(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー変換システムへの作動的接続のための燃焼システムであって、
（ｉ）大気圧を超える燃焼圧での選択的作動のために構成及び配置された燃焼手段であって、
（ａ）少なくとも１つの燃焼室と、
（ｂ）選択された前記燃焼圧を超える圧力で、燃料の供給を受容れるように構成及び配置された燃料入力手段と、
（ｃ）前記選択された燃焼圧を超える圧力で、少なくとも７０％の純度を有する酸素の供給を受容れるように構成及び配置された酸素入力手段と、
（ｄ）前記選択された燃焼圧を超える圧力で、超臨界二酸化炭素の供給を受容れるように構成及び配置された二酸化炭素入力手段と、
（ｅ）前記燃焼室及び燃焼器からの燃焼の生成物の除去のための燃焼器アウトレット流路を画成する少なくとも１つの燃焼生成物アウトレット手段と、
（ｆ）少なくとも１つの燃焼生成物ストリーム再循環インレット手段と、
を有する前記燃焼器を具備する燃焼手段と、
（ii）前記酸素入力手段に作動可能に接続された酸素送出手段と、
（iii）前記燃料入力手段に作動可能に接続された燃料送出手段と、
（iv）前記エネルギー変換システムへの作動的接続のために構成及び配置された少なくとも第１の熱交換器手段であって、入力領域と、放出領域と、前記燃焼器から受容れた前記燃焼の生成物のために、前記入力領域と前記放出領域との間の流路を画成する少なくとも第１のフロー経路と、を有する、少なくとも第１の熱交換器手段と、
（ｖ）フロー経路を具備する燃焼排出手段と、
（vi）前記少なくとも１つの燃焼生成物ストリーム再循環インレット手段に作動可能に接続された再循環手段であって、少なくとも１つの循環ポンプを具備する再循環手段と、
（vii）前記燃焼の生成物の除去のために、第１の熱交換器手段の前記放出領域に作動可能に接続された燃焼放出手段であって、
（ａ）前記燃焼の生成物の再循環流と排気流との分割のための分割手段と、
（ｂ）前記再循環手段に作動可能に接続された再循環流送出手段と、
（ｃ）前記燃焼排出手段に作動可能に接続された排気流送出手段と、
を具備する燃焼放出手段と、
を具備する燃焼システム。
【請求項２】
前記エネルギー変換システムは、作動流体を有する閉鎖型ブレイトンサイクルシステムであり、及び第１の熱交換器手段は、前記閉鎖型ブレイトンサイクルシステムからの前記作動流体の供給のために、前記入力領域と前記放出領域との間の流路を画成する第２のフロー経路をさらに具備する、請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項３】
前記酸素入力手段は、少なくとも８０％の純度を有する酸素の供給を受容れるように構成及び配置される、請求項１又は請求項２に記載の燃焼システム。
【請求項４】
前記酸素入力手段は、少なくとも９０％の純度を有する酸素の供給を受容れるように構成及び配置される、請求項３に記載の燃焼システム。
【請求項５】
前記酸素入力手段は、少なくとも９５％の純度を有する酸素の供給を受容れるように構成及び配置される、請求項４に記載の燃焼システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの燃焼室の各々は、少なくとも１０ＭＰａの圧力で作動されるように構成及び配置される、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの燃焼室の各々は、１０〜２５ＭＰａの圧力で作動されるように構成及び配置される、請求項６に記載の燃焼システム。
【請求項８】
前記燃焼排出手段は、前記排気流のための調節手段に作動可能に接続されるように構成及び配置される、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項９】
前記調節手段は、水蒸気除去手段と、二酸化炭素生成物ストリームを生成するための不純物除去手段とを具備する、請求項８に記載の燃焼システム。
【請求項１０】
前記調節手段は、フラッシュセパレータ、重力分離装置及び膜処理手段のうちの少なくとも１つから選択される、請求項８に記載の燃焼システム。
【請求項１１】
前記再循環手段は、前記分割手段の上流に配設された少なくとも１つの凝縮物不通容器を具備する、請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項１２】
前記再循環手段に作動可能に接続された原動機をさらに具備する、請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項１３】
前記原動機は、タービン、エンジン、電動モータ及びこれらの組合せのうちの１つから選択される、請求項１２に記載の燃焼システム。
【請求項１４】
前記原動機は、前記燃焼排出手段の前記フロー経路内に配設される、請求項１２又は請求項１３に記載の燃焼システム。
【請求項１５】
前記燃焼排出手段に作動可能に接続された背圧レギュレータをさらに具備する、請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項１６】
前記第１の熱交換器手段は、印刷回路熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート型熱交換器から選択される、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項１７】
第１の熱交換器手段は、対向流熱交換器である、請求項１６に記載の燃焼システム。
【請求項１８】
前記燃焼排出手段への作動的接続のための少なくとも第２の熱交換器手段をさらに具備し、その第２の熱交換器手段は、入力領域と放出領域とを有し、及び前記排気流のために、前記入力領域と前記放出領域との間にフロー経路を画成している、請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項１９】
第２の熱交換器手段は、流入する酸素のストリームのための流路を画成する第２のフロー経路を具備する、請求項１８に記載の燃焼システム。
【請求項２０】
第２の熱交換器手段は、印刷回路熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート型熱交換器から選択される、請求項１８又は請求項１９に記載の燃焼システム。
【請求項２１】
第２の熱交換器手段は対向流熱交換器である、請求項２０に記載の燃焼システム。
【請求項２２】
前記燃焼排出手段への作動的接続のための少なくとも第３の熱交換器手段を、第２の熱交換器手段よりも下流にさらに具備し、その第３の熱交換器手段は、前記排気流のためのフロー経路を具備する、請求項１８〜請求項２１のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項２３】
第３の熱交換器手段は、印刷回路熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート型熱交換器から選択される、請求項１８〜請求項２２のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項２４】
第３の熱交換器手段は対向流熱交換器である、請求項２３に記載の燃焼システム。
