JP2023532881A - 熱交換器システム - Google Patents

Abstract

システムは、タービンと、再生式熱交換器システムとを含んでもよい。再生式熱交換器システムは、排ガスをタービンから受容するように構成される。再生式熱交換器システムは、排ガスを冷却するための予冷区分と、冷却された排ガスを受容するための主加熱区分と、冷却された排ガスを受容するための副加熱区分とを含んでもよい。別の側面では、実施形態は、方法に関し、本方法は、排ガスを生産するステップと、排ガスを冷却するステップと、冷却された排ガスを、主流動経路と、副流動経路とに分裂させるステップと、冷却された排ガスを、副加熱区分の第１の副熱交換器および副加熱区分の第２の副熱交換器を通して流動させるステップと、冷却された排ガスを、第１の主熱交換器、第２の主熱交換器、および第３の主熱交換器を通して流動させるステップと、タービンに結合される燃焼器に、主流動経路および副流動経路からの流体流を提供するステップとを含んでもよい。

Description

熱電力サイクルは、典型的には、エアブリージングガスタービン直接発火式ブレイトンサイクル、または作業流体として蒸気を用いる間接的に加熱された閉鎖ランキンサイクルのいずれかを使用する。高効率が、ブレイトンサイクルとボトミングランキンサイクルを組み合わせ、組み合わせられたサイクルを形成することによって、取得される。組み合わせられたサイクル発電は、高効率を達成し得るが、組み合わせられたサイクル発電は、ＣＯ_２捕捉のために好適ではなく、配設は、要求される大量の機器および配管作業に起因して、高資本コストを有し得る。ある場合には、超臨界ＣＯ_２（ｓｃＣＯ_２）ブレイトン熱電力サイクルが、熱電力サイクルに優先して使用され得る。有利なこととして、超臨界ＣＯ_２（ｓｃＣＯ_２）ブレイトン熱電力サイクルは、低減された温室効果ガス（ＧＨＧ）放出量、改良された炭素捕捉量、より高い効率、低減された占有面積、およびより低い水消費量を有し得る。しかしながら、超臨界ＣＯ_２（ｓｃＣＯ_２）ブレイトン熱電力サイクルの利益が実現され得る前に、克服しなければならない、いくつかの技術的課題が存在する。特に、これらの超臨界ＣＯ_２（ｓｃＣＯ_２）ブレイトン熱電力サイクルのための再生式熱交換器の設計および動作は、継続中の研究および開発領域である。

半閉鎖直接発火式酸素燃料ブレイトンサイクルは、Ａｌｌａｍ電力サイクルまたはＡｌｌａｍサイクルと呼ばれ得る。Ａｌｌａｍサイクルは、発生される二酸化炭素および水を捕捉しながら、化石燃料を機械的電力に変換するためのプロセスである。従来、Ａｌｌａｍサイクルは、使用または貯蔵のためＣＯ_２捕捉量の著しい付加利益を伴って、既存の組み合わせられたサイクルベースの技術に匹敵する高効率を達成するために、エコノマイザ熱交換器と、付加的低位外部熱源とを要求する。Ａｌｌａｍサイクルの効率は、タービンが、典型的には、６００℃を上回るより高い温度および１２０～４００バールの高圧で動作される場合、増加される。これらの条件は、熱交換システムのための高圧高温および高有効性の同時要件につながる。典型的には、複数の個々の熱交換ユニットが、要求され、要求される再生式熱交換を外部低位熱源からの熱回収と同時に達成するために、ネットワーク内に配列されなければならない。従来の熱交換器システムおよび方法の実施例は、米国特許第８，２７２，４２９号、米国特許第８，５９６，０７５号、米国特許第８，９５９，８８７号、米国特許第１０，０１８，１１５号、米国特許第１０，４２２，２５２号、および米国特許公開第２０１９／００６３３１９号（その全ては、参照することによって本明細書に組み込まれる）に見出され得る。

従来、熱交換器システムは、高、中、および低温区分に分裂され得る。高温区分内の排ガスを最低温度（例えば、低位熱源温度と一致する温度）まで冷却することが望ましいが、これは、そのようなシステムのレイアウト、コスト、および信頼性を駆動する、機械的要件に矛盾する。典型的には、高温区分の設計温度および圧力は、最高温度度および圧力によって設定され、これは、ひいては、機械的要件を駆動する。

米国特許第８，２７２，４２９号明細書 米国特許第８，５９６，０７５号明細書 米国特許第８，９５９，８８７号明細書 米国特許第１０，０１８，１１５号明細書 米国特許第１０，４２２，２５２号明細書 米国特許出願公開第２０１９／００６３３１９号明細書

本説明は、下記の詳細な説明にさらに説明される、一連の概念を導入するために提供される。本説明は、請求される主題の重要または不可欠な特徴を識別することを意図するものではなく、請求される主題の範囲を限定する補助として使用されるように意図されるものでもない。

一側面では、本明細書に開示される実施形態は、システムに関する。本システムは、タービンと、再生式熱交換器システムとを含んでもよい。再生式熱交換器システムは、排ガスをタービンから受容するように構成される。再生式熱交換器システムは、排ガスを冷却するための予冷区分と、冷却された排ガスを受容するための主加熱区分と、冷却された排ガスを受容するための副加熱区分とを含んでもよい。

別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、方法に関する。本方法は、タービンを介して、排ガスを生産するステップと、排ガスを再生式熱交換器システムの予冷区分の中に給送し、排ガスを冷却するステップと、冷却された排ガスを、再生式熱交換器システムの主加熱区分の中に給送する主流動経路と、再生式熱交換器システムの副加熱区分の中に給送する副流動経路とに分裂させるステップと、副流動経路内において、冷却された排ガスを、副加熱区分の第１の副熱交換器および副加熱区分の第２の副熱交換器を通して流動させるステップと、主流動経路内において、冷却された排ガスを、主加熱区分の第１の主熱交換器、主加熱区分の第２の主熱交換器、および主加熱区分の第３の主熱交換器を通して流動させるステップと、タービンに結合される燃焼器に、主流動経路および副流動経路からの流体流を提供するステップとを含んでもよい。

さらに別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、予冷熱交換器に関する。予冷熱交換器は、圧力境界を形成する、第１の環状シェルを含んでもよい。第１の環状シェルは、排ガスをタービンから受容するように構成される、排ガス入口と、排ガスを排気するように構成される、１つまたはそれを上回る排気出口とを有してもよい。予冷熱交換器はまた、第１の環状シェル内に提供される、第２の環状シェルを含んでもよい。予冷熱交換器はさらに、第２の環状シェル内に提供される、管束を含んでもよい。加えて、環状分散デバイスが、第２の環状シェル内に提供されてもよく、環状分散デバイスは、管束に流入する排ガス流量を制御するように構成される。

一側面では、本明細書に開示される実施形態は、再生式熱交換器システムに関する。再生式熱交換器システムは、第１の剛性フレームワークを伴う、予冷区分と、第３の剛性フレームワーク内の副区分と、第２の剛性フレームワーク内の第１の主区分とを含んでもよい。予冷区分は、１つまたはそれを上回る熱交換器を含み、排ガスを受容および冷却してもよい。副区分は、第１の副熱交換器と、第２の副熱交換器とを含んでもよい。第１の主区分は、第１の主熱交換器と、第２の主熱交換器と、第３の主熱交換器とを含んでもよい。

別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、方法に関する。本方法は、第１の剛性フレームワークを伴う、予冷区分を用いて、排ガスを冷却するステップと、第１の剛性フレームワークの外側に位置付けられる、マニホールドを用いて、排ガスを分裂させ、第２の剛性フレームワーク内の第１の主区分と、第３の剛性フレームワーク内の第２の主区分と、第３の剛性フレームワーク内の副区分との中に流動させるステップと、排ガスを、副区分内において、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループを介して、副区分の第１の副熱交換器を通して、副区分の第２の副熱交換器に流動させるステップと、排ガスを、第１の主区分内において、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループを介して、第１の主区分の第１の主熱交換器を通して、第１の主区分の第２の主熱交換器に、次いで、第１の主区分の第３の主熱交換器に流動させるステップと、排ガスを、第２の主区分内において、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループを介して、第２の主区分の第１の主熱交換器を通して、第２の主区分の第２の主熱交換器に、次いで、第２の主区分の第３の主熱交換器に流動させるステップと、排ガスを、二次湾曲流動ループを介して、第２の副熱交換器、第１の主区分の第３の主熱交換器、第２の主区分の第３の主熱交換器から、排ガスマニホールドに流動させるステップとを含んでもよい。

一側面では、本明細書に開示される実施形態は、剛性フレームワークを含む、熱交換器システムに関する。第１の熱交換器は、剛性フレームワークの上部の第１の支持構造に結合されてもよい。第２の熱交換器は、第１の熱交換器の下方に位置付けられてもよい。第２の熱交換器は、第２の支持構造に結合されてもよく、第２の支持構造は、第１のテザーのセットを介して、剛性フレームワークから吊架され、第１のテザーのセットは、第２の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成されてもよい。第２のテザーのセットは、第２の支持構造に接続され、下向きに延在し、支持梁を吊架させてもよい。第３のテザーのセットは、支持梁に接続され、下向きに延在し、第３の支持構造を吊架させてもよく、第３のテザーのセットは、第３の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成されてもよい。第３の熱交換器は、第３の支持構造に結合されてもよい。第２の支持構造の垂直および水平移動は、第２の熱交換器の熱膨張に基づいてもよい。第３の支持構造の垂直および水平移動は、第３の熱交換器の熱膨張に基づいてもよい。

別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、剛性フレームワークを含む、熱交換器システムに関する。第１の熱交換器は、剛性フレームワークの上部の第１の支持構造に結合されてもよい。第２の熱交換器は、第１の熱交換器の下方に位置付けられてもよい。第２の熱交換器は、第２の支持構造に結合されてもよい。第２の支持構造は、第１のテザーのセットを介して、剛性フレームワークから吊架してもよい。第１のテザーのセットは、第２の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成されてもよい。第２の支持構造の垂直および水平移動は、第２の熱交換器の熱膨張に基づいてもよい。

さらに別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、剛性フレームワークを含む、熱交換器システムに関する。第１の支持構造は、剛性フレームワークに結合される、一端と、第１の支持構造に結合される、別の端部とを有する、第１のテザーのセットを介して、剛性フレームワークから吊架してもよい。第１のテザーのセットは、第１の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成されてもよい。第１の熱交換器は、第１の支持構造に結合されてもよい。第２のテザーのセットは、第１の支持構造に接続され、下向きに延在し、支持梁を吊架させてもよい。第３のテザーのセットは、支持梁に接続され、下向きに延在し、第２の支持構造を吊架させてもよい。第３のテザーのセットは、第２の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成されてもよい。第２の熱交換器は、第２の支持構造に結合されてもよい。第１の支持構造の垂直および水平移動は、第１の熱交換器の熱膨張に基づいてもよい。第２の支持構造の垂直および水平移動は、第２の熱交換器の熱膨張に基づいてもよい。

