化物を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８３． 圧縮低酸素含有ガスストリームの第２の部分に含まれる一酸化炭素、水素、未燃炭化水素又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を酸化するように、圧縮酸化剤ストリームの第２の部分を第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットに導入する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８４． 酸化燃料を第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットに導入する段階と、圧縮低酸素含有ストリームの第２の部分に含まれる残留酸素の少なくとも一部を還元する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８５． 酸化剤が、本質的には周囲空気から成り、再循環された低酸素含有ガスストリームが、窒素を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８６． 当量比（ファイ、φ）が、（モル％燃料／モル％酸化剤）実際／（モル％燃料／モル％酸化剤）化学量論に等しい前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８７． 約１の燃焼当量比を達成するように、圧縮酸化剤ストリームの第１の部分及び燃料ストリームのうちの少なくとも一方の流量を制御する段階と、圧縮酸化剤ストリームの第１の部分及び燃料ストリームのほぼ化学量論的な比を生成する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８８． 再循環ループに設置され、再循環された低酸素含有ストリーム内の成分を測定するセンサを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１８９． 測定された成分が、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素のうちの少なくとも１つである前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９０． 成分測定値を解析することによって当量比を決定する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９１． 第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの上流側、第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側、又は両方に設置され、圧縮低酸素含有ガスストリームの抽出した第２の部分内の成分を測定する少なくとも１つのセンサを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９２． 測定された成分が、酸素、一酸化炭素、水素、窒素酸化物、及び未燃炭化水素のうちの少なくとも１つである前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９３． 燃焼当量比、圧縮酸化剤ストリームの第２の部分の流量、又は酸化燃料の流量のうちの少なくとも１つを調節し、第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側で測定された成分のうちの少なくとも１つの望ましいレベルを達成する少なくとも１つのコントローラを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９４． 第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側に第１の熱回収ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９５． 第１の熱回収ユニットが、蒸気発生器を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９６． 少なくとも１つの蒸気タービンに送給された蒸気発生器により蒸気を発生させる段階と、電気を発生させる発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９７． 膨張器セクションの出口とガスタービンエンジンの圧縮機セクションの入口との間の再循環ループに第２の熱回収ユニットを含み、再循環された低酸素含有ガスストリームから熱を除去する前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９８． 第２の熱回収ユニットが、蒸気発生器を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態１９９． 少なくとも１つの蒸気タービンに送給された蒸気発生器により蒸気を発生させる段階と、電気を発生させる発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２００． 圧縮低酸素含有ガスストリームの第３の部分をガスタービンエンジンの圧縮機セクションから第２の流れとしてタービンに送給し、タービンを冷却及び密封した後、圧縮低酸素含有ガスストリームの第３の部分を再循環ループへ送給する二次流路を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０１． 第２の熱回収ユニットの下流側の再循環された低酸素含有ガスストリームの圧力を増加させる再循環ループにブースタブロアを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０２． ガスタービンエンジンの圧縮機セクションの入口に流入する前に、再循環された低酸素含有ガスストリームを冷却するガスタービンエンジンの圧縮機セクションの上流側の再循環ループ内に熱交換器を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０３． 熱交換器で再循環された低酸素含有ガスストリームからの水を凝縮及び除去する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０４． 