【請求項２５】
前記エネルギー変換システムは、第２の熱交換器手段を具備し、及び前記酸素送出手段は、第２の熱交換器手段に作動的に接続可能である、請求項１〜請求項２４のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項２６】
前記エネルギー変換システムは、第３の熱交換器手段を具備し、及び前記燃料送出手段は、第３の熱交換器手段に作動的に接続可能である、請求項１〜請求項２４のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項２７】
前記燃料入力手段は、液体燃料、ガス燃料、固形燃料及びこれらの混合物からなる群から選択された燃料の供給を受容れるように構成及び配置される、請求項１〜請求項２４のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項２８】
前記燃料は液体燃料であり、及び前記燃料入力手段は、前記再循環流からのストリームを受け容れて、前記液体燃料を霧化するように構成及び配置される、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項２９】
前記燃料は粉体固形燃料であり、及び前記燃料入力手段は、前記再循環流からのストリームを受け容れて、前記粉体固形燃料を運ぶように構成及び配置される、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項３０】
前記燃料の供給は天然ガスを含む、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項３１】
前記ガス燃料は、ガス化プロセスによる合成ガス、及び燃料精製プロセスによるオフガスから選択される、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項３２】
第３の熱交換器手段は、流入する前記燃料の供給のための流路を画成する第２のフロー経路を具備する、請求項３０又は請求項３１に記載の燃焼システム。
【請求項３３】
前記再循環流の動作温度の変更のために、前記再循環流送出手段に作動可能に接続された第４の熱交換器手段をさらに具備する、請求項１〜請求項３２のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項３４】
前記燃料の供給は、石炭、微粉炭、選鉱炭、オイル、ビチューメン、石油コークス、可燃性廃棄物及びバイオマス及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つから選択された炭化水素燃料を含む、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項３５】
前記燃料の供給は、３００ミクロン未満の粒径を有する粉体固形燃料である、請求項３４に記載の燃焼システム。
【請求項３６】
前記燃料入力手段は、前記粉体固形燃料を運ぶために、超臨界二酸化炭素から成るストリームを備える、請求項３５に記載の燃焼システム。
【請求項３７】
前記燃料入力手段は、前記粉体固形燃料を運ぶために、前記再循環流からのストリームを受け容れるように構成及び配置される、請求項３５に記載の燃焼システム。
【請求項３８】
前記燃料の供給は、液体二酸化炭素中の粉体固形燃料から成るスラリーであり、及び前記燃料入力手段は、スラリー供給システムをさらに具備する、請求項３５に記載の燃焼システム。
【請求項３９】
前記燃焼手段は、フライアッシュ、ボトミングアッシュ、スラグ及び非灰微粒子のうちの少なくとも１つを含む不燃性固形粒子を除去するように構成及び配置された少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段をさらに具備する、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項４０】
前記再循環手段は、不燃性固形粒子を除去するように構成及び配置された少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段を具備する、請求項２７に記載の燃焼システム。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段のうちの１つは、第１の熱交換器手段の上流に配設される、請求項４０に記載の燃焼システム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段のうちの１つは、第１の熱交換器手段の下流に配設される、請求項４０に記載の燃焼システム。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段の各々は、前記循環ポンプの上流にある、請求項４２に記載の燃焼システム。
【請求項４４】
熱エネルギーをエネルギー変換システムに供給する方法であって、
（ａ）大気圧を超える燃焼圧での選択的動作のために構成及び配置され、及び少なくとも１つの燃焼室を有する燃焼器を具備し、及び燃焼生成物フロー経路を有する第１の熱交換器に作動可能に接続された燃焼手段を設けるステップであって、前記燃焼手段はさらに、循環ポンプに作動可能に接続されるステップと、
（ｂ）第１の熱交換器を前記エネルギー変換システムに接続するステップと、
（ｃ）動作燃焼圧を選択するステップと、
（ｄ）前記エネルギー変換システムのための所要供給温度範囲を決定し、及び前記所要の供給温度範囲内でターゲット温度範囲を決定するステップと、
（ｅ）燃料の供給と、少なくとも７０％の純度を有する酸素の供給を、選択された動作燃焼圧を超える圧力で送出し、及び同時に、超臨界二酸化炭素のフローを備える加圧流体の供給を、前記燃焼器へ選択的に送出するステップと、
（ｆ）前記燃料の供給を、前記酸素及び前記加圧流体の供給がある前記燃焼室内で、前記選択された動作燃焼圧で燃焼させて、燃焼生成物ストリームを生成するステップと、
（ｇ）前記燃焼生成物ストリームを、第１の熱交換器の第１のフロー経路へ、及び前記フロー経路を介して送出するステップと、
（ｈ）第１の熱交換器を出る前記燃焼生成物ストリームを、再循環流と排気流とに選択的に分割するステップと、
（ｉ）前記再循環流を前記燃焼器へ送出するステップと、
（ｊ）前記所要の供給温度範囲をモニタリングし、及び前記所要の供給温度範囲の変化に従って、前記ターゲット温度範囲を調節するステップと、
（ｋ）前記燃焼生成物ストリームを、前記ターゲット温度範囲内にして維持するために、前記燃料及び酸素の供給の速度と、前記再循環流の前記燃焼器への送出の速度を選択的に制御及び調節するステップと、
（ｌ）除去及び選択的回収のために、前記排気流を燃焼放出手段へ送出するステップと、
を具備する方法。
【請求項４５】
ステップ（ｅ）の前に、（d.1）燃料の供給を大気圧の空気中で燃焼させることにより、前記燃焼手段を、前記ターゲット温度範囲内の動作温度まで予熱するという始動ステップをさらに具備する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
ステップ（d.1）の後に、及びステップ（ｅ）の前に、
