CN115735050A - 热交换器系统 - Google Patents

Abstract

系统可以包括涡轮机和回热式热交换器系统。所述回热式热交换器系统被配置成从所述涡轮机接收废气。所述回热式热交换器系统可以包括冷却所述废气的预冷区段、接收所述冷却的废气的主加热区段和接收所述冷却的废气的次加热区段。

Description

热交换器系统

背景技术

热动力循环通常使用空气呼吸式燃气轮机直接燃烧的布雷顿循环或间接加热的闭合兰金循环，其中蒸汽作为工作流体。通过将布雷顿循环与底部兰金循环组合以形成组合循环，获得了高效率。虽然组合循环发电可以实现高效率，但组合循环发电不适于CO2捕集，并且由于需要大量的设备和管道作业，安装可能具有高资金成本。在一些情况下，超临界CO2(SCCO2)布雷顿热动力循环可以用于热动力循环。有利地，超临界CO2(SCCO2)布雷顿热动力循环可以具有降低的温室气体(GHG)排放、改善的碳捕获、更高的效率、降低的占地面积和更低的水消耗。然而，在可以实现超临界CO2(SCCO2)布雷顿热动力循环的益处之前，必须克服几个技术挑战。特别地，用于这些超临界CO2(SCCO2)布雷顿热动力循环的回热式热交换器的设计和操作是正在进行的研究和开发领域。

半闭合式直接燃烧的氧燃料布雷顿循环可以被称为阿拉姆动力循环或阿拉姆循环。阿拉姆循环是用于将化石燃料转化成机械能同时捕获所产生的二氧化碳和水的方法。通常，阿拉姆循环需要节热器热交换器和附加的低位外部热源以实现与现有的基于组合循环的技术相当的高效率，具有用于使用或储存的CO2捕集的重要的附加益处。如果涡轮机在通常高于600℃的较高温度和120至400巴的高压下操作，则阿拉姆循环的效率增加。这些条件导致热交换系统同时需要高压高温和高效率。通常，需要多个单独的热交换单元，并且必须布置成网络以实现所需的回热式热交换，同时从外部低位热源回收热量。常规热交换器系统和方法的实例可见于美国专利号8,272,429；美国专利号8,596,075；美国专利号8,959,887；美国专利号10,018,115；美国专利号10,422,252；和美国专利公开号2019/0063319。所有专利均通过援引并入本文。

通常，热交换器系统可以分成高温、中温和低温区段。尽管希望将高温区段中的废气冷却到最低温度(例如与低位热源温度相一致的温度)，但这与这种系统的驱动布局、成本和可靠性的机械要求相冲突。通常，高温区段的设计温度和压力由最高温度和压力设定，这又驱动了机械要求。

发明内容

提供本发明内容来介绍以下详细描述中进一步描述的构思的选择。本发明内容不旨在鉴识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用作限制所要求保护的主题的范围的辅助。

在一个方面，本文公开的实施方案涉及系统。系统可以包括涡轮机和回热式热交换器系统。回热式热交换器系统被配置成从涡轮机接收废气。回热式热交换器系统可以包括冷却废气的预冷区段、接收冷却的废气的主加热区段和接收冷却的废气的次加热区段。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及方法。方法可以包括：经由涡轮机产生废气；将废气送入回热式热交换器系统的预冷区段以冷却废气；将冷却的废气分流成送入回热式热交换器系统的主加热区段的主流路和送入回热式热交换器系统的次加热区段的次流路；在次流路中，使冷却的废气流过次加热区段的第一次热交换器和次加热区段的第二次热交换器；在主流路中，使冷却的废气流过主加热区段的第一主热交换器、主加热区段的第二主热交换器和主加热区段的第三主热交换器；以及向联接至涡轮机的燃烧器提供来自主流路和次流路的流体流。

在又一方面，本文公开的实施方案涉及预冷热交换器。预冷热交换器可以包括形成压力边界的第一环形壳。第一环形壳可以具有配置成接收来自涡轮机的废气的废气入口和配置成排出废气的一个或多个废气出口。预冷热交换器还可以包括设置在第一环形壳内的第二环形壳。预冷热交换器还可以包括设置在第二环形壳内的管束。另外，环形分配装置可以设置在第二环形壳内，环形分配装置配置成控制进入管束的废气流。

在一个方面，本文公开的实施方案涉及回热式热交换器系统。回热式热交换器系统可以包括第一刚性框架内的预冷区段、第三刚性框架内的次区段和第二刚性框架内的第一主区段。预冷区段可以包括一个或多个热交换器以接收和冷却废气。次区段可以包括第一次热交换器和第二次热交换器。第一主区段可以包括第一主热交换器、第二主热交换器和第三主热交换器。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及方法。方法可以包括：用第一刚性框架内的预冷区段冷却废气；用定位在所述第一刚性框架外部的歧管将所述废气分流以流入第二刚性框架内的第一主区段、第三刚性框架内的第二主区段和第三刚性框架内的次区段；在所述次区段中，使所述废气经由一个或多个弯曲流动回路流过所述次区段的第一次热交换器并流到所述次区段的第二次热交换器；在所述第一主区段中，使所述废气经由一个或多个弯曲流动回路流过所述第一主区段的第一主热交换器，并流到所述第一主区段的第二主热交换器，然后流到所述第一主区段的第三主热交换器；在所述第二主区段中，使所述废气经由一个或多个弯曲流动回路流过所述第二主区段的第一主热交换器，并流到所述第二主区段的第二主热交换器，然后流到所述第二主区段的第三主热交换器；使所述废气经由第二弯曲流动回路从所述第二次热交换器、所述第一主区段的第三主热交换器和所述第二主区段的第三主热交换器流到废气歧管。

在一个方面，本文公开的实施方案涉及包括刚性框架的热交换器系统。第一热交换器可以联接到所述刚性框架的顶部上的第一支撑结构。第二热交换器可以定位在所述第一热交换器下方。所述第二热交换器可以联接到第二支撑结构，所述第二支撑结构经由第一组系绳从所述刚性框架悬挂，所述第一组系绳可以被配置成垂直和水平地移动所述第二支撑结构。第二组系绳可以连接到所述第二支撑结构并向下延伸以悬挂支撑梁。第三组系绳可以连接到所述支撑梁并向下延伸以悬挂第三支撑结构，所述第三组系绳可以被配置成垂直和水平地移动所述第三支撑结构。第三热交换器可以联接到所述第三支撑结构。所述第二支撑结构的垂直和水平移动可以基于所述第二热交换器的热膨胀。所述第三支撑结构的垂直和水平移动可以基于所述第三热交换器的热膨胀。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及包括刚性框架刚性框架的热交换器系统。第一热交换器可以联接到所述刚性框架的顶部上的第一支撑结构。第二热交换器可以定位在所述第一热交换器下方。所述第二热交换器可以联接到第二支撑结构。所述第二支撑结构可以经由第一组系绳从所述刚性框架悬挂。所述第一组系绳可以被配置成垂直和水平地移动所述第二支撑结构。所述第二支撑结构的垂直和水平移动可以基于所述第二热交换器的热膨胀。

在又一个方面，本文公开的实施方案涉及包括刚性框架的热交换器系统。第一支撑结构可以经由第一组系绳从所述刚性框架悬挂，所述第一组系绳具有联接到所述刚性框架的一端和联接到所述第一支撑结构的另一端。所述第一组系绳可以被配置成垂直和水平地移动所述第一支撑结构。第一热交换器可以联接到所述第一支撑结构。第二组系绳可以连接到所述第一支撑结构并向下延伸以悬挂支撑梁。第三组系绳可以连接到所述支撑梁并向下延伸以悬挂第二支撑结构。所述第三组系绳可以被配置成垂直和水平地移动所述第二支撑结构。第二热交换器可以联接到所述第二支撑结构。所述第一支撑结构的垂直和水平移动可以基于所述第一热交换器的热膨胀。所述第二支撑结构的垂直和水平移动可以基于所述第二热交换器的热膨胀。

