与具有排气再循环的燃气涡轮发动机相关的系统和设备的制造方法与工艺

与具有排气再循环的燃气涡轮发动机相关的系统和设备相关申请的交叉引用本申请与随此同时提交的2012年4月12日提交的美国申请号13/444956、2012年4月12日提交的美国申请号13/444927、2012年4月12日提交的美国申请号13/444906、2012年4月12日提交的美国申请号13/444918、2012年4月12日提交的美国申请号13/444929、2012年4月12日提交的美国申请号13/444948、2012年4月12日提交的美国申请号13/444986和2012年4月12日提交的美国申请号13/445008相关，这些申请通过引用全文并入本申请并构成本申请的一部分。技术领域本申请大体上涉及燃气涡轮发动机和与其有关的系统。更具体而言，但不以限制的方式，本申请涉及用于实现在化学计量点的操作并在具有排气再循环的各类燃气涡轮系统内提取具有期望特性的工作流体的方法、系统和/或设备。

背景技术：
氧化剂-燃料比是内燃发动机中存在的氧化剂(通常为空气)与燃料的质量比。如本领域普通技术人员将理解的，如果提供仅足够的氧化剂以完全燃烧所有燃料，则实现1的化学计量比(其在文中可称为“在化学计量点操作”或“化学计量点操作”)。在燃气涡轮系统中，将理解，由于若干原因而可能希望在化学计量点燃烧，包括降低排放水平以及性能调整原因。此外，根据定义，化学计量点操作可用于提供基本无氧气和未消耗燃料的排气(在包括排气再循环的系统的情形中，其可大体称为“工作流体”)。更具体而言，当在化学计量点操作时，流经再循环回路或环路的某些区段的工作流体可由显著高水平的二氧化碳和氮气组成，其在被供给到空气分离单元中时可产生这些气体的基本纯净流。如本领域普通技术人员将理解的，以此方式产生二氧化碳和氮气的气流具有经济价值。例如，二氧化碳的隔离由于与该气体的排放相关的当前环境担忧而具有潜在价值。此外，二氧化碳和氮气的纯净气流在许多工业应用中有用。此外，可将二氧化碳喷射到地下以用于增强油回收。因此，提供可凭其实现化学计量点操作的高效方法的新颖功率设备系统构型和/或控制方法将是有用和有价值的。如果新颖的系统和方法提供了有效途径，通过该有效途径使用再热和排气再循环的现有功率设施可经由相对较小、成本经济的改造而实现改善的操作，则这将是尤其真实的。给定在下文提供的对若干示例性实施例的描述，本发明的系统和方法的其它优点对本领域普通技术人员而言将变得显而易见。

技术实现要素：
本申请因此描述了一种控制包括工作流体和再循环环路的功率设施的方法，其中该功率设施包括可操作地连接到涡轮上的燃烧器，该方法包括以下步骤：使工作流体的至少一部分再循环通过再循环环路；控制功率设施使得燃烧器至少以优选的化学计量比定期操作；以及在燃烧器以优选的化学计量比操作的时间期间从位于再循环环路上的第一提取点和第二提取点中的至少一个提取工作流体。本申请还描述了一种构造成包括工作流体绕其再循环的再循环环路的功率设施，该再循环环路包括构造成从相邻的上游构件接收工作流体的输出流并向相邻的下游构件提供工作流体的输入流的多个构件，其中该再循环环路包括：再循环压缩机；位于再循环压缩机的下游的燃烧器；位于燃烧器的下游的涡轮；以及构造成将来自涡轮的工作流体的输出流引导至再循环压缩机的再循环管道。该功率设施可包括：用于从再循环环路上的第一提取点提取工作流体的第一提取装置；用于从再循环环路上的第二提取点提取工作流体的第二提取装置；用于控制功率设施使得燃烧室至少以优选的化学计量比定期操作的装置；以及用于在燃烧器以优选的化学计量比操作的时间期间从第一提取装置和第二提取装置中的至少一个提取工作流体的装置。在一方面，选择性地仅从所述第一提取点、仅从所述第二提取点或从所述第一和第二提取点两者提取所述工作流体包括以下步骤：当在所述第一提取点处的工作流体的特性在相对于用于所述特性的优选值的预定范围内时，仅从所述第一提取点进行提取；当所述第二提取点处的工作流体的特性落入相对于用于所述特性的优选值的预定范围内时，仅从所述第二提取点进行提取；当用于所述特性的优选值在介于所述第一提取点处的工作流体的特性与所述第二提取点处的工作流体的特性之间的预定范围内时，从所述第一和第二提取点两者进行提取。在一方面，选择性地仅从所述第一提取点、仅从所述第二提取点或从所述第一和第二提取点两者进行提取包括以下步骤：当所述第一提取点处的工作流体的特性大致等于用于所述特性的优选值时，仅从所述第一提取点进行提取；当所述第二提取点处的工作流体的特性大致等于用于所述特性的优选值时，仅从所述第二提取点进行提取；当用于所述特性的优选值落入所述第一提取点处的工作流体的特性与所述第二提取点处的工作流体的特性之间时，从所述第一和第二提取点两者进行提取。在一方面，所述方法还包括可控制地使从所述第一提取点提取的工作流体与从所述第二提取点提取的工作流体混合，使得结合的提取工作流体流包括用于所述特性的优选值的步骤。在一方面，所述可控制地混合的步骤包括以下步骤：控制所述第一可控提取阀的设定，使得从所述第一提取点提取第一预定量的工作流体；控制所述第二可控提取阀的设定，使得从所述第二提取点提取第二预定量的工作流体；以及使所述第一预定量的工作流体在结合汇合部与所述第二预定量的工作流体结合使得形成结合的提取工作流体流；其中，给定所述第一提取点和所述第二提取点处的工作流体的特性，从所述第一提取点提取的所述第一预定量的工作流体和从所述第二提取点提取的第二预定量的工作流体包括一定量的工作流体，其一旦混合便产生具有用于所述特性的优选值的结合的提取工作流体流。