（d.2）前記選択されたターゲット温度範囲の最大値以下の温度で、及び前記選択された動作燃焼圧以下の圧力で、二酸化炭素のフローを含む加圧流体の供給とともに、燃料の供給と、少なくとも７０％の純度を有する酸素の供給を前記燃焼器へ送出し、及び前記燃料を燃焼させて、前記燃焼手段の温度及び圧力を、それぞれの選択値まで上昇させる始動ステップと、
（d.3）前記再循環流を確立するように、前記循環ポンプを選択的に作動させる始動ステップと、
をさらに具備する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
ステップ（ｈ）は、前記再循環流の圧力を制御するために、背圧レギュレータによって、前記排気流の除去の速度を選択的に制御することをさらに具備する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
ステップ（ｆ）は、無水ベースで測定して、前記燃焼生成物ストリーム中に最大で３％の酸素を有することをさらに具備する、請求項４４〜請求項４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記エネルギー変換システムは、作動流体を有する閉鎖型ブレイトンサイクルシステムであり、及び第１の熱交換器は、ステップ（ｇ）で第１のフロー経路へ送出された前記燃焼生成物ストリームからの熱を受取るように、前記作動流体の供給のための流路を画成する第２のフロー経路をさらに具備する、請求項４４〜請求項４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
ステップ（ｋ）は、第１の熱交換器を通る前記作動流体の質量流量の変化と、前記所要の供給温度範囲の変化とに応答して、前記燃料及び酸素の供給の速度と、前記再循環流の前記燃焼器への供給の速度とを制御及び調節することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
ステップ（ｅ）における前記酸素の供給は、少なくとも８０％の純度を有する酸素の供給を含む、請求項４４〜請求項５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
ステップ（ｅ）における前記酸素の供給は、少なくとも９０％の純度を有する酸素の供給を含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
ステップ（ｅ）における前記酸素の供給は、少なくとも９５％の純度を有する酸素の供給を含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
ステップ（ｃ）は、少なくとも１０ＭＰａの動作燃焼圧を選択することを具備する、請求項４４〜請求項５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
ステップ（ｃ）は、１０〜２５ＭＰａの動作燃焼圧を選択することを具備する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
ステップ（ｅ）の前に、（c.1）前記酸素を予熱するステップをさらに具備する、請求項４４〜請求項５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
ステップ（c.1）は、第２の熱交換器を前記燃焼放出手段に設けることと、前記排気流を、第２の熱交換器へ及び第２の熱交換器を介して送出することと、前記排気流によって加熱されるように、前記酸素の供給を、第２の熱交換器へ及び第２の熱交換器を介して送出することとを具備する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
ステップ（ｇ）は、前記所要の供給温度範囲の最大値以上の少なくとも５℃の温度で、燃焼生成物ストリームを第１のフロー経路へ送出することを具備する、請求項４４〜請求項５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
ステップ（ｉ）は、前記再循環流を、ステップ（ｃ）で選択された前記動作燃焼圧を超える圧力まで圧縮することをさらに具備する、請求項４４〜請求項５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
ステップ（ｅ）における燃料の供給を送出することは、天然ガスを送出することを具備し、前記方法は、ステップ（ｅ）の前に、前記燃料の供給を予熱するステップ（c.2）をさらに具備する、請求項４４〜請求項５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
ステップ（c.2）は、第３の熱交換器を前記燃焼放出手段に設けることと、前記排気流を、第３の熱交換器へ及び第３の熱交換器を介して送出することと、前記排気流によって加熱されるように、前記燃料の供給を、第３の熱交換器へ及び第３の熱交換器を介して送出することとを具備する、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
ステップ（ｅ）における前記燃料の供給を送出することは、液体燃料、ガス燃料、固形燃料及びこれらの混合物から成る群から選択された燃料の供給を送出することを具備する、請求項４４に記載の方法。
【請求項６３】
ステップ（ｅ）における、前記燃料の供給を送出することは、石炭、微粉炭、選鉱炭、オイル、ビチューメン、石油コークス、可燃性廃棄物、バイオマス及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つから選択された炭化水素燃料の供給を送出することを具備する、請求項４４に記載の方法。
【請求項６４】
前記燃料の供給は粉体固形燃料である、請求項６２又は請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
ステップ（ｅ）は、超臨界二酸化炭素のストリーム中に前記粉体固形燃料を供給することをさらに具備する、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
ステップ（ｅ）は、前記粉体固形燃料を液体二酸化炭素中のスラリーとして供給することを具備する、請求項６４に記載の方法。
【請求項６７】
ステップ（ｋ）は、前記排気流を周囲温度に制御することをさらに具備する、請求項４４〜請求項６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６８】
ステップ（ｋ）は、前記排気流から水蒸気及び不純物を除去することによって、前記排気流を適当な状態にして、選択された純度範囲内の二酸化炭素生成物ストリームを生成することをさらに具備する、請求項４４〜請求項６７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６９】
前記二酸化炭素生成物ストリームは、超臨界及び亜臨界から選択された形態である、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
ステップ（ａ）は、少なくとも１つの固形物除去手段を前記燃焼器に設けることをさらに具備する、請求項４４〜請求項６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７１】