根据说明书和所附权利要求书，本发明的其它方面和优点将是显而易见的。

附图说明

图1A和图1B示出了根据本公开内容的一个或多个实施方案的发电系统的示意图。

图2示出根据本公开内容的一个或多个实施方案的回热式热交换器系统的示意图。

图3是根据本公开内容的一个或多个实施方案的预冷热交换器的横截面视图。

图4A和图4B示出了根据本公开内容的一个或多个实施方案的回热式热交换器系统的透视图。

图4C示出了根据本公开内容的一个或多个实施方案的图4A和图4B的回热式热交换器系统的侧视图。

图4D示出了根据本公开内容的一个或多个实施方案的图4A和图4B的回热式热交换器系统的俯视图。

图5A示出了根据本公开内容的一个或多个实施方案的热交换器系统的侧视图。

图5B是根据本公开内容的一个或多个实施方案的图5A的热交换器吊架系统的侧视图。

图6至图9是根据图5A的一个或多个替代实施方案的热交换器系统的侧视图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本公开内容的实施方案。为了一致性，各个附图中的相同的元件可以用相同的附图标记表示。此外，在以下详细描述中，阐述了大量的具体细节以便提供对要求保护的主题的更透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的，可以在没有这些具体细节的情况下实践所描述的实施方案。在其它情况下，未详细描述熟知的特征以避免不必要地使描述复杂化。如本文使用，术语“联接”或“联接到”或“连接”或“连接到”可指示建立直接或间接连接，且不限于任一者，除非明确地如此提及。如本文使用，流体可以是指浆料、液体、气体和/或其混合物。在可能的情况下，在附图中使用相似或相同的附图标记来标识相似或相同的元件。附图不一定是按比例绘制的，为了清楚起见，附图的某些特征和某些视图可以按比例放大示出。

在一个方面，本文公开的实施方案涉及用于发电、石化工厂、废热回收和其它工业应用的发电系统。在本公开内容中，发电系统也可以互换地称为作为热交换器的网络或组件的回热式热交换器系统。此外，回热式热交换器系统可以包括预冷区段以降低涡轮机废气温度。回热式热交换器系统可以最小化热交换器的寿命周期成本，这对于在高压和高热效果下有效的回热式热能交换是关键的。在一些实施方案中，回热式热交换器系统可以用于超临界二氧化碳(SCCO2)动力循环，例如，阿拉姆循环。

在另一个方面，本文公开的实施方案涉及用于发电、石化工厂、废热回收和其它工业应用的回热式热交换器系统。在本公开内容中，回热式热交换器系统也可以互换地称为热交换器的网络或组件。此外，回热式热交换器系统可以包括预冷区段以降低涡轮机废气温度。回热式热交换器系统可以最小化热交换器的寿命周期成本，这对于在高压和高热效果下有效的回热式热能交换是关键的。在一些实施方案中，回热式热交换器系统可以用于超临界二氧化碳(SCCO2)动力循环，例如，阿拉姆循环。

在又一个方面，本文公开的实施方案涉及用于发电、石化工厂、废热回收和其它工业应用的热交换器系统。在本公开内容中，热交换器系统也可以互换地称为热交换器的网络或组件。此外，热交换器系统可以包括热交换器吊架系统，以最小化由热交换器和互连管道的热膨胀引起的膨胀应力。热交换器吊架系统可以最小化热交换器的寿命周期成本，这对于在高压和高热效果下有效的回热式热能交换是关键的。在一些实施方案中，热交换器吊架系统可以用于超临界二氧化碳(SCCO2)动力循环，例如，阿拉姆循环。

根据本文的实施方案的回热式热交换器系统可以包括印刷电路式(PCHE)和管壳式(STHE)热交换器的组合。例如，回热式热交换器系统可以包括预冷区段、主加热区段(再循环加热)和次加热区段(氧化剂加热)。在一些实施方案中，热回收区段可以任选地连接至主加热区段和/或次加热区段。

在一个或多个实施方案中，回热式热交换器系统可以使用热交换器网络，所述热交换器网络结合了用于加热次要部分的高压气体和主要部分的高压气体的平行区段。该次要部分可以由含氧的CO2(氧化剂)组成，并且该主要部分可以由余量的再循环的CO2(再循环CO2)组成。两个平行区段可以具有基本上不同的温度分布。在非限制性实例中，主要部分(总流量的约75％，在51-90％的范围内)可以被加热到比次要部分更低的温度。在用于将整个高温废气流从约600℃(在550-850℃的范围内)的高温预冷至足够低的温度以避免显著的机械设计约束，特别是低于575℃的温度之前，可以首先将次要部分加热至约440℃(在350-550℃的范围内)的中间温度。当采用扩散结合的PCHE并由奥氏体不锈钢，特别是合金316/316L制造时，575℃的限度可以代表机械设计约束。PCHE合金316块可能需要在高于575℃的温度下由时间依赖性(蠕变)性质确定的容许应力。此外，可以在回热式热交换器系统中提供热回收区段。热回收区段可以在低于燃烧温度的温度下增加热量，例如低位热量。

工业应用中的常规发电系统通常非常大且笨重。常规发电系统可以包括大量的管道布局和布置，其需要大的空间并且各自重几吨。在一些情况下，大型热交换器串联连接，并可包括复杂的弯曲或取向变化。另外，需要大的歧管将流体引入热交换器以及当流体离开热交换器时。这种发电系统在重量上可以较重，并且由于部件和组件的数量较多，制造成本也可能较高。例如，应力回路用于调节系统内管道的膨胀。这种将各种歧管和热交换器连接在一起所需的应力回路的额外管道增加了发电系统的重量、安装成本和总成本。

因此，本公开内容中的一个或多个实施方案可以用于克服这些挑战，以及提供优于常规发电系统的附加优点，这对于本领域普通技术人员将是显而易见的。在一个或多个实施方案中，与常规发电系统相比，回热式热交换器系统可以重量更轻且成本更低，这部分地是由于使蠕变乏力/损耗最小化，独立的氧化剂和再循环区段使得可以用一个或多个低温阀控制排放的流体流分流，并且离开涡轮机的排出流体不需要将平衡容器放置在涡轮机与回热式热交换器之间。此外，在回热式热交换器系统的一些组件经受高压、高温和操作循环的情况下，回热式热交换器系统可以在数千小时内改善可靠性和性能。总而言之，回热式热交换器系统可以最小化产品工程，与流动回路制造相关的风险，减少组装时间，降低硬件成本，以及减轻重量和外壳。

转到图1A，图1A示出了根据本公开内容的一个或多个实施方案的发电系统100的示意图。在一个或多个实施方案中，涡轮机101可以经由燃烧器103由燃料源102提供动力。如本领域已知，涡轮机，例如涡轮机101可以是用于从流体流中提取能量并将流体流转换成有用功(例如用于驱动发电机以产生电力)的结构，并且通常是具有其它组件(即，转子、定子和/或涡轮机叶片)的旋转装置，所述其它组件具有与产生或转换机械能相关的各种功能。注意，在一个或多个实施方案中的涡轮机101可以被配置为气体或蒸汽涡轮机。燃烧器103可以是发生燃烧的涡轮机101的部件，例如燃烧室。另外，可以提供氧气供应112以将氧气送入燃烧器103。如本领域普通技术人员已知，涡轮机101可以产生废气104。废气104可以送入回热式热交换器系统105(参见虚线方形)以形成涡轮机废气流。

在一个或多个实施方案中，回热式热交换器系统105可以包括预冷区段200、主加热区段301和次加热区段302。在一些实施方案中，主加热区段301可以是再循环加热区段，并且次加热区段302可以是氧化剂加热区段。预冷区段200可以是具有管壳式构造的高温预冷器，其中壳可以与环形分配器结合。主区段301和次区段302均可以包括至少两个在彼此顶部垂直堆叠的热交换器以形成垂直模块化热交换器堆叠体。