在一方面，所述特性包括压力和温度中的至少一个。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环环路内的预定第一位置；所述第二提取点包括在所述再循环环路内的预定第二位置；将在所述再循环环路内的第一位置和在所述再循环环路内的第二位置选择成使得在预期的操作状态下，各处的工作流体包括彼此不相似的第一特性和相似的第二特性；方法还包括以下步骤：使从所述第一提取点提取的工作流体与从所述第二提取点提取的工作流体混合，使得所述结合的提取工作流体流包括：得到的在期望水平的第一特性，所述期望水平是在所述第一提取点处的第一特性的水平与所述第二提取点处的第一特性的水平之间的水平；以及得到的第二特性，其大致等于所述第一提取点和所述第二提取点处的相似的第二特性的水平。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环环路内的预定第一位置；所述第二提取点包括在所述再循环环路内的预定第二位置；将在所述再循环环路内的第一位置和在所述再循环环路内的第二位置选择成使得在预期的操作状态下，各处的工作流体包括彼此不相似的第一特性和不相似的第二特性；方法还包括以下步骤：使从所述第一提取点提取的工作流体与从所述第二提取点提取的工作流体混合，使得所述结合的提取工作流体流包括：得到的处于期望水平的第一特性，所述期望水平是在所述第一提取点的第一特性的水平与在所述第二提取点的第一特性的水平之间的水平；以及得到的处于期望水平的第二特性，所述期望水平是在所述第一提取点的第二特性的水平与在所述第二提取点的第二特性的水平之间的水平。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环压缩机内的位置；所述第二提取点包括在所述涡轮内的位置；并且将在所述再循环压缩机内的位置和在所述涡轮内的位置选择成使得所述不相似的第一特性是温度且所述相似的第二特性是压力。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环压缩机内的位置；所述第二提取点包括在所述再循环管道内的位置；将在所述再循环压缩机内的位置和在所述再循环管道内的位置选择成使得所述不相似的第一特性是压力且所述相似的第二特性是温度。在一方面，所述第一提取点包括在所述涡轮内的位置；所述第二提取点包括在所述再循环管道内的位置；将在所述涡轮内的位置和在所述再循环管道内的位置选择成使得所述不相似的第一特性是压力且所述不相似的第二特性是温度。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环压缩机内的第一位置，选择所述第一位置是因为所述第一位置在用于所述功率设施的第一操作模式期间与用于所述工作流体的期望压力或温度水平一致；并且所述第二提取点包括在所述再循环压缩机内的第二位置，选择所述第二位置是因为所述第二位置在用于所述功率设施的第二操作模式期间与用于所述工作流体的期望压力或温度水平一致；方法还包括以下步骤：当所述功率设施以所述第一操作模式操作时从所述第一提取点提取工作流体，并且当所述功率设施以第二操作模式操作时从所述第二提取点提取工作流体。在一方面，所述第一操作模式包括基本负载操作模式且所述第二操作模式包括减弱操作模式。在一方面，所述第一提取点包括在所述涡轮内的第一位置，选择所述第一位置是因为所述第一位置在用于所述功率设施的第一操作模式期间与用于所述工作流体的期望压力或温度水平一致；并且所述第二提取点包括在所述涡轮内的第二位置，选择所述第二位置是因为所述第二位置在用于所述功率设施的第二操作模式期间与所述期望压力或温度水平一致；方法还包括以下步骤：当所述功率设施以所述第一操作模式操作时从所述第一提取点提取工作流体，并且当所述功率设施以第二操作模式操作时从所述第二提取点提取工作流体。在一方面，所述第一操作模式包括基本负载操作模式且所述第二操作模式包括减弱操作模式。在一方面，所述方法还包括以下步骤：从所述第一提取点和所述第二提取点中的至少一个提取所述工作流体和将从其提取的所述工作流体泄放至大气。在一方面，一种功率设施，所述功率设施构造成包括工作流体围绕其再循环的再循环环路，所述再循环环路包括构造成从相邻的上游构件接受工作流体的输出流并向相邻的下游构件提供工作流体的输入流的多个构件，其中，所述再循环环路包括：再循环压缩机；位于所述再循环压缩机的下游的燃烧器；位于所述燃烧器的下游的涡轮；以及构造成将来自所述涡轮的工作流体的输出流引导至所述再循环压缩机的再循环管道，所述功率设施包括：用于从所述再循环环路上的第一提取点提取所述工作流体的第一提取装置；用于从所述再循环环路上的第二提取点提取所述工作流体的第二提取装置；用于控制所述功率设施使得所述燃烧器至少以优选的化学计量比定期操作的装置；以及用于在所述燃烧器以所述优选的化学计量比操作的时间期间从所述第一提取装置和所述第二提取装置中的至少一个提取工作流体的装置。在一方面，用于控制所述功率设施使得所述燃烧器至少以所述优选的化学计量比定期操作的所述装置包括用于控制供应给所述燃烧器的压缩氧化剂量的装置和用于控制供应给所述燃烧器的燃料量的装置；用于提取所述工作流体的第一提取装置包括位于所述第一提取点的第一可控提取阀，并且其中，所述第一可控提取阀可控制为至少两种设定：防止提取工作流体的关闭设定和允许提取工作流体的打开设定；并且用于提取所述工作流体的第二提取装置包括位于所述第二提取点的第二可控提取阀，并且其中，所述第二可控提取阀可控制为至少两种设定：防止提取工作流体的关闭设定和允许提取工作流体的打开设定。