高效动力生成方法、装置和系统的制作方法

专利名称：高效动力生成方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本公开内容提供了可在动力生成方法和系统中使用的涡轮机和燃烧器组件。本公开内容还提供了在动力产生中使用这样的涡轮机和燃烧器组件的方法。
背景技术：
在动力产生系统和方法中通常使用汽轮机来从被引导穿过涡轮机中存在的叶片以使涡轮机轴旋转的燃烧气流中抽取能量。能量可通过发电机从转动的轴中抽取出来，提供动力形式的动力。由于典型发电厂(例如，燃煤电厂)中汽轮机工作下的极端条件(例如，高温和存在侵蚀性和/或腐蚀性材料)下，因此汽轮机组件典型地由高性能材料制成。因此，汽轮机通常是发电设施中的高成本组件。现有的涡轮机可工作在从约1200°C至约1400°C的入口温度下，其叶片温度为约900°C至约1000°C。因此，在动力产生设备中工作的汽轮机典型地需要使用高温合金材料以耐受高温。此外，对于大多数高端应用而言，还需要叶片冷却以及采用高端制造技术，诸如定向凝固材料以及甚至单晶叶片技术。叶片冷却用于帮助改善涡轮机的温度耐受性，并因此改善效率，但是这个过程受限于下述事实仅有空气，或者在一些情况下仅有蒸汽可用于冷却。可用于冷却的空气量受到可用于压缩和泵压空气的能量的量以及有时经过涡轮机叶片的蒸汽的限制。而且，这些空气典型地是在有限的压力(例如接近于大气压力)下提供的，并因此即使在高流速下，其具有的传热能力也有限。此外，空气含有大量的氧气，其在高温下具有高度活性，而这是倾向于要求涡轮机叶片冶金学局限于高度耐氧化性材料(例如高温合金)的另一个因素。因此，尽管使用了先进的材料并进行冷却，汽轮机叶片也仍然受到氧化降解以及在一些情况下蒸汽降解的困扰。虽然化石燃料的来源正在枯竭，但是仍有巨大的煤炭储量可用于动力生产，但是这种固体燃料的燃烧不仅会导致污染，而且颗粒物可导致对动力生产系统组件特别是涡轮机叶片的损坏。这样的损坏尤其是`由于以高速(例如上至并超过600mph (268m/s))冲击润轮机叶片的燃烧产物流中的微粒引起。减轻这种损坏的先前尝试包括需要加入过滤系统，以在通过涡轮机之前去除来自燃烧产物流的颗粒物，以及在叶片构造中使用高性能的材料，正如以上所提及的。但是，这样的需求使得动力生产系统的成本提高。而且，这样的需求使得动力生产系统的复杂性增加，并且可降低动力生产方法的效率。因此，目前对至少克服现有技术中的上述局限性的改进的汽轮机叶片技术存在需求。

发明内容
本公开内容提供了用于动力生产的方法、装置和系统，其通过控制、降低或消除由于空气和蒸汽引起的涡轮机叶片化学降解以及由于燃烧产物流中的颗粒物引起的机械侵蚀，能够使得效率提高以及组件成本降低。本方法、装置和系统可包括使用较高压力的流体流，和/或，总叶片面积增加的涡轮机叶片，这可在大幅降低叶片速度和叶片温度的情况下实现所需的动力生产。本公开内容具体提供了涡轮机，其与在常规动力生产系统中所使用的涡轮机相比，在至少一个尺寸上明显更小，并且具有更冷却的叶片。这样的涡轮机尤其可引入动力生产方法或系统中。例如，本方法或系统可以是这样的方法或系统其结合使用高压、高循环比的循环或工作流体，诸如CO2循环流体。而且，叶片冷却技术可与叶片设计、工作压力和工作速度相结合，以允许定制位于一定温度、压力和速度的范围之内的涡轮机操作，所述温度、压力和速度范围控制、降低或消除由于涡轮机叶片的微粒冲击或化学降解而产生的侵蚀。具体而言，涡轮机叶片可经由蒸发流体(例如，再循环工作流体)通过涡轮机叶片而结合蒸发保护。取决于所使用的蒸发流体的温度，这样的蒸发保护可包括叶片冷却。由于涡轮机叶片可以相对于常规动力生产系统中的涡轮机叶片显著降低的速度转动，因此本公开内容可使得侵蚀减少、叶片寿命延长，以及叶片强度要求降低。而且，本发明的涡轮机可以更高的效率和更低的温度工作，这能够使操作成本更低、服务时间更长，并且燃料用量更低。在一个特定的实施方式中，提供了一种动力生产的方法。该方法可包括将燃料、O2和循环流体引入燃烧器，在燃烧器中燃烧燃料以提供燃烧产物流，该燃烧产物流包含循环流以及颗粒物的含量，燃烧产物流以确定的速度流动，并使得燃烧产物流膨胀穿过包括多个涡轮机叶片的涡轮机，以生成动力并输出涡轮机排放流，操作该涡轮机使得涡轮机叶片以低于约500mph的叶片速度转动。本方法可还包括使涡轮机排放流通过过滤器，该过滤器被配置成基本去除涡轮机排放流中所含的所有颗粒物并形成经过滤的涡轮机排放流。本方法还可包括使经过滤的涡轮机排放流通过热交换器以提供经冷却的涡轮机排放流；处理该经冷却的涡轮机排放流，以收回涡轮机排放流的一种或多种组件；并使经处理的涡轮机排放流返回通过热交换器，以提供经加热、再循环的循环流体流。本方法可额外地包括将经加热、再循环的循环流体流的至少一部分引导至燃烧器。此外，本方法还可包括将经加热、再循环的循环流体流的至少一部分引导至涡轮机。而且，本方法还包括将经加热、再循环的循环流体流的至少一部分引导至清洁材料单元，其中经加热、再循环的循环流体流与清洁材料结合形成清洁材料流，该清洁材料流中的清洁材料被配置成去除由于燃烧产物流中存在的颗粒物含量而导致的涡轮机叶片上的沉积物。清洁材料流可被直接输入到涡轮机。而且，清洁材料流可与燃烧产物流结合形成合并的燃烧产物和清洁材料流，其`可被引导进入涡轮机中。循环流体可包含以超临界状态提供的co2。此外，本方法可包括将经过滤的涡轮机排放流与颗粒固体燃料结合产生浆状物形式的额外的燃料，并将该额外的燃料引入燃烧器。而且，本方法可包括将再循环的循环流体的至少一部分用作蒸发流体。使用再循环的循环流体作为蒸发流体可包括使蒸发流体蒸发至涡轮机叶片的外表面。使蒸发流体蒸发至涡轮机叶片的外表面可包括使蒸发流体蒸发通过多孔烧结材料(porous sintered material)。在另一个实施方式中提供了一种发电系统。该发电系统可包括燃烧器，该燃烧器被配置用来接收燃料、O2和循环流体，并具有至少一个燃烧阶段，该燃烧阶段燃烧燃料并提供包含循环流体和颗粒物含量的燃烧产物流；涡轮机，其与燃烧器流体连通，该涡轮机具有用于接收燃烧产物流的入口、用于释放涡轮机排放流的出口，以及多个足够尺寸的涡轮机叶片，使得涡轮机工作在小于约500Mph的叶片速度下；过滤器，其与涡轮机出口流体连通并被配置成产生经过滤的涡轮机排放流。
该发电系统可还包括热交换器，其与过滤器流体连通并被配置成接收经过滤的涡轮机排放流。该发电系统可还包括与热交换器流体连通的清洁材料单元，该清洁材料单元被配置成将清洁材料与从热交换器接收到的流体流结合形成清洁材料流。该发电系统可额外地包括合流开关，其被配置成将清洁材料流与燃烧产物流结合产生合并的燃烧产物和清洁材料流，并将合并的燃烧产物和清洁材料流引导至涡轮机。叶片可包括多孔烧结材料，并且该多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至叶片的外表面。该多孔烧结材料可界定出叶片的整体外表面。而且，涡轮机可包括转子，并且该转子可包括多孔烧结材料，并且该多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至转子的外表面。在另一个实施方式中提供了一种发电的方法。该方法可包括将燃料、O2和CO2循环流体引入燃烧器，燃烧燃料以提供包含CO2的燃烧产物流，使燃烧产物流膨胀穿过涡轮机来发电并输出涡轮机排放流，对涡轮机排放流进行处理以使CO2循环流的至少一部分再循环进入燃烧器，收回再循环的一部分CO2循环流体，并将再循环的CO2循环流体用作蒸发流体。使用再循环CO2循环流体作为蒸发流体可包括在涡轮机中使再循环CO2循环流体蒸发。使用再循环CO2循环流体作为蒸发流体可包括在燃烧器中使再循环CO2循环流体蒸发。该方法可还包括将燃烧产物流从燃烧器引导通过导管到达涡轮机，以及将再循环0)2循环流体用作蒸发流体可包括在导管中使再循环CO2循环流体蒸发。该方法还可包括使再循环CO2循环流体调节至低于燃烧产物流温度的温度。该方法可额外地包括使再循环CO2循环流体调节至基本等于燃烧产物流温度的温度。而且，该方法可包括使再循环CO2循环流体调节至高于燃烧产物流温度的温度。在另一个实施方式中提供了一种发电系统。该系统可包括燃烧器，其被配置成用于接收燃料、O2和CO2循环流体流，并具有至少一个燃烧阶段，该燃烧阶段在CO2循环流体流存在下燃烧燃料以提供包含CO2的燃烧产物流；涡轮机，其与燃烧器流体连通，该涡轮机具有用于接收燃烧产物流的入口、用于释放包含CO2的涡轮机排放流的出口，和多个涡轮机叶片，其中燃烧产物流作用于涡轮机叶`片，以使涡轮机转动并发电；一个或多个组件，其被配置成处理涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流；其中，该系统的一个或多个组件被配置成将再循环CO2循环流体流的一部分用作蒸发流体。被配置成用于处理涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流的一个或多个组件可包括过滤器、热交换器、分离器，和/或压缩机。被配置成将再循环CO2循环流体流的一部分用作蒸发流体的一个或多个组件可包括被配置成用于接收从其通过的蒸发流体的多孔烧结材料。涡轮机叶片的叶片高度可小于约O. 275m。涡轮机可包括小于2000个涡轮机叶片。涡轮机长度与叶片平均直径之比可大于4。在另一个实施方式中提供了涡轮机装置。该装置可包括多个组件，所述组件包括壳体，所述壳体界定出被配置成接收燃烧产物流的入口和出口。所述组件可还包括位于壳体中的转子，以及从该转子延伸的多个叶片，其中一个或多个组件包括多孔烧结材料，该多孔烧结材料被配置成引导蒸发流体从其中通过。多孔烧结材料可定义出叶片的整个外表面。壳体可包括多孔烧结材料，并且多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至壳体的内表面。转子可包括多孔烧结材料，并且多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至转子的外表面。转子可包括环状分流器，其被配置成使燃烧产物流绕转子分流。该装置可还包括入口导管，其被连接至壳体入口并被配置成连接至燃烧器装置的出口并接收来自其中的燃烧产物流，并且入口导管可包括多孔烧结材料，并且多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至入口导管的内表面。壳体的入口可被配置成直接连接至燃烧器装置的出口。壳体的入口可被配置成从相对于由转子所定义的主轴成径向设置的多个燃烧器接收燃烧产物流。叶片可包括多孔烧结材料，并且多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至叶片的外表面。叶片还可分别地包括至少一个加强构件。加强构件可包括延伸穿过每一个叶片中的多孔烧结材料的连杆。加强构件可包括核心，并且多孔烧结材料可绕该核心延伸。该核心可定义出一个或多个通道，其被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导至多烧结材料中。在叶片中可定义出一个或多个通道，并且这些通道可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导至多孔烧结材料中。每一个叶片可从前缘(leading edge)延伸至后缘(trailingedge)，并且这些叶片可被配置成限定前缘处的蒸发流体流量大于后缘处的蒸发流体流量。每一个叶片可限定前缘处的蒸发流体入口面积大于后缘处的蒸发流体入口面积。每一个叶片可限定壁厚度，其在后缘处大于前缘处。每一个叶片可从转子的根部处延伸至顶部，并且多孔烧结材料可定义出在根部和顶部之间变化的孔隙率。多孔烧结材料的孔隙率可被配置成限定顶部处的蒸发流体流量大于根部处的蒸发流体流量。多孔烧结材料的孔隙率可被配置成限定顶部处的蒸发流体流量基本上等于根部处的蒸发流体流量。多孔烧结材料可定义出多个层，其中，这些层的孔隙率从根部至顶部增加。各叶片可分别定义出包括多个内部肋(internal rib)的整体结构。涡轮机装置的组件还可包括多个定子，其中所述定子包括多孔烧结材料，并且该多孔烧结材料可被配置成将蒸发流体引导至定子的外表面。涡轮机装置还可包括一个或多个密封件，其中一个或多个组件被配置成将蒸发流体引导至密封件。这些密封件可包括多孔烧结材料。在另一个实施方式中提供了一种涡轮机装置，该涡轮机装置可包括壳体，其定义出入口和出口，所述入口被配置成接收燃烧产物流。该装置可还包括位于壳体中的转子，以及从转子延伸的多个叶片，其中，涡轮机装置的长度与多个叶片的平均直径之比大于4。涡轮机叶片的叶片高度可小于约0.275m。涡轮机装置可包括小于2000个叶片。可对叶片进行蒸发保护。而且，叶片包括多孔烧结材料，其被配置成将蒸发流体引导至叶片的外表面。通过以下内容本发明的其它方面和优点将变得显而易见。附图简述在概述性描述本公开内容之后，现在将参考附图，其中:

图1提供了依据一个示例实施方式的燃烧循环和系统的流程图；图2提供了依据进一步的示例实施方式的燃烧循环和系统的流程图；图3提供了依据一个示例实施方式的通过燃烧器的剖面图；图4提供了依据一个示例实施方式的通过包括入口导管的涡轮机的剖面图；图5提供了依据一个示例实施方式的通过涡轮机和多个径向设置的燃烧器的纵向剖面图6提供了通过图5中的涡轮机和燃烧器系统的横向剖面图；图7提供了依据一个实施方式的通过包括核心的涡轮机的横向剖面图；图8提供了依据一个示例实施方式的通过包括第一层和第二层的入口导管的局部剖面图；图9提供了依据一个示例实施方式的通过包括四个层的入口导管的局部剖面图；图10提供了依据一个示例实施方式的包括增强连杆和被配置成接收蒸发流体的通道的涡轮机叶片前后缘之间的剖面图；图11示出了依据一个示例实施方式的包括定义出被配置成接收蒸发流体的通道的整个内部肋的涡轮机叶片的前缘和后缘之间的剖面图；图12示出了图11中涡轮机叶片的顶部和基部构件之间的剖面图；图13示出了图11中涡轮机叶片的立体图；图14示出了依据一个示例实施方式的涡轮机叶片的前缘和后缘之间的剖面图，该涡轮机叶片限定出前后缘之间不同的材料厚度；图15A示出了依据一个示例实施方式的涡轮机叶片的根部和顶部之间的局部截面图，该涡轮机叶片包括在根部和顶部之间限定出不同孔隙率的材料层；图15B示出了依据一个示例实施方式的涡轮机叶片根部和顶部之间的局部剖面图，该涡轮机叶片在根部和顶部之间限定出孔隙率梯度；图16示出了依据一个示例实施方式的针对涡轮机中的颗粒所计算出的颗粒轨迹；图17提供了依据一个示例实施方式的在燃烧器中燃烧产物流中的颗粒的径向行进距离作为轴向行进距离函数的图解说明；图18示出了在常规天然气电厂中使用的常规涡轮机的纵向横截面图，以及图19示出了依据示例实施方式的尺寸大体上小于常规涡轮机的涡轮机的纵向横截面图。
具体实施例方式现在将在下文中参考不同的实施方式更充分地说明本公开内容。所提供的这些实施方式将使得本公开内容充分和完整，并且将本公开内容的范围更充分地传达给本领域技术人员。的确，本公开内容可以许多不同的形式来实施，而不应被解释成限于本文所阐述的实施方式；而是，这些实施方式的提供使得本公开内容将满足适用的法律要求。正如在说明书以及在随附的权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”、“该”包括复数所指，除非上下文另外清楚地指出。本公开内容在一个实施方式中涉及涡轮机叶片的设计及使用方法，其可降低甚或消除由于空气或蒸汽引起的化学降解或者由于微粒冲击所导致的涡轮机叶片侵蚀。本公开内容还提供了动力生产方法和系统，其能够提供高效操作，同时降低甚或消除燃烧产物流中的颗粒物引起的涡轮机叶片侵蚀，而不需要在通过涡轮机之前进行过滤。降低和/或消除叶片侵蚀可简化动力生产系统并增加可能的给料，这是因为其能够使涡轮机处理具有更高的总颗粒浓度的燃烧产物流，并因此尤其有益于使用诸如煤的给料的燃烧过程，所述给料在燃烧产物中包括相对高浓度的颗粒。
如关于燃烧产物流的组分所使用的术语“微粒”和“颗粒”(包括单数形式的此类术语)特定地包含以相对小的单位尺寸存在于燃烧产物流中的固体和液体物质，其通常被理解为具有颗粒特征，特别是相对于燃烧产物流的总体积而言。在一些实施方式中，颗粒或微粒可包括在燃烧产物流中处于非气态的任意物质。液体颗粒特定地可包含在燃烧产物流的温度下为液体而在低于燃烧产物流温度的温度(例如比燃烧产物流的温度低至少10°c、至少15°C、至少20°C、至少30°C、至少50°C或至少100°C )下为固体的物质。这样的液体颗粒可具有凝固点，其至少为环境温度、至少约40 V、至少约50 V、至少约60 V、至少约80 V、至少约100°C，或至少约200°C。在特定的实施方式中，液体颗粒可具有落入以上所列出的温度的任意组合之内(例如，在低于燃烧产物流温度至少10°C和至少环境温度的范围之内)的凝固点。在特定实施方式中，本公开内容认识到在涡轮机叶片上的微粒冲击损坏与叶片速度相关。具体而言，由于微粒冲击引起的损坏速率可随着叶片速度相对于微粒速度的大约三次方而改变。在这点上，在美国所采用的标准交流电流频率为60Hz。而且，美国的动力生产系统典 型地驱动在1，800rpm (30X60Hz)*3，600rpm (60X60Hz)工作的同步交流发电机，但是应该理解的是，涡轮机也可在其它的rpm范围内转动。在这点上，其它国家可能采用不同的标准交流电频率。例如，英国是在50Hz频率下工作。而且，发电机系统可采用以任意速度驱动的永磁直流发电机，使得直流电流转变成具有期望频率的交流电。因此，应该理解的是，本文所讨论的频率仅是为了举例的目的而提供的。但是，在包括同步交流发电机的动力生产系统和方法中所用的已知的汽轮机典型地在600mph (268m/s)或更高的叶片速度下工作。以现有的蒸汽轮机和汽轮机中典型的叶片速度，即使非常小的颗粒存在于燃烧产物流中也可导致叶片侵蚀。但是，在本公开内容中已经意识到通过改变叶片结构和允许叶片速度降低的操作来克服叶片侵蚀的能力。在特定的实施方式中，依据本公开内容的叶片顶部的叶片速度可以是约20m/s至约340m/s。更特定地，叶片速度可低于200m/s、低于100m/s,或从约50m/s至约75m/s。在一个实施方式中，本公开内容能够提供以比典型的(即，200mph (89m/s))低约3倍的叶片速度下工作的涡轮机，其可导致叶轮侵蚀速率降低27倍或更多。在一个实施方式中，150mph (67m/s)的叶片速度，即比典型的叶片速度降低4倍，可使得叶片损坏速率降低大致64倍。在动力生产系统中以较低速度操作涡轮机的能力可以是由单独实施或以多种组合实施的各种因素带来的。例如，涡轮机叶片可被设计成能够使得叶片速度减慢至微粒冲击不再导致侵蚀涡轮机叶片的速度的尺寸。更特定地，工作的叶片速度可被降至发生侵蚀的临界速度以下。在这点上，叶片上任意给定点处的叶片速度由以下公式给出:V= (rpm/60)*2* π *r (公式 I)其中:V=叶片速度(m/s),rpm=叶片每分钟转数，π =pi，以及r=转子中心和叶片上待要确定叶片速度处的点之间的距离U)。进一步注意在叶片顶部的叶片速度是通过以下公式给出的:vt= (rpm/60) *2* π * (a+b)(公式 2)
其中:Vt=叶片顶部处的叶片速度(m/s),rpm=每分钟叶片转数，=pi，以及a=叶片上转子的半径(m)，以及b=叶片高度(m)。因此，每一个叶片的最大叶片速度可通过减少叶片从转子中心延伸的距离来降低。如下面所讨论的，使用具有延伸至相对较小半径的叶片的涡轮机可通过在本公开内容的涡轮机中采用在中等流速下具有相对高的流体密度和高压的超临界流体来实现。而且，在涡轮机中采用高密度工作流体可通过改善冷却叶片的蒸发能力而使涡轮机叶片温度显著降低。叶片高度(S卩，从 涡轮机转轴(例如，转子)的外表面的根部至叶片顶部的距离)优选小于约0.275m。在特定的实施方式中，平均叶片高度可为约0.05m至约0.25m、约0.075m至约0.225m、约0.1m至约0.2m，或者约0.125m至约0.175m。在特定实施方式中，实际的叶片高度从涡轮机入口至涡轮机出口是可以变化的。例如，在入口处叶片高度可低于平均值，并且向着出口增大，使得在出口处的叶片高度大于平均值。平均叶片宽度可为约0.025m至约0.125m、约0.04m至约0.11m、约0.05m至约0.1m,或者约0.06m至约0.09m。在其它实施方式中，叶片高度和宽度可以为可使在本文所述的速度下工作的其他尺寸。本发明的涡轮机和操作方法的特征还在于总体涡轮机尺寸。例如，依据本公开内容的涡轮机的总长度可小于约11m、小于约10m，或者小于约9m。在进一步的实施方式中，总润轮机长度可为约6m至约10m、约6.5m至约9.5m、约7m至约9m,或者约7.5m至约8.5m。依据本公开内容的涡轮机的平均直径可小于约3.5m、小于约3m，或者小于约2.5m。在进一步的实施方式中，平均润轮机直径可为约0.25m至约3m、约0.5m至约2m,或者约0.5m至约1.5m。涡轮机长度与涡轮机平均直径(即，涡轮机叶片直径)之比可大于约3.5、大于约4、大于约4.5，或大于约5。在特定的实施方式中，涡轮机长度与涡轮机平均直径之比可为约3.5至约7.5、约4至约7、约4.5至约6.5，或者约5至约6。以上比例具体可与涡轮机的总长度相关。在一些实施方式中，总长度可指从入口至出口的壳体长度。在某些实施方式中，总长度可指从紧邻入口的涡轮机叶片至紧邻出口的涡轮机叶片的壳体内距离。本发明的涡轮机和工作方法的特征同样可在于平均叶片半径(转子的中心到涡轮机叶片顶部)。优选地，涡轮机以小于约1.2m、小于约1.lm、小于约lm、小于约0.9m、小于约0.Sm、小于约0.7m，或者小于约0.6m的平均叶片半径工作。涡轮机叶片半径具体可为约0.25m 至约 Im,约 0.275m 至约 0.8m、约 0.3m 至约 0.7m、约 0.325m 至约 0.6m、约 0.35m 至约
0.5m,或者约 0.375m 至约 0.475m。在某些实施方式中，依据本公开内容可用的涡轮机的涡轮机叶片总个数可明显少于典型的涡轮机系统存在的叶片数。特定地，本发明的涡轮机可具有少于约3，000个叶片、少于约2，500个叶片，或少于约2，000个叶片。在进一步的实施方式中，涡轮机中的叶片的个数可为约500至约2，500个、约750个至约2，250个、约1，000个至约2，000个，或者约
1,250个至约I, 750个。在一些实施方式中，相对于典型的汽轮机动力生产系统，依据本公开内容的涡轮机特定地可以通过在显著提高的入口压力，和/或显著提高的出口压力，和/或显著提高的入口至出口的压降下工作，来提供叶片速度降低的高效动力生产。在特定的实施方式中，涡轮机可工作在至少约25巴(2.5MPa)、至少约50巴(5MPa)、至少约100巴(lOMPa)、至少约150巴(15MPa)、至少约200巴(20MPa)，或者至少约250巴(25MPa)的入口压力下。在进一步的实施方式中，入口压力可为约50巴(5MPa)至约500巴(50MPa)、约100巴(IOMPa)至约 450 巴(45MPa)、约 150 巴(15MPa)至约 400 巴(40Mpa)、约 200 巴(20MPa)至约 400 巴(40Mpa)，或约 250 巴(25MPa)至约 350 巴(35MPa)。在进一步的实施方式中，润轮机可以至少约5巴(0.5Mpa)、至少约10巴(IMpa)、至少约15巴(1.5Mpa)、至少约20巴(2MPa)，或至少25巴(2.5Mpa)的出口压力操作。出口压力特定地可为约10巴(IMpa)至约50巴(5MPa)、约15巴(1.5MPa)至约45巴(4.5MPa)、约 20 巴(2Mpa)至约 40 巴(4Mpa)，或者约 25 巴(2.5MPa)至约 35 巴(3.5Mpa)。在其它实施方式中，涡轮机入口压力与涡轮机出口压力之比可为至少约6、至少约