仍然参考图1A，离开涡轮机的所有废气104可以被送入预冷区段200。预冷区段200可以在将废气104重新分配到独立的平行列(例如，主区段301和次区段302)之前，相对于待加热的次要部分的高压气体，并且优选地相对于氧化剂流，来冷却废气104。以这种方式，废气104可以在进入主区段301和次区段302之前被直接冷却，从而显著节省了成本并增加了可靠性。此外，歧管205可以任选地用于将冷却的废气104分流成进入主区段301和次区段302的流。冷却的废气104可以分流成送入主区段301的主流路131和送入次区段302的次流路130。此外，可以使用一个或多个阀106来平衡来自主区段301和次区段302的废气流104的分流。此外，可以在主区段301和次区段302两者中提供流阻以平衡废气104的流。此外，流可以经由流线133离开主区段301，而流可以经由流线132离开次区段302。在一些实施方案中，可以在流线132上提供一个或多个阀106。

在一些实施方案中，热回收系统可以可操作地联接到回热式热交换器系统105。热回收系统可以在低于燃烧温度的温度下增加热量。热回收系统的其它实例包括但不限于直接或间接地将热(经由低位热源108)添加到涡轮机废气流，从与压缩机(未示出)联接的空气分离单元(ASU)回收热，或从压缩机(未示出)排出的再循环气体压缩机回收热。在非限制性实例中，来自泵111的流线134可送入次区段302，而来自泵111的流线135可送入主区段301。此外，分离器109可以将液体冷凝物与废气分离，使得可以收集液体冷凝物109a。此外，压缩机110可以联接到分离器109。另外，可以从泵111提供排放流线138，用于产物二氧化碳(CO2)离开发电系统100。在一些实施方案中，热回收系统可以并入主区段301。还可以设想，在再循环区段和热回收区段内的一系列歧管可以用于重新分配再循环的高压二氧化碳并为可能需要的各种涡轮机冷却流提供抽点。此外，来自主区段301的第一回流线136和来自次区段302的第二回流线137可用于向燃烧器103提供来自主区段301和次区段302的流体流。

现在参考图1B，示出了根据本文的实施方案的发电系统100的另一实施方案，其中相同的数字表示相同的部件。图1B的实施方案类似于图1A的实施方案。然而，代替仅一个热交换器，主区段301和次区段302可以都包括串联的两个或更多个垂直模块化热交换器堆叠体。PCHE块可以基于可容纳在扩散焊接炉内的板尺寸而具有最大尺寸，因此，具有多于一个的垂直模块化热交换器堆叠体可能是有益的。在一些实施方案中，可能需要在主区段301与热回收区段之间重新分配高压流，因此，具有多于一个的垂直模块化热交换器堆叠体可能是有益的。

图2示出了根据本文的实施方案的回热式热交换器系统105的特写示意图，其中相同的数字表示相同的部件。如箭头104所示，离开涡轮机的废气可以经由一个或多个输送管进入预冷区段200。在非限制性实例中，可以使用四个标称相同的输送管来将废气(箭头104)输送到预冷区段200。注意，在不背离本公开内容的范围的情况下，可以使用任何数量的输送管。

在一个或多个实施方案中，预冷区段200可以包括一个或多个管壳式热交换器(“STHE”)201。预冷区段200的STHE 201可以由选自Inconel材料(例如，合金625或合金617)的材料或在最高温度下不受时间相关性质影响的类似材料制成。一个或多个输送管可以连接到STHE 201的壳侧202。在非限制性实例中，每个STHE 201可以具有与其连接的一个输送管。在STHE 201的管侧203上，STHE 201可以从次区段(302a、302b)接收流体流(例如，氧化剂流体)。在一些实施方案中，STHE 201的管侧流体的质量热容(例如，质量流量×比热容)可以低于在壳侧202上进入STHE 201的废气(箭头104)的质量热容。基于在管侧上的氧化剂流体的较低质量热容，废气的温度变化可以是小的(例如，15-50℃)，而氧化剂流的温度变化可以是大的(例如，100-200℃)。还可以设想，STHE 201可以包括用于氧化剂流离开的加热的氧化剂出口204。废气可以从STHE 201进入歧管205以分流废气流。

在一些实施方案中，歧管205可以使废气沿不同的流路分流。在非限制性实例中，歧管205将废气分流成两个流路，例如废气次流206和废气主流207。

在废气次流206中，废气流过具有第一次热交换器302a和第二次热交换器302b的次区段。第一次热交换器302a和第二次热交换器302b可以是印刷电路式热交换器(“PCHE”)、盘绕式热交换器、微管热交换器、除了蚀刻板之外还使用冲压翅片的扩散结合热交换器或任何其它类型的热交换器。此外，第一次热交换器302a和第二次热交换器302b均可以由合适的材料构成，例如双认证的不锈钢316/316L。此外，第一次热交换器302a可以在比第二次热交换器302b更高的温度下操作。此外，废气可用于将次流134预热至350-500℃。在一些实施方案中，第一次热交换器302a和第二次热交换器302b可以均用于氧化剂加热。

在废气主流207中，废气流过具有第一主热交换器301a、第二主热交换器301b和第三主热交换器301c的主区段。每个主热交换器301a、301b、301c可以是印刷电路式热交换器(“PCHE”)、盘绕式热交换器、微管热交换器、除了蚀刻板之外还使用冲压翅片的扩散结合热交换器或任何其它类型的热交换器。此外，第一主热交换器301a可以在主区段中的最高温度下操作，而第三主热交换器301c可以在主区段中的最低温度下操作。第二主热交换器301b可以在第一主热交换器301a与第三主热交换器301c之间的温度下操作。此外，每个主热交换器301a、301b、301c可以由双认证不锈钢316/316L的材料构成。此外，废气主流207可用于将主流135预热至520–650℃。在一些实施方案中，每个主热交换器301a、301b、301c可用于加热再循环CO2。此外，第二流线304可用于向涡轮机提供冷却流。在非限制性实例中，冷却流可以是离开107a或301b的再循环气体。在一些情况下，冷却流的温度可能不匹配所需的涡轮冷却剂温度。为了匹配所需的涡轮冷却剂温度，可以将热气或冷气添加到冷却流中以升高或降低温度以匹配所需的涡轮冷却剂温度。在一些实施方案中，冷却流可以是来自离开107a或301b的再循环流和离开301a的较高温度再循环流的共混混合物。

在一些实施方案中，次区段(302a、302b)与主区段(301a、301b、301c)之间的排放的气的流量平衡可以通过在次区段(302a、302b)和主区段(301a、301b、301c)中的流阻来控制。在非限制实例中，次区段(302a、302b)的出口(即，冷端)处的一个或多个阀可以用于流量平衡。

在热回收流208中，再循环废气或单独的低位热流可以用于经由第一回收热交换器107a和第二回收热交换器107b在低于燃烧温度的温度下添加热量。在一些实施方案中，再循环废气可以是通过热回收区段107a和107b再加热和再循环回的废气。第一回收热交换器107a和第二回收热交换器107b可以是印刷电路式热交换器(“PCHE”)、盘绕式热交换器、微管热交换器、除了蚀刻板之外还使用冲压翅片的扩散结合热交换器或任何其它类型的热交换器。此外，第一回收热交换器107a和第二回收热交换器107b均可以由合适的材料构成，例如双认证的不锈钢316/316L。此外，第一回收热交换器107a可以在比第二回收热交换器107b更高的温度下。在一些实施方案中，第一回收热交换器107a和第二回收热交换器107b可以分别集成入第二主热交换器301b和第三主热交换器301c。

在一个或多个实施方案中，预冷区段200可以冷却废气。在非限制性实例中，可以将废气104预冷至575℃的温度。通过将废气104预冷到575℃，可以减小第一主热交换器301a的可用温差。这可以通过使用额外的传热表面积或通过增加总传热系数来补偿。总传热系数和传热表面积的乘积可以称为UA，其等于热负荷除以平均温差LMTD，平均温差LMTD可以由热流和冷流的入口和出口温度计算。热交换器的UA值可以与热交换器的成本有关。通过在回热式热交换器系统105中包括预冷区段200，所需的UA可以总体增加约15％。然而，高温区段与低温区段之间的成本差异(例如，成本/UA的值)可以降低回热式热交换器系统105的总成本。在非限制性实例中，高于575℃的系统的成本/UA值可以比低于575℃的系统的成本/UA值高30％以上。回热式热交换器系统105可以通过增加设备的预期寿命和减少材料使用来提供较低的成本/UA值，这归因于低于575℃的热交换器的较高的容许应力。尽管预冷区段200的Inconel材料可能是更昂贵的材料，但由于预冷区段200中较高的LMTD，所需的材料量相对较小，这降低了所需UA。