炭化水素回収を高めるために低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０５． 炭化水素回収を高めるために低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する前に、少なくとも１つの不活性ガス生成物圧縮機で低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を圧縮する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０６． 第１の熱回収ユニットにより低酸素含有生成物ストリームを冷却する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０７． 低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部をガス脱水ユニットに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０８． リーン二酸化炭素ストリーム及びリッチ二酸化炭素ストリームを生成するように、低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を二酸化炭素分離ユニットに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２０９． 炭化水素回収を高めるためにリーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１０． 炭化水素回収を高めるためにリッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を地下リザーバに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１１． リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を炭素隔離ユニットに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１２． 炭化水素回収を高めるためにリーン二酸化炭素ストリームを地下リザーバに送給する前に、リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を少なくとも１つのリーン生成物圧縮機に対して圧縮する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１３． 炭化水素回収を高めるためにリッチ二酸化炭素ストリームを地下リザーバに送給する前に、リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を少なくとも１つのリッチ生成物圧縮機に対して圧縮する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１４． リッチ二酸化炭素ストリームを炭素隔離ユニットに送給する前に、リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を少なくとも１つのリッチ生成物圧縮機に対して圧縮する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１５． リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部をガス脱水ユニットに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１６． リッチ二酸化炭素ストリームの少なくとも一部をガス脱水ユニットに送給する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１７． 低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を膨張器に導入する段階と、低酸素含有生成物ストリームの少なくとも一部を膨張させる段階と、発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階と、ベントストリームを生成する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１８． リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を膨張器に導入する段階と、リーン二酸化炭素ストリームの少なくとも一部を膨張させる段階と、発電機又は別の機械デバイスのうちの少なくとも一方を駆動する段階と、ベントストリームを生成する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２１９． 再循環ループ内に位置する第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットを含み、再循環された低酸素含有ガスストリームに含まれる一酸化炭素、水素、未燃炭化水素、又は不完全燃焼の類似の生成物のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を酸化する前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２０． 第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットが、第２の熱回収ユニットの上流側に位置する前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２１． 第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットが、第２の熱回収ユニットの下流側に位置する前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２２． 