在一方面，用于控制供应给所述燃烧器的压缩氧化剂量的装置包括氧化剂压缩机、构造成将来自所述氧化剂压缩机的压缩氧化剂引导至所述燃烧器的氧化剂管道、以及配置在所述氧化剂管道上的可控氧化剂阀，所述可控氧化剂阀可控制为允许向所述燃烧器输送不同的压缩氧化剂量的至少两种打开设定；并且用于控制供应给所述燃烧器的燃料量的装置包括燃烧器燃料供应，所述燃烧器燃料供应包括可控燃料阀，所述可控燃料阀可控制为允许向所述燃烧器输送不同燃料量的至少两种打开设定。在一方面，来自所述涡轮的工作流体的输出流包括排气，所述排气经由所述再循环管道被引导至所述再循环压缩机；所述再循环压缩机构造成压缩所述排气，使得来自所述再循环压缩机的工作流体的输出流包括压缩排气；用于控制所述功率设施使得所述燃烧器至少以所述优选的化学计量比定期操作的所述装置包括计算机化控制单元，所述计算机化控制单元构造成控制所述可控氧化剂阀和所述可控燃料阀的设定，以及用于确定所述燃烧器在其下操作的当前化学计量比和所述当前化学计量比是否等于所述优选的化学计量比的装置；其中，所述优选的化学计量比包括约为1的化学计量比。在一方面，所述优选的化学计量比包括在0.75与1.25之间的化学计量比。在一方面，所述优选的化学计量比包括在0.9与1.1之间的化学计量比。在一方面，用于确定所述燃烧器在其下操作的当前化学计量比的所述装置包括：用于测量供应给所述燃烧器的压缩氧化剂量的装置和用于测量供应给所述燃烧器的燃料量的装置；并且所述计算机化控制单元构造成基于测得的供应给各燃烧器的压缩氧化剂量和测得的供应给各燃烧器的燃料量来计算所述燃烧器在其下操作的化学计量比。在一方面，用于确定所述燃烧器在其下操作的当前化学计量比的装置包括用于测试从所述燃烧器排出的工作流体的装置，所述测试装置包括用于检测过量氧化剂的传感器和用于检测未消耗的燃料的传感器中的至少一个；并且所述测试位置包括在所述再循环环路上的位置范围内的位置，所述位置范围是在所述涡轮的入口与沿下游方向位于所述燃烧器的入口后方处之间限定的。在一方面，所述计算机化控制单元构造成基于所述燃烧器中的当前化学计量比是否被确定为等于所述优选的化学计量比而选择性地从所述第一提取点和所述第二提取点中的至少一个提取工作流体。在一方面，所述再循环管道构造成收集来自所述涡轮的一部分排气并且将所述一部分排气引导至所述再循环压缩机的进口；所述再循环管道还包括热回收蒸汽发生器，所述热回收蒸汽发生器包括锅炉，所述热回收蒸汽发生器构造成使得来自所述涡轮的排气包括用于所述锅炉的热源；所述再循环管道包括位于其上的冷却装置和鼓风机中的至少一个，所述冷却装置构造成从流经所述再循环管道的排气可控制地去除一定热量，使得在所述再循环压缩机的进口处实现更理想的温度，并且所述鼓风机构造成使流经所述再循环管道的排气可控制地循环，使得在所述再循环压缩机的进口处实现更理想的压力。在一方面，所述功率设施还包括：用于确定所述第一提取点处的工作流体的特性的装置；以及用于确定所述第二提取点处的工作流体的特性的装置；其中，所述计算机化控制单元构造成基于所述第一和第二提取点处的工作流体的特性而选择性地仅从所述第一提取点、仅从所述第二提取点或从所述第一和第二提取点两者提取所述工作流体。在一方面，用于确定所述第一提取点和所述第二提取点处的工作流体的特性的装置包括压力传感器和温度传感器中的至少一个；并且所述计算机化控制单元构造成经由控制所述第一和第二可控提取阀的设定而选择性地仅从所述第一提取点、仅从所述第二提取点或从所述第一和第二提取点两者提取所述工作流体。在一方面，所述计算机化控制单元构造成确定用于工作流体的特性的优选值；并且所述计算机化控制单元构造成基于所述第一和第二提取点处的工作流体的所述特性和用于所述提取的工作流体的特性的优选值而选择性地仅从所述第一提取点、仅从所述第二提取点或从所述第一和第二提取点两者进行提取。在一方面，所述计算机化控制单元构造成确定用于所述提取的工作流体的计划下游应用；其中，用于所述工作流体的特性的优选值基于给定所述计划下游应用的优选值。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环压缩机内的位置；所述第二提取点包括在所述涡轮内的位置；并且所述再循环压缩机内的位置和所述涡轮内的位置被选择成具有不相似的温度特性和相似的压力特性。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环压缩机内的位置；所述第二提取点包括在所述再循环管道内的位置；在所述再循环压缩机内的位置和在所述再循环管道内的位置被选择成具有相似的温度特性和不相似的压力特性。在一方面，所述第一提取点包括在所述涡轮内的位置；所述第二提取点包括在所述再循环管道内的位置；在所述涡轮内的位置和在所述再循环管道内的位置被选择成具有不相似的压力特性和不相似的温度特性。在一方面，所述第一提取点包括在所述再循环压缩机内的第一位置，选择所述第一位置以在用于所述功率设施的第一操作模式期间提供用于所述工作流体的期望压力或温度水平；并且所述第二提取点包括在所述再循环压缩机内的第二位置，选择所述第二位置以在用于所述功率设施的第二操作模式期间提供用于所述工作流体的期望压力或温度水平；当所述功率设施以所述第一操作模式操作时从所述第一提取点提取工作流体，并且当所述功率设施以第二操作模式操作时从所述第二提取点提取工作流体。在一方面，所述第一操作模式包括基本负载操作模式且所述第二操作模式包括减弱操作模式。