本文用于操作回热式热交换器系统105的实施方案可以在计算系统上实现。移动、台式、服务器、路由器、交换机、嵌入式设备或其它类型的硬件的任何组合可以与回热式热交换器系统105一起使用。例如，计算系统可以包括一个或多个计算机处理器、非持久性存储器(例如，易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器)、持久性存储器(例如，硬盘、诸如光盘(CD)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器的光驱动器、闪存等)、通信接口(例如，蓝牙接口、红外接口、网络接口、光学接口等)以及许多其它元件和功能。还可以设想，用于执行本公开内容的实施方案的计算机可读程序代码形式的软件指令可以全部或部分地临时或永久地存储在诸如CD、DVD、存储设备、磁盘、磁带、闪存、物理存储器或任何其它计算机可读存储介质的非暂时性计算机可读介质上。例如，软件指令可对应于计算机可读程序代码，计算机可读程序代码在由处理器执行时被配置成执行本公开内容的一个或多个实施方案。

在一个或多个实施方案中，预冷热交换器可以用于回热式热交换器系统。预冷热交换器可以是用于分配来自涡轮机的废气的管壳式热交换器(“STHE”)。在一些实施方案中，代替STHE，预冷热交换器可以是印刷电路式热交换器(“PCHE”)、盘绕式热交换器、微管热交换器、除了蚀刻板之外还使用冲压翅片的扩散结合热交换器或任何其它类型的热交换器。预冷热交换器可以进而将废气直接送入热交换器，从而消除对大型高温排气歧管的需要。在非限制性实例中，STHE可以代替大型高温排气歧管，使得涡轮机废气可以在进入回热式热交换器系统的次(氧化剂流)区段和主(再循环流)区段之前被直接冷却。在一些实施方案中，预冷热交换器的压力部件可以由选自Inconel材料(例如，合金625或合金617)的材料或在最高温度下不受时间相关性质影响的类似材料制成。作为非压力部件的预冷热交换器500的内部部件可以由不锈钢或类似材料制成。

在一个或多个实施方案中，流体可以在中心处进入并分流成两个流(一个向右而另一个向左)。流体可以通过两个或更多个单独的出口离开热交换器。这些流可以通过管道系统在热交换器外部再次合并。在一些实施方案中，流体可以在两个或更多个点处进入、合并并最终在单个出口喷嘴中离开。大的压降可能引起管振动，这可能损害管和壳。因此，在热交换器中分流可用于降低由于振动而损坏的风险，并可降低与热交换系统相关的压降。

在一些实施方案中，热交换器可以是双分流交换器。这意味着，热交换器可以具有两个其中流被分开然后重新结合的区域，以及两个支撑板。当压降需要保持较低时，可以采用分壳设计。此外，在分壳设计交换器中可以没有挡板，并且在壳体的中心安装有单个支撑板。

参考图3，在一个或多个实施方案中，图3示出了预冷热交换器500可以具有两个环形壳501、502和分配器区段513。第一环形壳501可以是形成压力边界的外壳。此外，第一环形壳501可以包括废气入口503，废气入口503可以设置在壳侧504以接收来自涡轮机的废气。输送管可以从涡轮机连接到废气入口503。此外，在预冷热交换器500的端部处，可以设置具有入口506和出口507的固定头部通道505。分程隔板508可以设置在固定头部通道505以在入口506与出口507之间分流。入口506可以用于接收来自次区段的氧化剂。还可以设想，一个或多个排气出口515可以设置在壳侧504上，用于排出排气流。

仍然参考图3，第二环形壳502可以是围绕管束509的内壳或护罩，具有两个或多个管侧通路。管束509可以是U形管束。提供支撑板511以支撑管束509的重量并防止管对管板和通道505组件连接的过载。在一些实施方案中，壳侧504与管侧509流速之间的大的差异意味着可以使用多通路来保持合理的管侧509的速度和传热系数。另外，环形分配装置513可以通过逐步减速废气流并提供管束509的受控入口来代替排气歧管的功能。环形分配装置可以设置有矩形或椭圆形的槽，并且具有随着距入口503的距离而减小的开口区域。此外，管束509可具有杆或栅格型挡板以支撑管并布置在挡板环514上，而不是常规的扇形板型挡板。还可以设想，绝热体517可以设置在预冷热交换器500内各种内部部件之间。

现在参考图4A，在一个或多个实施方案中，图4A示出了回热式热交换器系统105的透视图。回热式热交换器系统105的各个部件可以以自上而下的配置安装在一个或多个刚性框架(120、121、122、123)内。自上向下的配置可以具有这样的布置，即在最高温度下操作的回热式热交换器系统105的部件位于最垂直向上的位置，而在最低温度下操作的回热式热交换器系统105的部件位于最垂直向下的位置。在非限制性实例中，预冷区段200可以在第一刚性框架120内，第一主区段301可以在第二刚性框架121内，第二主区段305可以在第三刚性框架122内，并且次区段302可以在第四刚性框架123内。每个刚性框架120、121、122、123可以由多个垂直定向的结构构件124和多个水平定向的结构构件125制成。在非限制性实例中，多个垂直定向的结构构件124和多个水平定向的结构构件125可以相互连接在一起，以形成围绕回热式热交换器系统105的各种部件的矩形框架。还可以设想，在不背离本发明的范围的情况下，多个垂直定向的结构构件124和多个水平定向的结构构件125可以以任何度数成角度。多个垂直定向的结构构件124和多个水平定向的结构构件125可以由金属材料制成，例如钢、不锈钢、铁或任何其它类型的金属。

在一些实施方案中，预冷区段200可以包括在第一刚性框架120内的一个或多个管壳式热交换器(“STHE”)201a、201b、201c、201d。在非限制性实例中，第一STHE 201a、第二STHE 201b、第三STHE201和第四STHE 201d可以平行定位。此外，所有四个STHE 201a、201b、201c、201d可以在基本上相同的温度下操作。还应注意，尽管在图4A中示出了四个STHE201a、201b、201c、201d，但这仅是出于示例的目的，并且可以使用任何数量的STHE，而不背离本公开内容的当前范围。所有四个STHE 201a、201b、201c、201d可以由选自Inconel材料(例如，合金625或合金617)的材料或在最高设计操作温度下不受时间相关性质影响的类似材料制成。另外，预冷剂入口209可以设置在每个STHE 201a、201b、201c、201d上以接收来自涡轮机的废气。每个预冷剂入口209可以具有从涡轮机连接的输送管，使得输送管的数量可以与STHE的数量相匹配。此外，在每个STHE 201a、201b、201c、201d上，可以提供出口204以允许加热的氧化剂离开预冷区段200。

在每个STHE 201a、201b、201c、201d上，可以设置入口212以允许加热的氧化剂从次区段302进入预冷区段200。在非限制性实例中，氧化剂歧管211可以设置在次区段301与预冷区段200之间。氧化剂流线212可以从氧化剂歧管211和次区段302连接到每个STHE201a、201b、201c、201d的入口210。此外，氧化剂入口306可以设置在第四刚性框架123中，以允许氧化剂流连接到次区段302。另外，在管侧上，废气离开每个STHE 201a、201b、201c、201d以经由流管213进入歧管205。歧管205可以定位于一个或多个刚性框架(120、121、122、123)的外部并且相对于排气流定位于预冷区段200的下游。

在一些实施方案中，歧管205可以用于将废气流分流到次区段302、第一主区段301和第二主区段305。流动回路214可用作使废气从歧管205流到次区段302、第一主区段301和第二主区段305的导管。在非限制性实例中，流动回路214可以从歧管205延伸到每个次区段302、第一主区段301和第二主区段305中的单独的热交换器(301a、302a、305a)。