本発明の他の側面および利点は、以下の説明および添付の請求項から明白となるであろう。

図１Ａおよび１Ｂは、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、発電システムの概略図を図示する。 図１Ａおよび１Ｂは、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、発電システムの概略図を図示する。

図２は、本開示のシステム１つまたはそれを上回る実施形態による、再生式熱交換器の概略図を図示する。

図３は、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、予冷熱交換器の断面図である。

図４Ａおよび４Ｂは、本開示のシステム１つまたはそれを上回る実施形態による、再生式熱交換器の斜視図を図示する。 図４Ａおよび４Ｂは、本開示のシステム１つまたはそれを上回る実施形態による、再生式熱交換器の斜視図を図示する。

図４Ｃは、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、図４Ａおよび４Ｂの再生式熱交換器システムの側面図である。

図４Ｄは、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、図４Ａおよび４Ｂの再生式熱交換器システムの上面図である。

図５Ａは、本開示のシステム１つまたはそれを上回る実施形態による、熱交換器の側面図である。

図５Ｂは、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、図５Ａの熱交換器吊架システムの側面図である。

図６－９は、図５Ａの１つまたはそれを上回る代替実施形態による、熱交換器システムの側面図である。 図６－９は、図５Ａの１つまたはそれを上回る代替実施形態による、熱交換器システムの側面図である。 図６－９は、図５Ａの１つまたはそれを上回る代替実施形態による、熱交換器システムの側面図である。 図６－９は、図５Ａの１つまたはそれを上回る代替実施形態による、熱交換器システムの側面図である。

詳細な説明
本開示の実施形態は、付随の図を参照して詳細に下記に説明される。種々の図における同様の要素は、一貫性のために、同様の参照番号によって示され得る。さらに、以下の詳細な説明では、多数の具体的詳細が、請求される主題のより完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者にとって、説明される実施形態は、これらの具体的詳細を伴わずに実践され得ることが明白であろう。他の事例では、周知の特徴は、説明を不必要に複雑にすることを回避するために、詳細に説明されていない。本明細書で使用されるように、用語「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合される）」または「ｃｏｕｐｌｅｄｔｏ（～に結合される）」もしくは「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続される）」または「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏ（～接続される）」は、直接または間接接続のいずれかを確立することを示し得、そのように明示的に言及されない限り、いずれかに限定されない。本明細書で使用されるように、流体は、スラリー、液体、ガス、および／またはそれらの混合物を指し得る。可能な限り、同様のまたは同じ参照番号が、共通または同一要素を識別するために、図において使用される。図は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、図のある特徴およびある視点は、分類の目的のために、尺度が誇張されて示され得る。

一側面では、本明細書に開示される実施形態は、発電、石油化学工場、廃熱回収、および他の産業用途のための発電システムに関する。発電システムはまた、本開示では、熱交換器のネットワークまたはアセンブリと同義的に、再生式熱交換器システム称され得る。加えて、再生式熱交換器システムは、タービン排ガス温度を低減させるための予冷区分を組み込んでもよい。再生式熱交換器システムは、高圧における、かつ高熱有効性を伴う、効率的再生式熱エネルギー交換に必須である、熱交換器の寿命サイクルコストを最小限にし得る。いくつかの実施形態では、再生式熱交換器システムは、Ａｌｌａｍサイクル等の超臨界二酸化炭素（ｓｃＣＯ_２）電力サイクルのために使用されてもよい。

別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、発電、石油化学工場、廃熱回収、および他の産業用途のための再生式熱交換器システムに関する。再生式熱交換器システムはまた、本開示では、熱交換器のネットワークまたはアセンブリと同義的に称され得る。加えて、再生式熱交換器システムは、タービン排ガス温度を低減させるために、予冷区分を組み込んでもよい。再生式熱交換器システムは、高圧における、かつ高熱有効性を伴う、効率的再生式熱エネルギー交換に必須である、熱交換器の寿命サイクルコストを最小限にし得る。いくつかの実施形態では、再生式熱交換器システムは、Ａｌｌａｍサイクル等の超臨界二酸化炭素（ｓｃＣＯ_２）電力サイクルのために使用されてもよい。

さらに別の側面では、本明細書に開示される実施形態は、発電、石油化学工場、廃熱回収、および他の産業用途のための熱交換器システムに関する。熱交換器システムはまた、本開示では、熱交換器のネットワークまたはアセンブリと同義的に称され得る。加えて、熱交換器システムは、熱交換器および相互接続配管の熱膨張から生じる膨張応力を最小限にするために、熱交換器吊架システムを組み込んでもよい。熱交換器吊架システムは、高圧における、かつ高熱有効性を伴う、効率的再生式熱エネルギー交換に必須である、熱交換器の寿命サイクルコストを最小限にし得る。いくつかの実施形態では、熱交換器吊架システムは、Ａｌｌａｍサイクル等の超臨界二酸化炭素（ｓｃＣＯ_２）電力サイクルのために使用されてもよい。

本明細書の実施形態による、再生式熱交換器システムは、印刷回路タイプ（ＰＣＨＥ）とシェルおよび管タイプ（ＳＴＨＥ）熱交換器の組み合わせを含んでもよい。例えば、再生式熱交換器システムは、予冷区分と、主加熱区分（リサイクル加熱）と、副加熱区分（酸化剤加熱）とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、熱回収区分は、随意に、主加熱区分および／または副加熱区分に接続されてもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、再生式熱交換器システムは、高圧ガスの副部分および高圧ガスの主部分の加熱のための並列区分を組み込む、熱交換器ネットワークを使用してもよい。副部分は、ＣＯ_２（酸化剤）を含有する、酸素から成ってもよく、主部分は、再循環されるＣＯ_２（リサイクルＣＯ_２）の残部から成ってもよい。２つの並列区分は、実質的に異なる温度プロファイルを有してもよい。非限定的実施例では、主部分（５１～９０％の範囲内の総流量の約７５％）は、副部分より低い温度まで加熱されてもよい。副部分は、最初に、高温排気流全体を、約６００℃（５５０～８５０℃の範囲内）の高温から、有意な機械的設計制約を回避するために十分に低い温度まで、特に、５７５℃を下回る温度まで、予冷するために使用される前に、約４４０℃（３５０～５５０℃の範囲内）の中間温度まで加熱されてもよい。５７５℃限界は、拡散接合されたＰＣＨＥが、採用され、オーステナイトステンレス鋼、特に、合金３１６／３１６Ｌから加工されるときの機械的設計制約を表し得る。ＰＣＨＥ合金３１６ブロックは、５７５℃を上回る温度における時間依存（クリープ）性質から判定される、許容可能応力を要求し得る。さらに、熱回収区分が、再生式熱交換器システム内に提供されてもよい。熱回収区分は、燃焼温度を下回る温度における熱、例えば、低位熱を追加してもよい。

産業用途における従来の発電システムは、典型的には、著しく大きくかつ重い。従来の発電システムは、大空間を要求し、それぞれ、数十トンの重量がある、広範なレイアウトおよび配列の配管を含み得る。いくつかの事例では、直列に接続される、大熱交換器は、複雑な屈曲または配向の変化を含み得る。加えて、大マニホールドが、流体を熱交換の中に導入するために、ならびに流体が熱交換から流出するとき、必要とされる。そのような発電システムは、重量がより重くあり得ることと、また、より多数の部品および構成要素のため、製造がより高価であり得ることとの両方である。例えば、応力ループが、配管の膨張に適応するためにシステム内で使用される。種々のマニホールドおよび熱交換器をともに接続するために必要とされる、応力ループの本付加的配管は、発電システムの重量、配設コスト、および全体的コストを追加する。

故に、本開示における１つまたはそれを上回る実施形態が、当業者に明白となるであろうように、そのような課題を克服し、かつ従来の発電システムに優る付加的利点を提供するために使用されてもよい。１つまたはそれを上回る実施形態では、再生式熱交換器システムは、部分的に、クリープ疲労／損傷を最小限にすることと、排気流体流分裂が１つまたはそれを上回る低温弁を用いて制御され得るような独立酸化剤およびリサイクル区分と、タービンから流出する排気流体がタービンと再生式熱交換器との間に設置されるべき平衡容器を要求しないこととに起因して、従来の発電システムと比較して、重量がより軽量であって、コストがより低くあり得る。加えて、再生式熱交換器システムは、再生式熱交換器システムのいくつかの構成要素は、高圧、高温、および高動作サイクルを受けるが、数千時間にわたって、信頼性および性能を増加させ得る。全体として、再生式熱交換器システムは、生成物エンジニアリング、流動ループ製造と関連付けられるリスクを最小限にし、組立時間を短縮し、ハードウェアコストを削減し、ならびに重量およびエンベロープを低減させ得る。

図１Ａに目を向けると、図１Ａは、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、発電システム１００の概略図を示す。１つまたはそれを上回る実施形態では、タービン１０１は、燃焼器１０３を介して、燃料源１０２によって給電されてもよい。当技術分野において公知のように、タービン１０１等のタービンは、発生器を駆動し、電気を生産するように、エネルギーを流体流から抽出し、流体流を有用な作業に変換するために有用な構造であり得、多くの場合、機械的エネルギーを生産する、またはそれ変換することに関連する種々の機能を有する、他の構成要素（すなわち、回転子、ステータ、および／またはタービンブレード）を伴う、回転式デバイスである。タービン１０１は、１つまたはそれを上回る実施形態では、ガスまたは蒸気タービンとして構成され得ることに留意されたい。燃焼器１０３は、チャンバ等、燃焼が生じる、タービン１０１の構成要素であってもよい。加えて、酸素供給源１１２が、酸素を燃焼器１０３の中に給送するために提供されてもよい。当業者に公知のように、タービン１０１は、排ガス１０４を生産してもよい。排ガス１０４は、再生式熱交換器システム１０５（点線正方形参照）の中に給送され、タービン排ガス流を形成してもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、再生式熱交換器システム１０５は、予冷区分２００と、主加熱区分３０１と、副加熱区分３０２とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、主加熱区分３０１は、リサイクル加熱区分であってもよく、副加熱区分３０２は、酸化剤加熱区分であってもよい。予冷区分２００は、シェルおよび管タイプ構造体を有する、高温予冷器であってもよく、シェルは、環状分散器と組み合わせられてもよい。主区分３０１および副区分３０２は両方とも、相互の上に垂直にスタックされ、垂直モジュール式熱交換器スタックを形成する、少なくとも２つの熱交換器を含んでもよい。