在一方面，所述第一提取点包括在所述涡轮内的第一位置，选择所述第一位置以在用于所述功率设施的第一操作模式期间提供用于所述工作流体的期望压力或温度水平；并且所述第二提取点包括在所述涡轮内的第二位置，选择所述第二位置以在用于所述功率设施的第二操作模式期间提供所述期望压力或温度水平；所述计算机化控制单元构造成当所述功率设施以所述第一操作模式操作时从所述第一提取点提取工作流体，并且当所述功率设施以第二操作模式操作时从所述第二提取点提取工作流体。在一方面，所述第一操作模式包括基本负载操作模式且所述第二操作模式包括减弱操作模式。本申请的这些和其它特征将在回顾下文结合附图对优选实施例进行的详细描述和所附权利要求后变得显而易见。附图说明图1是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的示例性构型的示意图；图2是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图3是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图4是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图5是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图6是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图7是示出与采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施相关的示例性操作方法的流程图；图8是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图9是示出采用排气再循环和再热燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图10是示出采用排气再循环和单个燃烧系统的备选功率设施的构型的示意图；图11是示出采用排气再循环和单个燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；图12是示出采用排气再循环和单个燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图；以及图13是示出采用排气再循环和单个燃烧系统的功率设施的备选构型的示意图。部件列表8指定开始位置9功率设施10再循环环路11氧化剂压缩机12再循环压缩机14轴16增压压缩机18发电机20燃料供应22上游燃烧器24下游燃烧器30高压涡轮32低压涡轮39热回收蒸汽发生器40再循环管道41再循环通风孔44冷却器46鼓风机51提取点52第一氧化剂管道54氧化剂阀(用于第一氧化剂管道52)56排气阀58上游燃烧器燃料阀59下游燃烧器燃料阀61提取气体阀62提取气体供应63涡轮旁通管道64用于检测过量氧化剂的传感器65控制单元67第二氧化剂管道68氧化剂阀(用于第二氧化剂管道67)70传感器75第一提取点76第二提取点78上游燃烧器燃料供应79下游燃烧器燃料供应81第一氧化剂提取位置83第二氧化剂提取位置86结合点。具体实施方式现在参照附图，其中在全部若干视图中各种标号表示相似部件，图1至图13提供了根据本申请的构型的示例性功率设施的示意图。如下文将更详细介绍的，这些功率设施包括给定排气的再循环而实现性能优点的新颖系统架构和构型和/或控制方法。除非另外阐明，否则如文中所用的术语“功率设施”并不意图为排它性的，而是可指文中所述、图中所示或要求保护的任何构型。此类系统可包括两个单独的涡轮、排气再循环、两个燃烧系统和/或热回收蒸汽发生器。如图1中所示，功率设施9包括再循环环路10，其包括工作流体的再循环流。在本发明的某些实施例中，如图1中所示，再循环环路10是来自涡轮的排气凭其循环从而形成工作流体的再循环流的装置。将理解，再循环环路10构造成使得：位于其上的各构件构造成从相邻上游构件接受工作流体的输出流并向相邻下游构件提供工作流体的输入流。注意，将参照环路10上的指定“开始位置8”描述再循环环路10的若干构件。将理解，开始位置8是任意的，并且系统的功能可以以另一方式或参照另一开始位置描述而无实质影响。如图所示，开始位置8位于轴向式压缩机12的进气口。如所构造的，轴向式压缩机12从涡轮接受再循环排气流；因此，轴向式压缩机12在文中称为“再循环压缩机12”。沿下游方向移动，再循环环路10包括与高压涡轮30相关联的上游燃烧器22和与低压涡轮32相关联的下游燃烧器24。将理解，用于描述这些构件的术语目的是描述性的，使得功率设施9的高效描述是可能的。虽然术语并非意在过度限制，但将理解，“上游”和“下游”指定一般是指给定指定的开始位置8而工作流体流经再循环环路10的方向。此外，“高压”和“低压”指定是指给定各涡轮在再循环环路10上的位置而各涡轮30、32中相对于其它涡轮的操作压力水平。在低压涡轮32的下游，再循环管道40将排气导引至再循环压缩机12的进气口，该再循环压缩机12由此使排气从涡轮(或至少其一部分)再循环。若干其它构件可位于再循环管道40上。将理解，这些构件可用于以期望方式(即，以期望温度、压力、湿度等)将排气输送至再循环压缩机12。如图所示，在各种实施例中，在再循环管道40上可包括热回收蒸汽发生器39、冷却器44和鼓风机46。此外，再循环环路10可包括再循环通风孔41，其提供将一定量的排气可控地从再循环管道40排出使得实现期望的流平衡的途径。