7、至少约8、至少约9，或者至少约10。在特定的实施方式中，涡轮机入口压力与涡轮机出口压力之比可为约6至约15、约7至约14、约8至约12，或者约9至约11。在其它的实施方式中，相对于典型的动力生产系统中的涡轮机的工作，依据本公开内容的涡轮机可在动力生产系统中在显著增加的流量密度下工作。例如，本发明的涡轮机可工作在至少约20kg/m3、至少约50kg/m3、至少约100kg/m3、至少约150kg/m3、至少约200kg/m3,或至少约300kg/m3、至少约400kg/m3、至少约500kg/m3,或至少约600kg/m3的流量密度下。与依据本公开内容的涡轮机相比，现有的汽轮机压缩机可在从约I巴(0.1Mpa)至约15巴(1.5MPa)的出口压力下工作,压缩机部分中气体密度为从lkg/m3至约15kg/m3 (假设为绝热压缩加热)。在压缩机中，由于在其中的温度相对较低，侵蚀和其它问题可能并不严重。但是，在较热的部分，气体温度可从大概1727°C的峰值温度变化至约527°C。在较热部分中的气体的密度可从约5kg/m3的高值变化至约0.5kg/m3的低值。因此，现有润轮机内部的条件可与根据依据本公开内容的涡轮机内部的那些条件显著不同。在较低的流速和较高的温度下使用较高压力可提高涡轮机叶片上的扭矩。因此，涡轮机可包括被配置成降低被施加到叶片上的扭矩的特征。具体而言，涡轮机可包括比常规涡轮机数量更多的叶片、轮盘和/或级，这分散了其间的扭矩，从而减小被施加到单个叶片上的扭矩。而且,这些叶片可定义出被配置成在叶片上施加较小的力和扭矩的攻角。具体而言，对于通过涡轮机的流，这些叶片可定义出更小的角度，这样引发的阻力较小，并使升阻比增加。因此，这些特征可减小被施加到每一个叶片上的扭矩，使得它们可由强度相对较小并且相对较便宜的材料制成。在一些实施方式中，还可通过将任意的上述特征与一种或多种叶片冷却的方法结合来控制、减少或消除叶片侵蚀。任何冷却涡轮机叶片的方法都可与本公开内容相结合，包括蒸发叶片冷却，正如将在下面更完整地说明的。在这点上，可采用蒸发冷却来冷却涡轮机、压缩机，以及本文所公开的相关设备的各种组件的任一种。特别是关于涡轮机，壳体、定子(例如定子叶片)、密封件、叶片(例如涡轮机叶片)、转子和各种其它内部组件可通过例如采用本文所揭示的多孔材料进行蒸发冷却。在这点上，定子可包括多孔烧结材料，并且多孔烧结材料可比配置成将蒸发流体引导至定子的外表面上。因此，可将一个或多个涡轮机装置的组件配置成将蒸发流体引导至密封件。在一些实施方式中这些密封件可包括多孔烧结材料。在第2009/0142187号美国专利申请公开中说明了可依据本公开内容的实施方式蒸发冷却的密封件和定子的示例实施方式，在此结合其全部内容作为参考。但是，依据本公开内容，涡轮机组件、压缩机和相关设备的各种其它实施方式也可被蒸发冷却。此外，本文中所揭示的蒸发冷却技术相对于现有蒸发冷却技术可提供改善的冷却。当前的叶片冷却典型地是通过从涡轮机的压缩机中排放空气进行的。由于其通过现有涡轮机中涡轮机热部分的相对较低工作压力而设定的密度相对较低(例如，0.5至5kg/m3)，因此这些空气的热容量有限，如上所述。这限制了传热速度。相比之下，如下面所讨论的，本公开内容通过使用CO2提供了蒸发冷却，这可以提供改善的传热。由于叶片的长度较长导致在其转动过程中离心力较高，现有涡轮机的实施方式的传热速度也受限于施加于涡轮机叶片上的相对较大的应力。现有涡轮机中的冷却通道因此必须保持相对较小，并且它们不能比叶片总横截面区域的相对较小部分更大，以便限制由于冷却通道导致的叶片纵向强度的降低。本发明的涡轮机在动力生产系统和方法中尤其有用，这是因为该涡轮机不仅使叶片侵蚀降低，而且可显著降低总的涡轮机成本。在特定的实施方式中，相比典型动力生产系统中所使用的涡轮机，总涡轮机成本 可降低至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%，或至少75%，而在电功率输出方面没有任何明显损失(S卩，损失低于5%、低于4%、低于3%、低于2%、低于1%，或低于0.8%)。成本的降低可通过避免在叶片中对高温合金和/或其它昂贵材料的需求来实现，这是由于例如施加到其上的离心力降低了。而且，尽管旋转速度降低，但是通过相对于现有的涡轮机实施方式在涡轮机中采用了高入口温度以及高工作压力，功率输出的降低仍可被最小化。在特定的实施方式中，本公开内容可包括用于动力生产的系统和方法，其可与本发明涡轮机叶片设计和工作模式相结合。例如，本发明系统和方法通过使用高效燃料燃烧器(诸如蒸发冷却燃烧器)进行动力生产，任选地采用相关的循环流体(诸如CO2循环流体)。具体而言，使用具有高CO2再循环比例的高压循环流体(或工作流体)提供了将CO2循环流体的一部分引导至涡轮机叶片以进行蒸发冷却的能力。蒸发冷却与本公开内容的叶片设计和工作模式相结合可能尤其有用，这是因为侵蚀可以是涡轮机叶片温度和叶片材料组成的函数。涡轮机叶片设计和操作与叶片工作温度相结合可提供较宽范围的可能的叶片工作速度和叶片工作温度，其中，叶片侵蚀可被控制、减少或消除。叶片温度越低，侵蚀性越低，并且开始出现侵蚀的叶片速度可越高。能够选择工作条件是有利的，原因在于其能够允许使用在较高的叶片速度下可抵抗侵蚀，而另外在更高的工作温度下将不可使用的金属合金。在这点上，在较低的温度下，高强度的钢材相对不易受冲击损坏。例如，在军用车辆上所使用的轧制均质装甲不会受到以高达400mph(179m/s)速度行进的实心钢制子弹的损坏。但是在其它实施方式中，如在下面更完整地说明的，蒸发可通过防止燃烧产物流的成分(例如，液态灰分)凝固而实现叶片保护。在这样的实施方式中，蒸发冷却可被定义成将叶片(和/或其它组件)冷却至低于燃烧产物流温度的温度。更具体而言，这样的冷却可被配置成具有下限，其高于燃烧产物流成分(例如，液态灰分)将凝结(或凝固)并因此沉积在涡轮机叶片上的温度。例如，灰分软化在590°C开始，并且在870°C时可出现熔化。不进行蒸发冷却，涡轮机就需要在590°C以下工作以避免灰分在叶片上累积，该温度对于有效操作来说太低。采用蒸发保护，涡轮机可工作在870°C以上，此时灰分为液体，但是，由于蒸发蒸汽层基本覆盖了涡轮机内部的所有表面，液滴并不接触或沾粘表面，而是因此转为与流过涡轮机(例如，涡轮机外壳的内表面、涡轮机内涡轮机叶片的外表面，等)的流的成分接触。因此，蒸发保护不仅可减少或消除由于微粒冲击产生的机械侵蚀而引发的退化，而且通过保持叶片更冷以及通过用蒸发流体形式的CO2作为冷却剂来代替作为冷却剂的空气或空气/蒸汽，还可减少或消除化学降解。在一些实施方式中，对于涡轮机来说工作在与燃烧产物流的速度相关的叶片速度下可以是有用的。在这样的实施方式中，使流速明显低于典型的燃烧过程中的流速可尤其有益。例如，依据本公开内容的流速可低于约400mph(179m/s)、低于约350mph( 156m/s)、低于约 300mph (134m/s)、低于约 350mph (156m/s)、低于约 300mph (134m/s)、低于约 250mph(112m/s)、低于约 200mph (89m/s)、低于约 150mph (67m/s),或者低于约 IOOmph (45m/s)。叶片顶部速度与流速之比优选地大于1、大于1.5、大于2、大于2.5，或大于3。特定地,叶片顶部速度与流速之比可为约I至约5、约1.5至约4.75、约1.75至约4.5、约2至约4.25，或者约2.5至约4。由于侵蚀所带来的结果，涡轮机可经历随着时间推移而发生的性能退化(例如，通过降低效率和/或功率输出)。例如，常规的涡轮机在两至三年期间可经历10%的功率损失的操作退化。为了修复涡轮机而进行的检修可能花费该涡轮机购买成本的大致50%。因此，在20年寿命内，现有涡轮机可被检修总共八次，这可能花费该涡轮机初始购买价格的总共4倍。这种退化可能是由于经过位于燃烧器和涡轮机之间的空气过滤系统残留的尘埃微粒导致的侵蚀。提高过滤器去除颗粒的效率可能并不是可行的选择，因为这可能限制空气流动并降低涡轮机的效率。因此，本公开内容的涡轮机通过最小化或消除来自侵蚀的损坏而最小化或消除对于检修的需求，可实现明显节省成本。在这点上，与颗粒和叶片之间的碰撞相关的冲击能的耗散率大致与两者之间相对速度的立方成正比。在这点上，涡轮机叶片的侵蚀趋向于与冲击能耗散率(“冲击力”)大致成正比，如下所示:IP=kV3/X (公式 3)在此，IP=冲击力；k=基于微粒材料、叶片材料、环境温度和冲击角度的可变因子；V=涡轮机叶片和微粒之间的相对速度，以及X=冲击相互作用的特征长度。通过降低叶片速度并提供蒸发保护，可使冲击最小化或降低至出现侵蚀的阈值以下并且化学损坏也可被减少或消除。因此，可减少或消除与检修侵蚀相关的花费，并且因此在本文中提供的涡轮机的实施方式可实现明显节省成本。因此，如以上所提及的，通过消除使用昂贵的高温合金的需求，依据本公开内容的涡轮机可比现有涡轮机相对更便宜。在各种已知的发电厂的实施方式中，效率关键取决于涡轮机入口温度。例如，为实现允许入口温度高达1，350°C的涡轮机技术，已经以很大成本进行了大量工作。涡轮机入口温度越高，工厂效率越高，而涡轮机越昂贵，并且潜在地，其寿命越短暂。由于燃烧产物流的温度相对较高，涡轮机由能够承受这种温度的材料制成可以是有益的。使涡轮机包含向燃烧产物流中存在的次要物质类型提供优良的耐化学性的材料也可以是有用的。在某些实施方式中，本公开内容可尤其提供将冷却流体用于涡轮机组件。如以下更为完整地说明的，例如，本发明的系统和方法通过使用高效燃料燃烧器(例如，蒸发冷却燃烧器)以及相关的循环流体(诸如CO2循环流体)来发电。特定地，循环流体的一部分可被引导至涡轮机组件，尤其是涡轮机叶片，以通过诸如蒸发冷却被用于涡轮机冷却。例如，在一些实施方式中，可从循环中(例如，当循环流体处于蒸发冷却流体可用的条件下时从循环的一部分)抽取出CO2循环流体的一部分并将其引导至涡轮机用于组件特别是涡轮机叶片的冷却。叶片冷却流体可从涡轮机叶片的孔(或穿孔)中排出，并被直接输入涡轮机流中。因此，代替使用空气作为蒸发冷却流体(如上所述，其在其冷却能力方面有限，并且碍于安全考虑)，本公开内容的方法和系统提供了使用非常大量的高压CO2、超临界CO2，以及甚至液态CO2作为涡轮机叶片冷却介质。这是非常有用的，因为相对于已知的叶片冷却方法来说，其大比例提高了可用于涡轮机叶片的冷却容量。由于在本系统中可存在非常大量的CO2循环流体，这使得非常大量的冷却流体移动通过涡轮机叶片，所以本公开内容同样是特别有用的。通过涡轮机叶片的这种CO2冷却流体的高体积和/或高质量流不仅保护了涡轮机叶片免于用于高效动力生产方法的极端高温，而且通过在叶片的整个表面上蒸发出CO2冷却流体，还有助于保护涡轮机叶片免于流过涡轮机的高温气体以及未经过滤的颗粒物质的腐蚀和侵蚀作用。在一个实施方式中，尽管涡轮机入口温度明显更高(例如，约1350°C)，但是蒸发冷却可提供从约200°C至约700°C的工作叶片温度，因此这可允许使用包括比那些现在所采用的材料相对更便宜材料的涡轮机叶片，和/或可采用更高的涡轮机入口温度，这可以导致更高的效率。前述蒸发冷却的涡轮机组件可被用于任何动力生产方法和系统，其中，高压CO2 (或腐蚀性比空气或蒸汽更小的其它流体，例如N2)可作为高再循环比循环流体使用。