ステップ（ａ）は、少なくとも１つの固形物除去手段及び少なくとも１つの固形物アウトレットを、前記燃焼器と第１の熱交換器との間に設けることをさらに具備し、及び前記方法は、ステップ（ｇ）の前に、前記燃焼生成物ストリームを前記固形物除去手段を介して流して、除去された固形物を前記少なくとも１つの固形物アウトレットを介して放出するステップ（f.1）をさらに具備する、請求項４４〜請求項６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７２】
ステップ（ｉ）の前に、前記再循環流から固形物を選択的に除去するステップをさらに具備する、請求項４４〜請求項７０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
ステップ（ａ）は、少なくとも１つの固形物除去手段を、前記循環ポンプの上流で、前記燃焼手段に設けることをさらに具備する、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
ステップ（ａ）は、再循環流熱交換器を設けることをさらに具備し、及びステップ（ｉ）は、前記再循環流の温度を変えるために、前記再循環流の少なくとも一部を前記再循環流熱交換器に選択的に流すことをさらに具備する、請求項４４〜請求項７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
ステップ（ａ）は、バイパス手段を第１の熱交換器に設けることをさらに具備し、及びステップ（ｇ）は、前記燃焼生成物ストリームの少なくとも一部を、第１の熱交換器に流す代わりに、前記バイパス手段に選択的に流すことをさらに具備する、請求項４４〜請求項７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
前記粉体固形燃料の粒径は、７５ミクロン以下である、請求項３５〜請求項３８のいずれか一項に記載の燃焼システム。
【請求項７７】
前記粉体固形燃料の粒径は、１５ミクロン以下である、請求項７６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼システム及び燃焼システムを作動させる方法に関し、及び具体的には、エネルギー変換システムへの作動的接続のための燃焼システムに関する。より具体的には、本発明は、超臨界二酸化炭素を用いる加圧下での酸素燃焼のための燃焼システムと、閉鎖型超臨界二酸化炭素ブレイトンサイクルシステムとインターフェースをとるためにそのシステムを作動させる方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスの大気中への排出は、驚くべき速度で増加しており、特に、化石燃料の使用増加の結果としての二酸化炭素の排出は、地球規模の温暖化や気候変動の大きな原因であり、化石燃料への依存がより少ない低炭素エネルギーのアプローチを進展させる国際的な取り組みをもたらしている。しかし、化石燃料に対する代替燃料の相対的コストは、著しく不利であり、低炭素経済への移行中に、温室効果ガス排出の深刻な影響を伴うことなく化石燃料を使用できる技術を開発するための取り組みをもたらしている。発電等の産業プロセスの場合、それらの取り組みは、そのプロセスから二酸化炭素を回収し、及び発電プロセスの効率を高める改良された方法を含む。発電の場合、それらの方法は、燃焼前二酸化炭素回収、燃焼後二酸化炭素回収、及び二酸化炭素回収を伴う酸素燃料燃焼である。しかし、それらの方法の各々には、二酸化炭素回収プラントの資本コスト及び稼動コストという付随する欠点があり、また、酸素吹ガス化装置又は酸素燃料プロセスの場合には、公知の極低温空気分離ユニットから酸素を生成するという追加的な高いコストがかかる。建造及び稼動の高いコストに加えて、その技術及び付随するリスクの複雑さ、及び特に発電の場合の、これまでのプラントの稼動と比較した低エネルギー効率を含むその他の欠点も知られている。
【０００３】
閉鎖型ブレイトンサイクルと、核熱源又は太陽熱源との統合のための提案がなされてきている。しかし、これらの熱源の各々は、その熱源の性質、及び著しく不利なコストに基づく固有の欠点があり、そのため、二酸化炭素の排出を実質的に低減するか、又はなくすことができる場合、熱源のための化石燃料の利用は、依然として魅力的である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
現時点では、上記に示した及びその他の欠点の多くは、エネルギー変換システム、特に、閉鎖型超臨界二酸化炭素ブレイトンサイクルシステム、又は、限定するものではないが、発電用のシステム等の同様のシステムとインターフェースをとるように構成されている加圧燃焼システムにおけるシンプルで、効率的でコンパクトな低排出プロセスによって対処できることが分かってきている。本発明のシステム及び方法は、高効率で、排出ガスのほとんどない加圧酸素燃料燃焼プロセスと、そのエネルギー変換システムとの統合を提供する。本発明の燃焼システム及び方法は、化石燃料を様々な形で、すなわち、ガス燃料、液体燃料又は固形燃料として用いて作動させることができる。
【０００５】
本発明のシステム及び方法においては、熱は、インターフェース熱交換器によって、そのエネルギー変換システムへ供給され、及び燃焼の温度及びしたがって、その熱交換器へ流れる、又は、その熱交換器を通る燃焼生成物ストリームの温度は、その熱交換器におけるそのエネルギー変換システムの熱エネルギー要件を満たすように、燃料及び酸素の質量流量によって、及びその熱交換器から出る燃焼排ガス流の一部の燃焼器への選択的再循環によって、ある程度抑えることができ、及び制御することができる。
【０００６】
さらに、流入する燃料供給及び流入する酸素供給を予熱するために、その燃焼排ガス流を利用することにより、さらなる効率を実現できることが分かってきている。そのエネルギー変換システムの構造により、そのシステムからの余剰熱を、その燃焼システムのために流入してくる燃料及び酸素供給を予熱するのに利用することができる。また、循環ポンプに接続された原動機を駆動するために、その燃焼排ガス流を利用することにより、さらなる効率を実現することができる。加えて、二酸化炭素超臨界圧を超える、その燃焼システムの高圧動作は、貯蔵又は利用のための二酸化炭素排気流圧縮に必要なエネルギーを回避する。また、加圧された燃焼排ガス排気流は、膜等のより少ないエネルギー集約型技術を用いて浄化することができる。
【０００７】
したがって、本発明は、エネルギー変換システムへの作動的接続のための燃焼システムであって、
（ｉ）大気圧を超える燃焼圧での選択的作動のために構成及び配置された燃焼手段であって、
（ａ）少なくとも１つの燃焼室と、
（ｂ）選択された燃焼圧を超える圧力で、燃料の供給を受容れるように構成及び配置された燃料入力手段と、
（ｃ）その選択された燃焼圧を超える圧力で、少なくとも７０％の純度を有する酸素の供給を受容れるように構成及び配置された酸素入力手段と、
（ｄ）その選択された燃焼圧を超える圧力で、超臨界二酸化炭素の供給を受容れるように構成及び配置された二酸化炭素入力手段と、
（ｅ）その燃焼室及び燃焼器からの燃焼の生成物の除去のためのその燃焼器アウトレット流路を画成する少なくとも１つの燃焼生成物アウトレット手段と、