例如，将理解，在稳态状况下，一定量的排气必须经再循环通风孔41排出，该排气量与分别经由氧化剂压缩机11和燃料供应20进入再循环环路10的压缩氧化剂和燃料的量大致相等。将理解，在喷射到再循环环路10中的氧化剂/燃料与从再循环环路10排出的排气之间实现期望平衡可经由记录进入环路10的压缩氧化剂和燃料的量和离开的排气的量的传感器及再循环环路10内的温度传感器、阀传感器、压力传感器以及其它常规装置和系统来完成。功率设施9可包括氧化剂压缩机11，与再循环压缩机12不同，其未完全集成在再循环环路10中。如下所述，氧化剂压缩机11可为轴向式压缩机，其构造成在再循环环路10内的一个或多个位置处喷射压缩空气或其它氧化剂。在大多数应用中，氧化剂压缩机11将构造成压缩空气。将理解，在其它实施例中，氧化剂压缩机11可构造成供应可被加压并喷射到燃烧系统中的任何类型的氧化剂。例如，氧化剂压缩机11可包括掺有氧气的空气供应。另一方面，再循环压缩机12构造成压缩来自涡轮30、32的再循环排气。在必要时，可提供增压压缩机16，以在氧化剂压缩机11的排出物喷射到再循环环路10中之前增大该排出物的压力，使得实现优选的喷射压力。这样，压缩氧化剂可被有效地输送至一个或多个燃烧器。氧化剂压缩机11和再循环压缩机12可通过驱动两者的单个或公共轴14机械地联接。在公共轴14上还可包括发电机18，而高压涡轮30和低压涡轮32驱动公共轴14和附接至其的负载。将理解，本发明可用于具有与图中所示的示例性公共轴构型14不同的轴构型的系统中。例如，可使用多个轴，每个轴可包括涡轮中的一个和负载元件中的一个或多个(即，压缩机11、12中的一个或发电机18)。这种构型可包括同心轴或其它。在示例性实施例中，功率设施9的燃烧系统如图所示包括上游燃烧器22和其下游的下游燃烧器24。将理解，如以下更详细说明的，上游燃烧器22和下游燃烧器24可包括任何类型的常规燃烧器、燃烧系统和/或再热燃烧器，并且所选术语仅指在再循环环路10上的相对定位(给定指定起动位置8和流动方向)。通常，如图1中所示和以下更详细说明的，上游燃烧器22通过将燃料在单管(can)式燃烧器或其它类型的常规燃烧器中燃烧而产生的燃烧气体喷射到再循环环路10中而操作。备选地，某些燃烧系统通过直接的燃料喷射而操作。在喷射后，所喷射的燃料在再循环环路10内燃烧。这些方法中的任一种一般增加工作流体的温度和动能，并且燃烧器类型中的任一种可用作上游燃烧器22或下游燃烧器24。燃料供应20可向上游燃烧器22和下游燃烧器24供应诸如天然气的燃料。更具体而言，上游燃烧器22可构造成接受来自氧化剂压缩机11的压缩氧化剂流和来自燃料供应20的燃料。在该操作模式中，上游燃烧器22可包括一个或多个单管或燃烧室，燃料和氧化剂一起传入其内、混合并点燃，使得形成加压燃烧气体的高能流。上游燃烧器22然后可将燃烧气体引导至高压涡轮30中，此处气体膨胀并提取功。下游燃烧器24可构造成在高压涡轮30下游的点处向工作流体添加能量/热量。如图1的实施例中所示，下游燃烧器24可刚好位于低压涡轮32的上游。如上所述，下游燃烧器24之所以这样称呼是因为它在上游燃烧器22下游的点处向工作流体流添加热量/能量。如本领域普通技术人员将理解的，可使用双燃烧或再热系统(例如上述的那些)来实现某些操作优点。这些优点尤其包括：1)燃料灵活性；2)改善的排放；3)较低的总点火温度；4)较少的冷却和密封要求；5)较长的部件寿命；以及6)由于较低的点火温度而使用较廉价的材料。因此，改善如本发明所提供的包括再热系统的功率设施的操作拓宽了再热系统的潜在用途和这些系统通常提供的优点的实现。如上所述，功率设施9还包括再循环管道40。再循环管道40大体形成来自涡轮的排气凭其再循环的流动路径，由此完成再循环环路10。更具体而言，再循环管道40在终止于再循环压缩机12的进气口处的路径上引导来自低压涡轮32的排气。将理解，再循环管道40可使排气沿如图1中所示包括热回收蒸汽发生器39、冷却器44和鼓风机46的途径循环通过若干构件(注意，为了避免不必要的复杂性，热回收蒸汽发生器39已在图1中以简化形式表示)。本领域普通技术人员将理解，本发明的热回收蒸汽发生器39可包括任何类型的系统，其中来自一个或多个燃气涡轮的燃烧排气被用作蒸汽涡轮的锅炉用的热源。在热回收蒸汽发生器39的下游，冷却器44可定位成使得流经再循环管道40的气体流经它。冷却器44可包括足以用于此功能的直接接触冷却器或其它常规换热器，并且可通过从排气提取更多热量而使得排气以期望或优选温度进入再循环压缩机12来操作。冷却器44还可提供再循环气体内的湿度水平凭其被控制为优选水平的装置。即，冷却器44可通过冷却流而从该流提取水，这由此在气体在进入冷却器前被加热至流的温度后降低了再循环气体的湿度水平。如图1中所示，鼓风机46可位于冷却器44的下游；然而，如本领域普通技术人员将理解的，该次序可颠倒。鼓风机46可具有常规设计。鼓风机46可用于更高效地使排气循环通过再循环管道40，使得气体以期望方式输送至再循环压缩机12的进气口。功率设施9可包括若干类型的管道、管件、阀、传感器和凭其控制和维持功率设施9的操作的其它系统。将理解，文中所述的所有阀可被控制为影响行进通过管道的流体的量的各种设定。如已描述的，再循环管道40使来自涡轮30、32的排气再循环到再循环压缩机12的进气口，由此为工作流体提供再循环流动路径。此外，如图1中所示，可提供第一氧化剂管道52，其将来自氧化剂压缩机11的压缩氧化剂引导至上游燃烧器22。