在特定的实施方式中，使用CO2循环流体作为涡轮机叶片冷却介质允许涡轮机叶片采用比高效动力生产方法中使用的已知涡轮叶片成本低得多的材料制造，因为使用CO2冷却介质防止在本公开内容中的叶片被加热至周围燃烧产物流的极高温度，并降低了燃烧产物流的腐蚀性和侵蚀作用。例如，依据本公开内容，涡轮机叶片可由各种高强度钢，或甚至相对较低成本的钢制造。同样地，这些叶片可由碳复合材料或甚至低温材料(例如铝)制造。被认为是本领域中可用于气轮机组件(甚至是在低温条件和/或低侵蚀性或低腐蚀性条件下使用的涡轮机)的任何材料，都可被用于制造依据本公开内容的涡轮机组件。依据本公开内容使用CO2循环流体的一部分进行涡轮机叶片的蒸发冷却进一步是有用的，因为其可促进含灰分(或其它颗粒物和/或不可燃物)的燃烧气体安全通过涡轮机，而不需要中间过滤步骤和组件。这可大大简化动力生产设施的设计并增加可被用作燃烧燃料源的材料种类。依据本公开内容在涡轮机组件的蒸发冷却中使用CO2循环流体还具有与动力生产循环中热力学相关的优点。由于CO2循环流体相对于用于涡轮叶片的已知蒸发介质具有巨大改进的冷却能力，使得在提高的温度下操作燃烧器成为可能，而不限制涡轮机的耐热性。因此，能够在极高温下操作的燃烧器(例如，蒸发冷却的燃烧器)可依据本公开内容在接近最大工作温度下工作，这是因为燃烧产物流可通过经CO2冷却的涡轮机而不损坏涡轮机组件。这使得动力生产循环的潜在的热力学效率增加至达到100%。可将涡轮机叶片设计、总体涡轮机设计，以及对涡轮机叶片的蒸发冷却的任意组合在可期望延长涡轮机叶片寿命的任意动力生产方法中使用，例如，燃烧导致颗粒形成的方法和系统中。在一些实施方式中，这些方法和系统尤其可以是其中可使用循环流体的那些方法和系统。例如，高压CO2作为高再循环比循环流体是可得的。例如，其中CO2循环流体可与用于高效燃烧的适宜燃料、任意所需的氧化剂以及任意相关物质一起在燃烧器中提供的方法和系统中都可以使用如本文所述的涡轮机。这样的系统和方法可包括在非常高(例如，在约1，600°C至约3，300°C范围内，或甚至更高)的温度下工作的燃烧器，并且循环流体的存在可起到减少离开燃烧器的流体流温度的作用，使得该流体流可被用于动力生产的能量传递。特定地，燃烧产物流可膨胀穿过至少一个涡轮机来发电。膨胀的气流可被冷却以从蒸汽中去除不同的成分，例如水分，并从膨胀的气流中收回的热量可被用于加热CO2循环流体。然后经净化的循环流体流可被加压和加热，用于再循环通过燃烧器。在第2011/0179799号美国专利申请公开中说明了可结合本公开内容的涡轮机叶片设计的示例性动力生产系统和方法，在此结合其全部内容作为参考。在燃烧动力循环中结合依据本公开内容的涡轮机对于产生颗粒成分的燃料的燃烧尤其有用。例如，不同类型的煤可在动力生产循环中燃烧，产生具有灰分和/或其它颗粒含量的燃烧流。有益地，当燃烧循环中结合了依据本公开内容的涡轮机时，可将完全燃烧产物流(即，包括全部的颗粒含量)引入涡轮机而不需要预先的过滤步骤。这使得更高的涡轮机入口温度能够被采用，这相对于在通过涡轮机之前需要对燃烧产物进行过滤的过程而言又提高了燃烧效率。依据本公开内容这是可能的，因为本发明的涡轮机能够经受微粒的冲击而不产生明显的侵蚀。然后可从离出涡轮机的蒸汽中过滤掉颗粒状物质。在图1的流程图中示出了依据本公开内容所提供的燃烧循环的一个实施方式。在所示出的实施方式中，提供了空气分离单元100来引入环境空气10并输出富氧流120。氧气流120可包括摩尔纯度至少约50%、至少约60%、至少约70%、至少约80%、至少约85%、至少约90%，或者至少约95%的氧气。氧气流120例如可通过本领域中已知的任意空气分离系统/技术来供给，诸如，可实施低温空气分离法，或高温离子运转膜氧分离法(从空气中)。在特定的实施方式中，富含氧的流可通过低温空气分离法的操作产生，其中，在该方法中通过泵压液氧来给氧气加压，所述液氧被有效地加热至可保持冷却的环境温度。这样的低温泵压制氧厂可具有两个空气压缩机，这两个空气压缩机可在绝热的情况下工作而无需阶段间冷却。在特定实施方式中，包括可用于回收空气分离单元产生的热量并将所述热量转移至本文所述的期望输入热量的系统的组件，可以是有用的。
图1中所示出的循环可用于任意燃料源的燃烧，其包括作为燃烧产物成分的颗粒物(例如，灰分)。依据本公开内容的可用的燃料的非限制性示例包括各种等级和类型的煤、木头、油、来自焦油砂的焦油、浙青、生物质、藻类、分级可燃固体废物、柏油，以及废旧轮胎。具体而言，任意固体燃料组分都可被用于本公开内容中，并且这样的燃料具体可被磨碎、切碎或以其他方式处理以适当地减小颗粒大小。如果需要，可添加流化或浆化介质，以获得适宜的形式，并满足高压泵送的流动要求。例如，参考图1，可使固体燃烧15通过研磨设备200以提供粉末燃料。在其它实施方式中，固体燃料15可在特定化的条件下被提供以领先于对现场研磨的需要。在特定实施方式中，固体燃料15的平均颗粒大小可为约ΙΟμπι至约500 μ m、约25 μ m至约400 μ m，或约50 μ m至约200 μ m。在其它实施方式中，固体燃料15可被描述为大于50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%的固体燃料微粒的平均尺寸小于约500 μ m、400 μ m、300 μ m、200 μ m 或 100 μ m。固体燃料15可被适当地处理以允许在足够速率和高于燃烧室内压力的压力下注入燃烧设备。为了提供这样的特征，固体燃料15可以是在环境温度或在升高的温度下具有适当的流动性和粘度的液体、浆状、凝胶或膏体形式。例如，固体燃料15可在约30°C至约500 V、约40 V至约450 V、约50 V至约425 °C，或者约75 °C至约400 V的温度下提供。当固体燃料15处于被磨碎、切碎或以其他方式处理的条件下以使颗粒大小适当地减小时，根据需要可加入流化或浆化介质，以获得适宜的形式并满足高压泵送的流动需求。如图1中的实施方式中所示出的，通过研磨设备200由固体燃料15产生的颗粒固体燃料220可与流化物质合并以提供浆形式的煤。具体而言，颗粒固体燃料220与来自再循环CO2循环流体流561的CO2测馏分562在混合器250组合。CO2测馏分562可以超临界、高密度状态提供。在特定实施方式中，用于形成衆的CO2可具有约450kg/m3至约1，100kg/m3的密度。更具体而言，CO2测馏分562可与颗粒固体燃料220 —起形成浆料255，其含有例如约10wt%至75wt%，或约25wt%至约55wt%颗粒状煤。而且，来自测馏分562用于形成浆料255的CO2可处于低于约0°C、低于约-10°C、低于约_20°C，或低于约_30°C的温度下。在进一步的实施方式中，来自测馏分562用于形成浆料255的CO2可处于约0°C至约_60°C、约-10°C至约50°C，或者约_18°C至约-40°C的温度下。虽然该浆状步骤是按照使用CO2作为浆化介质来说明的，但是可理解的是，也可使用其它的浆化介质。浆料255可从混合器250经由泵270传送至燃烧设备300。在特定的实施方式中，燃烧设备300可以是能够在相对高的燃烧温度下提供基本完全燃料燃烧的高效燃烧器。高温燃烧对于提供燃料中所有可燃烧成分的基本完全燃烧因此使效率最大化可特别有用。在各种实施方式中，高温燃烧可意味着在至少约1，00０℃、至少约1，200°C、至少约1，500°C、至少约2，000°C，或者至少约3，000°C的温度下燃烧。在进一步的实施方式中，高温燃烧可意味着在约1，000°C至约5，000°C，或者约1，200°C至约3，000°C温度下燃烧。在某些实施方式中，燃烧设备300可以是蒸发冷却燃烧器。在第2010/0300063号美国专利申请公开以及第2011/0083435号美国专利申请公开中描述了可被用于本公开内容的蒸发冷却燃烧器的一个实例，在此可结合其全部公开内容作为参考。在一些实施方式中，依据本公开内容的可用的蒸发冷却燃烧器可包括一个或多个热交换区、一种或多种冷却流体，以及一种或多种蒸发流体。使用依据本公开内容的蒸发冷却燃烧器相对于关于动力生产用燃料燃烧的已知技术尤其有优势。例如，使用蒸发冷却可用于防止对燃烧器的腐蚀、污垢和侵蚀。这进一步使得燃烧器能够在充分高的温度范围内工作，以提供所用燃料的完全或至少基本完全的燃烧。本文进一步说明了这些优点以及进一步的优点。一个特定的方面，依据本公开内容可用的蒸发冷却燃烧器可包括至少部分地由蒸发构件限定出的燃烧室，其中，蒸发构件至少部分地由耐压构件围绕。燃烧室可具有入口部和相对的出口部。燃烧室的入口部可被配置成接收将要在燃烧室内以燃烧温度燃烧的含碳燃料以形成燃烧产物。燃烧室可进一步被配置成将燃烧产物引导向出口部。蒸发构件可被配置成引导蒸发物质从中通过去往燃烧室，用于缓冲燃烧产物和蒸发构件之间的相互作用。此外，蒸发物质可被引入燃烧室以获得期望的燃烧产物的出口温度。在特定的实施方式中，蒸发物质可至少部分地包括循环流体。燃烧室的壁可使用多孔材料层来铺衬，诸如CO2和/或H2O的蒸发材料被引导通过该多孔材料层并流动。通过该多孔蒸发层以及任选地通过额外装置的蒸发物质流动可被配置成从燃烧设备300获得所期望的总离去流体流出口温度。在一些实施方式中，如本文进一步说明的，这样的温度可在约500°C至约2，000°C的范围之内。此流动还用于将蒸发构件冷却至低于形成该蒸发构件的材料的最大许可操作温度的温度。蒸发物质还可用于阻止在燃料中可能侵蚀、阻塞或以其他方式损坏壁的任意液体或固体灰分物质或其它污染物的冲击。在这样的情况下，可期望使用具有合理热传导性的蒸发构件用材料，使得入射的辐射热量可通过多孔蒸发构件径向地向外传导，然后通过来自多孔层结构的表面对流传热被拦截至径向向内通过蒸发层的流体。这样的配置可允许被引导经过蒸发构件后续部分的流可被加热至可期望范围的温度(例如约500°C至约1，000°C，或约200°C至约700°C)，而同时将多孔蒸发构件的温度保持在其所用材料的设计范围之内。用于多孔蒸发构件的合适材料可包括例如多孔陶瓷、难熔金属纤维毡、钻孔的圆筒部分，和/或烧结金属层或烧结金属粉末。蒸发构件的第二个功能可为确保蒸发流体的基本均匀的径向向内流动，以及纵向沿着燃烧器，以实现蒸发流体流和燃烧产物之间良好的混合，同时促进沿燃烧室长度均匀的轴向流动。蒸发构件的第三个功能可以是获得径向向内的稀释流体速度，以便提供缓冲或另外截断燃烧产物中灰分或其它污染物的固体和/或液体微粒，防止冲击蒸发层表面并导致堵塞、侵蚀、腐蚀或其它损害。例如，在 燃烧具有残留的惰性不可燃残余物的燃料(诸如煤)时，这样的因素可以是非常重要的。环绕蒸发构件的燃烧器压力容器的内壁还可以是绝热的，以使燃烧器内的高温蒸发流体流绝热。在某些实施方式中，可提供混合设置(未示出)，以便将待要弓I入燃烧设备300的物质在引入之前合并。特定地，燃料、O2和循环流体(例如，CO2循环流体)中两种或所有三种燃料的任意组合都可在引入燃烧设备300之前在任选的混合设置中被合并。被引入燃烧设备300的燃料15(诸如浆料流255)与021 20以及再循环的循环流体503 一起燃烧以提供燃烧产物流320。在特定的实施方式中，燃烧设备300为蒸发冷却燃烧器，诸如以上所述的。燃烧温度可根据具体的工艺参数改变--例如，所使用的燃料类型、弓I入燃烧器的循环流体与燃料中的碳的摩尔比例，和/或被引入燃烧器的CO2与O2的摩尔比例。在特定的实施方式中，燃烧温度为如上关于蒸发冷却燃烧器的说明中所述的温度。在特别优选的实施方式中，如本文所述的，超过约1，ooo°c的燃烧温度可具有优势。还可以有用的是控制燃烧温度，使得离开燃烧器的燃烧产物流具有所期望的温度。例如，使离开燃烧器的燃烧产物流的温度为下述可以是有益的:至少约700°C、至少约900°C、至少约1，200°C，或至少约1，600°C。