[发明专利]使用热稀释剂的热力学循环

摘要

本发明涉及产生机械能、电能和/或用于加热和冷却的流体物流的热力学系统。所述循环包含燃烧系统，其通过用氧化剂对燃料进行燃烧产生高能流体。在该循环中可使用热稀释剂来改善性能，包括但不限于功率、效率、经济性、排放、动力学和非峰值负载性能，和/或涡轮机入口温度(TIT)调节以及受热组件的冷却。所述循环优选包括热回收系统和冷凝器或其它装置，从而回收和循环来自所述高能流体的热和热稀释剂，以提高所述循环的热力学效率并降低能量转换损失。所述循环还可包括用于对整个循环的温度、压力和流量进行控制的控制装置，以及控制功率输出、效率和高能流体组成的装置。

主权项

1.能量转换系统包括：具有入口和出口的氧化剂输送系统，其配置成用来将含氧化剂流体输送进入所述能量转换系统；燃料输送系统，其配置成用来将含燃料流体输送进入所述能量转换系统；稀释剂输送系统，其配置成用来在所述能量转换系统中输送含稀释剂流体，其中至少部分的所述含稀释剂流体包括可汽化的稀释剂流体，且至少部分的含稀释剂流体加压成液态；燃烧系统，其配置成用来从所述燃料输送系统、所述氧化剂输送系统和所述稀释剂输送系统接收流体；并且包括燃烧室，所述燃烧室具有至少一个与所述氧化剂输送系统出口和所述燃料输送系统出口存在流体连通的入口；具有至少一个出口，所述燃烧系统配置成用来将含燃料流体和含氧化剂流体混合，以形成可燃的燃料和氧化剂混合物，及用氧化剂对燃料进行氧化从而形成氧化产物，并将至少部分的液态含稀释剂流体输送进入所述燃烧室；所述燃烧系统还配置成用来将含稀释剂流体与含氧化剂流体、含燃料流体和氧化产物之中的一种和多种混合并输送；以限制离开所述燃烧系统的高能流体的峰值温度；并在所述燃烧系统中形成包括氧化产物和汽化的稀释剂流体的高能流体，且所述高能流体的温度、压力和动能之中有一种或多种的水平升高；包括具有入口和出口的膨胀机的膨胀系统，其配置成用来使至少部分所述高能流体膨胀，从而形成膨胀流体；具有多个入口和出口的热量和质量传递系统，其配置成用来：从所述膨胀流体中回收热量从而形成冷却的膨胀流体；向含稀释剂流体提供热量从而形成加热的稀释剂流体；向所述燃烧系统输送至少部分的加热的稀释剂流体；稀释剂回收系统，其配置成用来从所述膨胀流体中回收稀释剂，所述回收量至少约等于输送入所述膨胀系统出口上游的氧化剂流体或高能流体中的量；并回收部分水，所述水为以下两者之一或两者组合：燃烧过程中形成的水以及与所述氧化剂流体一同输送入所述氧化剂输送系统的水；及流体处理系统，其配置成用来去除从所述膨胀流体回收的水的至少一部分，其中去除所述膨胀流体中的至少一种掺杂物的一部分，并降低进入所述膨胀系统的高能流体的该掺杂物的浓度。