第一氧化剂管道52可包括控制通过该管道的氧化剂的流的氧化剂阀54。第一氧化剂管道52还可包括增压压缩机16，其如以下更详细所述可用于增大该管道内压缩氧化剂的压力。第一氧化剂管道52还可包括通风阀56。通风阀56提供移动通过第一氧化剂管道52的压缩氧化剂的一部分凭其被排出至大气的装置。如图1中所示，本发明的某些实施例通过将来自氧化剂压缩机11的压缩氧化剂的流提供给上游燃烧器22但不提供给下游燃烧器24来操作。在其它实施例中，例如在图2至图5所示的实施例中，本发明通过将来自氧化剂压缩机11的压缩氧化剂的流提供给上游燃烧器22和下游燃烧器24来操作。在另外的其它实施例中，本发明通过将来自氧化剂压缩机11的压缩氧化剂的流提供给下游燃烧器22但不提供给上游燃烧器24来操作。当第一氧化剂管道52上的氧化剂阀54完全关闭(即，被设定成使得不允许来自氧化剂压缩机11的流通过其)时，这种类型的系统例如表示在图2和图4中。燃料供应20可包括向上游燃烧器22和/或下游燃烧器24提供燃料的两个供应管道。如图所示，燃料阀58控制被输送至上游燃烧器22的燃料的量，而另一燃料阀59控制被输送至下游燃烧器24的燃料的量。将理解，虽然图中未示出，但输送至上游燃烧器22和下游燃烧器24的燃料类型不必相同，并且，给定某一系统标准，不同燃料类型的使用可能是有利的。此外，如以下更详细讨论的，燃料阀58和燃料阀59可被控制成使得燃料被输送至两个燃烧器22、24中的仅仅一个。更具体而言，在某些实施例中，燃料阀58可被完全关闭，使得燃料不被输送至上游燃烧器22。在这种情况下，如以下更详细讨论的，两个燃烧器22、24均可依靠输送至下游燃烧器24的燃料来操作。类似地，在某些实施例中，燃料阀59可完全关闭，使得燃料不被输送至下游燃烧器22。在这种情况下，如以下更详细讨论的，两个燃烧器22、24均可依靠输送至上游燃烧器22的燃料来操作。将理解，文中描述为利用完全关闭的阀来操作的系统意图涵盖其中截止阀位于其上的管道完全被省略的系统构型。提取点51包括从工作流体提取气体的点。在优选实施例中，提取点51位于再循环环路10上，使得可有效地提取二氧化碳(CO2)和/或氮气(N2)。给定某些操作和系统控制模式，本发明的系统架构允许这种提取发生在如图1中所示位于高压涡轮30和上游燃烧器22两者的上游的位置。更具体而言，如图所示，提取点51可位于刚好在上游燃烧器22中的燃烧反应的上游的位置。提取点51可包括凭其将工作流体内的一部分气体分流到管道中并由此从再循环环路10移除的常规提取装置。可提供提取气体阀61，以控制被提取的工作流体的量。在提取气体阀61的下游，该管道可将提取气体供应62输送至一个或多个下游构件(未示出)。在优选实施例中，提取气体供应62可被引导至通过常规装置使二氧化碳与氮气分离的分离系统(未示出)。如上所述，在分离后，这些气体可用于许多类型的工业应用，诸如例如在食品和饮料行业中的应用。从连接到提取点51上的管道分支，还可包括涡轮旁通管道63，其提供绕开各涡轮30、32的通道。提供涡轮旁通管道63用于起动情形，并且由于其不会实质性地影响本发明的功能而将不进一步讨论。在其它实施例中，提取点51可位于图1的再循环环路10内的不同位置。如以下更详细所述(特别是关于图5和图6)，本文提供的架构和控制方法教导了可凭其使燃烧器22、24中的一个在化学计量点或优选化学计量比处或它们附近操作的有效且起作用的装置。即，功率设施9内的燃料和氧化剂供应可采用这样的方式来控制：一旦氧化剂和燃料已在燃烧器22、24中的一个内充分混合、点燃并燃烧，便产生不存在或基本不存在氧化剂和未消耗燃料的排气。在此状态下，排气由高含量二氧化碳和氮气组成，其可被经济地提取以用于其它应用中。如上所述，“在化学计量点操作”或“化学计量点操作”是指在化学计量点处、其附近或其左右可接受或期望的范围内的操作。将理解，“化学计量点”也可指1的化学计量比，因为据说它包括1∶1的燃料与氧化剂比例。还将理解，将大于1的比例描述为包含过量氧化剂，而将小于1的比例描述为包含过量燃料。将理解，根据具体功率设施的限制、提取的工作流体的期望特性以及其它标准，化学计量点操作可指在化学计量点或换言之1的化学计量比左右的范围内的化学计量操作。因此，在某些实施例中，“化学计量点操作”可指在被限定在0.75与1.25之间的化学计量比的范围内的操作。在更优选的实施例中，“化学计量点操作”可指在被限定在0.9与1.1之间的化学计量比的范围内的操作。在其它更加优选的实施例中，“化学计量点操作”可指基本在或很接近1的化学计量比的操作。最后，在其它优选实施例中，“化学计量点操作”可指在被限定在大约1.0与1.1之间的化学计量比的范围内的操作。将理解，如果燃烧器22、24中的一个在化学计量点(即，1的化学计量比或者在上述预定范围或另一期望范围之一内)操作，则燃烧器下游的排气基本不存在未消耗燃料和氧气，并基本由可被经济地提取的二氧化碳和氮气(和/或一些其它期望气态特性)组成。因此，根据本发明的实施例，提取点51通常可位于再循环环路10上的任何点，既在1)在化学计量点操作的任一燃烧器22、24的下游又在2)另一燃烧器22、24的上游。本领域普通技术人员将理解，如文中所用的“另一燃烧器的上游”是指燃烧器内氧化剂和/或燃料实际进入再循环环路51的点的上游，且因此，“另一燃烧器的上游”可包括可被解释为在“另一燃烧器”内但也在氧化剂和/或燃料喷射到工作流体流中的位置的上游的区域，例如燃烧器头端内的某些区域。在如图1的构型中，假设下游燃烧器24的燃料输入被控制为在(或基本在)化学计量点产生燃烧，提取点51可位于被限定在下游燃烧器24与沿下游方向位于上游燃烧器22后方处(proceeding)之间的范围内的任何点。