（ｆ）少なくとも１つの燃焼生成物ストリーム再循環インレット手段と、
を有する燃焼器を具備する燃焼手段と、
（ii）その酸素入力手段に作動可能に接続された酸素送出手段と、
（iii）その燃料入力手段に作動可能に接続された燃料送出手段と、
（iv）そのエネルギー変換システムへの作動的接続のために構成及び配置された少なくとも第１の熱交換器手段であって、入力領域と、放出領域と、その燃焼器から受け容れた燃焼の生成物のために、その入力領域とその放出領域との間の流路を画成する少なくとも第１のフロー経路と、を有する、少なくとも第１の熱交換器手段と、
（ｖ）フロー経路を具備する燃焼排出手段と、
（vi）その少なくとも１つの燃焼生成物ストリーム再循環インレット手段に作動可能に接続された再循環手段であって、少なくとも１つの循環ポンプを具備する再循環手段と、
（vii）その燃焼の生成物の除去のために、第１の熱交換器手段のその放出領域に作動可能に接続された燃焼放出手段であって、
（ａ）その燃焼の生成物の再循環流と排気流との分割のための分割手段と、
（ｂ）その再循環手段に作動可能に接続された再循環流送出手段と、
（ｃ）その燃焼排出手段に作動可能に接続された排気流送出手段と、
を具備する燃焼放出手段と、
を具備する燃焼システムを提供するものである。
【０００８】
いくつかの実施形態においては、そのエネルギー変換システムは、作動流体を有する閉鎖型ブレイトンサイクルシステムであり、また、第１の熱交換器手段は、その閉鎖型ブレイトンサイクルシステムからのその作動流体の供給のために、その入力領域とその放出領域との間の流路を画成する第２のフロー経路をさらに具備する。
【０００９】
好ましくは、その酸素入力手段は、少なくとも８０％、より好ましくは、少なくとも９０％、及び最も好ましくは、少なくとも９５％の純度を有する酸素の供給を受容れるように構成及び配置される。
【００１０】
好ましくは、その少なくとも１つの燃焼室の各々は、少なくとも１０ＭＰａの圧力で、より好ましくは、１０〜２５ＭＰａの圧力で作動されるように構成及び配置される。
【００１１】
好ましくは、その燃焼排出手段は、その排気流のための調節手段に作動可能に接続されるように構成及び配置され、及びその調節手段は、水蒸気除去手段と、二酸化炭素生成物ストリームを生成するための不純物除去手段とを具備する。好ましくは、その調節手段は、フラッシュセパレータ、重力分離装置及び膜処理手段のうちの少なくとも１つから選択される。
【００１２】
好ましくは、その循環手段は、その分割手段の上流に配設された、少なくとも１つの凝縮物不通容器を具備する。
【００１３】
好ましくは、その燃焼システムは、その再循環手段に作動可能に接続された原動機をさらに具備し、及び好ましくは、その原動機は、タービン、エンジン、電動モータ及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つから選択され、及び好ましくは、その燃焼排出手段のフロー経路内に配設される。
【００１４】
好ましくは、その燃焼システムは、その燃焼排出手段に作動可能に接続された背圧レギュレータをさらに具備する。
【００１５】
好ましくは、第１の熱交換器手段は、印刷回路熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート型熱交換器から選択され、最も好ましくは、逆流熱交換器である。
【００１６】
随意的には、その燃焼システムは、その燃焼排出手段への作動的接続のための少なくとも第２の熱交換器手段をさらに具備し、その手段は、入力領域と、放出領域とを有し、及びその排気流のために、その入力領域とその放出領域との間にフロー経路を画成している。好ましくは、第２の熱交換器手段は、流入する酸素のストリームのための流路を画成する第２のフロー経路を具備し、及び印刷回路熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート型熱交換器から選択され、最も好ましくは、逆流熱交換器である。
【００１７】
随意的には、その燃焼システムは、第２の熱交換器よりも下流に、その排気流のためのフロー経路を備える、その燃焼排出手段への作動的接続のための少なくとも第３の熱交換器手段をさらに具備する。好ましくは、第３の熱交換器手段は、印刷回路熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器及びプレート型熱交換器から選択され、好ましくは、逆流熱交換器である。
【００１８】
随意的には、そのエネルギー変換システムは、第２の熱交換器手段を具備することができ、及びその燃焼システムのその酸素送出手段は、第２の熱交換器手段に作動的に接続可能にすることができる。
【００１９】
随意的には、そのエネルギー変換システムは、第３の熱交換器手段を具備することができ、及びその燃料送出手段は、第３の熱交換器手段に作動的に接続可能にすることができる。
【００２０】
好ましくは、その燃料入力手段は、液体燃料、ガス燃料、固形燃料及びこれらの混合物からなる群から選択された燃料の供給を受容れるように構成及び配置される。
【００２１】
その燃料が液体燃料である場合は、好ましくは、その燃料入力手段は、その再循環流からのストリームを受け容れて、その液体燃料を霧化するように構成及び配置される。
【００２２】
その燃料が粉体固形燃料である場合には、好ましくは、その燃料入力手段は、その再循環流からのストリームを受け容れて、その粉体固形燃料を運ぶように構成及び配置される。
【００２３】
その燃料がガス燃料である場合、それは、天然ガスを含むことができ、又は、ガス化プロセスによる合成ガス、及び燃料精製プロセスによるオフガスから選択することができる。
【００２４】
その燃料がガス燃料である場合には、好ましくは、第３の熱交換器手段は、流入する燃料の供給のための流路を画成する第２のフロー経路を具備する。
【００２５】
随意的には、その燃焼システムは、その再循環流の動作温度の変更のために、その再循環流送出手段に作動可能に接続された第４の熱交換器手段をさらに具備する。
【００２６】
その燃料が固形燃料である場合、それは、石炭、微粉炭、選鉱炭、オイル、ビチューメン、石油コークス、可燃性廃棄物及びバイオマス及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つから選択された炭化水素燃料を含み、及び好ましくは、粉体固形燃料であり、その場合、好ましくは、その燃料入力手段は、その粉体固形燃料を運ぶために、超臨界二酸化炭素から成るストリームを備え、及びその燃料入力手段は、その粉体固形燃料を運ぶために、その再循環流からのストリームを受け容れるように構成及び配置される。
【００２７】
随意的には、その燃料の供給は、液体二酸化炭素中の粉体固形燃料から成るスラリーであり、及びその燃料入力手段は、スラリー供給システムをさらに具備する。
【００２８】