第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットが、適切な作動温度を提供して触媒反応によって発生する熱に適切なヒートシンクを提供する場所において第２の熱回収ユニット内に位置する前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２３． 圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分の流量を制御する段階を含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２４． 圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分の流量が、再循環ループ内の場所での圧力を望ましい範囲内に維持するように調整される前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２５． 圧縮低酸素含有ガスストリームの少なくとも第２の部分の流量が、抽出バルブ、抽出通気バルブ、生成物圧縮機作動速度、生成物圧縮機入口ガイドベーン位置、又は生成物圧縮機再循環バルブのうちの少なくとも１つを用いて調整される前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２６． 少なくとも１つのタービン燃焼器の各々が、複数のバーナーと、燃料ストリームを２つの個別のバーナー、１つの個別のバーナー及び１つのグループのバーナー、２つのグループのバーナー、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに別個に供給する少なくとも２つの別々に制御される燃料回路とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２７． 第１の燃料流量から第２の燃料流量、第２の燃料流量から第３の燃料流量、及び第３の燃料流量から第４の燃料流量のうちの少なくとも１つからの燃料流量の減少率が、少なくとも２つの別々に制御された燃料回路の中で等しくない前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２８． 燃料ストリーム流量を第１の燃料ストリーム流量未満の第５のストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第１の圧縮酸化剤流量未満の第５の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第１の機械出力未満の第５の機械出力を生成する段階、及び目標範囲内である第５の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームと、目標範囲内である第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側の再循環された低酸素含有ガスストリームの温度をもたらす第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットからの第１の熱放出とを生成する段階と、燃料ストリーム流量を第５の燃料ストリーム流量未満の第６の燃料ストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第５の圧縮酸化剤流量未満の第６の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第５の機械出力未満の第６の機械出力を生成する段階、及び目標範囲内である第６の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームと、目標範囲の限度にある第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側の再循環された低酸素含有ガスストリームの温度をもたらす第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットからの第２の熱放出とを生成する段階と、燃料ストリーム流量を第６の燃料ストリーム流量未満の第７の燃料ストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持せずに燃料リーン燃焼を達成するように圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第６の圧縮酸化剤流量未満の第７の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第６の機械出力未満の第７の機械出力を生成する段階、高酸素含有生成物エミッションレベルを含む高酸素含有生成物ストリームと、目標範囲内である第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側での再循環された低酸素含有ガスストリームの温度をもたらす第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットからの第３の熱放出とを生成する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２２９． 燃料ストリーム流量を第１の燃料ストリーム流量未満の第８のストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第１の圧縮酸化剤流量未満の第８の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第１の機械出力未満の第８の機械出力を生成する段階、及び目標範囲内である第８の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームと、目標範囲内である第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側で低酸素含有生成物ストリームの温度をもたらす第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットからの第４の熱放出とを生成する段階と、燃料ストリーム流量を第８の燃料ストリーム流量未満の第９の燃料ストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持して圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第８の圧縮酸化剤流量未満の第９の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