在一些实施方式中，燃烧产物流的温度可为约700°C至约 1，600°C，或者约 1，000°C至约 1,500。。。特定地，燃烧产物流320的压力可与被引入燃烧设备300中的循环流体的压力相关。在特定的实施方式中，燃烧产物流320的压力可为被引入燃烧设备300的循环流体压力的至少约90%。离开燃烧设备300的燃烧产物流320的化学组成可根据所使用的燃料的类型而改变。重要的是，燃烧产物流将包括循环流体的主要成分(例如，CO2),其将再循环并再引入燃烧设备300或进一步循环。在进一步的实施方式中，燃烧产物流320可包括水蒸汽、SO2、SO3> HC1、NO、NO2, Hg、过量02、N2, Ar、不可燃物和/或其它颗粒物以及可能存在于被燃烧的燃料中的可能的其它污染物中的一种或多种。存在于燃烧产物流中的这些物质可在CO2循环流体流中持续存在，除非诸如通过本文中所述的方法而被去除。有利的是，依据本公开内容，可将燃烧产物流320引导至涡轮机400，而无需首先过滤出燃烧产物流320中的任何颗粒物质。在涡轮机400中，燃烧产物流320膨胀发电(例如，通过发电机400a产生动力)。涡轮机400可具有用于接收燃烧产物流320的入口以及用于释放涡轮机排放流410的出口。虽然在图1中示出了单个涡轮机400，但是应理解，也可以使用多于一个涡轮机，多个涡轮机串联连接，或者任选地由一个或多个其他组件(诸如其他燃烧组件、压缩组件、分离器组件，或类似组件)分开。涡轮机400具体地可以是具有如另外在本文中所述的叶片设计和/或总体设计的涡轮机。而且，该涡轮机可结合蒸发冷却或其它冷却技术，正如在本文中所述的。具体而言，该涡轮机设计可以是具有低叶片速度和灰分微粒冲击速度的涡轮机，从而使该涡轮机能够经受冲击而不发生明显侵蚀。通过在叶片表面和经过涡轮机的颗粒物质之间建立蒸发流体的持续流动阻挡层，涡轮机的 蒸发冷却可进一步免受颗粒侵蚀。返回图1，示范性系统和循环还包括在涡轮机400下游的过滤器5。可使涡轮机排放流410通过过滤器5以从中去除颗粒物质。将过滤器5安置在涡轮机400下游，而非涡轮机上游，是本公开内容的优势特征，因为燃烧产物流320可在离开燃烧器设备300后马上以较高的温度和压力膨胀穿过涡轮机，并因此可最大化动力生产。较低压力和较冷的涡轮机排放流410则可在过滤器5中过滤以从中去除作为颗粒流的7颗粒物质。因此可提供经过滤的基本上不含颗粒物质的涡轮机排放流420，以用于在燃烧循环中进一步的处理。在特定的实施方式中，过滤器5优选地可包括有效去除基本上所有存在于燃烧产物流320中的颗粒物质的配置。在一些实施方式中，过滤器5可包括旋风过滤器和/或烛式过滤器，并且在一些实施方式中，过滤可在约300°C至约775°C下进行。在特定的实施方式中，去除基本上所有的颗粒物可涵盖去除存在于燃烧产物流中的颗粒物体积的至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、至少99.5%。或至少99.8%。过滤器的这种颗粒物去除效率可与颗粒大小相关。例如，所提及的所去除颗粒的百分比可与过滤器将直径为至少0.1 μ m、至少约0.5 μ m、至少约I μ m、至少约5 μ m、至少约10 μ m、至少约25 μ m、至少约
50μ m、至少约100 μ m,或者至少约500 μ m的颗粒保留下来的能力相关。在一个实施方式中，燃烧产生的颗粒可在约0.1 μ m至约100 μ m的范围内，并且过滤器可被配置成基本上去除所有约I μ m以上、约5 μ m以上、约10 μ m以上，或者约20 μ m以上的颗粒，并使总颗粒水平降至低于约10mg/m3、低于约5mg/m3、低于约lmg/m3，或者约0.5mg/m3。在特定的实施方式中(即，其中CO2被用作循环流体)，经过滤的涡轮机排放流420可通过热交换器单元500(其可以是一系列热交换器)以形成未经处理的再循环流501。这种未经处理的再循环流501可通过冷水热交换器520而形成流521，其被输送至分离器540，以去除作为流542的次要成分(例如，H2O, SO2, SO4, NO2^NO3,和Hg)。在具体实施方式
中，分离器540可包括反应器，其提供了具有充足的停留时间的接触器，使得杂质可与水反应形成易于被去除的物质(例如酸)。来自分离器540的经净化的循环流体流541可通过压缩机550以形成流551，其可通过冷水热交换器560进一步冷却，以提供超临界高密度CO2循环流体561。在某些实施方式中，经净化的CO2循环流体541可被压缩成至少约7.5MPa或至少约8MPa的压力。流561的一部分可作为流562被抽取出来以在混合器250中用作流化介质，从而形成浆料流255。超临界高密度CO2循环流体流561另外在压缩机570中被进一步加压，以形成加压的超临界高密度CO2循环流体流571。流571中的一部分CO2可被抽取出来形成流572去往CO2管道或其它隔离装置。CO2的剩余部分可作为增压的超临界高密度CO2循环流体流573继续进行，其可返回通过热交换器500 (或系列热交换器)以加热流。在具体实施方式
中，在从冷水热交换器560中被排放出之后(并且在通过热交换器单元500进行加热之前)，CO2循环流体可以至少约200kg/m3、至少约300kg/m3、至少约500kg/m3、至少约750kg/m3,或至少约1，000kg/m3的密度来提供。在其他实施方式中，该密度可为约150kg/m3至约1，100kg/m3。流551通过冷水热交换器560可将CO2循环流体冷却至小于约60°C、小于约50°C，或小于约30°C的温度。在进入第二压缩机570的流561中的CO2循环流体可在至少12Mpa的压力下提供。在一些实施方式中，该流被增压至约15MPa至约50Mpa的压力。能够工作在所述温度下并能够达到所述压力的任何类型的压缩机都可被采用，诸如高压多级泵。经加热加压的超临界高密度CO2循环流体可作为第一流503离开热交换器500，以作为再循环循环流体被提供。在一些实施方式中，经加热加压的超临界高密度CO2循环流体可作为第二再循环循环流体流504离开热交换器500，以作为蒸发流体被提供给涡轮机叶片。优选地，第二再循环循环流体流504可以是可控的，使得在流中的循环流体的总质量或体积可随着需要增加或减少由蒸发流体提供的保护的要求而增加或减少。特别是，依据本公开内容的系统可包括流动控制设置，使得第二再循环循环流504可在需要时完全停止。注意在一些实施方式中，被提供给涡轮机400的再循环循环流体(例如，CO2)可在被提供给该涡轮机之前绕过热交换器500。在这点上，再循环CO2可通过压缩机570压缩，然后循环流体流571的一部分可绕过热交换器500并进入涡轮机400。从而CO2(或其它再循环循环流体)可被引入涡轮机400而不被热交换器500加温。因此，CO2 (或其它再循环循环流体)可在低于被热交换器加温的流体温度的温度下被引入涡轮机。在这点上，CO2 (或其它再循环循环流体)可在低于约30(TC、低于约20(TC、低于约100°C、低于约55°C，或者低于约25°C的温度下被引入涡轮机，并且因此，CO2 (或其它再循环循环流体)可用于冷却涡轮机400。为了补偿将相对较冷的循环流体添加至涡轮机400，O2可行进通过热交换器500以使O2升温，然后O2可与被引导至燃烧器300的再循环循环流体503合并，以补偿另外可能发生的效率降低。在某些实施方式中，离开热交换器(或在使用两个或更多热交换器时的一系列中最后的热交换器)冷端的循环流体的温度可低于约200°C、低于约100°C、低于约75°C，或者低于约40 °C。在某些实施方式中，因此，接收涡轮机排放流的热交换器要由设计成承受极端条件的高性能材料形成可以是有益的。例如，热交换器可包括丨NCONELa合金或类似材料。优选地，热交换器包括能够承受至少约700°C、至少约900°C，或至少约1，200°C的持续工作温度的材料。一个或多个热交换器包括向可存在于燃烧产物流中的次要物质类型提供良好的耐化学性的材料可以是有益的。INCONEL 合金可从Special Metals Corporation获得，并且一些实施方式可包括奥氏体镍-铬基合金(austenitic nickel-chromium-basedalloys)。合适的热交换器可包括在HEATRICr'商标下可获得的那些(可从Meggitt USA，Houston, TX 获得)。如上所述，除水分以外，CO2循环流体可包含其它次要成分，诸如燃料衍生的、燃烧衍生的，以及氧衍生的杂质。CO2循环流体中的这些次要成分(通常被识别为杂质或污染物)可使用适宜的方法(例如，在第2008/0226515号美国专利申请公开中所定义的以及第EP1952874和EP1953486号欧洲专利申请中所定义的方法，在此结合其全部内容作为参考)全部从经冷却的CO2循环流体中去除掉。例如，SO2和SO3可100%转化成硫酸，而>95%的NO和NO2可转化成硝酸。存在于CO2循环流体中的任意过量的O2可被分离成富集流，用于任选性地再循环至燃烧器中。任何存在的惰性气体(例如,N2和Ar)可在低压下被排出到大气中。如以上所述的，结合了依据本公开内容所配置的涡轮机的动力生产循环可在高效下工作，部分地因为燃烧产物流(例如，由诸如煤的固体燃料的燃烧产生)可被直接输入涡轮机，而无需首先过滤出存在于燃烧产物流中的颗粒物质。特定地，本发明的涡轮机配置消除或大大降低了由于未燃烧物质的冲击而产生的叶片侵蚀。即使本公开内容提供了对于涡轮机材料的这种有价值的保护，但是仍存在由于涡轮机组件与燃烧产物流的颗粒成分相互作用而产生的涡轮机冲击的可能性。例如，粘结和凝结(或凝固)在涡轮机叶片上的液态灰分可导致成渣、效率损失，和/或失去转子平衡。因此，在某些实施方式中，本公开内容提供了将特定组件弓I入燃烧循环中，以减轻和/或至少部分地从涡轮机组件上，特别是涡轮机叶片上，去除聚集物或化学沉积物。虽然灰分聚集物在本文中作为例证，但是应理解，通过本公开内容的实施方式所提供的清洁处理将预期有效地至少部分去除或完全去除由于存在于燃烧产物流中的物质(尤其是颗粒物质)所引起的涡轮机组件上任何类型的沉积物。因此，各种类型的灰分物、灰分衍生物质以及碳可通过本文所提供的清洁处理来去除。通过采用蒸发保护技术可防止涡轮机组件例如涡轮机叶片上的化学沉积物的聚集。例如，如图1所见，热的再循环工作流体(例如CO2)可从热交换器500的热端作为流504被提取出来并被传递至涡轮机400。例如，热的再循环工作流体可被传递至涡轮机转子，然后通过涡轮机叶片，以提供对涡轮机叶片的蒸发保护。在这样的实施方式中，如果需要可对涡轮机叶片打孔，使得热的再循环工作流体基本上沿着叶片整个表面，或者至少沿着位于进入涡轮机的燃烧产物流的直接路径中的叶片前表面，离开叶片。在具体实施方式