在次区段302中，废气通过流动回路214流到第一热交换器302a，然后流到第二热交换器302b。在非限制性实例中，一个或多个弯曲流动回路215可以用作使废气从第一热交换器302a流到第二热交换器302b的导管。此外，第二弯曲流动回路216可以用于使废气从第二热交换器302b流到回热式热交换器系统105的废气歧管217。此外，第二弯曲流动回路216可以设置有一个或多个流量平衡阀218。使用自上而下配置，第一热交换器302a可以在比第二热交换器302b更高的温度下操作。在一个或多个实施方案中，最上面的交换器可以经受较高的温度，因此最上面的交换器对于维护和检查来说是重要的。另外，最上面的热交换器可以尽可能自由地膨胀，而不会由于与其它热交换器的连接而被压缩。

参考图4B，在一个或多个实施方案中，示出了从图2A的逆时针转90度获得的回热式热交换器系统105的透视图。在第一主区段301中，废气通过流动回路214流到第一热交换器301a，然后流到第二热交换器301b，然后流到第三再循环热交换器301c。在非限制性实例中，一个或多个弯曲流动回路306可以用作使废气从第一热交换器301a流到第二热交换器301b的导管。此外，第二弯曲流动回路可以用于使废气从第二热交换器301b流到第三热交换器301c。此外，流管308可以用于使废气从第三再循环热交换器302c流到废气歧管217。使用自上而下配置，第一热交换器301a可以在最高的温度下操作，而第三热交换器302b可以在最低的温度下操作。第二热交换器301b可以在第一热交换器301a与第三热交换器301c之间的温度下操作。

在一个或多个实施方案中，第二主区段305可以具有与第一主区段302相同的布置。例如，废气通过流动回路214流到第一热交换器305a，然后流到第二热交换器305b，然后流到第三热交换器305c。此外，一个或多个弯曲流动回路309可以用作使废气从第一热交换器305a流到第二热交换器305b的导管。此外，第二弯曲流动回路(参见图4C的310)可以用于使废气从第二热交换器305b流到第三热交换器305c。此外，流管311可以用于使废气从第三热交换器305c流到废气歧管217。使用自上而下配置，第一热交换器305a可以在最高温度下操作，而第三热交换器305c可以在最低温度下操作。第二热交换器305b可以在第一热交换器305a与第三热交换器305c之间的温度下操作。

仍然参考图4B，热回收区段107可以经由热回收管312连接到第一主区段301和第二主区段305。热回收管312可以设置在第一热交换器301a、305a与第二热交换器301b、305b之间，以及第一主区段301和第二主区段305的第二热交换器301b、305b与第三热交换器301c、305c之间。还可以设想，可以在第一主区段301和第二主区段305的底部处设置再循环CO2入口313。从再循环CO2入口313，再循环CO2可以通过再循环CO2歧管(参见图2C的315)前行以再分配到第三热交换器301c、305c，第二热交换器301b、305b和第一热交换器301a、305a，从而被加热，然后通过热再循环CO2歧管314离开。

现在参考图4C，根据本公开内容的一个或多个实施方案示出了图4A和图4B的回热式热交换器系统105的侧视图。如图4C所示，预冷区段200的第一刚性框架120可以与第一主区段(参见图4A和图4B的301)的第二刚性框架(参见图4A和图4B的121)、第二主区段305的第三刚性框架(参见图4A和图4B的122)和次区段302的第四刚性框架123隔开距离D。在非限制性实例中，歧管205可以定位在由第一刚性框架120与其它刚性框架(121、122、123)之间的距离D所形成的空间中。此外，第一刚性框架120的高度H可以小于其它刚性框架(121、122、123)的高度H'。

在一个或多个实施方案中，在次区段302、第一主区段(301)和第二主区段305的每一个中的弯曲流动回路215、309和第二弯曲流动回路216、310可以具有延伸出相应的刚性框架(121、122、123)的部分。在这种配置中，弯曲流动回路和第二弯曲流动回路比线性连接更灵活，并且可以以最小的约束膨胀。

现在参考图4D，根据本公开内容的一个或多个实施方案示出了图4A和图4B的回热式热交换器系统105的俯视图。如图4D所示，第一刚性框架120的宽度W可以等于第二刚性框架121、第三刚性框架122和第四刚性框架123的宽度W'。第二刚性框架121可以与第三刚性框架122隔开距离D'。第三刚性框架122可以与第四刚性框架123隔开距离D”。在非限制性实例中，距离D'可以大于距离D”。图4C和图4D示出了如何使每个刚性框架(120、121、122、123)具有各种尺寸(高度和宽度)，使得回热式热交换器系统105的部件可以容易地彼此相邻地定位，以允许流体连接的实例。

如图4A至图4D所示，在一个或多个实施方案中，具有自上而下配置的回热式热交换器系统105的各种部件(预冷区段200、次区段302、第一主区段301和第二主区段305)可以允许模块化且紧凑的系统。通过具有自上而下配置，回热式热交换器系统105的占地面积可以比同等级安装的常规线性系统的占地面积小得多。在非限制性实例中，整个回热式热交换器系统105的占地面积可以是约11英尺乘14英尺。还可以设想，在不背离本公开内容的情况下，占地面积可以是任何尺寸。另外，由于基于卡车、铁路和船长的桥梁高度和尺寸限制，占地面积可以基于操作和运输要求，例如特殊的路线考虑。

另外，回热式热交换器系统105可以允许去往和来自涡轮机的高温管道不需要降级。此外，每个预冷区段200、次区段302、第一主区段301和第二主区段305可以被构造成模块化且紧凑的设计，以允许在最少数量的现场连接的情况下容易地制造和运输到现场。在一个或多个实施方案中，每个预冷区段200、次区段302、第一主区段301和第二主区段305支撑在相应的刚性框架(120、121、122、123)内，并允许在相应的刚性框架(120、121、122、123)内独立地膨胀。由于相应的刚性框架(120、121、122、123)不限制预冷区段200、次区段302、第一主区段301和第二主区段305在热载荷下的膨胀，因此可大大简化连接管的布置以提供足够的柔性。这对于从刚性块过渡到柔性头部和喷嘴组件的热交换器尤其重要。还可以设想，因为经受最高热膨胀载荷的高温热交换器可以位于模块将具有最大灵活性的最向上的位置处，所以高温热交换器可以最容易进行检查或修理。此外，来自高温热交换器或其它部分的冷凝物可以自然地从回热式热交换器系统105向下排出。

可以提供控制系统以本地或远程操作回热式热交换器系统105。本文用于操作回热式热交换器系统105的实施方案可以在计算系统上实现。移动、台式、服务器、路由器、交换机、嵌入式设备或其它类型的硬件的任何组合可以与回热式热交换器系统105一起使用。例如，计算系统可以包括一个或多个计算机处理器、非持久性存储器(例如，易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器)、持久性存储器(例如，硬盘、诸如光盘(CD)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器的光驱动器、闪存等)、通信接口(例如，蓝牙接口、红外接口、网络接口、光学接口等)以及许多其它元件和功能。还可以设想，用于执行本公开内容的实施方案的计算机可读程序代码形式的软件指令可以全部或部分地临时或永久地存储在诸如CD、DVD、存储设备、磁盘、磁带、闪存、物理存储器或任何其它计算机可读存储介质的非暂时性计算机可读介质上。例如，软件指令可对应于计算机可读程序代码，计算机可读程序代码在由处理器执行时被配置成执行本公开内容的一个或多个实施方案。

转到图5A，图5A示出了根据一个或多个实施方案的吊架热交换器系统。以下实例仅用于解释目的，而不旨在限制本发明的范围。如图5A所示，热交换器系统400可以用于任何工业应用，例如发电。在一些实施方案中，热交换器系统400可用于需要热交换器的任何工业应用中。