第８の機械出力未満の第９の機械出力を生成する段階、及び目標範囲内である第９の低酸素含有生成物エミッションレベルを含む低酸素含有生成物ストリームと、目標範囲の限度にある第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側で低酸素含有生成物ストリームの温度をもたらす第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットからの第４の熱放出とを生成する段階と、燃料ストリーム流量を第９の燃料ストリーム流量未満の第１０の燃料ストリーム流量まで減少させる段階、ほぼ化学量論的な比を維持せずに燃料リーン燃焼を達成するように圧縮酸化剤ストリーム流量の第１の部分を第９の圧縮酸化剤流量未満の第１０の圧縮酸化剤流量まで減少させる段階、第９の機械出力未満の第１０の機械出力を生成する段階、及び高酸素含有生成物エミッションレベルを含む高酸素含有生成物ストリームと、目標範囲内である第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの下流側で高酸素含有生成物ストリームの温度をもたらす第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットからの第６の熱放出とを生成する段階とを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２３０． 第１の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの一部として第１の少なくとも１つの窒素酸化物還元触媒ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２３１． 第２の少なくとも１つの酸化触媒ユニットの一部として第２の少なくとも１つの窒素酸化物還元触媒ユニットを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
実施形態２３２． 熱交換器の下流側にあり、凝縮水を除去する有効性を改善する慣性力選別装置、凝集フィルタ、及び水不透過性フィルタのうちの少なくとも１つを含む前述の何れかの実施形態に記載の方法。
この記述説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、同じくあらゆる当業者がいずれかのデバイス又はシステムを使用し、かついずれかの組み込まれた方法を実行することを含む本発明を実施することを可能にするための実施例を使用している。本発明の特許請求可能な範囲は、請求項によって定められ、かつ当業者に想起される他の実施例を含む場合がある。そのような他の実施例は、それらが、請求項の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、又はそれらが、請求項の文字通りの言語からの差異が実質的でない均等構造を含む場合には、特許請求の範囲内であるように意図している。

Claims (25)

  1. システムであって、
    少なくとも１つの酸化剤の圧縮流体を生成するように構成された酸化剤圧縮機と、
    前記酸化剤圧縮機から前記少なくとも１つの酸化剤の圧縮流体を受け入れ、かつ、第１の拡散燃料ノズルを有するタービン燃焼器と、を備え、
    前記第１の拡散燃料ノズルは、前記少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の別個の流体を注入して、拡散火炎を発生するように構成されており、
    前記システムはさらに、
    前記タービン燃焼器における前記拡散火炎からの燃焼生成物によって駆動されるタービンと、
    排気ガスのみを圧縮して排気ガス再循環経路に沿って前記タービンから前記タービン燃焼器に送るように構成された排気ガス圧縮機と、
    流量を変化させて前記少なくとも１つの酸化剤と前記少なくとも１つの燃料のほぼ化学量論的な比を提供するように構成された量論的制御モードと、前記流量を変化させて前記少なくとも１つの酸化剤との前記少なくとも１つの燃料の非化学量論比を提供するように構成された非量論的制御モードとで前記タービン燃焼器への少なくとも１つの酸化剤及び少なくとも１つの燃料の流量を制御するように構成された制御システムと、を備え、
    前記第１の拡散燃料ノズルは、前記量論的制御モード及び前記非量論的制御モードの両方で作動する、
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記量論的制御モードは、約０．９５と約１．０の間の当量比を用いて前記ほぼ化学量論的な比を提供するように構成され、
    前記非量論的制御モードは、約０．９５未満又は約１．０よりも大きい当量比を用いて前記非化学量論比を提供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. 前記制御システムは、前記流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させ、前記量論的制御モードと前記非量論的制御モードの間で移行するように構成されている、
    請求項１に記載のシステム。
  4. 前記量論的制御モードにおける前記制御システムは、前記ほぼ化学量論的な比を維持しながら、前記流量を前記第１のセットの流量から前記第２のセットの流量に変化させるように構成されている、
    請求項１に記載のシステム。
  5. 前記量論的制御モードにおける前記制御システムは、前記流量をそれぞれ前記第１のセットの流量から前記第２のセットの流量に変化させることによって前記タービンの電気出力を第１の電気出力から第２の電気出力に変化させるように構成されている、
    請求項４に記載のシステム。
  6. 前記第２のセットの流量は、前記第１のセットの流量未満であり、前記第２の電気出力は、前記第１の電気出力未満であり、
    前記第２のセットの流量は、前記第１のセットの流量よりも大きく、前記第２の電気出力は、前記第１の電気出力よりも大きい、
    請求項５に記載のシステム。
  7. 前記量論的制御モードにおける前記制御システムは、前記流量を前記第１のセットの流量から前記第２のセットの流量に変化させながら前記排気ガスのエミッションを１又は２以上の目標エミッション範囲内に維持するように構成され、