中，离开叶片的最大的蒸发流体流量将处于叶片的前缘处。蒸发流体可在各种温度下提供。在一些实施方式中，用于涡轮机的蒸发流体可处于进入涡轮机的燃烧产物流温度的约10%以内、约8%以内、约5%以内，或约2%以内的温度下。在这样的实施方式中，用于涡轮机的蒸发流体温度的特征可在于基本上类似于进入涡轮机的燃烧产物流的温度。在其它实施方式中，被引导至涡轮机用于蒸发保护的蒸发流体可比进入涡轮机的燃烧产物流温度的小15%至约90%、小约15%至约60%、小约15%至约50%，或者小约20%至约40%。在这样的实施方式中，用于涡轮机的蒸发流体的温度的特征可在于基本上小于进入涡轮机的燃烧产物流的温度。在一些实施方式中，将蒸发流体用于涡轮机叶片可实现多种功能。例如，由于蒸发流体可基本上阻止燃烧产物流中的颗粒物质实际接触叶片表面，所以其可有效地用于保护涡轮机叶片。确切的说，由蒸发流体形成的保护屏障可偏转或以其他方式重新引导围绕涡轮机叶片的颗粒物质。热的再循环工作流体还可起到加热叶片尤其是涡轮机出口一侧上的叶片表面的作用。这种额外的加热可防止在涡轮机出口一侧和/或入口一侧的叶片表面冷却至液体灰分(或在燃烧产物流的温度下为液体并且其凝固点(或凝结点)小于燃烧产物流的温度但大于环境温度的其它物质)将凝固的温度(即，物质的凝固温度)。这防止实际接触涡轮机叶片表面的液体微粒凝结(或凝固)并因此沉积在叶片表面上。在一些实施方式中，蒸发保护可消除颗粒凝固(或凝结)。在这点上，在一些实施方式中，所有灰分可在大致870°C至980°C以上保持熔融。在其它实施方式中，相对于在未结合蒸发保护的相同循环和系统，颗粒凝固能够减少。在颗粒凝固程度降低但未消除的程度上，对涡轮机组件的定期清洁可能是必要的。在特定的实施方式中，对涡轮机组件(诸如涡轮机叶片)的清洁作用可通过在燃烧循环或系统中引入清洁组件来实现。在图2中示出的循环示出了系统，其中，涡轮机叶片清洁物质可被引导穿过涡轮机以实现对涡轮机叶片的清洁。有益地，可平行于燃烧产物流将清洁物质引导穿过涡轮机。因此，可实现清洁作用而不中断动力生产燃烧循环。在一些实施方式中，可期望改变在本文中所讨论的一个或多个循环参数以促进清洁过程(例如，改变燃烧产物流的温度，提高再循环流体与燃料之比，等等)。在涡轮机叶片受到蒸发保护的实施方式中，可期望终止蒸发流体流以促进清洁物质与涡轮机叶片的接触。但是，在清洁过程期间燃烧和发电可继续进行。相对于图1，但是在本实施方式中，第三再循环循环流体流506可离开热交换器500并通过清洁物质接头600，其中清洁物质与第三再循环循环流体流506合并以形成清洁物质流610。清洁物质接头600可包括适于将第三再循环循环流体流506与清洁物质合并的任意结构、单元或设备，其中，清洁物质以连续流提供，或者分批提供。优选地，清洁物质接头被配置成使得清洁物质与第三再循环循环流体流506合并并与其一起流动。同样如以上关于第二再循环循环流体流504所述的，可控制第三再循环循环流体流506，使得流速为零或可为有效地将清洁物质传输至涡轮机所需的任意速率。清洁物质可为有效接触涡轮机叶片表面并可以物理或化学方式从其上去除固体沉积物的任意物质。优选地，清洁物质包括有效去除沉积物且最小化直至不侵蚀叶片表面本身的物质。固体清洁物质可包括被配置成在流动温度下不熔化的碳微粒、氧化铝微粒或其它硬微粒。在较低冲击速度下可发生对灰分但非叶片的侵蚀，这是因为灰分可形成比叶片更低的断裂强度。液体清洁物质可包括钾化合物，诸如氧化钾、碳酸盐或氢氧化钾。钾化合物可充当助熔剂以降低灰分的熔点，使其可熔化脱离叶片。气态清洁物质可包括氧气，其可氧化诸如碳的沉积物。在清洁物质接头600处与第三再循环循环流体流506合并的固体或液体清洁物质可以小于约0.5%、小于约0.1%，或小于约0.01%的清洁物质流610的总质量流速，并且可以为清洁物质流总固体质量流速的约0.001%至约0.1%，约0.1%至约1%，或者约0.0001%至约0.01%。在清洁物质接头600处与第三再循环循环流动流506合并的气态清洁物质可以小于约5%、小于约2%，或者小于约1%的清洁物质流610的总质量流速，并且可以为清洁物质流总质量流速的约0.1%至约0.2%，约0.01%至约1%，或者从约0.01%至约5%。在一个实施方式中，只要由发电机400a输出的动力从约2%降至约5%，从约5%降至约10%，或者从约1%降至约2%，就可以开始清洁循环。例如，清洁操作可从约每周进行一次至约每三年进行一次。在一些实施方式中，清洁循环可持续约5分钟至约一小时。
清洁物质流610可直接流入涡轮机400。在此类实施方式中，清洁物质流可在去往涡轮机400的公共入口与燃烧产物流320合并，或者清洁物质流610和燃烧产物流320可具有进入涡轮机的单独入口，使得流在涡轮机400内部的点处合并。在所述的实施方式中，清洁物质流610首先在流组合器开关650中与燃烧产物流320合并。因此，在清洁循环中，合并的燃烧产物和清洁物质流326离开流组合器开关650并进入涡轮机400。在一些实施方式中，可使用持续的清洁处理，其中，可维持第三再循环循环流体流506的一些最小化流动，使得一定量的清洁物质被持续引入涡轮机中。第三再循环循环流体流506的流动可周期性地向上或向下调整以增加或减少循环的清洁容量。在其它实施方式中，可关闭第三再循环循环流体流506，使得没有清洁物质从清洁物质接头600通过进入流组合器开关650。在这种操作模式下，燃烧产物流320可绕过流组合器开关650，并直接通过进入涡轮机，如图1所示。可选地，燃烧产物流320可持续流动通过组合器开关650，但是在缺乏引入的清洁物质流610时，离开组合器开关650的流基本上是燃烧产物流320，而不是组合的燃烧产物和清洁物质流326。在清洁循环起作用的实施方式中，从涡轮机叶片去除的沉积物或残留物可以就图1所述的方式经由过滤器5从该循环中被去除。同样地，当使用固体清洁物质时，固体清洁物质可经由过滤器5从循环中被去除。在一些实施方式中，过滤器5可以是多单元过滤器，其中第一过滤器介质或单元在燃烧循环的正常过程中被采用，并且第二过滤器介质或单元可在收集清洁物质和所去除的叶片沉积物的清洁循环过程中被使用，而不会不必要地使在正常燃烧循环中使用的过滤器结垢。本发明的系统可结合适当的设备以促进过滤器之间的这种转换。示例实施方式现在将具体参考以下实例描述本公开内容，其并非意图限制本公开内容，而是被提供以示出示范性实施方式。图3示出了燃烧器1000的示例实施方式，其可在依据本文所揭示的系统和方法中采用。燃烧器1000可界定出燃烧室1002，燃料和O2被引导穿过燃料入口 1004以及O2入口 1006进入该燃烧室。因此，燃料可被燃烧以形成燃烧产物流1008。燃烧器1000可包括壳体，其包括外壳体1010和内壳体1012。内壳体1012可包括蒸发材料，诸如多孔烧结材料(例如，多孔烧结金属材料)，其被配置成接收蒸发流体1014并使从其中穿过的流体蒸发，以形成被配置成降低壳体上附带的热量的蒸发层1016。在一些实施方式中，蒸发流体1014可通过入口 1026被接收，尽管在一些实施方式中，蒸发流体也可从连接至燃烧器的涡轮机接收，如下面所述的。因此，燃烧器1000可被配置成承受在燃烧室1002中所产生的热量，而不必采用诸如高温合金的昂贵的耐热材料，和/或，燃烧器可在提高的燃烧温度下工作。如以上所述的，燃烧器产生的燃烧产物流可被用于驱动涡轮机。在这点上，图4示出了涡轮机2000的示例实施方式。在一个实施方式中，涡轮机2000可包括入口导管2002，其被配置成连接到燃烧器(例如，燃烧器1000)的出口，并将燃烧产物流(例如，燃烧产物流1008)引导至涡轮机壳体2004的入口。涡轮机2000可包括转子2006，其上附着有多个叶片2008。转子2006可包括被配置成将燃烧产物流围绕转子分流的环形分流器2010。因此，燃烧产物流1008可膨胀同时行进穿过涡轮机2000，从而在涡轮机排放流2012被排放穿过一个或多个出口 2014之前，使得叶片2008使转子2006以及动力轴2011 (其可与转子成一体，或连接至转子上)转动。因此，涡轮机2000可驱动发电机或其它设备。如图4中进一步示出的，入口导管2002可包括内壳体2016和外壳体2018。而且，涡轮机2000的壳体2004可包括内壳体2020和外壳体2022。蒸发流体2024可从入口 2026被引导至入口导管2002和涡轮机2000的内壳体2016、2020和外壳体2018、2020之间。内壳体2016、2020可包括蒸发材料，诸如多孔烧结材料(例如，多孔烧结金属材料)，其被配置成接收蒸发流体2024并使从其中穿过的流体蒸发。从而在燃烧产物流1008和入口导管2002的内表面之间可形成蒸发层2028，并且在叶片2008和内壳体2020的内表面之间可形成蒸发层2030，并且内壳体可通过蒸发流体2024冷却或以其他方式受到保护。在一些实施方式中，被提供给涡轮机的蒸发流体还可被提供给燃烧器用于蒸发冷却。在这点上，在一些实施方式中，例如，入口导管可与燃烧器配合，使得燃烧流体被提供至其中。但是，在一些实施方式中，提供给燃烧器的蒸发流体可额外地或可选地从分开的入口 1026提供。此外，在一些实施方式中，蒸发流体2024还可通过可在动力轴2011中形成的第二入口 2032而被引入涡轮机2000中。因此，蒸发流体2024可穿行通过动力轴2011进入转子2006。转子2006和/或叶片2008可包括蒸发材料，诸如多孔烧结材料(例如，多孔烧结金属材料)，其被配置成接收蒸发流体2024并使从其中穿过的流体蒸发到达其外表面。因此，转子2006和/或叶片2008可通过蒸发流体2024来冷却，或者另外通过蒸发流体2024可免受燃烧产物流1008及其中的颗粒的损害。图5和图6说明了燃烧器2000’的可选实施方式。如所述的，多个燃烧器1000’可被配置成驱动涡轮机2000’。具体而言，燃烧器1000’可相对于转子2006’所确定的主轴成径向设置，如图6所示。如图5所示，除燃烧器1000’可围绕转子2006’的外周供给燃烧产物流1008’以外，涡轮机2000’可基本上与图4中所示出的涡轮机2000的实施方式类似。因此，环形分流器可不必围绕转子2006’分流燃烧产物流1008’。除燃烧器围绕转子2006’布置以外，每一个燃烧器1000’可基本上与以上所述的燃烧器1000相似。图7示出了可在本文所揭示的涡轮机中采用的涡轮机叶片2008A的实施方式的横向截面图。涡轮机叶片2008A可包括外层3002和核心3004。核心3004可定义成相对强金属，或被配置成加强构件的其它材料。如在本文中使用的强金属是指在适当的高温下强度大于约10，000PS1、大于约20，000PSI或大于约30，000PSI并且在适宜的温度下具有耐化学性的金属。示例包括不锈钢合金以及高镍合金，例如铬镍铁合金(Inconel)等。因此，本公开内容允许使用诸如不锈钢(例如，316不锈钢)的较低成本的合金，或具有较低镍和钴含量的其它合金，来替代具有相对很高镍和钴含量并因此非常昂贵的典型的高温合金。在这点上，多晶316不锈钢可比多晶高温合金每磅便宜高达二十倍，并且比单晶高温合金叶片每磅便宜两千倍。而且，核心3004可定义出一个或多个通道3006。通道3006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导至外层3002上。在一些实施方式中，外层3002可定义出叶片2008A的一部分或整体外部表面3008。此外，外层3002可包括多孔材料，诸如多孔烧结金属材料。因此，核心3004中的通道3006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导至外层3002上。因此，蒸发流体可流动通过涡轮机叶片2008A的外层3002，并且环绕涡轮机叶片的外部表面3008提供蒸发层，该蒸发层可保护涡轮机叶片免于热量和/或受到颗粒物的冲击。在这点上，应理解，本文所揭示的涡轮机叶片和/或系统的其它组件可受到蒸发保护，这意味着无论蒸发作用是否冷却该组件，蒸发流体都被引导至其表面的至少一部分上。例如，无论蒸发流体的温度如何，组件可受到蒸发流体的蒸发保护，该蒸发流体保护该组件的表面免受颗粒物或其它物质的冲击。相反地，组件可额外地或可选地受到蒸发流体的蒸发保护，该蒸发流体冷却组件或充当降低组件加热的屏障。如以上所述的，在与在本文中描述的系统和装置相关联的其它组件中可额外地或可选地采用蒸发流体。在这点上，图8示出了通过被配置成将燃烧产物流从燃烧器传送至涡轮机的入口导管2002A的一部分的截面图。入口导管2002A可包括内层4002和外层4004。外层4004可包括壳状物，其可包括如以上所述的强金属，其被配置成向入口导管2002A提供强度。而且，出口层4004可定义出一个或多个通道4006。