在一个优选实施例中，如图1中所示，提取点可在再循环压缩机12的排出口处位于该范围内。将理解，该位置提供高度加压的提取气体，其在某些下游应用中可能有利。功率设施9还可包括测量操作参数、设定以及系统的构件和各种管道内的状况的一个或多个传感器70。一个这种传感器可以是用于检测过量氧化剂的传感器64，诸如例如常规氧传感器。用于检测过量氧化剂的传感器64可刚好位于提取点51的上游，并且可以以预定间隔测量流经再循环环路10的排气或工作流体的氧含量。这样定位的用于检测过量氧化剂的传感器64也可定位成测试工作流体的氧化剂含量，这可提供与在用于检测过量氧化剂的传感器64的直接上游的燃烧器内的化学计量比和/或工作流体的提取是否会产生适当地不存在氧化剂和未消耗燃料的气体供应有关的信息。将理解，用于检测过量氧化剂的传感器64可位于再循环环路10上被限定在提取点51与位于沿上游方向所遇到第一燃烧器22、24后方处之间的范围内。将理解，给定提取点51的定位，在上游方向上遇到的第一燃烧器22、24是被控制在优选化学计量比的燃烧器22、24。这样，用于检测过量氧化剂的传感器64可用于确定当前希望从再循环环路10提取气体的程度。如以下更详细所述，该系统可包括测量可与系统的任何构件有关的过程变量的基质(host)的其它传感器70。因此，附图示出位于功率设施9周围的示例性位置的多个传感器70。如本领域普通技术人员将理解的，常规系统通常包括除了刚刚在若干图中示出的那些的许多传感器，并且此外，那些其它传感器可位于系统内不同于刚刚指出的那些的位置。将理解，这些传感器70可将它们的读数电子地传达给控制单元65和/或按照控制单元65传达给它们的指令来工作。可与用于检测过量氧化剂的传感器64一起或可互换使用的一个这种传感器70是检测排气中有无未消耗燃料的传感器。与用于检测过量氧化剂的传感器64结合，未消耗燃料传感器70可提供可从其确定上游燃烧器22、24中的化学计量比的测量值以及当前提取工作流体的合适度。本领域的技术人员将理解，可使用其它传感器来收集与燃烧器内发生的燃烧的化学计量特性有关的数据。例如，可使用CO传感器和湿度传感器。功率设施9还可包括根据文中所述的某些实施例工作的控制单元65。将理解，控制单元65可包括电子或计算机实现的装置，其从传感器和其它来源取得与设施操作参数、设定和状态有关的数据，并且按照算法、储存数据、操作人员偏好等来控制功率设施9的各种机械和电气系统的设定，使得实现期望的操作模式。例如，控制单元65可控制功率设施9，使得在燃烧器22、24之一中实现化学计量操作或在优选化学计量比下的操作。将理解，该控制机制可通过平衡喷射到上游或下游燃烧器22、24中的燃料和氧化剂以及考虑在再循环工作流体内行进的来自两个燃烧器22、24中的另一个的任何过量氧化剂或未消耗燃料来实现该目标。一旦实现化学计量操作，控制单元65就可控制提取气体阀61，使得提取以期望速率进行，并且持续期望的时间或者直到改变的状态不再适合提取。可按照从控制单元65接收的可经由有线或无线通信连接发送的电信号来控制管理工作流体的流、气体提取、燃料消耗等的上述各种阀的设定。在使用中，根据示例性实施例的功率设施9可如下操作。氧化剂压缩机11内的叶片的旋转压缩经由第一氧化剂管道52供应给上游燃烧器22的氧化剂。在到达上游燃烧器22前，在一些实施例中可提供增压压缩机16。增压压缩机16可用于将由氧化剂压缩机11供应的氧化剂的压力升高到对于喷射到上游燃烧器22中而言足够或优选的水平。这样，压缩氧化剂的流可在上游燃烧器22内与从再循环压缩机12供应给燃烧器的压缩排气的流结合。将理解，成功地使两股这样的流在上游燃烧器22内结合可采用若干方式完成，并且根据流如何导入上游燃烧器22内，各流的合适压力水平可变化。本发明教导了可凭其控制压力水平使得流可以以合适方式合并同时避免可避免的空气动力学损失、回流和其它可能的性能问题的方法和系统构型。因此，上游燃烧器22可构造成将来自氧化剂压缩机11的压缩氧化剂流与来自再循环压缩机12的压缩排气流合并并燃烧其中的燃料，从而产生高能、加压的燃烧气流。燃烧气流然后被引导至高压涡轮30内的旋转叶片的级上，这诱发绕轴14的旋转。这样，燃烧气体的能量变换为旋转轴14的机械能。如上所述，轴14可将高压涡轮30联接到氧化剂压缩机11，使得轴14的旋转驱动氧化剂压缩机11。轴14还可将高压涡轮30联接到再循环压缩机12，使得轴14的旋转驱动再循环压缩机12。轴14还可将高压涡轮30联接到发电机18，使得其也驱动发电机18。将理解，发电机18将旋转轴的机械能转化为电能。当然，可由高压涡轮30驱动其它类型的负载。工作流体(即来自高压涡轮30的排气)然后被引导至低压涡轮32。在到达低压涡轮32之前，下游燃烧器24向流经再循环环路10的工作流体添加热量/能量，如上所述。在图1的实施例中，下游燃烧器24构造成燃烧来自高压涡轮30的排气内的燃料。在备选实施例中，如在图2至图6中所示和下文更详细讨论的，下游燃烧器24可构造成将来自氧化剂压缩机的压缩氧化剂流与来自高压涡轮30的排气流合并并燃烧其中的燃料，从而产生高能、加压的燃烧气流。工作流体然后被引导至低压涡轮32内的旋转叶片的级上，这诱发绕轴14的旋转，由此将燃烧气体的能量变换为旋转轴14的机械能。与高压涡轮30一样，轴14可将低压涡轮32联接到氧化剂压缩机11、再循环压缩机12和/或发电机18。在某些实施例中，高压涡轮30和低压涡轮32可先后驱动这些负载。