依然として、図１Ａを参照すると、タービンから流出する全ての排ガス１０４は、予冷区分２００の中に給送されてもよい。予冷区分２００は、独立並列トレーン（例えば、主区分３０１および副区分３０２）への再分散の前に、排ガス１０４を加熱されるべき高圧ガスの副部分に対して、好ましくは、酸化剤流に対して冷却してもよい。このように、排ガス１０４は、主区分３０１および副区分３０２に流入することに立って、直接、冷却されてもよく、コストを有意に節約し、信頼性を増加させる。加えて、マニホールド２０５が、随意に、冷却された排ガス１０４を主区分３０１および副区分３０２に流入する流れに分裂させるために使用されてもよい。冷却された排ガス１０４は、主区分３０１の中に給送する主流動経路１３１と、副区分３０２の中に給送する副流動経路１３０とに分裂されてもよい。さらに、１つまたはそれを上回る弁１０６が、主区分３０１から副区分３０２の中に流動する排ガス流量１０４の分裂を平衡するために使用されてもよい。さらに、流動抵抗が、主区分３０１および副区分３０２の両方内に提供され、排ガス１０４の流動を平衡してもよい。さらに、流動は、流動ライン１３３を介して、主区分３０１から流出し得る一方、流動は、流動ライン１３２を介して、副区分３０２から流出し得る。いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回る弁１０６が、流動ライン１３２上に提供されてもよい。

いくつかの実施形態では、熱回収システムは、動作上、再生式熱交換器システム１０５に結合されてもよい。熱回収システムは、燃焼温度を下回る温度において、熱を追加してもよい。熱回収システムのさらなる実施例は、限定ではないが、直接または間接的に、熱をタービン排ガス流に追加する（低位熱源１０８を介して）、熱をコンプレッサ（図示せず）に結合される空気分離ユニット（ＡＳＵ）から回収する、または熱をコンプレッサ（図示せず）からのリサイクルガスコンプレッサ吐出から回収することを含む。非限定的実施例では、ポンプ１１１からの流動ライン１３４は、副区分３０２の中に給送し得る一方、ポンプ１１１からの流動ライン１３５は、主区分３０１の中に給送し得る。加えて、セパレータ１０９は、液体凝縮物１０９ａが収集され得るように、液体凝縮物を排ガスから分離してもよい。さらに、コンプレッサ１１０は、セパレータ１０９に結合されてもよい。加えて、ポンプ１１１から、吐出流動ライン１３８が、生成物二酸化炭素（ＣＯ_２）が発電システム１００から流出するために提供されてもよい。いくつかの実施形態では、熱回収システムは、主区分３０１の中に組み込まれてもよい。さらに、リサイクルおよび熱回収区分内の一連のマニホールドは、リサイクルされた高圧二酸化炭素を再分散させ、要求され得る、種々のタービン冷却流のための露点を提供するために使用されてもよいことが想定される。さらに、主区分３０１からの第１の流動戻りライン１３６および副区分３０２からの第２の流動戻りライン１３７が、燃焼器１０３に主区分３０１および副区分３０２からの流体流を提供するために使用されてもよい。

ここで図１Ｂを参照すると、本明細書の実施形態による、発電システム１００の別の実施形態が、図示され、同様の番号は、同様の部品を表す。図１Ｂの実施形態は、図１Ａの実施形態のものに類似する。しかしながら、１つのみの熱交換器の代わりに、主区分３０１および副区分３０２は両方とも、直列にスタックされた２つまたはそれを上回る垂直モジュール式熱交換器を含んでもよい。ＰＣＨＥブロックは、拡散接合溶鉱炉内に収容され得る、プレートサイズに基づいて、最大サイズを有し得、したがって、１つを上回る垂直モジュール式熱交換器スタックを有することが有益であり得る。いくつかの実施形態では、主区分３０１と熱回収区分との間の高圧流を再分散させる必要性が存在し得、したがって、１つを上回る垂直モジュール式熱交換器スタックを有することが有益であり得る。

図２は、本明細書の実施形態による、再生式熱交換器システム１０５の拡大概略図を図示し、同様の番号は、同様の部品を表す。矢印１０４によって示されるように、タービンから流出する排ガスは、１つまたはそれを上回る輸送配管を介して、予冷区分２００に流入し得る。非限定的実施例では、４つのの公称上同じ輸送配管が、排ガス（矢印１０４）を予冷区分２００に輸送するために使用されてもよい。任意の数の輸送配管が、本開示の範囲から逸脱することなく、使用され得ることに留意されたい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、予冷区分２００は、１つまたはそれを上回るシェルおよび管熱交換器（「ＳＴＨＥ」）２０１を含んでもよい。予冷区分２００のＳＴＨＥ２０１は、インコネル材料（例えば、合金６２５または合金６１７）または最高温度において時間依存性質を受けない類似材料から選択される、材料から作製されてもよい。１つまたはそれを上回る輸送配管は、ＳＴＨＥ２０１のシェル側２０２に接続されてもよい。非限定的実施例では、各ＳＴＨＥ２０１は、それに接続される１つの輸送配管を有してもよい。ＳＴＨＥ２０１の管側２０３では、ＳＴＨＥ２０１は、副区分（３０２ａ、３０２ｂ）からの流体流（例えば、酸化剤流体）を受容してもよい。いくつかの実施形態では、ＳＴＨＥ２０１の管側流体の質量熱容量（例えば、質量流×比熱容量）は、シェル側２０２上のＳＴＨＥ２０１に流入する排ガス（矢印１０４）の質量熱容量より低くてもよい。管側上の酸化剤流体のより低い質量熱容量に基づいて、排ガスの温度変化は、わずか（例えば、１５～５０℃）であり得る一方、酸化剤流の温度変化は、大きく（例えば、１００～２００℃）なり得る。さらに、ＳＴＨＥ２０１は、酸化剤流が流出するための加熱された酸化剤の出口２０４を含んでもよいことが想定される。ＳＴＨＥ２０１から、排ガスは、マニホールド２０５に流入し、排ガス流を分裂させてもよい。

いくつかの実施形態では、マニホールド２０５は、種々の流動経路に沿って、排ガスを分裂させてもよい。非限定的実施例では、マニホールド２０５は、排ガスを排ガス副流２０６および排ガス主流２０７等の２つの流動経路に分裂させる。

排ガス副流２０６では、排ガスは、第１の副熱交換器３０２ａと、第２の副熱交換器３０２ｂとを有する、副区分を通して流動する。第１の副熱交換器３０２ａおよび第２の副熱交換器３０２ｂは両方とも、印刷回路タイプ熱交換器（「ＰＣＨＥ」）、コイル巻装タイプ熱交換器、マイクロ管熱交換器、エッチングされたプレートに加え、打ち抜かれたフィンを使用する、拡散接合された交換器、または任意の他のタイプ熱交換器であってもよい。加えて、第１の副熱交換器３０２ａおよび第２の副熱交換器３０２ｂは両方とも、二重認証ステンレス鋼３１６／３１６Ｌ等の好適な材料から建設されてもよい。加えて、第１の副熱交換器３０２ａは、第２の副熱交換器３０２ｂより高い温度で動作されてもよい。さらに、排ガスは、副流１３４を３５０～５００℃まで予熱するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の副熱交換器３０２ａおよび第２の副熱交換器３０２ｂは両方とも、酸化剤加熱のために使用されてもよい。

排ガス主流２０７では、排ガスは、第１の主熱交換器３０１ａと、第２の主熱交換器３０１ｂと、第３の主熱交換器３０１ｃとを有する、主区分を通して流動する。主熱交換器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃはそれぞれ、印刷回路タイプ熱交換器（「ＰＣＨＥ」）、コイル巻装タイプ熱交換器、マイクロ管熱交換器、エッチングされたプレートに加え、打ち抜かれたフィンを使用する、拡散接合交換器、または任意の他のタイプ熱交換器であってもよい。加えて、第１の主熱交換器３０１ａは、主区分内では、最高温度で動作されてもよい一方、第３の主熱交換器３０１ｃは、主区分内では、最低温度で動作してもよい。第２の主熱交換器３０１ｂは、第１の主熱交換器３０１ａと第３の主熱交換器３０１ｃとの間の温度で動作してもよい。加えて、主熱交換器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃはそれぞれ、二重認証ステンレス鋼３１６／３１６Ｌの材料から建設されてもよい。さらに、排ガス主流２０７は、主流１３５を５２０～６５０℃まで予熱するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、主熱交換器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃはそれぞれ、リサイクルＣＯ_２を加熱するために使用されてもよい。加えて、第２の流動ライン３０４が、タービンに冷却流を提供するために使用されてもよい。非限定的実施例では、冷却流は、１０７ａまたは３０１ｂから流出するリサイクルガスであってもよい。ある場合には、冷却流の温度は、要求されるタービン冷却剤温度に合致しなくてもよい。要求されるタービン冷却剤温度に合致するために、高温ガスまたは低温ガスが、冷却流に追加され、温度を上昇または降下させ、要求されるタービン冷却剤温度に合致させてもよい。いくつかの実施形態では、冷却流は、１０７ａまたは３０１ｂから流出するリサイクル流と、３０１ａから流出するより高い温度リサイクル流とからの混成された混合物であってもよい。

いくつかの実施形態では、副区分（３０２ａ、３０２ｂ）と主区分（３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ）との間のガス排気の流動平衡は、副区分（３０２ａ、３０２ｂ）および主区分（３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ）内の流動抵抗によって制御されてもよい。非限定的実施例では、副区分（３０２ａ、３０２ｂ）の出口（すなわち、低温端）における１つまたはそれを上回る弁が、流動平衡のために使用されてもよい。

熱回収流２０８では、リサイクルされた排ガスまたは別個の低位熱流が、第１の回収熱交換器１０７ａおよび第２の回収熱交換器１０７ｂを介して、燃焼温度を下回る温度において、熱を追加するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、リサイクルされた排ガスは、再加熱され、熱回収区分１０７ａおよび１０７ｂを通して戻るようにリサイクルされる、排ガスであってもよい。第１の回収熱交換器１０７ａおよび第２の回収熱交換器１０７ｂは両方とも、印刷回路タイプ熱交換器（「ＰＣＨＥ」）、コイル巻装タイプ熱交換器、マイクロ管熱交換器、エッチングされたプレートに加え、打ち抜かれたフィンを使用する、拡散接合された交換器、または任意の他のタイプ熱交換器であってもよい。加えて、第１の回収熱交換器１０７ａおよび第２の回収熱交換器１０７ｂは両方とも、二重認証ステンレス鋼３１６／３１６Ｌ等の好適な材料から建設されてもよい。さらに、第１の回収熱交換器１０７ａは、第２の回収熱交換器１０７ｂより高い温度であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の回収熱交換器１０７ａおよび第２の回収熱交換器１０７ｂは、それぞれ、第２の主熱交換器３０１ｂおよび第３の主熱交換器３０１ｃの中に統合されてもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、予冷区分２００は、排ガスを冷却してもよい。非限定的実施例では、排ガス１０４は、５７５℃の温度まで予冷されてもよい。排ガス１０４を５７５℃まで予冷することによって、第１の主熱交換器３０１ａのための利用可能な温度差は、低減され得る。これは、付加的熱伝達表面積を使用することによって、または全体的熱伝達係数を増加させることによって、補償されてもよい。全体的熱伝達係数および熱伝達表面積の積は、ＵＡと呼ばれ得、これは、高温流および低温流の入口および出口温度から計算され得る、平均温度差ＬＭＴＤによって除算される、必要熱量の均等物である。熱交換器のＵＡ値は、熱交換器のコストに関連し得る。予冷区分２００を再生式熱交換器システム１０５内に含むことによって、要求されるＵＡは、全体として約１５％増加し得る。しかしながら、高温区分と低温区分との間のコストにおける差異（例えば、コスト／ＵＡの値）は、再生式熱交換器システム１０５の全体的コストを低下させ得る。非限定的実施例では、５７５℃を上回るシステムのコスト／ＵＡの値は、５７５℃を下回るシステムのコスト／ＵＡの値より３０％を上回って高くなり得る。再生式熱交換器システム１０５は、５７５℃を下回る熱交換器のためのより高い許容可能応力に起因して、機器の予期される寿命の延長および低減された材料使用量によって、より低いコスト／ＵＡ値を提供し得る。予冷区分２００のインコネル材料は、より高価な材料であり得るが、要求される材料の量は、要求されるＵＡを低減させる、予冷区分２００内のより高いＬＭＴＤのため、比較的にわずかである。