在一个或多个实施方案中，热交换器系统400可以具有自上而下配置，以允许在现场更容易地安装。刚性框架可以包括彼此间隔距离D”'的两个柱401、402。两个柱401、402可以由金属材料制成并且向上延伸高度H”。每个柱401、402的第一端401a、402a可以可拆卸地固定到工作地点的地板上。另外，两个柱401、402可以是刚性的，以允许起重机、拖车或叉车使用两个柱401、402作为锚定点来提升热交换器系统400。在两个柱401、402之间，可以在热交换器系统400中设置一个或多个热交换器403、404、405。应注意，尽管在图5A中示出了三个热交换器403、404、405，但这仅是出于示例的目的，并且可以使用任何数量的热交换器，而不背离本公开内容的范围。例如，次(氧化剂流)区段可以具有两个热交换器，而主(再循环流)区段可以具有三个热交换器。热交换器403、404、405可以是印刷电路式热交换器(“PCHE”)、盘绕式热交换器、微管热交换器、除了蚀刻板之外还使用冲压翅片的扩散结合热交换器或任何其它类型的热交换器。还可以设想，热交换器403、404、405可以用低温或锅炉型热交换器代替。

在图5A的配置中，在一个或多个实施方案中，热交换器403、404、405可以串联布置并且垂直排列。第一热交换器403可以在热交换器系统400中处于最垂直的位置。在非限制性实例中，第一热交换器403可以联接到第一支撑结构406。第一支撑结构406可以是在每个柱401、402的第二端401b、402b处连接的刚性金属板。另外，板或帽407可以设置在每个柱401、402的第二端401b、402b上，以使第一支撑结构406可移动地连接在其上。此外，第一热交换器403的一部分可以延伸经过两个柱401、402的高度H”。

第二热交换器404可以定位在第一热交换器403下方。第二热交换器404可以联接到第二支撑结构408。第二支撑结构408可以是用于第二热交换器404的刚性金属板，以与其联接。第一组系绳409可以从两个柱401、402悬挂第二支撑结构408。第一组系绳409可以包括两个或多个系绳。在非限制性实例中，第一组系绳409可以成一定角度以使第二支撑结构408在两个柱401、402之间居中。第一组系绳409可以是张紧构件、钢柱、链节、钢丝绳或任何类型的柱或杆，以支撑第二热交换器404的重量和运动。此外，第一组系绳409的端部410可以是用于第一组系绳409在两个柱401、402和第二支撑结构408上的连接点。在一些实施方案中，连接点可以是通过齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮的可变位置，以允许第一组系绳409被重新定位。借助于齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮，连接点可被调节以允许主动控制直接移动第二热交换器404和第三热交换器405。

从第二支撑结构408，第二组系绳411可以垂直向下延伸以悬挂支撑梁412。第二组系绳411可以包括两个或多个系绳。第二组系绳411的端部413可以是用于第二组系绳411在第二支撑结构408和支撑梁412上的连接点。在一些实施方案中，连接点可以是通过齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮的可变位置，以允许第二组系绳411被重新定位。借助于齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮，连接点可被调节以允许主动控制直接移动第三热交换器405。第二组系绳411可以是张紧构件、钢柱、链节、钢丝绳或任何类型的柱或杆，以支撑支撑梁412的重量和运动。

在一个或多个实施方案中，第三热交换器405可以定位成靠近两个柱401、402的第一端401a、402a且在第二热交换器404下方。第三热交换器405可以联接到第三支撑结构415。第三支撑结构415可以是用于第三热交换器405的刚性金属板，以与其联接。

从支撑梁412，第三组系绳414可以向下延伸以悬挂第三支撑结构415。第三组系绳414可以包括两个或多个系绳。在非限制性实例中，第三组系绳414可以成一定角度以使第三支撑结构415在两个柱401、402之间居中。在一些实施方案中，第三组系绳414的端部416可以是用于第三组系绳414在支撑梁412和第三支撑结构415上的连接点。在非限制实例中，连接点可以是通过齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮的可变位置，以允许第三组系绳414被重新定位。借助于齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮，连接点可被调节以允许主动控制直接移动第三热交换器405。第三组系绳414可以是张紧构件、钢柱、链节、钢丝绳或任何类型的柱或杆，以支撑第三热交换器405的重量和运动。

仍然参考图5A，第一热交换器403可以在热交换器系统400中的三个热交换器403、404、405的最高温度下操作。第三热交换器405可以在热交换器系统400中的三个热交换器403、404、405的最冷温度下操作。第二热交换器404可以在第一热交换器403和第三热交换器405的温度之间的温度下操作。在第一热交换器403定位在热交换器系统400中的最高水平处的情况下。第一热交换器403可以在没有任何移动限制的情况下膨胀，第二热交换器404和第三热交换器405也可以移动。此外，由于第二热交换器404和第三热交换器405在比第一热交换器403更低的温度下操作，第二热交换器404和第三热交换器405可以具有比第一热交换器403更高的容许应力。因此，第二热交换器404和第三热交换器405的运动可以比第一热交换器403的运动更容易适应。另外，在三个热交换器403、405、405之间互连的管道417的任何热膨胀可以由各组系绳409、411、414补偿。

在一个或多个实施方案中，三个热交换器403、405、405在热交换器系统400内热分离。通过使第一热交换器403连接到第一支撑结构406的最垂直的位置，第一热交换器403可以独立地热膨胀而不影响第二热交换器404和第三热交换器405。此外，第一组系绳409可以允许第二热交换器404与第一热交换器403热分离。当第二热交换器404热膨胀时，第一组系绳409可以垂直地移动第二支撑结构408，使得第二热交换器404与第一热交换器403和第三热交换器405热独立。此外，通过使支撑梁412悬挂在第二组系绳411上，支撑梁412可以使第二热交换器404和第三热交换器405彼此热分离。

现在参考图5B，图5B示出了根据一个或多个实施方案的图1A的热交换器系统(参见400)的热交换器吊架系统420的实例。以下实例仅用于解释目的，而不旨在限制本发明的范围。热交换器吊架系统420可以包括连接到第二支撑结构408、支撑梁412和第三支撑结构415的第一组系绳409、第二组系绳411和第三组系绳414。

在一个或多个实施方案中，第一热交换器(参见403)可以垂直连接，而第二热交换器(参见404)和第三热交换器(参见405)可以分别由第二支撑结构408和第三支撑结构415支撑。因此，第二热交换器(参见404)和第三热交换器(参见405)可能由于403的热膨胀以及它们在操作中的自身热膨胀而经历垂直位移。

如图5B所示，箭头421表示第二热交换器(参见404)和第三热交换器(参见405)的垂直位移。此外，箭头422a、422b表示第二热交换器(参见404)和第三热交换器(参见405)的水平热膨胀。在非限制性实例中，当第二热交换器(参见404)在水平方向(箭头422a)上热膨胀时，第一组系绳409可以在水平面中移动距离Th。该移动距离Th还改变了第一组系绳409的角度，然后由于该角度改变而将第二热交换器(参见404)降低距离Tv。当第二热交换器(参见404)降低距离Tv时，第三热交换器(参见405)也可以降低距离Tv。然而，当第三热交换器(参见405)沿水平方向(箭头422b)热膨胀时，第二组系绳411可在水平平面内移动距离Th'以改变第二组系绳411的角度。随着第二组系绳411的角度变化，第三热交换器(参见405)向下移动额外的量，使得由第三热交换器(参见405)垂直移动的距离Tv'可以是距离Tv和向下额外的量的总和。

利用热交换器吊架系统420，热交换器系统(参见400)中的各个部件中的水平和垂直热膨胀可以改变或调整各组系绳409、411、414的角度以补偿热膨胀。通过补偿热膨胀，可以由热交换器吊架系统420控制来自以不同速率冷却和加热的各种部件的热不平衡。热交换器吊架系统420进一步最小化由热交换器系统(参见400)中的热交换器和互连管道的热膨胀引起的膨胀应力。还可以设想，绝热体可以与热交换器吊架系统420一起使用，以进一步帮助管理热不平衡。绝热体可用于防止热损失，并提高系统效率，这也可具有帮助管理热平衡并导致更精确地预测热膨胀引起的位移的益处。