    前記１又は２以上の目標エミッション範囲は、約５０百万分の１体積（ｐｐｍｖ）未満の酸素範囲及び／又は約５０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲、または、
    前記１又は２以上の目標エミッション範囲は、約１０百万分の１体積（ｐｐｍｖ）未満の酸素範囲及び／又は約１０００ｐｐｍｖ未満の一酸化炭素範囲からなる、
    請求項５に記載のシステム。
  8. 前記量論的制御モードにおける前記制御システムは、前記ほぼ化学量論的な比を維持しながら複数のセットの流量の中で前記流量を漸次的に変化させるように構成され、
    前記複数のセットの流量は、少なくとも３つのセット、または少なくとも４つのセットの流量からなる、
    請求項１に記載のシステム。
  9. 前記量論的制御モードにおける前記制御システムは、前記ほぼ化学量論的な比を維持し、同時に
    前記複数のセットの流量の中で前記流量を漸次的に減少させ、
    複数の電気出力の中の前記タービンの電気出力を漸次的に減少させ、かつ
    １又は２以上の目標エミッション範囲内に前記排気ガスのエミッションを維持する、
    ように構成されている、
    請求項８に記載のシステム。
  10. 前記制御システムは、複数のセットの流量のうちの第１の流量のセットから前記複数のセットの流量のうちの第２の流量のセットに前記流量を漸次的に減少させ、複数のセットの電気出力のうちの第１の電気出力から前記複数のセットの電気出力のうちの第２の電気出力に前記電気出力を漸次的に減少させ、エミッションを１または２以上の目標レンジ内に維持した後に、前記量論的制御モードから前記非量論的制御モードに移行するように構成される、
    請求項９に記載のシステム。
  11. 前記量論的制御モードから前記非量論的制御モードへの前記移行後に、前記制御システムは、該非量論的制御モードの燃料リッチ制御モード、または非量論的制御モードの燃料リーン制御モードで作動するように構成されている、
    請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記制御システムは、
    複数のセットの流量の中で前記流量を漸次的に変化させ、
    前記流量の前記変化に応答して複数の電気出力の中の前記タービンの電気出力を漸次的に変化させ、
    前記流量の前記変化の前及び後に１又は２以上の目標エミッション範囲内に前記排気ガスのエミッションを維持し、
    前記流量の前記変化の前及び後に前記排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスの温度を目標温度範囲内に維持し、かつ
    前記流量の前記変化の前及び後に前記排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスの圧力を目標圧力範囲内に維持する、ように構成されている、
    請求項１に記載のシステム。
  13. 前記制御システムは、排気抽出バルブ、抽出通気バルブ、前記排気ガス圧縮機又は酸化剤圧縮機の作動速度、前記排気ガス圧縮機の入口ガイドベーンの位置、前記排気ガス圧縮機の再利用バルブ、又はこれらの何れかの組み合わせのうちの少なくとも１つを調整することによって前記圧力を維持するように構成されている、
    請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記タービン燃焼器は、第１の流体供給回路に結合された第１のセットの燃料ノズルと、第２の流体供給回路に結合された第２のセットの燃料ノズルとを含み、前記第１の拡散ノズルは、該第１又は第２のセットの燃料ノズルのどちらかの一部であり、前記制御システムは、該第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立して制御するように構成されている、
    請求項１に記載のシステム。
  15. 前記制御システムは、異なる割合で前記第１及び第２の流体供給回路を通して前記流体流を独立に変化させるように構成されている、
    請求項１４に記載のシステム。
  16. 酸化剤圧縮機により少なくとも１つの酸化剤の圧縮流体を圧縮して前記少なくとも１つの酸化剤の圧縮流体を生成するステップと、
    少なくとも１つの酸化剤の前記圧縮流体及び少なくとも１つの燃料を別個の流体として、第１の拡散燃料ノズルを用いてタービン燃焼器のチャンバの中に注入するステップと、を備えた方法であって、
    前記少なくとも１つの酸化剤及び前記少なくとも１つの燃料を拡散火炎として混合して燃焼し、燃焼生成物を生成し、
    前記方法はさらに、
    前記燃焼生成物でタービンを駆動するステップ及び排気ガスを出力するステップと、
    前記排気ガスを排気ガス再循環経路に沿って排気ガス圧縮機まで再循環させるステップと、
    前記排気ガス圧縮機により前記排気ガスのみを圧縮して前記タービン燃焼器に送るステップと、
    前記タービン燃焼器への前記少なくとも１つの酸化剤及び前記少なくとも１つの燃料の流量を、前記流量を変化させて前記少なくとも１つの酸化剤との前記少なくとも１つの燃料のほぼ化学量論的な比を提供するように構成された量論的制御モードで制御するステップと、
    前記タービン燃焼器への前記少なくとも１つの酸化剤及び前記少なくとも１つの燃料の流量を、前記流量を変化させて前記少なくとも１つの酸化剤との前記少なくとも１つの燃料の非化学量論比を提供するように構成された非量論的制御モードで制御するステップと、を含み、
    前記第１の拡散燃料ノズルは、前記量論的制御モード及び前記非量論的制御モードの両方で作動する、
    ことを特徴とする方法。
  17. 前記量論的制御モードで制御するステップは、約０．９５と約１．０５の間の当量比を用いて前記ほぼ化学量論的な比を提供するステップを含み、
    前記非量論的制御モードで制御するステップは、約０．９５未満又は約１．０５よりも大きい当量比を用いて前記非化学量論比を提供するステップを含む、
    請求項１６に記載の方法。
  18. 前記量論的制御モードで制御するステップは、前記ほぼ化学量論的な比を維持しながら前記流量を第１のセットの流量から第２のセットの流量に変化させるステップを含み、