在其它实施例中，可使用同心轴，使得高压涡轮30驱动同心轴中的一个上的负载的一部分，而低压涡轮32驱动其它同心轴上的剩余负载。另外，在其它系统构型中，高压涡轮30和低压涡轮32可驱动单独的非同心轴(未示出)。从低压涡轮32起，再循环管道40可形成完成本发明的再循环环路10的流动路径。该流动路径最终将来自涡轮30、32的排气输送至再循环压缩机12的进气口。作为该再循环管道40的一部分，排气可由热回收蒸汽发生器39使用。即，排气可提供用于驱动蒸汽涡轮的锅炉的热源，该蒸汽涡轮接收来自热回收蒸汽发生器39的蒸汽。在其下游，排气可由冷却器44进一步冷却以及行进通过鼓风机46。冷却器44可用于降低排气的温度，使得它们在期望的温度范围内输送至再循环压缩机12的进气口。鼓风机46可帮助使排气循环通过再循环环路10。将理解，热回收蒸汽发生器39、冷却器44和鼓风机46可包括常规构件并按照常规方法操作。关于控制单元65的操作，将理解，其可包括电子或计算机实现的装置，该装置取得与设施操作参数和状态有关的数据，并根据算法、储存数据、操作人员偏好等来控制功率设施9的各种机械和电气系统的设定，使得实现期望操作模式，例如，实现在或基本在化学计量点处操作。控制单元65可包括指明功率设施9的机械和电气系统应如何操作的控制逻辑。更具体而言，并且根据本申请的某些实施例，控制单元65通常包括编程逻辑，其指明应该如何监测某些操作参数/储存数据/操作人员偏好/等，以及给定来自监测数据的某些输入应该如何操作诸如如上所述的功率设施9的各种机械和电气系统。控制单元65可响应于控制逻辑的命令而自动控制各种系统和装置的操作，并且在某些情形中，可在采取动作前要求操作人员输入。如本领域普通技术人员将理解的，这种系统可包括监测有关操作参数的多个传感器、装置和仪器，以上讨论了其中一些。这些硬件装置可向控制单元65传输数据和信息，以及由控制单元65控制和操纵。即，按照常规装置和方法，控制单元65可从功率设施9的系统接收和/或获取数据，处理该数据，查询储存的数据，与功率设施9的操作人员通信，和/或按照一组指令或逻辑流程图来控制系统的各种机械和电气设备，如本领域普通技术人员应理解的，该组指令或逻辑流程图可构成由控制单元65操作的软件程序的一部分，且其可包括与本发明的实施例有关的方面。简言之，控制单元65可控制功率设施9的操作，使得其在化学计量点操作，并且在这样操作的同时，提取基本不存在氧气和未消耗燃料的燃烧排气的供应。以下关于图7的讨论涉及用于使文中所述的系统在化学计量点操作和期望排气的提取的根据本发明的逻辑流程图。将理解，这些逻辑流程图可由控制单元用于此类目的。图2至图6提供了包括备选系统构型的本发明的实施例。将理解，这些构型呈现了用于将来自氧化剂压缩机11的氧化剂喷射到再循环环路10中、向燃烧系统输送燃料和可提取排气的方式的备选策略。这些备选方案中的每一个提供了特定优点，包括可实现并维持化学计量操作的方式。将理解，这些备选方案是示例性的，并且并不意图提供可落入所附权利要求的范围内的所有可能的系统构型的详尽描述。此外，虽然图2至图6示出了燃料和氧化剂两者均被输送至上游燃烧器22和下游燃烧器24中的每一个，但将理解，以下描述的某些实施例可用于氧化剂被输送至上游燃烧器22和下游燃烧器24中的仅一个的系统和/或燃料被输送至上游燃烧器22和下游燃烧器24中的仅一个的系统中。任何这些系统的示例可经由对将氧化剂和燃料输送至燃烧器22、24的各种阀54、58、59、68的控制而构成。图2至图4提供了包括第二氧化剂管道67和氧化剂阀68的实施例，其可一起用于向下游燃烧器24供应受控的压缩氧化剂量(其与第一氧化剂管道52相似源自氧化剂压缩机11)。如在图2和图3中所示，第二氧化剂管道67可从第一氧化剂管道52分支，这意味着用于各氧化剂管道的压缩氧化剂从来自氧化剂压缩机11的相同供应点抽吸。在图2中，发生分支使得第二氧化剂管道与第一氧化剂管道52的连接发生在第一氧化剂管道52的氧化剂阀54和增压压缩机16的上游。在这种情况下，第二氧化剂管道67由此绕开增压压缩机16。这可用于在第一氧化剂管道52内形成不同压力水平的流，该第一氧化剂管道52将由于增压压缩机16而具有高于第二氧化剂管道67内的压力。由于第一氧化剂管道52向在再循环环路10上位于第二氧化剂管道67上游的点提供压缩氧化剂，因而该构型允许可凭其将各氧化剂管道中的压力控制为适合在不同位置喷射的压力水平的有效装置。在图3中，分支发生在第一氧化剂管道52的氧化剂阀54的下游。更具体而言，第二氧化剂管道52的分支发生在第一氧化剂管道52的氧化剂阀54(其可位于增压压缩机16的下游，如图所示)与燃烧器22之间。如图4中所示，第二氧化剂管道67也可独立于第一氧化剂管道52。如图所示，在此情形中，第二氧化剂管道67可从氧化剂压缩机11内的提取点延伸。用于第二氧化剂管道的提取点可位于第一氧化剂管道52引出其压缩氧化剂流的位置上游的其中一个级上，其例如可位于压缩机排出壳体中。更具体而言，该提取点可构造成在氧化剂压缩机11内的中间级处渗出压缩氧化剂。通过第一氧化剂管道52从压缩机排出壳体或其附近抽吸，该布置引起通过第一氧化剂管道52的压缩氧化剂流的比在第二氧化剂管道67中的更高压力。还将理解，该构型允许第一氧化剂管道52和第二氧化剂管道67具有不同的压力水平而不需包括增压压缩机16。与前面一样，压差可能有用，因为压缩氧化剂的压力可与其在再循环环路10上所使用的位置的压力匹配。图5和图6提供了给定两个燃烧器22、24均从氧化剂压缩机11接收压缩氧化剂供应的事实而用于定位提取...