再生式熱交換器システム１０５を動作させるための本明細書における実施形態は、コンピューティングシステム上に実装されてもよい。モバイル、デスクトップ、サーバ、ルータ、スイッチ、埋設されたデバイス、または他のタイプのハードウェアの任意の組み合わせが、再生式熱交換器システム１０５と併用されてもよい。例えば、コンピューティングシステムは、１つまたはそれを上回るコンピュータプロセッサ、非持続的記憶装置（例えば、揮発性メモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キャッシュメモリ）、持続的記憶装置（例えば、ハードディスク、光学ドライブ、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュメモリ等）、通信インターフェース（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェース、赤外線インターフェース、ネットワークインターフェース、光学インターフェース等）、ならびに多数の他の要素および機能性を含んでもよい。さらに、本開示の実施形態を実施するためのコンピュータ可読プログラムコードの形態におけるソフトウェア命令は、全体的または部分的に、一時的または恒久的に、非一過性コンピュータ可読媒体、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、記憶デバイス、ディスケット、テープ、フラッシュメモリ、物理的メモリ、または任意の他のコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されてもよいことが想定される。例えば、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態を実施するように構成される、コンピュータ可読プログラムコードに対応し得る。

１つまたはそれを上回る実施形態では、予冷熱交換器は、再生式熱交換器システムにおいて使用されてもよい。予冷熱交換器は、排ガスをタービンから分散させるためのシェルおよび管熱交換器（「ＳＴＨＥ」）であってもよい。いくつかの実施形態では、ＳＴＨＥの代わりに、予冷熱交換器は、印刷回路タイプ熱交換器（「ＰＣＨＥ」）、コイル巻装タイプ熱交換器、マイクロ管熱交換器、エッチングされたプレートに加え、打ち抜かれたフィンを使用する、拡散接合された交換器、または任意の他のタイプ熱交換器であってもよい。予冷熱交換器は、ひいては、排ガスを直接熱交換器の中に給送し、それによって、大高温排気マニホールドの必要性を排除してもよい。非限定的実施例では、ＳＴＨＥは、タービン排ガスが、再生式熱交換器システムの副（酸化剤流）区分および主（リサイクルされた流）区分に流入することに立って、直接冷却され得るように、大高温排気マニホールドに取って代わってもよい。いくつかの実施形態では、予冷熱交換器の圧力構成要素は、インコネル材料（例えば、合金６２５または合金６１７）または最高温度で時間依存性質を受けない類似材料から選択される、材料から作製されてもよい。非圧力部品である、予冷熱交換器５００の内部構成要素は、ステンレス鋼または類似材料から作製されてもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、流体は、中心に流入し、２つの流れ（１つの一方は、右に流れ、他方は、左に流れる）に分裂してもよい。流体は、２つまたはそれを上回る別個の出口を通して、熱交換器から流出してもよい。流れは、再び、配管システムを通して、熱交換器の外側で組み合わせられてもよい。いくつかの実施形態では、流体は、２つまたはそれを上回る点おいて流入し、組み合わさり、最終的には、単一出口ノズル内から流出してもよい。大圧力降下が、管振動を生じさせ得、これは、管およびシェルを損傷させ得る。このため、熱交換器内の流動の分裂は、振動に起因する損傷のリスクを低減させるために有用であり得、熱交換システムと関連付けられる圧力降下を低減させ得る。

いくつかの実施形態では、熱交換器は、二重分裂流交換器であってもよい。これは、熱交換器が、流動が、分割され、次いで、再統合される、２つの面積と、２つの支持プレートとを有し得ることを意味する。圧力降下が、低く保たれる必要があるとき、分裂シェル設計が、採用されてもよい。さらに、バッフルプレートは、分裂シェル設計交換器内に存在しなくてもよく、単一支持プレートが、シェルの中心内に配設される。

図３を参照すると、１つまたはそれを上回る実施形態では、図３は、予冷熱交換器５００が、２つの環状シェル５０１、５０２と、分散区分５１３とを有し得ることを図示する。第１の環状シェル５０１は、圧力境界を形成する、外側シェルであってもよい。加えて、第１の環状シェル５０１は、シェル側５０４上に提供され、排ガスをタービンから受容し得る、排ガス入口５０３を含んでもよい。輸送配管が、タービンから排ガス入口５０３に接続されてもよい。さらに、予冷熱交換器５００の端部では、入口５０６と、出口５０７とを伴う、定常ヘッドチャネル５０５が、提供されてもよい。通路パーティション５０８が、定常ヘッドチャネル５０５内に提供され、入口５０６と出口５０７との間で流動を分裂させてもよい。入口５０６は、酸化剤を副区分から受容するために使用されてもよい。さらに、１つまたはそれを上回る排気出口５１５が、排気流が流出するために、シェル側５０４上に提供され得ることが想定される。

依然として、図３を参照すると、第２の環状シェル５０２は、２つまたはそれを上回る管側通路を伴う、内側シェルまたは管束５０９の周囲の側板であってもよい。管束５０９は、Ｕ管束であってもよい。支持プレート５１１が、管束５０９の重量を支持し、管板およびチャネル５０５アセンブリ接続への管の過負荷を防止するために提供される。いくつかの実施形態では、シェル側５０４と管側５０９との間の流率の大差異は、複数の通路が合理的管側５０９速度および熱伝達係数を維持するために使用され得ることを意味する。加えて、環状分散デバイス５１３は、排ガス流を段階的に減速させ、制御された流入を管束５０９に提供することによって、排気マニホールドの機能に取って代わってもよい。環状分散デバイスは、長方形または長円形であって、入口５０３からの距離に伴って減少する、開放面積を伴う、スロットを具備してもよい。さらに、管束５０９は、従来の区画プレートタイプバッフルではなく、管を支持し、バッフルリング５１４上に配列される、ロッドまたはグリッドタイプバッフルを有してもよい。さらに、断熱材５１７が、種々の内部構成要素間の予冷熱交換器５００内に提供され得ることが想定される。

ここで図４Ａを参照すると、１つまたはそれを上回る実施形態では、図４Ａは、再生式熱交換器システム１０５の斜視図を図示する。再生式熱交換器システム１０５の種々の構成要素は、１つまたはそれを上回る剛性フレームワーク（１２０、１２１、１２２、１２３）内にトップダウン構成で配設されてもよい。トップダウン構成は、最高温度で動作する、再生式熱交換器システム１０５の構成要素が、垂直最上位置に位置付けられる一方、最低温度で動作する、再生式熱交換器システム１０５の構成要素が、垂直最下位置に位置付けられるような配列を有し得る。非限定的実施例では、予冷区分２００は、第１の剛性フレームワーク１２０内にあってもよく、第１の主区分３０１は、第２の剛性フレームワーク１２１内にあってもよく、第２の主区分３０５は、第３の剛性フレームワーク１２２内にあってもよく、副区分３０２は、第４の剛性フレームワーク１２３内にあってもよい。剛性フレームワーク１２０、１２１、１２２、１２３はそれぞれ、複数の垂直に配向される構造部材１２４と、複数の水平に配向される構造部材１２５とから作製されてもよい。非限定的実施例では、複数の垂直に配向される構造部材１２４および複数の水平に配向される構造部材１２５は、ともに相互接続され、長方形フレームを再生式熱交換器システム１０５の種々の構成要素の周囲に形成してもよい。さらに、複数の垂直に配向される構造部材１２４および複数の水平に配向される構造部材１２５は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意度で角度付けられてもよいことが想定される。複数の垂直に配向される構造部材１２４および複数の水平に配向される構造部材１２５は、鋼鉄、ステンレス鋼、鉄、または任意の他のタイプの金属等の金属材料から作製されてもよい。

いくつかの実施形態では、予冷区分２００は、１つまたはそれを上回るシェルおよび管熱交換器（「ＳＴＨＥ」）２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄを第１の剛性フレームワーク１２０の内側に含んでもよい。非限定的実施例では、第１のＳＴＨＥ２０１ａ、第２のＳＴＨＥ２０１ｂ、第３のＳＴＨＥ２０１ｃ、および第４のＳＴＨＥ２０１ｄは、並列に位置付けられてもよい。加えて、全４つのＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄは、略同一温度で動作してもよい。さらに、４つのＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄが、図４Ａに示されるが、これは、単に、例示目的のためだけのものであって、任意の数のＳＴＨＥが、本開示の範囲から逸脱することなく、使用され得ることに留意されたい。全４つのＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄは、インコネル材料（例えば、合金６２５または合金６１７）または最高設計動作温度で時間依存性質を受けない類似材料から選択される、材料から作製されてもよい。加えて、予冷器入口２０９が、各ＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ上に提供され、排ガスをタービンから受容してもよい。各予冷器入口２０９は、輸送配管の数がＳＴＨＥの数と比率が合致し得るように、タービンからそこに接続される輸送配管を有してもよい。さらに、各ＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ上では、出口２０４が、加熱された酸化剤が予冷区分２００から流出することを可能にするために提供されてもよい。

各ＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ上では、入口２１２が、加熱された酸化剤が予冷区分２００に副区分３０２から流入することを可能にするために提供されてもよい。非限定的実施例では、酸化剤マニホールド２１１が、副区分３０１と予冷区分２００との間に提供されてもよい。酸化剤流動ライン２１２が、酸化剤マニホールド２１１および副区分３０２からの各ＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄの入口２１０に接続されてもよい。加えて、酸化剤入口３０６が、第４の剛性フレームワーク１２３内に提供され、酸化剤流が副区分３０２に接続することを可能にしてもよい。加えて、管側では、排ガスが、各ＳＴＨＥ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄから流出し、流動管２１３を介して、マニホールド２０５に流入する。マニホールド２０５は、１つまたはそれを上回る剛性フレームワーク（１２０、１２１、１２２、１２３）の外側および排気流に対して予冷区分２００の下流に位置付けられてもよい。