所述通道4006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导进入内层4002。在一些实施方式中，内层4002可界定出入口导管2002A的一部分或整个的内表面4008。而且，内层4002可包括多孔材料，诸如多孔烧结金属材料。因此，在外层4004中的通路4006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导至内层4002中。因此，蒸发流体可流动通过入口导管2002A的内层4002，并在入口导管的内表面4008上提供蒸发层，其可保护入口导管免受热量和/或颗粒物的冲击。如图9所示，在入口导管2002B的一个实施方式中，可额外地提供绝热层4010和第二外层4012。在一些实施方式中，绝热层4010和第二外层4012可围绕着内层4002以及外层4004。绝热层4010可使入口导管2002B绝热，以便将更多的热量保留在其中，这将提高采用绝热层的系统的效率。而且，第二外层4012可向入口导管2002B提供额外的强度。但是，在本文所述的系统和装置的其它组件(诸如，涡轮机)中可额外地或可选地采用上述各种材料层和特征。图10示出了通过依据可选实施方式的涡轮机叶片2008B的纵向截面图。涡轮机叶片2008B可包括一个或多个加强构件，诸如一个或多个连杆5014。连杆5014可包括金属材料，或被配置成向涡轮机叶片2008B提供强度的其它材料。涡轮机叶片2008B可进一步限定出一个或多个通道5006。通道5006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导至形成涡轮机叶片2008B的材料上。在这点上，涡轮机叶片2008B可包括多孔材料，诸如多孔烧结金属材料。因此，在涡轮机叶片2008B中的通道5006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体引导通过涡轮机叶片，以在涡轮机叶片的外表面5008上提供蒸发层，该蒸发层可保护涡轮机叶片免受热量和/或颗粒物的冲击。在一些实施方式中，涡轮机叶片2008B可被配置成在涡轮机叶片的前缘5016处定义出蒸发流体流量，其可大于在涡轮机叶片后缘5018处的蒸发流体流量。这可对前缘提供更大的保护，由于另一方面前缘可比涡轮机叶片的其余部分更倾向于受到微粒冲击，所以这是所期望的。在这点上，涡轮机叶片2008B中的一个或多个通道5006可在前缘5016处(见例如通道5006A)定义出这样的蒸发流体入口面积，其比后缘5018处(见例如通道5006B)的一个或多个通道的蒸发流体入口面积更大。可选地，在前缘处可比在后缘处形成更多数量的通道。图11至图13示出了涡轮机叶片2008C的可选实施方式。如所示出的，涡轮机叶片2008C可定义出包括一个或多个内部肋6020的整体结构。内部肋6020可起到加强构件的作用，其被配置成向涡轮机叶片2008C提供强度。内部肋6020可与涡轮机叶片2008C的外层6002和/或基础构件6022整体形成。
涡轮机叶片2008C可包括一个或多个通道6006，其可被内部肋6020分隔开。通道6006可被配置成接收蒸发流体(例如，从基础构件6022所连接的转子)并将蒸发流体引导通过外层6002。在这点上，涡轮机叶片2008C可包括多孔材料，诸如多孔烧结金属材料。因此，在涡轮机叶片2008C中的通道6006可被配置成接收蒸发流体并将蒸发流体弓I导通过涡轮机叶片的外层6002，以在涡轮机叶片的外表面6008处提供蒸发层，其可保护涡轮机叶片免受热量和/或颗粒物的冲击。如进一步说明的，在涡轮机叶片2008C中的通道6006可在前缘6016处(见例如通道6006A)定义出这样的蒸发流体入口面积，其可比在后缘6018处(见例如通道6006B)的一个或多个通道的蒸发流体入口面积更大。因此，在一些实施方式中，涡轮机叶片2008C可被配置成在涡轮机叶片的前缘6016处定义出这样的蒸发流体流量，其比在涡轮机叶片的后缘6018处的蒸发流体流量更大。图14示出了通过涡轮机叶片2008D的其他实施方式的横向横截面图。如所示的，涡轮机叶片2008D可包括外层7002，其定义出在后缘7018处的壁厚度比在前缘7016处的壁厚度更厚。在这点上，涡轮机叶片2008D可包括多孔材料，诸如多孔烧结金属材料。因此，蒸发流体可被引导通过涡轮机叶片2008D，使得其行进通过外层7002以在涡轮机叶片的外表面7008处提供蒸发层，其可保护涡轮机叶片免受热量和/或颗粒物的冲击。由于外层7002的壁厚度在后缘7018处大于前缘7016处，涡轮机叶片2008D可在前缘处定义出这样的蒸发流体流量，其大于在后缘处的蒸发流体流量。而且，依据本文所揭示的各种实施方式的涡轮机叶片可定义出在涡轮机叶片的根部和顶部之间变化的孔隙率(见例如图13所示出的涡轮机叶片2008C的根部6026和顶部6028)。在这点上，在一些实施方式中，本文所揭示的涡轮机叶片可被配置成在涡轮机叶片的顶部处定义出这样的蒸发流体流量，其大于在涡轮机叶片根部处的蒸发流体流量。这可以向涡轮机叶片提供额外的保护，由于涡轮机叶片的顶部相比涡轮机叶片上的任意其它点以更大的速度运动，所以这种额外保护是所期望的。例如，图15A图解了通过涡轮机叶片2008E的纵向截面图。如所示出的，涡轮机叶片2008E定义出在根部8026和顶部8028之间不同的孔隙率。具体而言，涡轮机叶片2008E在顶部8028处比在根部8026处具有更多孔，使得与涡轮机叶片的根部相比，相对更多的蒸发流体可流出涡轮机叶片的顶部。在这点上，涡轮机叶片2008E可包括被配置成使从其中通过的蒸发流体蒸发的多孔材料，例如多孔烧结金属材料，正如以上所讨论的。如所示出的，在一些实施方式中，多孔材料可定义出多个层8030A至8030D，其中，这些层的孔隙率从根部至顶部增加。层8030A至8030D可由不同材料或由烧结成不同程度的相同材料形成，并且因此其孔隙率是变化的。在一些实施方式中，这些层可被层压在一起，尽管这些层也可以各种其它方式连接。在另一个实施方式中，如图15B所示，涡轮机叶片2008E’定义出在根部2026’和顶部8028’之间不一致的孔隙率，正如以上参考图15B所述的。但是，如所示出的，在一些实施方式中，多孔材料可定义出孔隙率梯度，其中，例如，材料的孔隙从8026’至顶部8028’增多。在这点上，在一些实施方式中，材料的孔隙率在各种不同位置处可改变，而无需存在形成不同孔隙率的不同的层。也可使用涡轮机叶片的各种其它的配置。例如，在一些实施方式中，涡轮机叶片可被配置成在前缘处定义出这样的蒸发流体的流量，其基本上等于或小于涡轮机叶片后缘处的蒸发流体的流量。此外，在一些实施方式中，涡轮机叶片可被配置成在顶部处定义出这样的蒸发流体的流量，其基本上等于或小于涡轮机叶片根部处的蒸发流体的流量。此外，前缘和后缘之间的孔隙率变化还可用于以关于控制根部和顶部之间的蒸发流所述的类似方式控制离开叶片的蒸发流体的流量。因此，例如，形成涡轮机叶片(或其它组件)的材料的孔隙率可在根部和顶部之间增多，在根部和顶部之间减少，在叶片的中心处相对于外围部分相对更高或更低，从前缘到后缘增多或减少，等。孔隙率梯度或孔隙率层可从约10%的孔隙率增多或减少至约90%的孔隙率，约25%的孔隙率增多或减少至约75%的孔隙率，或者约1%的孔隙率增多或减少至约25%的孔隙率。因此，蒸发流体可被配置成冷却和/或以其他方式保护在本文中所揭示的系统和装置中的各种组件。在这点上，图16示出了 100 μ m灰分微粒902相对于涡轮机叶片906的外表面904所计算出的轨迹900。灰分微粒轨迹900基于下述而建模:灰分微粒902初始以75m/s向涡轮机叶片906行进，且CO2蒸发流体流908以2m/s从涡轮机叶片的外表面904蒸发。涡轮机中的循环流体 可处于300巴(30MPa)以及700°C下。如所述的，蒸发流体908阻止灰分微粒902接触涡轮机叶片906。具体而言，计算出灰分颗粒902距离涡轮机叶片外表面904约0.2mm。因此，对涡轮机叶片906的侵蚀是可避免的。类似地，图17示出了依据本公开内容50 μ m灰分微粒1002相对于燃烧器1006的内表面1004所计算出的微粒轨迹100的一个示例。灰分微粒轨迹1000基于下述而建模:灰分微粒1002初始以50m/s的速度垂直于1006的内表面1004行进，且燃烧气体的轴向流动速度约3m/s，超过约90%C02的燃烧气体组成，燃烧气体温度约1，500，压力约300巴(30MPa)，蒸发流体1008在径向上(例如，垂直于轴向燃烧气体流动)的径向蒸发流速约Im/S。如所示出的，蒸发流体1008阻止灰分微粒1002接触燃烧器1006的内表面1004。计算出灰分微粒1002距离燃烧器1006的内表面1004仅约0.2mm。因此，对燃烧器1006的内表面1004的侵蚀是可避免的。下面的表I提供了用于常规发电厂天然气涡轮机设计的各种操作参数。在图18中示出了这种典型的涡轮机1100的横截面。作为对比，下面的图2提供了用于操作依据本公开内容的高压、低速涡轮机的相同参数。在图19中示出了依据本公开内容的示范性涡轮机1200的横截面。如通过将常规涡轮机1100与本公开内容的涡轮机1200对比所见的，本公开内容的涡轮机可形成相对更小的直径，这是因为在一些实施方式中，与常规涡轮机的涡轮机叶片1108相比，本公开内容的涡轮机采用了相对更短的涡轮机叶片2008F。在这点上，如在下表中所示出的，在一些实施方式中，与常规涡轮机1100的涡轮机叶片1108相比，本公开内容的涡轮机1200的涡轮机叶片2008F可形成相对更小的平均内半径(S卩，从转子2006F的中心至涡轮机叶片的根部)、相对更小的平均外半径(S卩，从转子的中心至涡轮机叶片的顶部)，以及相对更小的平均半径(内外半径的平均值)。同样地，与常规涡轮机1100相t匕，本公开内容的涡轮机1200可定义出相对更大的长度与直径之比。此外，相比常规涡轮机1100，本公开内容的涡轮机1200可包括相对更多数量的涡轮机叶片2008F。此外，本公开内容的涡轮机1200的转子2006F的直径可小于常规涡轮机1100的转子1106的直径。
权利要求
1.一种涡轮机装置，包括 多个组件，其包括 壳体，其限定出被配置成接收燃烧产物流的入口，以及出口 ； 位于所述壳体中的转子；以及 从所述转子延伸出的多个叶片， 其中，以下条件中的一项或两项被满足 (1)一个或多个所述组件包括多孔烧结材料，所述多孔烧结材料被配置成引导蒸发流体从其中通过；并且 (2)涡轮机装置的长度与所述叶片的平均直径之比大于约4。
2.如权利要求I所述的涡轮机装置，其中，条件(I)满足。
3.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述多孔烧结材料限定出所述叶片的整体外表面。
4.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述壳体包括所述多孔烧结材料，并且所述多孔烧结材料被配置成将所述蒸发流体引导至所述壳体的内表面。
5.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述转子包括所述多孔烧结材料，并且所述多孔烧结材料被配置成将所述蒸发流体引导至所述转子的外表面。
6.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述转子包括环形分流器，其被配置成使所述燃烧产物流绕所述转子分流。
7.如权利要求2所述的涡轮机装置，还包括入口导管，其被连接至所述壳体的入口，并被配置成连接至燃烧器装置的出口，并从其中接收所述燃烧产物流， 其中，所述入口导管包括所述多孔烧结材料，并且所述多孔烧结材料被配置成将所述蒸发流体弓I导至所述入口导管的内表面。