好ましくは、その燃焼手段は、フライアッシュ、ボトミングアッシュ、スラグ及び非灰微粒子のうちの少なくとも１つを含む不燃性固形粒子を除去するように構成及び配置された少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段をさらに具備する。好ましくは、その再循環手段は、不燃性固形粒子を除去するように構成及び配置された少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段を具備し、及び少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段は、第１の熱交換器の上流に配設される。別法として、又は追加的に、少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段は、第１の熱交換器の下流に配設され、及び／又は少なくとも１つの固形物除去アウトレット手段は、その循環ポンプの上流に配設される。
【００２９】
本発明はさらに、熱エネルギーをエネルギー変換システムに供給する方法であって、
（ａ）大気圧を超える燃焼圧での選択的動作のために構成及び配置され、及び少なくとも１つの燃焼室を有する燃焼器を具備し、及び燃焼生成物フロー経路を有する第１の熱交換器に作動可能に接続された燃焼手段を設けるステップであって、その燃焼手段はさらに、循環ポンプに作動可能に接続されるステップと、
（ｂ）第１の熱交換器をそのエネルギー変換システムに接続するステップと、
（ｃ）動作燃焼圧を選択するステップと、
（ｄ）そのエネルギー変換システムのための所要供給温度範囲を決定し、及びその所要の供給温度範囲内でターゲット温度範囲を決定するステップと、
（ｅ）燃料の供給と、少なくとも７０％の純度を有する酸素の供給を、選択された動作燃焼圧を超える圧力で送出し、及び同時に、超臨界二酸化炭素のフローを備える加圧流体の供給を、その燃焼器へ選択的に送出するステップと、
（ｆ）その燃料の供給を、その酸素及びその加圧流体の供給があるその燃焼室内で、その選択された動作燃焼圧で燃焼させて、燃焼生成物ストリームを生成するステップと、
（ｇ）その燃焼生成物ストリームを、第１の熱交換器の第１のフロー経路へ、及びそのフロー経路を介して送出するステップと、
（ｈ）第１の熱交換器を出るその燃焼生成物ストリームを、再循環流と排気流とに選択的に分割するステップと、
（ｉ）その再循環流をその燃焼器へ送出するステップと、
（ｊ）その所要の供給温度範囲をモニタリングし、及びその所要の供給温度範囲の変化に従って、そのターゲット温度範囲を調節するステップと、
（ｋ）その燃焼生成物ストリームを、そのターゲット温度範囲内にして維持するために、その燃料及び酸素の供給の速度と、その再循環流の送出の速度を、選択的に制御及び調節するステップと、
（ｌ）除去及び選択的回収のために、その排気流を燃焼排出手段へ送出するステップと、
を具備する方法を提供するものである。
【００３０】
好ましくは、その方法は、ステップ（ｅ）の前に、（d.1）燃料の供給を大気圧の空気中で燃焼させることにより、その燃焼手段を、そのターゲット温度範囲内の動作温度まで予熱するという始動ステップを具備する。
【００３１】
好ましくは、ステップ（d.1）の後に、及びステップ（ｅ）の前に、その方法は、
（d.2）その選択されたターゲット温度範囲の最大値以下の温度で、及びその選択された動作燃焼圧以下の圧力で、二酸化炭素のフローを含む加圧流体の供給とともに、燃料の供給と、少なくとも７０％の純度を有する酸素の供給をその燃焼器へ送出し、及びその燃料を燃焼させて、その燃焼手段の温度及び圧力を、それぞれの選択値まで上昇させる始動ステップと、
（d.3）その再循環流を確立するように、その循環ポンプを選択的に作動させる始動ステップと、
を具備する。
【００３２】
好ましくは、ステップ（ｈ）は、その再循環流の圧力を制御するために、背圧レギュレータによって、その排気流の除去の速度を選択的に制御することをさらに具備する。
【００３３】
好ましくは、ステップ（ｆ）は、無水ベースで測定して、その燃焼生成物ストリーム中に最大で３％の酸素を有することをさらに具備する。
【００３４】
いくつかの実施形態において、そのエネルギー変換システムは、作動流体を有する閉鎖型ブレイトンサイクルシステムであり、及び第１の熱交換器は、ステップ（ｇ）で第１のフロー経路へ送出されたその燃焼生成物ストリームからの熱を受取るように、その作動流体の供給のための流路を画成する第２のフロー経路をさらに具備する。これらの実施形態において、好ましくは、ステップ（ｋ）は、第１の熱交換器を通るその作動流体の質量流量の変化と、その所要の供給温度範囲の変化とに応答して、その燃料及び酸素の供給の速度と、その再循環流のその燃焼器への供給の速度とを制御及び調節することを含む。
【００３５】
好ましくは、ステップ（ｄ）における酸素の供給は、少なくとも８０％、より好ましくは、少なくとも９０％、最も好ましくは、少なくとも９５％の純度を有する酸素の供給を含む。
【００３６】
このことは、ステップ（ｃ）は、少なくとも１０ＭＰａ、より好ましくは、１０〜２５ＭＰａの動作燃焼圧を選択することを具備する。
【００３７】
好ましくは、その方法は、ステップ（ｅ）の前に、（c.1）その酸素を予熱するステップをさらに具備し、及び好ましくは、ステップ（c.1）は、第２の熱交換器をその燃焼排出手段に設けることと、その排気流を、第２の熱交換器へ及び第２の熱交換器を介して送出することと、その排気流によって加熱されるように、その酸素の供給を、第２の熱交換器へ及び第２の熱交換器を介して送出することとを具備する。
【００３８】
好ましくは、ステップ（ｇ）は、その所要の供給温度範囲の最大値以上の少なくとも５℃の温度で、燃焼の流体生成物を第１のフロー経路へ送出することを具備する。
【００３９】
好ましくは、ステップ（ｉ）は、その再循環部を、ステップ（ｃ）で選択されたその動作燃焼圧を超える圧力まで圧縮することをさらに具備する。
【００４０】
ステップ（ｅ）における燃料の供給を送出することが、天然ガスを送出することを具備する場合、好ましくは、その方法は、ステップ（ｅ）の前に、その燃料の供給を予熱するステップ（c.2）をさらに具備する。より好ましくは、ステップ（c.2）は、第３の熱交換器をその燃焼排出手段に設けることと、その排気流を、第３の熱交換器へ及び第３の熱交換器を介して送出することと、その排気流によって加熱されるように、その燃料の供給を、第３の熱交換器へ及び第３の熱交換器を介して送出することとを具備する。
【００４１】
好ましくは、ステップ（ｅ）における、その燃料の供給を送出することは、液体燃料、ガス燃料、固形燃料及びこれらの混合物から成る群から選択された燃料の供給を送出することを具備する。その燃料が固形燃料である場合、好ましくは、ステップ（ｅ）における、その燃料の供給を送出することは、石炭、微粉炭、選鉱炭、オイル、ビチューメン、石油コークス、可燃性廃棄物、バイオマス及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つから選択された炭化水素燃料の供給を送出することを具備する。その燃料の供給が粉体固形燃料である場合、好ましくは、ステップ（ｅ）は、超臨界二酸化炭素のストリーム中に、又は、スラリー形態の液体二酸化炭素中に、その粉体固形燃料を供給することをさらに具備する。
【００４２】