现在参考图6，示出了根据本文的实施方案的热交换器系统的另一实施方案，其中相同的数字表示相同的部件。图6的实施方案类似于图5A的实施方案。然而，热交换器系统400可以仅具有第一热交换器403和第二热交换器404，没有第三热交换器(参见图5A的405)。

现在参考图7，示出了根据本文的实施方案的热交换器系统的另一实施方案，其中相同的数字表示相同的部件。图7的实施方案类似于图5A的实施方案。然而，热交换器系统400可以仅具有均由热交换器吊架系统(参见图5B的420)悬挂的两个热交换器。在非限制性实例中，可以移除第一热交换器403，使得由其相应组系绳(409、414)悬挂的第二热交换器404和第三热交换器405得以保留。

现在参考图8，示出了根据本文的实施方案的热交换器系统的另一实施方案，其中相同的数字表示相同的部件。图8的实施方案类似于图5A的实施方案。然而，代替第一组系绳409和第三组系绳414(参见图5A)向外成角度，第一组系绳409可以向内成角度。在非限制性实例中，一个或多个突起430可以从刚性框架(两个柱401、402)向内延伸，使得第一组系绳409的一端410可以是一个或多个突起430上的连接点。通过使第一组系绳409向内成角度，第二热交换器404的热膨胀可导致第二支撑结构408垂直向上升高。另外，第三组系绳414也可以向内成角度，以使第三支撑结构415基于第三热交换器405的热膨胀垂直向上升高。

现在参考图9，示出了根据本文的实施方案的热交换器系统的另一实施方案，其中相同的数字表示相同的部件。图9的实施方案类似于图5A的实施方案。然而，刚性框架的两个柱401、402可以更靠近地移动在一起，使得两个柱401、402之间的距离D””小于距离D”'。通过将两个柱401、402移动更靠近在一起，第一组系绳409可以向内成角度。通过使第一组系绳409向内成角度，第二热交换器404的热膨胀可导致第二支撑结构408垂直向上升高。另外，第三组系绳414也可以向内成角度，以使第三支撑结构415基于第三热交换器405的热膨胀垂直向上升高。

如图5A至图9所示，热交换器系统400连接一系列独立运动的部件。考虑到独立运动并在整个系统中提供优点，包括例如对热交换器(404、405)至管道喷嘴(417)的低应力，本文所述的热交换器系统400允许连接一系列独立运动的部件。对于图5A至图9中的热交换器系统400，热交换器吊架系统420可具有系绳409、411、414的系统，系绳409、411、414可配置成调节下部热交换器404、405的位置(即，中立、升高、降低)。在一个或多个实施方案中，系绳409、411、414的系统的配置可以基于在热交换器系统400的启动、操作和关闭期间部件的预期热膨胀或收缩。此外，系绳的角度可以基于预期的热膨胀或收缩来选择。此外，系绳的每个角度可以独立地调节。

在热交换器系统400中，支撑杆412可以增强热交换器(404、405)的独立运动。在包括支撑杆412的情况下，第二热交换器404不影响第三热交换器405独立运动的能力。因此，支撑杆412提供了各种自由度以适应热交换器系统400内的管道运动和膨胀。支撑杆412允许隔离和使用膨胀方法以有利地分离每个热交换器的热膨胀以最小化喷嘴上的负荷，并且可以允许更短的膨胀管道长度。通过使载荷最小化并允许较短的管道，可以减小单元的总重量。另外，与热交换器吊架系统(420)相关的应力允许各种管道的长度减小并且允许整个系统变得更加紧凑。

虽然已经针对有限数量的实施方案描述了本公开内容，但受益于本公开内容的本领域技术人员应理解，可以设计不背离如本文中所描述的本公开内容的范围的其它实施方案。因此，本公开内容的范围应当仅由所附权利要求限定。

Claims (60)

1.系统，包括：

涡轮机；以及

回热式热交换器系统，其中所述回热式热交换器系统被配置成接收来自所述涡轮机的废气，并且所述回热式热交换器系统包括：

用于冷却所述废气的预冷区段，

用于接收所述冷却的废气的主加热区段，以及

用于接收所述冷却的废气的次加热区段。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述预冷区段还包括一个或多个具有环形分配器的管壳式热交换器，并且其中所述系统被配置成使得离开所述次加热区段的端部的流体进入所述预冷区段。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述主加热区段在比所述次加热区段更高的温度下操作。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述主加热区段还包括至少两个串联的热交换器，并且所述至少两个热交换器是印刷电路型热交换器并且垂直排列。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述次加热区段还包括至少两个串联的热交换器，并且所述至少两个热交换器是印刷电路型热交换器并且垂直堆叠排列。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述回热式热交换器系统还包括热回收区段，所述热回收区段被配置成向再循环加热区段添加热量。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述主加热区段是再循环加热区段，并且所述次加热区段是氧化剂加热区段。

8.如权利要求1所述的系统，还包括一个或多个阀，所述一个或多个阀被配置成平衡所述主加热区段与所述次加热区段之间的流。

9.如权利要求1所述的系统，还包括歧管，所述歧管被配置成将来自所述预冷区段的流分流到所述主加热区段和所述次加热区段。

10.方法，所述方法包括：

通过涡轮机产生废气；

将所述废气送入回热式热交换器系统的预冷区段以冷却所述废气；

将所述冷却的废气分流成送入所述回热式热交换器系统的主加热区段的主流路和送入所述回热式热交换器系统的次加热区段的次流路；

在所述次流路中，使所述冷却的废气流过所述次加热区段的第一次热交换器和所述次加热区段的第二次热交换器；

在所述主流路中，使所述冷却的废气流过所述主加热区段的第一主热交换器、所述主加热区段的第二主热交换器和所述主加热区段的第三主热交换器；以及

向联接到所述涡轮机的燃烧器提供来自所述主流路和所述次流路的流体流。

11.如权利要求10所述的方法，还包括将所述预冷区段中的所述废气冷却至575℃的温度。

12.如权利要求10所述的方法，还包括将所述次流路加热至350℃至500℃的温度。

13.如权利要求10所述的方法，还包括将所述主流路加热至520℃至650℃的温度。

14.如权利要求10所述的方法，还包括经由热源将热量添加到所述主流路。

15.如权利要求10所述的方法，还包括利用一个或多个阀来平衡所述冷却的废气进入所述主流路和所述次流路中的分流。

16.预冷热交换器，包括：

形成压力边界的第一环形壳，所述第一环形壳包括：

被配置成接收来自涡轮机的废气的废气入口，以及

被配置成排出所述废气的一个或多个排气出口，

设置在所述第一环形壳内的第二环形壳；

设置在所述第二环形壳内的管束；以及

设置在所述第二环形壳内的环形分配装置，其中所述环形分配装置被配置成控制进入所述管束的废气流。

17.如权利要求16所述的预冷热交换器，其中所述管束是U形管束。

18.如权利要求17所述的预冷热交换器，还包括在所述第一环形壳内的支撑板，所述支撑板被配置成支撑所述U形管束的重量。

19.如权利要求16所述的预冷热交换器，还包括在所述第一环形壳的一端处的固定头部通道，所述固定头部通道包括配置成接收来自次加热区段的氧化剂的入口；以及配置成排出所述氧化剂的出口。

20.如权利要求19所述的预冷热交换器，其中所述固定头部通道还包括配置成在所述入口与所述出口之间分流的分程隔板。

21.回热式热交换器系统，包括：

在第一刚性框架内的预冷区段，其中所述预冷区段包括一个或多个热交换器以接收和冷却废气；

在第三刚性框架内的次区段，其中所述次区段包括第一次热交换器和第二次热交换器；以及

在第二刚性框架内的第一主区段，其中所述第一主区段包括第一主热交换器、第二主热交换器和第三主热交换器。

22.如权利要求21所述的回热式热交换器系统，还包括歧管，所述歧管被配置成将来自所述预冷区段的冷却的废气流分流到所述第一主区段和所述次区段。

23.如权利要求22所述的回热式热交换器系统，其中所述歧管位于所述第一刚性框架与所述第二刚性框架和所述第三刚性框架之间的空间中。

24.如权利要求21所述的回热式热交换器系统，还包括在第四刚性框架内的第二主区段，其中所述第二主区段包括第四主热交换器、第五主热交换器和第六主热交换器。

25.如权利要求24所述的回热式热交换器系统，还包括一个或多个阀，以平衡所述冷却的废气流到所述第一主区段、所述第二主区段和所述次区段的分流。

26.如权利要求24所述的回热式热交换器系统，还包括连接到所述第一主区段和所述第二主区段的热回收区段。

27.如权利要求24所述的回热式热交换器系统，其中所述第一刚性框架、所述第二刚性框架、所述第三刚性框架和所述第四刚性框架中的每一个由多个垂直定向的结构构件和多个水平定向的结构构件相互连接在一起形成。