いくつかの実施形態では、マニホールド２０５は、排ガス流を、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５に分裂させるために使用されてもよい。流動ループ２１４は、排ガスが、マニホールド２０５から、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５に流動するための導管として使用されてもよい。非限定的実施例では、流動ループ２１４は、マニホールド２０５から、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５のそれぞれとの個々の熱交換器（３０１ａ、３０２ａ、３０５ａ）まで延在してもよい。

副区分３０２では、排ガスは、流動ループ２１４を通して、第１の熱交換器３０２ａ、次いで、第２の熱交換器３０２ｂまで流動する。非限定的実施例では、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループ２１５が、排ガスが、第１の熱交換器３０２ａから第２の熱交換器３０２ｂまで流動するための導管として使用されてもよい。加えて、二次湾曲流動ループ２１６が、排ガスを第２の熱交換器３０２ｂから再生式熱交換器システム１０５の排ガスマニホールド２１７まで流動させるために使用されてもよい。さらに、二次湾曲流動ループ２１６は、１つまたはそれを上回る流動平衡弁２１８を具備してもよい。トップダウン構成を用いることで、第１の熱交換器３０２ａは、第２の熱交換器３０２ｂより高い温度で動作されてもよい。１つまたはそれを上回る実施形態では、最上交換器は、より高い温度を受け得、したがって、最上交換器が、保守および点検のためにアクセスされ得ることが必須である。加えて、最上熱交換器は、他の熱交換器への接続によって拘束されず、可能な限り自由に膨張し得る。

図４Ｂを参照すると、１つまたはそれを上回る実施形態では、図２Ａから９０度反時計回りに回転されて得られた、再生式熱交換器システム１０５の斜視図が、図示される。第１の主区分３０１では、排ガスは、流動ループ２１４を通して、第１の熱交換器３０１ａまで流動し、次いで、第２の熱交換器３０１ｂ、次いで、第３のリサイクル熱交換器３０１ｃまで流動する。非限定的実施例では、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループ３０６が、排ガスが第１の熱交換器３０１ａから第２の熱交換器３０１ｂまで流動するための導管として使用されてもよい。加えて、二次湾曲流動ループは、排ガスを第２の熱交換器３０１ｂから第３の熱交換器３０１ｃまで流動させるために使用されてもよい。さらに、流動管３０８が、排ガスを排ガスマニホールド２１７に第３のリサイクル熱交換器３０２ｃから流動させるために使用されてもよい。トップダウン構成を用いることで、第１の熱交換器３０１ａは、最高温度で動作し得る一方、第３の熱交換器３０１ｃは、最低温度で動作し得る。第２の熱交換器３０１ｂは、第１の熱交換器３０１ａと第３の熱交換器３０１ｃとの間の温度で動作してもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、第２の主区分３０５は、第１の主区分３０２と同じ配列を有してもよい。例えば、排ガスは、流動ループ２１４を通して、第１の熱交換器３０５ａまで流動し、次いで、第２の熱交換器３０５ｂ、次いで、第３の熱交換器３０５ｃまで流動する。加えて、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループ３０９が、排ガスが第１の熱交換器３０５ａから第２の熱交換器３０５ｂまで流動するための導管として使用されてもよい。加えて、二次湾曲流動ループ（図４Ｃにおける３１０参照）が、排ガスを第２の熱交換器３０５ｂから第３の熱交換器３０５ｃまで流動させるために使用されてもよい。さらに、流動管３１１が、排ガスを排ガスマニホールド２１７に第３の熱交換器３０５ｃから流動させるために使用されてもよい。トップダウン構成を用いることで、第１の熱交換器３０５ａは、最高温度で動作し得る一方、第３の熱交換器３０５ｃは、最低温度で動作し得る。第２の熱交換器３０５ｂは、第１の熱交換器３０５ａと第３の熱交換器３０５ｃとの間の温度で動作してもよい。

依然として、図４Ｂを参照すると、熱回収区分１０７は、熱回収管３１２を介して、第１の主区分３０１および第２の主区分３０５に接続されてもよい。熱回収管３１２は、第１の主区分３０１および第２の主区分３０５の第１の熱交換器３０１ａ、３０５ａと第２の熱交換器３０１ｂ、３０５ｂとの間ならびに第２の熱交換器３０１ｂ、３０５ｂと第３の熱交換器３０１ｃ、３０５ｃとの間に提供されてもよい。さらに、リサイクルＣＯ_２入口３１３が、第１の主区分３０１および第２の主区分３０５の底部に提供され得ることが想定される。リサイクルＣＯ_２入口３１３から、リサイクルＣＯ_２は、リサイクルＣＯ_２マニホールド（図２Ｃにおける３１５参照）を通して進行し、第３の熱交換器３０１ｃ、３０５ｃ、第２の熱交換器３０１ｂ、３０５ｂ、および第１の熱交換器３０１ａ、３０５ａに分散され、加熱され、次いで、高温リサイクルＣＯ_２マニホールド３１４を通して流出し得る。

ここで図４Ｃを参照すると、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、図４Ａおよび４Ｂからの再生式熱交換器システム１０５の側面図が、図示される。図４Ｃによって示されるように、予冷区分２００のための第１の剛性フレームワーク１２０は、第１の主区分（図４Ａおよび４Ｂにおける３０１参照）のための第２の剛性フレームワーク（図４Ａおよび４Ｂにおける１２１参照）、第２の主区分３０５のための第３の剛性フレームワーク（図４Ａおよび４Ｂにおける１２２参照）、および副区分３０２のための第４の剛性フレームワーク１２３から距離Ｄだけ離間されてもよい。非限定的実施例では、マニホールド２０５が、第１の剛性フレームワーク１２０と他の剛性フレームワーク（１２１、１２２、１２３）との間の距離Ｄによって作成された空間内に位置付けられてもよい。さらに、第１の剛性フレームワーク１２０の高さＨは、他の剛性フレームワーク（１２１、１２２、１２３）の高さＨ’未満であってもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、副区分３０２、第１の主区分（３０１）、および第２の主区分３０５のそれぞれ内の湾曲流動ループ２１５、３０９および二次湾曲流動ループ２１６、３１０は、対応する剛性フレームワーク（１２１、１２２、１２３）から外に延在する、部分を有してもよい。本構成では、湾曲流動ループおよび二次湾曲流動ループは、線形接続より可撓性であって、最小限の拘束力を伴って膨張し得る。

ここで図４Ｄを参照すると、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態による、図４Ａおよび４Ｂからの再生式熱交換器システム１０５の上面図が、図示される。図４Ｄによって示されるように、第１の剛性フレームワーク１２０の幅Ｗは、第２の剛性フレームワーク１２１、第３の剛性フレームワーク１２２、および第４の剛性フレームワーク１２３の幅Ｗ’に等しくてもよい。第２の剛性フレームワーク１２１は、第３の剛性フレームワーク１２２から距離Ｄ’だけ離間されてもよい。第３の剛性フレームワーク１２２は、第４の剛性フレームワーク１２３から距離Ｄ’’だけ離間されてもよい。非限定的実施例では、距離Ｄ’は、距離Ｄ’’より大きくてもよい。図４Ｃおよび４Ｄは、剛性フレームワーク（１２０、１２１、１２２、１２３）のそれぞれが、再生式熱交換器システム１０５の構成要素が、相互に隣接して容易に位置付けられ、流体接続を可能にし得るように、種々の寸法（高さおよび幅）を有し得る様子の実施例を図示する。

図４Ａ－４Ｄに示されるように、１つまたはそれを上回る実施形態では、トップダウン構成を有する、再生式熱交換器システム１０５の種々の構成要素（予冷区分２００、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５）は、モジュール式かつコンパクトなシステムを可能にし得る。トップダウン構成を有することによって、再生式熱交換器システム１０５のための占有面積は、同一平面に配設された従来の線形システムよりはるかに小さくなり得る。非限定的実施例では、再生式熱交換器システム１０５全体のための占有面積は、約１１フィート×１４フィートであってもよい。さらに、占有面積は、本開示から逸脱することなく、任意の寸法のサイズであってもよいことが想定される。加えて、占有面積は、トラック、レール、および船舶長に基づいて、橋高およびサイズ限界に起因する、ルート上の特殊考慮点等の動作および移送要件に基づいてもよい。

加えて、再生式熱交換器システム１０５は、タービンへおよびからの高温配管が、同一平面まで延設される必要はないことを可能にし得る。さらに、予冷区分２００、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５はそれぞれ、モジュール式かつコンパクトな設計において建設され、最小数の現場接続を伴って、容易な製造および現場への出荷を可能にし得る。１つまたはそれを上回る実施形態では、予冷区分２００、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５はそれぞれ、対応する剛性フレームワーク（１２０、１２１、１２２、１２３）内に支持され、対応する剛性フレームワーク（１２０、１２１、１２２、１２３）内での独立膨張を可能にする。対応する剛性フレームワーク（１２０、１２１、１２２、１２３）は、熱負荷下において、予冷区分２００、副区分３０２、第１の主区分３０１、および第２の主区分３０５の膨張を制約しないため、十分な可撓性を提供するための接続配管の配索は、大幅に簡略化され得る。これは、特に、剛性ブロックから可撓性ヘッダおよびノズルアセンブリに遷移する、熱交換器にとって重要である。さらに、最高熱膨張負荷を被る高温熱交換器は、モジュールが最も可撓性を有するであろう、最上位置に位置し得るため、高温熱交換器は、点検または修理のために最もアクセス可能であり得ることが想定される。さらに、高温熱交換器または他の区分からの凝縮物は、必然的に、再生式熱交換器システム１０５から下向きに排出され得る。

制御システムが、再生式熱交換器システム１０５を局所的または遠隔で動作させるために提供されてもよい。再生式熱交換器システム１０５を動作させるための本明細書における実施形態は、コンピューティングシステム上に実装されてもよい。モバイル、デスクトップ、サーバ、ルータ、スイッチ、埋設されたデバイス、または他のタイプのハードウェアの任意の組み合わせが、再生式熱交換器システム１０５と併用されてもよい。例えば、コンピューティングシステムは、１つまたはそれを上回るコンピュータプロセッサ、非持続的記憶装置（例えば、揮発性メモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キャッシュメモリ）、持続的記憶装置（例えば、ハードディスク、光学ドライブ、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュメモリ等）、通信インターフェース（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェース、赤外線インターフェース、ネットワークインターフェース、光学インターフェース等）、ならびに多数の他の要素および機能性を含んでもよい。さらに、本開示の実施形態を実施するためのコンピュータ可読プログラムコードの形態におけるソフトウェア命令は、全体的または部分的に、一時的または恒久的に、非一過性コンピュータ可読媒体、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、記憶デバイス、ディスケット、テープ、フラッシュメモリ、物理的メモリ、または任意の他のコンピュータ可読記憶媒体上に記憶され得ることが想定される。例えば、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、本開示の１つまたはそれを上回る実施形態を実施するように構成される、コンピュータ可読プログラムコードに対応し得る。