好ましくは、ステップ（ｋ）は、その排気流を周囲温度までもっていくことをさらに具備する。また、好ましくは、ステップ（ｋ）は、その排気流から水蒸気及び不純物を除去することによって、その排気流を適当な状態にして、選択された純度範囲内の二酸化炭素生成物ストリームを生成することをさらに具備し、及びその二酸化炭素生成物ストリームは、超臨界及び臨界未満から選択された形態である。
【００４３】
好ましくは、ステップ（ａ）は、少なくとも１つの固形物除去手段をその燃焼器に設けることをさらに具備する。より好ましくは、ステップ（ａ）は、少なくとも１つの固形物除去手段及び少なくとも１つの固形物アウトレットを、その燃焼器と第１の熱交換器との間に設けることをさらに具備し、及びその方法は、ステップ（ｇ）の前に、（f.1）その燃焼生成物ストリームをその固形物除去手段を介して流して、除去された固形物をその少なくとも１つの固形物アウトレットを介して放出するステップをさらに具備する。
【００４４】
好ましくは、その方法は、ステップ（ｉ）の前に、その再循環流から固形物を選択的に除去するステップをさらに具備する。より好ましくは、ステップ（ａ）は、少なくとも１つの固形物除去手段を、その循環ポンプの上流で、その燃焼手段に設けることをさらに具備する。
【００４５】
好ましくは、ステップ（ａ）は、再循環流熱交換器を設けることをさらに具備し、及びステップ（ｉ）は、その再循環流の温度を変えるために、その再循環流の少なくとも一部をその再循環流熱交換器に選択的に流すことをさらに具備する。
【００４６】
随意的には、ステップ（ａ）は、バイパス手段を第１の熱交換器に設けることをさらに具備し、及びステップ（ｇ）は、その燃焼生成物ストリームの少なくとも一部を、第１の熱交換器に流す代わりに、そのバイパス手段に選択的に流すことをさらに具備する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態の概略図である。
【図２】ガス燃料の場合の本発明の第２の実施形態の概略図である。
【図３】液体燃料の場合の本発明の第２の実施形態の概略図である。
【図４】固形燃料の場合の本発明の第３の実施形態の概略図である。
【図５】スラリー燃料の場合の本発明の第４の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
次に、本発明を図面に関連して説明する。
【００４９】
まず、図１を参照すると、接触によって熱エネルギーを受け取るように設計されている何らかのエネルギー変換システム（図示せず）への接続に適するように構成されたシステム５を具備する、本発明の燃焼システム５の第１の実施形態が概略的に図示されている。この実施形態において、燃焼システム５は、加圧酸素燃焼のために設計された複数の領域を有するように図示され、及び酸素インレット１２と、燃料インレット１４と、燃焼排ガスのストリームがそこから、熱交換器１２０のインレット２２へ流れることができ、及び経路２８に沿って熱交換器アウトレット２４へ流れることができる燃焼生成物アウトレット１８とを有する燃焼器１０を具備している。熱交換器１２０を通って流れるその燃焼排ガス流からの熱は、何らかの適当な手段（図示せず）により、接触面２６からそのエネルギー変換システムによって受け取られる。
【００５０】
熱交換器１２０を通過した後、その燃焼排ガスのクーラーストリームは、始動時に、液体をいくらか除去する復水ドラム３４に流れる。その燃焼排ガスの流路は、ディバイダ３８まで続き、そこで、再循環ライン４０は、排出ライン４８と分けられる。作動中は、以下でさらに論じるように、再循環の速度は、その燃焼器の温度の緩和に対して選択的に変更され、及び再循環ライン４０に送出されないその燃焼排ガス流の残りは、ライン４８内のその排気流中に流されて、ここではタービン５０として図示されている原動機を通って、二酸化炭素生成物としてさらに処理される。
【００５１】
再循環ライン４０に流されたその再循環流は、循環ポンプ４２によってポンピングされて、燃焼器１０に設けられた再循環インレット４４のうちのそれぞれのインレットを介して、燃焼器１０の領域のうちの選択された１つに送出される。
【００５２】
次に、図２を参照すると、ガス燃料供給での用途のために設計された、本発明の第２の実施形態における燃焼システム２０５が図示されている。燃焼システム２０５の主要コンポーネントの構成は、図１の燃焼システム５の場合の構成と同様である。しかし、燃焼器１０のアウトレット１８から出て行く燃焼排ガス流は、インレット２２２に流れて、第１の経路２２８内の熱交換器２２０に流入して通過し、一方、エネルギー変換システム（図示せず）からの作動流体は、第１の経路２２８内のその燃焼排ガス流からの熱エネルギーを受け取るために、熱交換器２２０を介して第２の経路３０内の反対方向に流入する。同時に、以下でさらに論じるように、負荷管理が必要な場合には、燃焼器１０をアウトレット１８から出て行くその燃焼排ガス流の一部を、任意のバイパスライン３２で熱交換器２２０の周りに迂回させて、アウトレット２２４で、熱交換器２２０から出るその燃焼排ガス流と合流させることができる。
【００５３】
ディバイダ３８の後で、その再循環流は、再循環ライン４０内で、図１に示したのと同じ方法で、ポンプ４２によってポンピングされる。しかし、この実施形態においては、再循環ライン４０には、任意の熱交換器７６が設けられており、その熱交換器は、負荷管理の場合のその再循環流の熱エネルギーの一部を除去するために、選択的に用いることができる。その再循環流の一部は、再循環インレット４４で、その燃焼器１０内に直接流入する代わりに、ライン６０内の酸素供給のストリームに合流するように分けることができる。この実施形態の始動のために、加圧された二酸化炭素が、ライン１６を介してその燃焼器に供給される。
【００５４】
また、図２は、ディバイダ３８において、その再循環流から分けられたその排気流のための選択肢も示している。タービン５０として図示されている原動機を介した膨張後、その排気流は、随意的には、熱交換器７２に流入して通過することができ、その酸素供給もまた、その熱交換器を通り、その結果、その排気流における余分な熱エネルギーを、その酸素供給を部分的に予熱するのに用いることができる。さらなる代替例又は追加的な選択肢として、その排気流は、熱交換器７３に流入して通過することができ、及びライン６２内のガス燃料供給を予熱するのに用いることができる。その後、その排気流は、生産ライン５４に流入する前に、汚染物質の除去のために、適切な浄化手段５２に流入することができる。
【００５５】
また別の選択肢として、そのエネルギー変換システムからの余分な熱は、熱交換器７４を介したライン６０内での、その酸素供給の予熱に、及び熱交換器７５を介したライン６２内での、そのガス燃料供給の予熱に寄与するのに利用することができる。
【００５６】
次に、図３を参照すると、液体燃料供給による用途のために設計された、本発明の第３の実施形態における燃焼システム３０５が概略的に図示されている。この実施形態は、負荷管理のための任意のバイパスライン３２と、加圧された二酸化炭素の供給のための始動ライン１６と、熱交換器７２，７３，７４，７５及び７６を含み、ガス供給の場合の図２に示す実施形態と、多くの点で同様である。加えて、ライン４０内のその再循環流の一部は、入力部１４における燃焼器１０への送出前に、その燃料を霧化するために、ライン６４内の液体燃料の供給に加えられるように分離することができ、別法として、又は追加的に、その再循環流の一部は、図２に示すのと同じ方法で、分離してライン６０内の酸素供給に加えることができる。さらに、不純物に対処するために、ここでは符号３６ａ，３６ｂ及び３６ｃとして図示されている灰除去手段を、そのシステムの適切な箇所に設けることができる。