8.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述壳体的所述入口被配置成直接连接至燃烧器装置的出口。
9.如权利要求8所述的涡轮机装置，其中，所述壳体的所述入口被配置成从相对于所述转子所定义出的主轴径向设置的多个燃烧器接收所述燃烧产物流。
10.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述叶片包括所述多孔烧结材料，所述多孔烧结材料被配置成将所述蒸发流体弓I导至所述叶片的外表面。
11.如权利要求10所述的涡轮机装置，其中，所述叶片分别还包括至少一个加强构件。
12.如权利要求11所述的涡轮机装置，其中，所述加强构件包括延伸穿过每一个所述叶片中的所述多孔烧结材料的连杆。
13.如权利要求12所述的涡轮机装置，其中，所述加强构件包括核心，其中，所述多孔烧结材料绕所述核心延伸。
14.如权利要求13所述的涡轮机装置，其中，所述核心界定出一个或多个通道，其被配置成接收所述蒸发流体，并将所述蒸发流体引导至所述多孔烧结材料中。
15.如权利要求10所述的涡轮机装置，其中，在所述叶片中界定出一个或多个通道，并且 其中，所述通道被配置成接收所述蒸发流体并将所述蒸发流体引导至所述多孔烧结材料中。
16.如权利要求10所述的涡轮机装置，其中，所述叶片中的每一个从前缘延伸至后缘，并且 其中，所述叶片被配置成在所述前缘处界定出的蒸发流体的流量大于在所述后缘处的蒸发流体的流量。
17.如权利要求16所述的涡轮机装置，其中，所述叶片中的每一个在所述前缘处定义出蒸发流入口面积，其大于在所述后缘的蒸发流体入口面积。
18.如权利要求16所述的涡轮机装置，其中，所述叶片中的每一个界定出在所述后缘处比在所述前缘处更大的壁厚度。
19.如权利要求10所述的涡轮机装置，其中，所述叶片中的每一个从所述转子的根部延伸至顶部，并且 其中，所述多孔烧结材料定义出在所述根部至所述顶部之间变化的孔隙率。
20.如权利要求19所述的涡轮机装置，其中，所述多孔烧结材料的所述孔隙率被配置成定义出在所述顶部处的所述蒸发流体的流量大于在所述根部处的所述蒸发流体的流量。
21.如权利要求19所述的涡轮机装置，其中，所述多孔烧结材料的所述孔隙率被配置成定义出在所述顶部处的所述蒸发流体的流量基本上等于在所述根部处的所述蒸发流体的流量。
22.如权利要求19所述的涡轮机装置，其中，所述多孔烧结材料定义出多个层，其中，所述层的所述孔隙率从所述根部至所述顶部增加。
23.如权利要求10所述的涡轮机装置，其中，所述各个叶片分别定义出包括多个内部肋的整体结构。
24.如权利要求2所述的涡轮机装置，其中，所述组件还包括多个定子，其中，所述定子包括所述多孔烧结材料，并且所述多孔烧结材料被配置成将所述蒸发流体引导至所述定子的外表面。
25.如权利要求2所述的涡轮机装置，还包括一个或多个密封件，其中，所述组件中的 一个或多个被配置成将所述蒸发流体弓I导至所述密封件。
26.如权利要求25所述的涡轮机装置，其中，所述密封件包括所述多孔烧结材料。
27.如权利要求I所述的涡轮机装置，其中，条件(2)满足。
28.如权利要求27所述的涡轮机装置，其中，所述涡轮机叶片的叶片高度小于约O.275m。
29.如权利要求27所述的涡轮机装置，其中，所述涡轮机装置包括小于约2，000个叶片。
30.如权利要求27所述的涡轮机装置，其中，所述叶片被蒸发保护。
31.如权利要求30所述的涡轮机装置，其中，所述叶片包括被配置成将蒸发流体引导至所述叶片的外表面的多孔烧结材料。
32.—种发电方法,包括 将燃料、O2和CO2循环流体引入燃烧器； 燃烧所述燃料以提供包括CO2的燃烧产物流； 使所述燃烧产物流膨胀穿过涡轮机以发电并输出涡轮机排放流； 处理所述涡轮机排放流以使所述CO2循环流体的至少一部分再循环至所述燃烧器中；抽出进行再循环的所述CO2循环流体的一部分；以及 将所述再循环的CO2循环流体用作蒸发流体。
33.如权利要求32所述的方法，其中，将所述再循环CO2循环流体用作蒸发流体包括在所述涡轮机中蒸发所述再循环CO2循环流体。
34.如权利要求32所述的方法，其中，将所述再循环CO2循环流体用作蒸发流体包括蒸发在所述燃烧器中循环的所述再循环C02。
35.如权利要求32所述的方法，还包括将所述燃烧产物流从所述燃烧器引导通过导管到达所述涡轮机， 其中，将所述再循环CO2循环流体用作蒸发流体包括在所述导管中蒸发所述再循环CO2循环流体。
36.如权利要求32所述的方法，还包括使所述再循环CO2循环流体调节至低于所述燃烧产物流温度的温度。
37.如权利要求32所述的方法，还包括使所述再循环CO2循环流体调节至基本等于所述燃烧产物流温度的温度。
38.如权利要求32所述的方法，还包括使所述再循环CO2循环流体调节至大于所述燃烧产物流温度的温度。
39.一种发电系统,包括 燃烧器，其被配置成用于接收燃料、O2和CO2循环流体流，并具有至少一个燃烧阶段，所述燃烧阶段在所述CO2循环流体流存在下燃烧所述燃料并提供包含CO2的燃烧产物流； 涡轮机，与所述燃烧器流体连通，所述涡轮机具有用于接收所述燃烧产物流的入口、用于释放包含CO2的涡轮机排放流的出口，以及多个涡轮机叶片； 一个或多个组件，其被配置成用于处理所述涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流， 其中，所述系统中的一个或多个组件被配置成将所述再循环CO2循环流体流中的一部分用作蒸发流体。
40.如权利要求39所述的发电系统，其中，被配置成用于处理所述涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流的所述一个或多个组件包括过滤器。
41.如权利要求40所述的发电系统，其中，被配置成用于处理所述涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流的所述一个或多个组件还包括热交换器。
42.如权利要求41所述的发电系统，其中，被配置成用于处理所述涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流的所述一个或多个组件还包括分离器。
43.如权利要求42所述的发电系统，其中，被配置成用于处理所述涡轮机排放流以形成再循环CO2循环流体流的所述一个或多个组件还包括压缩机。
44.如权利要求39所述的发电系统，其中，被配置成将所述再循环CO2循环流体流的一部分用作蒸发流体的所述一个或多个组件包括多孔烧结材料，所述过孔烧结材料被配置成用于接收从其中通过的所述蒸发流体。
45.如权利要求39所述的发电系统，其中，所述涡轮机叶片的叶片高度小于约O.275m。
46.如权利要求39所述的发电系统，其中，所述涡轮机包括小于约2000个涡轮机叶片。
47.如权利要求39所述的发电系统，其中，所述涡轮机的长度与所述叶片的平均直径之比大于约4。
48.—种发电方法,其包括 将燃料、O2和循环流体引入燃烧器中； 在所述燃烧器中燃烧所述燃料，以提供包含循环流体和颗粒物含量的燃烧产物流，所述燃烧产物流以确定的速度流动；以及 使所述燃烧产物流膨胀穿过包括多个涡轮机叶片的涡轮机以发电，并且输出涡轮机排放流，操作所述涡轮机，使得所述涡轮机叶片以小于约500mph的叶片速度转动。
49.如权利要求48所述的方法，还包括使所述涡轮机排放流通过过滤器，所述过滤器被配置成基本上去除所述涡轮机排放流中所含的所有颗粒物并形成经过滤的涡轮机排放流。
50.如权利要求49所述的方法，还包括使所述经过滤的涡轮机排放流通过热交换器，以提供经冷却的涡轮机排放流； 对所述经冷却的涡轮机排放流进行处理，以抽取所述涡轮机排放流中的一种或多种成分；以及 使所述经处理的涡轮机排放流返回通过所述热交换器以提供加热的再循环循环流体流。
51.如权利要求50所述的方法，还包括将所述经加热的再循环循环流体流的至少一部分引导至所述燃烧器。
52.如权利要求50所述的方法，还包括将所述经加热的再循环循环流体流的至少一部分引导至所述涡轮机。
53.如权利要求50所述的方法，还包括将所述经加热的再循环循环流体流的至少一部分引导至清洁材料单元，其中，所述经加热的再循环循环流体流与清洁材料合并以形成清洁材料流，在所述清洁材料流中的清洁材料被配置成去除由于所述燃烧产物流中存在颗粒物含量而形成的所述涡轮机叶片上的沉积物。
54.如权利要求53所述的方法，其中，所述清洁材料流被直接输入所述涡轮机中。
55.如权利要求53所述的方法，其中，所述清洁材料流与所述燃烧产物流合并以形成合并的燃烧产物和清洁材料流，其被引导至所述涡轮机中。
56.如权利要求48所述的方法，其中，所述循环流体包含C02。
57.如权利要求56所述的方法，其中，所述CO2以超临界状态提供。
58.如权利要求48所述的方法，还包括使所述经过滤的涡轮机排放流与颗粒状固体燃料合并以形成具有浆形式的额外的燃料；以及 将所述额外的燃料弓I入所述燃烧器。
59.如权利要求50所述的方法，还包括将再循环的所述循环流体的至少一部分用作蒸发流体。
60.如权利要求59所述的方法，其中，将再循环的所述循环流体用作所述蒸发流体包括使所述蒸发流体蒸发至所述涡轮机叶片的外表面上。
61.如权利要求60所述的方法，其中，使所述蒸发流体蒸发至所述涡轮机叶片的外表面上包括使所述蒸发流体蒸发通过多孔烧结材料。
62.—种发电系统,包括燃烧器，其被配置成接收燃料、O2和循环流体，并具有至少一个燃烧阶段，该燃烧阶段燃烧所述燃料并提供包含循环流体以及颗粒物含量的燃烧产物流； 涡轮机，其与所述燃烧器流体连通，所述涡轮机具有用于接收所述燃烧产物流的入口、用于释放涡轮机排放流的出口，以及足够尺寸的多个涡轮机叶片，使得所述涡轮机以小于约500mph的叶片速度工作；以及 过滤器，其与所述涡轮机的所述出口流体连通，并被配置成产生经过滤的涡轮机排放流。
63.如权利要求62所述的发电系统，还包括热交换器，其与所述过滤器流体连通，并被配置成接收经过 滤的涡轮机排放流。
64.如权利要求63所述的发电系统，还包括清洁材料单元，其与所述热交换器流动连通，所述清洁材料单元被配置成将清洁材料与从所述热交换器接收到的流体流合并，以形成清洁材料流。
65.如权利要求64所述的发电系统，还包括合流开关，其被配置成将所述清洁材料流与所述燃烧产物流合并，以形成合并的燃烧产物和清洁材料流，并将所述合并的燃烧产物和清洁材料流引导至所述涡轮机。
66.如权利要求62所述的发电系统，其中，所述叶片包括多孔烧结材料，所述多孔烧结材料被配置成将蒸发流体引导至所述叶片的外表面。
67.如权利要求66所述的发电系统，其中，所述多孔烧结材料界定出所述叶片的整体外表面。
68.如权利要求66所述的发电系统，其中，所述涡轮机包括转子，并且 其中，所述转子包括所述多孔烧结材料，并且所述多孔烧结材料被配置成将所述蒸发流体弓I导至所述转子的外表面。
全文摘要
本公开内容提供了通过控制、减少或消除由于颗粒引起的涡轮机叶片机械侵蚀或由于燃烧产物流中的气体引起的化学侵蚀，可使效率提高且组件成本降低的动力生产的方法、装置和系统。所述方法、装置和系统可包括使用以相对于在典型动力生产系统中所使用的常规涡轮机显著降低的叶片速度工作的涡轮机叶片。所述方法和系统还可将再循环的循环流体用于对涡轮机和/或其它组件的蒸发保护。进一步地，再循环的循环流体可被用于向涡轮机提供清洁材料。
文档编号F01D5/08GK103221640SQ201180055965
公开日2013年7月24日 申请日期2011年9月20日 优先权日2010年9月21日
发明者M.R.帕尔默, R.J.奥勒姆, J.E.费特维特 申请人:帕尔默实验室有限责任公司, 八河流资产有限责任公司