図５Ａに目を向けると、図５Ａは、１つまたはそれを上回る実施形態によると、吊架熱交換器システムの実施例を示す。以下の実施例は、説明目的のみのためのものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。熱交換器システム４００は、図５Ａに示されるように、発電等の任意の産業用途において使用されてもよい。いくつかの実施形態では、熱交換器システム４００は、熱交換器を要求する任意の産業用途において使用されてもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、熱交換器システム４００は、トップダウン構成を有し、現場でのより容易な配設を可能にしてもよい。剛性フレームが、相互から距離Ｄ’’’だけ離間される、２つの柱４０１、４０２を含んでもよい。２つの柱４０１、４０２は、金属材料から作製され、高さＨ’’まで上向きに延在してもよい。各列４０１、４０２の第１の端部４０１ａ、４０２ａは、作業用地における床に除去可能に固定されてもよい。加えて、２つの柱４０１、４０２は、剛性であって、クレーン、トレーラ、またはフォークリフトが、２つの柱４０１、４０２をアンカ点として使用して、熱交換器システム４００を昇降することを可能にしてもよい。２つの柱４０１、４０２間において、１つまたはそれを上回る熱交換器４０３、４０４、４０５が、熱交換器システム４００内に提供されてもよい。３つの熱交換器４０３、４０４、４０５が、図５Ａに示されるが、これは、単に、例示目的のみのためのものであって、任意の数の熱交換器が、本開示の範囲から逸脱することなく、使用されてもよいことに留意されたい。例えば、副（酸化剤流）区分は、２つの熱交換器を有してもよい一方、主（リサイクルされた流れ）区分は、３つの熱交換器を有してもよい。熱交換器４０３、４０４、４０５は、印刷回路タイプ熱交換器（「ＰＣＨＥ」）、コイル巻装タイプ熱交換器、マイクロ管熱交換器、エッチングされたプレートに加え、打ち抜かれたフィンを使用する、拡散接合された交換器、プレート薄型交換器、または任意の他のタイプ熱交換器であってもよい。さらに、熱交換器４０３、４０４、４０５は、極低温またはボイラタイプ熱交換器と置換され得ることが想定される。

図５Ａの構成では、１つまたはそれを上回る実施形態において、熱交換器４０３、４０４、４０５は、直列に配列され、垂直にアレイ化されてもよい。第１の熱交換器４０３は、熱交換器システム４００内のａ垂直最上位置にあってもよい。非限定的実施例では、第１の熱交換器４０３は、第１の支持構造４０６に結合されてもよい。第１の支持構造４０６は、各柱４０１、４０２の第２の端部４０１ｂ、４０２ｂにおいて結合される、剛性金属プレートであってもよい。加えて、プレートまたはキャップ４０７が、第１の支持構造４０６がそこに移動可能に接続されるために、各柱４０１、４０２の第２の端部４０１ｂ、４０２ｂ上に提供されてもよい。加えて、第１の熱交換器４０３の一部は、２つの柱４０１、４０２の高さＨ’’を越えて延在してもよい。

第２の熱交換器４０４は、第１の熱交換器４０３の下方に位置付けられてもよい。第２の熱交換器４０４は、第２の支持構造４０８に結合されてもよい。第２の支持構造４０８は、第２の熱交換器４０４がそこに結合されるために、剛性金属プレートであってもよい。第１のテザーのセット４０９は、第２の支持構造４０８を２つの柱４０１、４０２から吊架させてもよい。第１のテザーのセット４０９は、２つまたはそれを上回るテザーを含んでもよい。非限定的実施例では、第１のテザーのセット４０９は、ある角度で角度付けられ、第２の支持構造４０８を２つの柱４０１、４０２間に心合させてもよい。第１のテザーのセット４０９は、張力部材、鋼鉄ロッド、鎖リンク、ワイヤロープ、または任意のタイプのロッドもしくはバーであって、第２の熱交換器４０４の重量および移動を支持してもよい。さらに、第１のテザーのセット４０９の端部４１０は、２つのロッド４０１、４０２および第２の支持構造４０８上の第１のテザーのセット４０９のための接続点であってもよい。いくつかの実施形態では、接続点は、第１のテザーのセット４０９が再配置されることを可能にするために、ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを用いた可変位置であってもよい。ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを用いることで、接続点は、能動的制御を可能にし、直接、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５を移動させるように調節されてもよい。

第２の支持構造４０８から、第２のテザーのセット４１１が、垂直下向きに延在し、支持梁４１２を吊架させてもよい。第２のテザーのセット４１１は、２つまたはそれを上回るテザーを含んでもよい。第２のテザーのセット４１１の端部４１３は、第２の支持構造４０８および支持梁４１２上の第２のテザーのセット４１１のための接続点であってもよい。いくつかの実施形態では、接続点は、第２のテザーのセット４１１が再配置されることを可能にするために、ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを用いた可変位置であってもよい。ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを用いることで、接続点は、能動的制御を可能にし、直接、第３の熱交換器４０５を移動させるように調節されてもよい。第２のテザーのセット４１１は、張力部材、鋼鉄ロッド、鎖リンク、ワイヤロープ、または任意のタイプのロッドもしくはバーであって、支持梁４１２の重量および移動を支持してもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、第３の熱交換器４０５が、２つの柱４０１、４０２の第１の端部４０１ａ、４０２ａの近傍および第２の熱交換器４０４の下方に位置付けられてもよい。第３の熱交換器４０５は、第３の支持構造４１５に結合されてもよい。第３の支持構造４１５は、第３の熱交換器４０５がそこに結合されるための剛性金属プレートであってもよい。

支持梁４１２から、第３のテザーのセット４１４が、下向きに延在し、第３の支持構造４１５を吊架させてもよい。第３のテザーのセット４１４は、２つまたはそれを上回るテザーを含んでもよい。非限定的実施例では、第３のテザーのセット４１４は、ある角度で角度付けられ、第３の支持構造４１５を２つの柱４０１、４０２間に心合させてもよい。いくつかの実施形態では、第３のテザーのセット４１４の端部４１６は、支持梁４１２および第３の支持構造４１５上の第３のテザーのセット４１４のための接続点であってもよい。非限定的実施例では、接続点は、第３のテザーのセット４１４が再配置されることを可能にするために、ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを用いた可変位置であってもよい。ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを用いることで、接続点は、能動的制御を可能にし、直接、第３の熱交換器４０５を移動させるように調節されてもよい。第３のテザーのセット４１４は、張力部材、鋼鉄ロッド、鎖リンク、ワイヤロープ、または任意のタイプのロッドもしくはバーであって、第３の熱交換器４０５の重量および移動を支持してもよい。

依然として、図５Ａを参照すると、第１の熱交換器４０３は、熱交換器システム４０３内の３つの熱交換器４０３、４０４、４０５のうち最高温度で動作してもよい。第３の熱交換器４０５は、熱交換器システム４００内の３つの熱交換器４０３、４０４、４０５のうち最低温度で動作してもよい。第２の熱交換器４０４は、第１の熱交換器４０３および第３の熱交換器４０５の温度間の温度で動作してもよい。熱交換器システム４００内の最上レベルに位置付けられる、第１の熱交換器４０３を用いることで、第１の熱交換器４０３は、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５もまた移動し得るように、任意の移動制限を伴わずに、膨張し得る。加えて、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５は、第１の熱交換器４０３より低い温度で動作するため、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５は、第１の熱交換器４０３より高い許容可能応力を有し得る。したがって、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５の移動は、第１の熱交換器４０３の移動より容易に適応され得る。加えて、３つの熱交換器４０３、４０５、４０５間に相互接続される、管類４１７の任意の熱膨張は、テザーのセット４０９、４１１、４１４によって補償されてもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、３つの熱交換器４０３、４０５、４０５は、熱交換器システム４００内で熱的に結合解除される。第１の支持構造４０６に結合される第１の熱交換器４０３を垂直最上位置に有することによって、第１の熱交換器４０３は、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５に影響を及ぼさずに、独立して熱的に膨張し得る。加えて、第１のテザーのセット４０９は、第２の熱交換器４０４が第１の熱交換器４０３から熱的に結合解除されることを可能にし得る。第２の熱交換器４０４が、熱的に膨張するにつれて、第１のテザーのセット４０９は、第２の熱交換器４０４が第１の熱交換器４０３および第３の熱交換器４０５から熱的に独立するように、第２の支持構造４０８を垂直に移動させ得る。さらに、第２のテザーのセット４１１から吊架する支持梁４１２を有することによって、支持梁４１２は、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５を相互に熱的に結合解除し得る。

ここで図５Ｂを参照すると、図５Ｂは、１つまたはそれを上回る実施形態による、図１Ａの熱交換器システム（４００参照）のための熱交換器吊架システム４２０の実施例を示す。以下の実施例は、説明目的のみのためのものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。熱交換器吊架システム４２０は、第２の支持構造４０８、支持梁４１２、および第３の支持構造４１５に接続される、第１のテザーのセット４０９と、第２のテザーのセット４１１と、第３のテザーのセット４１４とを含んでもよい。

１つまたはそれを上回る実施形態では、第１の熱交換器（４０３参照）は、垂直に結合されてもよい一方、第２の熱交換器（４０４参照）および第３の熱交換器（４０５参照）は、それぞれ、第２の支持構造４０８および第３の支持構造４１５によって支持されてもよい。したがって、第２の熱交換器（４０４参照）および第３の熱交換器（４０５参照）は、４０３の熱膨張の結果としての垂直変位ならびに動作時のその独自の熱膨張を被り得る。

図５Ｂに示されるように、矢印４２１は、第２の熱交換器（４０４参照）および第３の熱交換器（４０５参照）の垂直変位を表す。加えて、矢印４２２ａ、４２２ｂは、第２の熱交換器（４０４参照）および第３の熱交換器（４０５参照）の水平熱膨張を表す。非限定的実施例では、第２の熱交換器（４０４参照）が、水平方向（矢印４２２ａ）に熱的に膨張すると、第１のテザーのセット４０９は、水平平面において距離Ｔｈだけ移動し得る。本移動距離Ｔｈは、加えて、第１のテザーのセット４０９の角度を変化させ、次いで、角度変化に起因して、第２の熱交換器（４０４参照）を距離Ｔｖだけ降下させる。第２の熱交換器（４０４参照）が、距離Ｔｖだけ降下するにつれて、第３の熱交換器（４０５参照）もまた、距離Ｔｖだけ降下し得る。しかしながら、第３の熱交換器（４０５参照）が、水平方向（矢印４２２ｂ）に熱的に膨張すると、第２のテザーのセット４１１は、水平平面において距離Ｔｈ’だけ移動し、第２のテザーのセット４１１の角度を変化させ得る。第２のテザーのセット４１１の角度変化を用いることで、第３の熱交換器（４０５参照）は、第３の熱交換器（４０５参照）によって垂直に移動される距離Ｔｖ’が距離Ｔｖおよび降下される付加的量の合計となり得るように、付加的量だけより下方に移動する。