【００５７】
次に、図４を参照すると、固形燃料供給による用途のために設計された、本発明の第４の実施形態における燃焼システム４０５が概略的に図示されている。この実施形態において、その固形燃料は、フィーダ６６において送出される。随意的には、その再循環流の一部は、ライン４６に分離することができ、及びその固形燃料をフィーダ６６から燃焼器１０のインレット１４に運ぶのに利用することができる。また、この実施形態においては、任意の熱交換器７２及び７４を、ライン６０内の酸素供給を予熱するのに用いることができる。図３に示すのと同じ方法で、その固形燃料供給からの不純物に対処するために、ここでは、符号３６ａ，３６ｂ及び３６ｃとして図示されている灰除去手段を、そのシステムの適切な箇所に設けることができる。
【００５８】
次に、図５を参照すると、スラリー状の燃料供給による用途のために設計された、本発明の第５の実施形態における燃料システム５０５が概略的に図示されている。この実施形態において、そのスラリーは、フィーダ６８から直接、燃焼器１０のインレット１４に送出される。灰除去手段の機能は、例えば、符号３６ａ，３６ｂ，３６等の適切な箇所に設けられており、及び任意の熱交換器７２，７４及び７６は、図４に示すのと同じ方法で設けることができる。
【００５９】
次に、図２〜図５を参照すると、その始動プロセスは、以下のステップで構成されるであろう。そのシステムは、バルブＶ２，Ｖ３及びＶ５を閉じ、及びバルブＶ１及びＶ６を部分的に開き、及び固形、液体又はガス燃料を、大気圧の空気、又は適切な代替的手段とともに燃焼させて、それをそのシステムの作動温度にし、及びそのシステムの異なる部分における加熱の速度を最適化するように、バルブＶ１及びＶ６を調節しながら、モータを用いて循環ポンプ４２を運転することによって予熱することができる。例えば、予熱は、液体又はガス燃料を、大気圧の空気とともに燃焼させることによって実行することができる。適切な代替的手段は、外部の電気的手段又は太陽を利用した手段、あるいはその他の手段の利用を含むであろう。その予熱が完了すると、その空気及び燃料供給は分離されて、バルブＶ６が閉じられる。
【００６０】
この最初の予熱の後には、その始動の完了のための様々な選択肢がある。
【００６１】
まず、図２に示すようなガス燃料を使用して作動されるシステムの場合、次のステップは以下の通りである。すなわち、
１．作動圧力以下の圧力で、及びそのシステムの作動温度以下の温度で、二酸化炭素によってそのシステムを予圧する。
２．その循環ポンプを始動させて、その再循環流を確立する。
３．定常状態の作動圧力及び温度に達するまで、コントロールバルブＶ１を調節しながら、燃料及び酸素のフローをスタートさせ、燃焼を開始し、及びそのシステムが、通常の作動値に達するまで、流量を増加させる。
４．そのシステムが定常状態条件に達している間に、その燃焼パフォーマンスを最適にするように、コントロールバルブＶ２及びＶ３も調節する。
【００６２】
ガス燃料によって作動されるシステムのための代替的方法として、次のステップを以下の通りにすることができる。すなわち、
１．定常状態作動圧力及び温度に達するまで、コントロールバルブＶ１を調節しながら、燃料及び酸素のフローと、外部ソースからの加圧二酸化炭素から成る温度調節流とをスタートさせ、燃焼を開始し、及びそのシステムが通常の作動値に達するまで、流量を増加させる。
２．同時に、加圧二酸化炭素の外部からの供給を徐々に低減しながら、その循環ポンプを始動し、及び循環を継続して、定常状態条件での再循環流を十分に確立する。
３．そのシステムが定常状態条件に達している間に、その燃焼パフォーマンスを最適化するように、コントロールバルブＶ２及びＶ３も調節する。
【００６３】
次に、図３に示すような液体燃料によって作動されるシステムの場合、次のステップは、以下の通りである。すなわち、
１．その作動圧力以下の圧力で、及びそのシステムの作動温度以下の温度で、二酸化炭素によってそのシステムを予圧する。
２．その循環ポンプを始動させて、その再循環流を確立する。
３．定常状態作動圧力及び温度に達するまで、コントロールバルブＶ１を調節しながら、コントロールバルブＶ８を介して供給される外部ソースからの加圧二酸化炭素を用いて、その燃料を霧化し、燃焼を開始し、及びそのシステムが、通常の作動値に達するまで、その流量を増加させることによって、酸素及び燃料のフローをスタートさせる。同時に、その圧力が、そのシステム内でさらに高まるにつれて、バルブＶ８を徐々に閉じ、及びバルブＶ７を開いていく。
４．そのシステムが定常状態条件に達している間に、その燃焼パフォーマンスを最適化するように、コントロールバルブＶ２，Ｖ３及びＶ７も調節する。
【００６４】
液体燃料によって作動されるシステムのための別の代替的な方法として、そのステップは、以下の通りにすることができる。
１．定常状態の作動圧力及び温度に達するまで、コントロールバルブＶ１を調節しながら、その酸素及び燃料のフローと、コントロールバルブＶ８を介した外部ソースからの加圧二酸化炭素から成る温度調節流とをスタートさせ、燃焼を開始し、及びそのシステムが、通常の作動値に達するまで、その流量を増加させる。同時に、その圧力が、そのシステム内でさらに高まるにつれて、バルブＶ８を徐々に閉じ、及びバルブＶ７を開いていく。
２．同時に、加圧二酸化炭素の外部からの供給を徐々に低減しながら、その循環ポンプを始動させて、循環を継続して、定常状態条件で、その再循環流を十分に確立する。
３．そのシステムが定常状態条件に達している間に、その燃焼パフォーマンスを最適化するように、コントロールバルブＶ２，Ｖ３及びＶ７も調節する。
【００６５】
作動中には、熱交換器２２０を介して、熱エネルギーがそれに供給されるそのエネルギー変換システムの要件に応じて、そのシステムの負荷管理に関する様々な方法がある。それらの方法及び選択肢は、そのエネルギー変換システムが負荷変動に遭遇している間、熱交換器２２０を介してそのエネルギー変換システムに伝達される熱の量を制御することに基づいている。以下の選択肢を、単独で、又は（図２〜図５に様々に図示されているような）ガス燃料、液体燃料及び固形燃料のために組合せて実施することができる。すなわち、
・その再循環流の温度を、ターゲット温度範囲内で調節するために、新たな熱交換器ＨＸ６を導入する。
・そのバイパス流の流量を制御するために、調節弁Ｖ４を備えたＨＸ１の周りに、バイパス手段を導入する。
・そのシステム内の過剰な圧力、温度、及び質量流量を制御するために、安全弁Ｖ５の利用による供給制御手段を導入する。
・そのエネルギー変換システム内の負荷変動に追従するために、燃料及び酸素の流量を調節する。
・その再循環流の質量流量を制御するために、その循環ポンプを調節する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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