    前記量論的制御モードで制御するステップは、前記流量をそれぞれ前記第１のセットの流量から前記第２のセットの流量に変化させることによって前記タービンの電気出力を第１の電気出力から第２の電気出力に変化させるステップを含む、
    請求項１６に記載の方法。
  19. 前記第２のセットの流量は、前記第１のセットの流量未満であり、前記第２の電気出力は、前記第１の電気出力未満である、または、
    前記第２のセットの流量は、前記第１のセットの流量よりも大きく、前記第２の電気出力は、前記第１の電気出力よりも大きい、
    請求項１８に記載の方法。
  20. 前記量論的制御モードで制御するステップは、前記流量を前記第１のセットの流量から前記第２のセットの流量に変化させながら前記排気ガスのエミッションを変化させて１又は２以上の目標エミッション範囲内に維持するステップを含む、
    請求項１８に記載の方法。
  21. 前記量論的制御モードで制御するステップは、
    前記ほぼ化学量論的な比を維持し、
    前記複数のセットの流量の中で前記流量を漸次的に減少させ、
    複数の電気出力の中の前記タービンの電気出力を漸次的に減少させ、かつ
    １又は２以上の目標エミッション範囲内に前記排気ガスのエミッションを維持しながら、
    複数のセットの流量の中で前記流量を漸次的に変化させるステップを含む、
    請求項１６に記載の方法。
  22. 複数のセットの流量の中で前記流量を漸次的に変化させ、
    前記流量の変化に応答して複数の電気出力の中の前記タービンの電気出力を漸次的に変化させ、
    前記流量の変化の前及び後に１又は２以上の目標エミッション範囲内に前記排気ガスのエミッションを維持し、
    前記流量の変化の前及び後に前記排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスの温度を目標温度範囲内に維持し、かつ
    前記流量の変化の前及び後に前記排気ガス再循環経路に沿って前記排気ガスの圧力を目標圧力範囲内に維持する、ために、
    １又は２以上の作動パラメータを制御するステップを含む、
    請求項１６に記載の方法。
  23. 第１及び第２の流体供給回路を通して流体流を独立して制御するステップを含み、
    前記タービン燃焼器は、前記第１の流体供給回路に結合された第１のセットの燃料ノズルと、前記第２の流体供給回路に結合された第２のセットの燃料ノズルとを備え、
    前記第１又は第２のセットの燃料ノズルのうちの少なくとも一方は、前記拡散火炎を発生するように構成された前記第１の拡散燃料ノズルを備えている、
    請求項１６に記載の方法。
  24. 少なくとも１つの酸化剤の前記圧縮流体及び少なくとも１つの燃料を別個の流体として、第１の拡散燃料ノズルを用いてタービン燃焼器のチャンバの中に注入するステップは、前記少なくとも１つの酸化剤及び前記少なくとも１つの燃料を第１の拡散燃料ノズルに沿って互いに隔離されたそれぞれの第１及び第２の通路を通じて流入させるステップを含む、
    請求項１６に記載の方法。
  25. 酸化剤を少なくとも１つの酸化剤圧縮機に導入して圧縮酸化剤ストリームを生成するステップと、
    再循環されたガスストリームをガスタービンエンジンの圧縮機セクションに導入して圧縮再循環ガスストリームを生成するステップと、
    実質的に化学量論比で、第１の圧縮酸化剤流量を有する前記圧縮酸化剤ストリームの第１の部分と第１の燃料流量を有する燃料ストリームとを少なくとも１つのタービン燃焼器に導入するステップと、
    燃焼ポイントにて前記圧縮酸化剤ストリーム及び該燃料ストリームを混合するステップおよび前記圧縮酸化剤ストリーム及び前記燃料ストリームの混合物を燃焼させるステップと、
    圧縮再循環ガス流量を有する前記圧縮再循環ガスストリームの第１の部分を前記少なくとも１つのタービン燃焼器に導入するステップ、前記燃焼ポイントの後でそれを圧縮酸化剤及び燃料の前記燃焼しているストリームと混合して燃焼生成物ストリームを生成するステップと、
    前記燃焼生成物ストリームを前記ガスタービンエンジンの膨張器セクションに導入するステップと、前記燃焼生成物ストリームを膨張させて第１の機械出力と、第１の排気ガス流量および第１エミッションレベルの排気ガスストリームとを生成するステップと、
    前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機セクションを駆動するように前記第１の機械出力の第１の部分を使用するステップと、
    発電機、前記少なくとも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つを駆動するように前記第１の機械出力の第２の部分を使用するステップと、
    前記ガスタービンエンジンの前記膨張器セクションの出口から該圧縮機セクションの入口まで再循環ループで前記再循環された排気ガスストリームを再循環させ再循環ガスストリームを生成するステップと、
    前記ガスタービンエンジンからの前記再循環ガスストリームの少なくとも第２の部分を抽出するステップ、前記圧縮再循環ガスストリームの少なくとも第２の部分を第１の酸化触媒ユニットに搬送し、前記第１のエミッションレベルより低い第２のエミッションレベルを有している第１の生成物ストリームを生成するステップと、
    前記ほぼ化学量論的な比を維持しながら、前記第１の燃料流量と第１の圧縮酸化剤流量とを、前記第２の燃料流量と第２の圧縮酸化剤流量にそれぞれ減少させ、前記第１の機械出力未満の第２の機械出力と、目標範囲内にある第３のエミッションレベルを有する第２の生成物ストリームを生成するステップと、
    前記ほぼ化学量論的な比を維持しながら、前記第２の燃料流量と第２の圧縮酸化剤流量とを、第３の燃料流量と第３の圧縮酸化剤流量にそれぞれ減少させ、前記第２の機械出力未満の第３の機械出力と、目標範囲内にある第４のエミッションレベルを有する第３の生成物ストリームを生成するステップと、
    前記第３の燃料流量と第３の圧縮酸化剤流量とを、第４の燃料流量と第４の圧縮酸化剤流量にそれぞれ減少させ、燃料リーン燃焼を生じさせ、前記第３の機械出力未満の第４の機械出力と、目標範囲より高い第５のエミッションレベルを有する第４の生成物ストリームを生成するステップと、備えている、
    ことを特徴とする方法。
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