熱交換器吊架システム４２０を用いることで、熱交換器システム（４００参照）内の種々の構成要素における水平および垂直熱膨張は両方とも、テザーのセット４０９、４１１、４１４の角度を変化または調整させ、熱膨張を補償し得る。熱膨張を補償することによって、異なる率における冷却および加熱される種々の構成要素からの熱非平衡は、熱交換器吊架システム４２０によって管理され得る。熱交換器吊架システム４２０はさらに、熱交換器システム（４００参照）内の熱交換器および相互接続配管の熱膨張から生じる膨張応力を最小限にする。さらに、断熱材が、熱交換器吊架システム４２０と併用され、熱非平衡の管理をさらに補助し得ることが想定される。断熱材は、熱損失を防止し、システム効率を改良するために使用されてもよく、これはまた、熱平衡を管理し、熱膨張からの変位のより正確な予測もたらすことに役立つ利益を有し得る。

ここで図６を参照すると、本明細書の実施形態による、熱交換器システムの別の実施形態が、図示され、同様の番号は、同様の部品を表す。図６の実施形態は、図５Ａの実施形態のものに類似する。しかしながら、熱交換器システム４００は、第３の熱交換器（図５Ａにおける４０５参照）を伴わずに、第１の熱交換器４０３および第２の熱交換器４０４のみを有してもよい。

ここで図７を参照すると、本明細書の実施形態による、熱交換器システムの別の実施形態が、図示され、同様の番号は、同様の部品を表す。図７の実施形態は、図５Ａの実施形態のものに類似する。しかしながら、熱交換器システム４００は、両方とも熱交換器吊架システム（図５Ｂにおける４２０参照）から吊架される、２つの熱交換器のみを有してもよい。非限定的実施例では、第１の熱交換器４０３は、テザーのその個別のセット（４０９、４１４）から吊架される、第２の熱交換器４０４および第３の熱交換器４０５が残るように除去されてもよい。

ここで図８を参照すると、本明細書の実施形態による、熱交換器システムの別の実施形態が、図示され、同様の番号は、同様の部品を表す。図８の実施形態は、図５Ａの実施形態のものに類似する。しかしながら、第１のテザーのセット４０９および第３のテザーのセット４１４（図５Ａ参照）が外向きに角度付けられる代わりに、第１のテザーのセット４０９は、内向きに角度付けられてもよい。非限定的実施例では、１つまたはそれを上回る突出部４３０は、第１のテザーのセット４０９の一端４１０が１つまたはそれを上回る突出部４３０上の接続点であり得るように、剛性フレーム（２つの柱４０１、４０２）から内向きに延在してもよい。第１のテザーのセット４０９を内向きに角度付けることによって、第２の熱交換器４０４の熱膨張は、第２の支持構造４０８を垂直上向きに上昇させ得る。加えて、第３のテザーのセット４１４はまた、内向きに角度付けられ、第３の熱交換器４０５の熱膨張に基づいて、第３の支持構造４１５を垂直上向きに上昇させてもよい。

ここで図９を参照すると、本明細書の実施形態による、熱交換器システムの別の実施形態が、図示され、同様の番号は、同様の部品を表す。図９の実施形態は、図５Ａの実施形態のものに類似する。しかしながら、剛性フレームの２つの柱４０１、４０２は、２つの柱４０１、４０２間の距離Ｄ’’’’が距離Ｄ’’’未満であるように、ともにより近くなるように移動されてもよい。２つの柱４０１、４０２をともにより近くなるように移動させることによって、第１のテザーのセット４０９は、内向きに角度付けられてもよい。第１のテザーのセット４０９を内向きに角度付けることによって、第２の熱交換器４０４の熱膨張は、第２の支持構造４０８を垂直上向きに上昇させ得る。加えて、第３のテザーのセット４１４はまた、内向きに角度付けられ、第３の熱交換器４０５の熱膨張に基づいて、第３の支持構造４１５を垂直上向きに上昇させ得る。

図５Ａ－９に説明されるように、熱交換器システム４００は、一連の独立して移動する部品を接続する。本明細書に説明される熱交換器システム４００は、独立移動を考慮し、例えば、配管ノズル（４１７）への熱交換器（４０４、４０５）上の低応力を含む、全体的システムにおける利点を提供しながら、一連の独立して移動する部品が接続されることを可能にする。図５Ａ－９における熱交換器システム４００に関して、熱交換器吊架システム（４２０）は、下側熱交換器（４０４、４０５）の位置（すなわち、中立、上昇、降下）を調節するように構成され得る、テザー４０９、４１１、４１４のシステムを有してもよい。１つまたはそれを上回る実施形態では、テザー４０９、４１１、４１４の本システムの構成は、熱交換器システム４００の始動、動作、およびシャットダウンの間、構成要素の予期される熱膨張または収縮に基づいてもよい。加えて、テザーの角度は、予期される熱膨張または収縮に基づいて選択されてもよい。さらに、テザーの各角度は、独立して調整されてもよい。

熱交換器システム４００では、支持バー４１２は、熱交換器（４０４、４０５）の独立移動を向上させ得る。支持バー４１２の含有を用いることで、第２の熱交換器４０４は、第３の熱交換器４０５が独立して移動する能力に影響を及ぼさない。したがって、支持バー４１２は、熱交換器システム４００内の配管移動および膨張に適応するための種々の自由度を提供する。支持バー４１２は、有利なこととして、各熱交換器の熱膨張を結合解除し、ノズルにかかる負荷を最小限にする、膨張方法を隔離および使用することを可能にし、より短い膨張配管長を可能にし得る。負荷を最小限にし、より短い配管を可能にすることによって、ユニットの全体的重量は、低減され得る。加えて、熱交換器吊架システム（４２０）と関連付けられる、応力は、種々の配管の長さが減少されることを可能にし、全体的システムがよりコンパクになることを可能にする。

本開示は、限定された数の実施形態に関して説明されているが、本開示の利益を有する、当業者は、本明細書に説明されるような本開示の範囲から逸脱しない、他の実施形態も考案され得ることを理解するであろう。故に、本開示の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されるべきである。

Claims (60)