28.如权利要求21所述的回热式热交换器系统，其中所述一个或多个管壳式热交换器包括在壳侧上的预冷剂入口以接收所述废气。

29.如权利要求21所述的回热式热交换器系统，还包括第一再循环CO2歧管以提供所述回热式热交换器系统内的再循环CO2。

30.如权利要求29所述的回热式热交换器系统，还包括第二再循环CO2歧管以使所述回热式热交换器系统内的所述再循环CO2离开。

31.如权利要求21所述的回热式热交换器系统，其中所述一个或多个管壳式热交换器包括在管侧上的氧化剂入口以接收来自所述次区段的氧化剂。

32.如权利要求21所述的回热式热交换器系统，其中所述一个或多个管壳式热交换器包括在管侧上的氧化剂入口以接收来自所述次区段的氧化剂。

33.方法，所述方法包括：

用第一刚性框架内的预冷区段冷却废气；

用定位在所述第一刚性框架外部的歧管将所述废气分流以流入第二刚性框架内的第一主区段、第三刚性框架内的第二主区段和第三刚性框架内的次区段；

在所述次区段中，使所述废气经由一个或多个弯曲流动回路流过所述次区段的第一次热交换器并流到所述次区段的第二次热交换器；

在所述第一主区段中，使所述废气经由一个或多个弯曲流动回路流过所述第一主区段的第一主热交换器，并流到所述第一主区段的第二主热交换器，然后流到所述第一主区段的第三主热交换器；

在所述第二主区段中，使所述废气经由一个或多个弯曲流动回路流过所述第二主区段的第一主热交换器，并流到所述第二主区段的第二主热交换器，然后流到所述第二主区段的第三主热交换器；

使所述废气经由第二弯曲流动回路从所述第二次热交换器、所述第一主区段的第三主热交换器和所述第二主区段的第三主热交换器流到废气歧管。

34.如权利要求33所述的方法，还包括在比第二次热交换器更高的温度下操作所述第一次热交换器。

35.如权利要求33所述的方法，还包括在比第一主区段的第二主热交换器更高的温度下操作所述第一主区段的所述第一主热交换器，以及在比所述第一主区段的所述第三主热交换器更高的温度下操作所述第一主区段的所述第二主热交换器。

36.如权利要求33所述的方法，还包括在比第二主区段的第二主热交换器更高的温度下操作所述第二主区段的所述第一主热交换器，以及在比所述第二主区段的所述第三主热交换器更高的温度下操作所述第二主区段的所述第二主热交换器。

37.如权利要求33所述的方法，还包括将再循环CO2经由第一再循环CO2歧管分配到所述第一主区段和所述第二主区段。

38.如权利要求37所述的方法，还包括用所述第一主区段和所述第二主区段加热再循环CO2并用第二再循环CO2歧管排出加热的再循环CO2。

39.如权利要求33所述的方法，还包括经由氧化剂歧管向所述预冷区段提供氧化剂。

40.如权利要求33所述的方法，还包括经由热回收区段向所述第一主区段和所述第二主区段提供热量。

41.热交换器系统，包括：

刚性框架；

联接到所述刚性框架的顶部上的第一支撑结构的第一热交换器；

位于所述第一热交换器下方的第二热交换器，其中所述第二热交换器联接到第二支撑结构，所述第二支撑结构经由第一组系绳从所述刚性框架悬挂，其中所述第一组系绳被配置成垂直和水平地移动所述第二支撑结构；

连接到所述第二支撑结构并向下延伸以悬挂支撑梁的第二组系绳；

连接到所述支撑梁并向下延伸以悬挂第三支撑结构的第三组系绳，其中所述第三组系绳被配置成垂直和水平地移动所述第三支撑结构；以及

联接到所述第三支撑结构的第三热交换器，

其中所述第二支撑结构的垂直和水平移动基于所述第二热交换器的热膨胀，以及

其中所述第三支撑结构的垂直和水平移动基于所述第三热交换器的热膨胀。

42.如权利要求41所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器被配置成在比所述第二热交换器更高的温度下操作，并且所述第二热交换器被配置成在比所述第三热交换器更高的温度下操作。

43.如权利要求41所述的热交换器系统，其中所述第一组系绳、所述第二组系绳和所述第三组系绳选自结构张紧构件、钢杆、链节或钢丝绳。

44.如权利要求41所述的热交换器系统，其中所述第一组系绳和所述第三组系绳成角度。

45.如权利要求41所述的热交换器系统，其中所述刚性框架包括彼此间隔一定距离的两个柱。

46.如权利要求45所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器、所述第二热交换器和所述第三热交换器在所述两个柱之间。

47.如权利要求45所述的热交换器系统，其中所述两个柱中的每一个的第一端可拆卸地固定到地板上。

48.如权利要求47所述的热交换器系统，其中所述第一支撑结构可移动地连接到所述两个柱中的每一个的远离第一端的第二端。

49.如权利要求41所述的热交换器系统，还包括从所述刚性框架延伸的一个或多个突起，其中所述第一组系绳的一端连接到一个或多个突起。

50.如权利要求41所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器与所述第二热交换器热分离，并且所述第二热交换器与所述第三热交换器热分离。

51.热交换器系统，包括：

刚性框架；

联接到所述刚性框架的顶部上的第一支撑结构的第一热交换器；以及

位于所述第一热交换器下方的第二热交换器，其中所述第二热交换器联接到第二支撑结构，所述第二支撑结构经由第一组系绳从所述刚性框架悬挂，其中所述第一组系绳被配置成垂直和水平地移动所述第二支撑结构，

其中所述第二支撑结构的垂直和水平移动基于所述第二热交换器的热膨胀。

52.如权利要求51所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器与所述第二热交换器热分离。

53.如权利要求51所述的热交换器系统，其中所述第一组系绳成角度。

54.如权利要求53所述的热交换器系统，其中所述第一组系绳的端部通过齿条和小齿轮或齿轮驱动的凸轮连接到所述刚性框架和所述第二支撑结构。

55.如权利要求53所述的热交换器系统，其中基于预定的热膨胀或收缩来选择所述第一组系绳的角度。

56.如权利要求51所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器被配置成在比所述第二热交换器更高的温度下操作。

57.热交换器系统，包括：

刚性框架；

经由第一组系绳从所述刚性框架悬挂的第一支撑结构，所述第一组系绳的一端联接到所述刚性框架，而另一端联接到所述第一支撑结构，其中所述第一组系绳被配置成垂直和水平地移动所述第一支撑结构；

联接到所述第一支撑结构的第一热交换器；

连接到所述第一支撑结构并向下延伸以悬挂支撑梁的第二组系绳；

连接到所述支撑梁并向下延伸以悬挂第二支撑结构的第三组系绳，其中所述第三组系绳被配置成垂直和水平地移动所述第二支撑结构；以及

联接到所述第二支撑结构的第二热交换器，

其中所述第一支撑结构的垂直和水平移动基于所述第一热交换器的热膨胀，以及

其中所述第二支撑结构的垂直和水平移动基于所述第二热交换器的热膨胀。

58.如权利要求57所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器与所述第二热交换器热分离。

59.如权利要求57所述的热交换器系统，其中所述第一组系绳和所述第三组系绳成角度。

60.如权利要求57所述的热交换器系统，其中所述第一热交换器被配置成在比所述第二热交换器更高的温度下操作。

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