1. システムであって、
   タービンと、
   再生式熱交換器システムであって、前記再生式熱交換器システムは、排ガスを前記タービンから受容するように構成され、前記再生式熱交換器システムは、
   前記排ガスを冷却するための予冷区分と、
   前記冷却された排ガスを受容するための主加熱区分と、
   前記冷却された排ガスを受容するための副加熱区分と
   を備える、再生式熱交換器システムと
   を備える、システム。
2. 前記予冷区分はさらに、１つまたはそれを上回るシェルと、環状分散器を伴う管熱交換器とを備え、前記システムは、前記副加熱区分の端部から流出する流体が前記予冷区分に流入するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記主加熱区分は、前記副加熱区分より高い温度で動作する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記主加熱区分はさらに、少なくとも２つの熱交換器を直列に備え、前記少なくとも２つの熱交換器は、印刷回路タイプ熱交換器であり、垂直にアレイ化される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記副加熱区分はさらに、少なくとも２つの熱交換器を直列に備え、前記少なくとも２つの熱交換器は、印刷回路タイプ熱交換器であり、垂直にスタックされてアレイ化される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記再生式熱交換器システムはさらに、熱をリサイクル加熱区分に追加するように構成される熱回収区分を備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記主加熱区分は、リサイクル加熱区分であり、前記副加熱区分は、酸化剤加熱区分である、請求項１に記載のシステム。
8. 前記主加熱区分と前記副加熱区分との間の流動を平衡するように構成される１つまたはそれを上回る弁をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記予冷区分からの流動を前記主加熱区分および前記副加熱区分に分裂させるように構成されるマニホールドをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 方法であって、
    タービンを介して排ガスを生産することと、
    前記排ガスを再生式熱交換器システムの予冷区分の中に給送し、前記排ガスを冷却することと、
    前記冷却された排ガスを、前記再生式熱交換器システムの主加熱区分の中に給送する主流動経路と、前記再生式熱交換器システムの副加熱区分の中に給送する副流動経路とに分裂させることと、
    前記副流動経路内において、前記冷却された排ガスを、前記副加熱区分の第１の副熱交換器および前記副加熱区分の第２の副熱交換器を通して流動させることと、
    前記主流動経路内において、前記冷却された排ガスを、前記主加熱区分の第１の主熱交換器、前記主加熱区分の第２の主熱交換器、および前記主加熱区分の第３の主熱交換器を通して流動させることと、
    前記タービンに結合される燃焼器に、前記主流動経路および前記副流動経路からの流体流を提供することと
    を含む、方法。
11. 前記予冷区分内の排ガスを５７５℃の温度まで冷却することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記副流動経路を３５０～５００℃の温度まで加熱することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記主流動経路を５２０～６５０℃の温度まで加熱することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 熱源を介して、熱を前記主流動経路に追加することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
15. １つまたはそれを上回る弁を用いて、前記主流動経路および前記副流動経路への前記冷却された排ガスの分裂を平衡することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
16. 予冷熱交換器であって、
    圧力境界を形成する第１の環状シェルであって、前記第１の環状シェルは、
    排ガスをタービンから受容するように構成される排ガス入口と、
    前記排ガスを排気するように構成される１つまたはそれを上回る排気出口と
    を備える、第１の環状シェルと、
    前記第１の環状シェル内に提供される第２の環状シェルと、
    前記第２の環状シェル内に提供される管束と、
    前記第２の環状シェル内に提供される環状分散デバイスであって、前記環状分散デバイスは、前記管束に流入する排ガス流量を制御するように構成される、環状分散デバイスと
    を備える、予冷熱交換器。
17. 前記管束は、Ｕ－管束である、請求項１６に記載の予冷熱交換器。
18. 前記Ｕ－管束の重量を支持するように構成される前記第１の環状シェル内の支持プレートをさらに備える、請求項１７に記載の予冷熱交換器。
19. 前記第１の環状シェルの端部に定常ヘッドチャネルをさらに備え、前記定常ヘッドチャネルは、酸化剤を副加熱区分から受容するように構成される入口と、前記酸化剤を流出させるように構成される出口とを備える、請求項１６に記載の予冷熱交換器。
20. 前記定常ヘッドチャネルはさらに、前記入口と前記出口との間の流動を分裂させるように構成される通路パーティションを備える、請求項１９に記載の予冷熱交換器。
21. 再生式熱交換器システムであって、
    第１の剛性フレームワーク内の予冷区分であって、前記予冷区分は、排ガスを受容および冷却するための１つまたはそれを上回る熱交換器を備える、予冷区分と、
    第３の剛性フレームワーク内の副区分であって、前記副区分は、第１の副熱交換器と、第２の副熱交換器とを備える、副区分と、
    第２の剛性フレームワーク内の第１の主区分であって、前記第１の主区分は、第１の主熱交換器と、第２の主熱交換器と、第３の主熱交換器とを備える、第１の主区分と
    を備える、再生式熱交換器システム。
22. 前記予冷区分からの冷却された排ガス流を前記第１の主区分および前記副区分に分裂させるように構成されるマニホールドをさらに備える、請求項２１に記載の再生式熱交換器システム。
23. 前記マニホールドは、前記第１の剛性フレームワークと前記第２の剛性フレームワークと前記第３の剛性フレームワークとの間の空間内に位置付けられる、請求項２２に記載の再生式熱交換器システム。
24. 第４の剛性フレームワーク内の第２の主区分をさらに備え、前記第２の主区分は、第４の主熱交換器と、第５の主熱交換器と、第６の主熱交換とを備える、請求項２１に記載の再生式熱交換器システム。
25. １つまたはそれを上回る弁をさらに備え、前記第１の主区分、前記第２の主区分、および前記副区分への前記冷却された排ガス流の分裂を平衡する、請求項２４に記載の再生式熱交換器システム。
26. 前記第１の主区分および前記第２の主区分に接続される熱回収区分をさらに備える、請求項２４に記載の再生式熱交換器システム。
27. 前記第１の剛性フレームワーク、前記第２の剛性フレームワーク、前記第３の剛性フレームワーク、および前記第４の剛性フレームワークはそれぞれ、ともに相互接続される複数の垂直に配向される構造部材と、複数の水平に配向される構造部材とによって形成される、請求項２４に記載の再生式熱交換器システム。
28. 前記１つまたはそれを上回るシェルおよび管熱交換器は、予冷器入口をシェル側上に備え、前記排ガスを受容する、請求項２１に記載の再生式熱交換器システム。
29. 第１のリサイクルＣＯ_２マニホールドをさらに備え、リサイクルＣＯ_２を前記再生式熱交換器システム内に提供する、請求項２１に記載の再生式熱交換器システム。
30. 第２のリサイクルＣＯ_２マニホールドをさらに備え、前記リサイクルＣＯ_２を前記再生式熱交換器システム内から流出させる、請求項２９に記載の再生式熱交換器システム。
31. 前記１つまたはそれを上回るシェルおよび管熱交換器は、酸化剤入口を管側上に備え、酸化剤を前記副区分から受容する、請求項２１に記載の再生式熱交換器システム。
32. 前記１つまたはそれを上回るシェルおよび管熱交換器は、酸化剤入口を管側上に備え、酸化剤を前記副区分から受容する、請求項２１に記載の再生式熱交換器システム。
33. 方法であって、
    第１の剛性フレームワーク内の予冷区分を用いて、排ガスを冷却することと、
    前記第１の剛性フレームワークの外側に位置付けられるマニホールドを用いて、前記排ガスを分裂させ、第２の剛性フレームワーク内の第１の主区分と、第３の剛性フレームワーク内の第２の主区分と、第３の剛性フレームワーク内の副区分との中に流動させることと、
    前記排ガスを、前記副区分内において、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループを介して、前記副区分の第１の副熱交換器を通して、前記副区分の第２の副熱交換器に流動させることと、
    前記排ガスを、前記第１の主区分内において、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループを介して、前記第１の主区分の第１の主熱交換器を通して、前記第１の主区分の第２の主熱交換器に、次いで、前記第１の主区分の第３の主熱交換器に流動させることと、
    前記排ガスを、前記第２の主区分内において、１つまたはそれを上回る湾曲流動ループを介して、前記第２の主区分の第１の主熱交換器を通して、前記第２の主区分の第２の主熱交換器に、次いで、前記第２の主区分の第３の主熱交換器に流動させることと、
    前記排ガスを、二次湾曲流動ループを介して、前記第２の副熱交換器、前記第１の主区分の第３の主熱交換器、前記第２の主区分の第３の主熱交換器から、排ガスマニホールドに流動させることと
    を含む、方法。
34. 前記第１の副熱交換器を前記第２の副熱交換器より高い温度で動作させることをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記第１の主区分の第１の主熱交換器を前記第１の主区分の第２の主熱交換器より高い温度で動作させることと、前記第１の主区分の第２の主熱交換器を前記第１の主区分の第３の主熱交換器より高い温度で動作させることとをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
36. 前記第２の主区分の第１の主熱交換器を前記第２の主区分の第２の主熱交換器より高い温度で動作させることと、前記第２の主区分の第２の主熱交換器を前記第２の主区分の第３の主熱交換器より高い温度で動作させることとをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
37. リサイクルＣＯ_２を、第１のリサイクルＣＯ_２マニホールドを介して、前記第１の主区分および前記第２の主区分に分散させることをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
38. 前記第１の主区分および前記第２の主区分を用いて、前記リサイクルＣＯ_２を加熱することと、第２のリサイクルＣＯ_２マニホールドを用いて、前記加熱されたリサイクルＣＯ_２を流出させることとをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
39. 酸化剤マニホールドを介して、酸化剤を前記予冷区分に提供することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
40. 熱回収区分を介して、熱を前記第１の主区分および前記第２の主区分に提供することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
41. 熱交換器システムであって、
    剛性フレームワークと、
    前記剛性フレームワークの上部の第１の支持構造に結合される第１の熱交換器と、
    前記第１の熱交換器の下方に位置付けられる第２の熱交換器であって、前記第２の熱交換器は、第２の支持構造に結合され、前記第２の支持構造は、第１のテザーのセットを介して、前記剛性フレームワークから吊架され、前記第１のテザーのセットは、前記第２の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成される、第２の熱交換器と、
    前記第２の支持構造に接続され、下向きに延在し、支持梁を吊架させる第２のテザーのセットと、
    前記支持梁に接続され、下向きに延在し、第３の支持構造を吊架させる第３のテザーのセットであって、前記第３のテザーのセットは、前記第３の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成される、第３のテザーのセットと、
    前記第３の支持構造に結合される第３の熱交換器と
    を備え、
    前記第２の支持構造の垂直および水平移動は、前記第２の熱交換器の熱膨張に基づき、
    前記第３の支持構造の垂直および水平移動は、前記第３の熱交換器の熱膨張に基づく、
    熱交換器システム。
42. 前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器より高い温度で動作するように構成され、前記第２の熱交換器は、前記第３の熱交換器より高い温度で動作するように構成される、請求項４１に記載の熱交換器システム。
43. 前記第１のテザーのセット、前記第２のテザーのセット、および前記第３のテザーのセットは、構造的張力部材、鋼鉄ロッド、鎖リンク、またはワイヤロープから選択される、請求項４１に記載の熱交換器システム。
44. 前記第１のテザーのセットおよび前記第３のテザーのセットは、角度付けられる、請求項４１に記載の熱交換器システム。
45. 前記剛性フレームワークは、相互からある距離だけ離間される２つの柱を備える、請求項４１に記載の熱交換器システム。
46. 前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器、および前記第３の熱交換器は、前記２つの柱間にある、請求項４５に記載の熱交換器システム。
47. 前記２つの柱のそれぞれの第１の端部は、床に除去可能に固定される、請求項４５に記載の熱交換器システム。
48. 前記第１の支持構造は、前記第１の端部の遠位にある前記２つの柱のそれぞれの第２の端部に移動可能に結合される、請求項４７に記載の熱交換器システム。
49. 前記剛性フレームワークから延在する１つまたはそれを上回る突出部をさらに備え、前記第１のテザーのセットの端部は、前記１つまたはそれを上回る突出部に接続される、請求項４１に記載の熱交換器システム。
50. 前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器から熱的に結合解除され、前記第２の熱交換器は、前記第３の熱交換器から熱的に結合解除される、請求項４１に記載の熱交換器システム。
51. 熱交換器システムであって、
    剛性フレームワークと、
    前記剛性フレームワークの上部の第１の支持構造に結合される第１の熱交換器と、
    前記第１の熱交換器の下方に位置付けられる第２の熱交換器であって、前記第２の熱交換器は、第２の支持構造に結合され、前記第２の支持構造は、第１のテザーのセットを介して、前記剛性フレームワークから吊架され、前記第１のテザーのセットは、前記第２の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成される、第２の熱交換器と
    を備え、
    前記第２の支持構造の垂直および水平移動は、前記第２の熱交換器の熱膨張に基づく、熱交換器システム。
52. 前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器から熱的に結合解除される、請求項５１に記載の熱交換器システム。
53. 前記第１のテザーのセットは、角度付けられる、請求項５１に記載の熱交換器システム。
54. 前記第１のテザーのセットの端部は、ラックおよびピニオンまたは歯車駆動式カムを介して、前記剛性フレームワークおよび前記第２の支持構造に接続される、請求項５３に記載の熱交換器システム。
55. 前記第１のテザーのセットの角度は、所定の熱膨張または収縮に基づいて選択される、請求項５３に記載の熱交換器システム。
56. 前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器より高い温度で動作するように構成される、請求項５１に記載の熱交換器システム。
57. 熱交換器システムであって、
    剛性フレームワークと、
    第１の支持構造であって、前記第１の支持構造は、前記剛性フレームワークに結合される一端と、前記第１の支持構造に結合される別の端部とを有する第１のテザーのセットを介して、前記剛性フレームワークから吊架され、前記第１のテザーのセットは、前記第１の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成される、第１の支持構造と、
    前記第１の支持構造に結合される第１の熱交換器と、
    前記第１の支持構造に接続され、下向きに延在し、支持梁を吊架させる第２のテザーのセットと、
    前記支持梁に接続され、下向きに延在し、第２の支持構造を吊架させる第３のテザーのセットであって、前記第３のテザーのセットは、前記第２の支持構造を垂直および水平に移動させるように構成される、第３のテザーのセットと、
    前記第２の支持構造に結合される第２の熱交換器と
    を備え、
    前記第１の支持構造の垂直および水平移動は、前記第１の熱交換器の熱膨張に基づき、
    前記第２の支持構造の垂直および水平移動は、前記第２の熱交換器の熱膨張に基づく、
    熱交換器システム。
58. 前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器から熱的に結合解除される、請求項５７に記載の熱交換器システム。
59. 前記第１のテザーのセットおよび前記第３のテザーのセットは、角度付けられる、請求項５７に記載の熱交換器システム。
60. 前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器より高い温度で動作するように構成される、請求項５７に記載の熱交換器システム。

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