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▶ ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024150409
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】レーン切替式熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28D 7/16 20060101AFI20241016BHJP
【ＦＩ】
F28D7/16 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024048814
(22)【出願日】2024-03-25
(31)【優先権主張番号】23166204
(32)【優先日】2023-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】24163367
(32)【優先日】2024-03-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ルフティ、クリストフ
(72)【発明者】
【氏名】ディーツマン、ユルグ オル ケルスティン
(72)【発明者】
【氏名】スガムバティ、アレッサンドロ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】より軽量で、より均一な熱伝達が可能で、熱交換器の管を通過する第２の流体流の通過回数（例えば、１回通過）がより少ない改良型熱交換器を提供する。
【解決手段】システムは、対向する第１及び第２の側１０６，１０８と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側１１０，１１２と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側１１４，１１６とを有する管束に配置された複数の管を有する熱交換器１００を備えている。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管の各管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、順番に連続する各管部分又は１以上の連続する管部分は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
【選択図】図３
【解決手段】システムは、対向する第１及び第２の側１０６，１０８と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側１１０，１１２と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側１１４，１１６とを有する管束に配置された複数の管を有する熱交換器１００を備えている。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管の各管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、順番に連続する各管部分又は１以上の連続する管部分は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱交換器（１００）を備えるシステムであって、前記熱交換器（１００）が、
対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第３及び第４の側（１１０，１１２）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第５及び第６の側（１１４，１１６）とを有する管束（１０４）内に配置された複数の管（１０２）であって、第５及び第６の側（１１４，１１６）が第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間に延在する、複数の管（１０２）と、
前記管束（１０４）を横断し、かつ前記複数の管（１０２）の外側で第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間に延在する複数の外部フローレーン（１７０）と
を備えており、前記複数の管（１０２）の各管（１０２）が、第１の側（１０６）と第２の側（１０８）の間で対向する第１及び第２の方向（１３４，１３６）に延在する複数の管部分（１３２）を順番（１３３）に備えており、
前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、システム。
対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第３及び第４の側（１１０，１１２）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第５及び第６の側（１１４，１１６）とを有する管束（１０４）内に配置された複数の管（１０２）であって、第５及び第６の側（１１４，１１６）が第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間に延在する、複数の管（１０２）と、
前記管束（１０４）を横断し、かつ前記複数の管（１０２）の外側で第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間に延在する複数の外部フローレーン（１７０）と
を備えており、前記複数の管（１０２）の各管（１０２）が、第１の側（１０６）と第２の側（１０８）の間で対向する第１及び第２の方向（１３４，１３６）に延在する複数の管部分（１３２）を順番（１３３）に備えており、
前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、システム。
【請求項2】
前記複数の管部分（１３２）が、前記管束（１０４）の第３の側（１１０）に面する第１の管側面（１８０）と、前記管束（１０４）の第４の側（１１２）に面する第２の管側面（１８２）とを備えており、前記管束（１０４）の第３の側（１１０）に沿った複数の管部分（１３２）が、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１つに面する第２の管側面（１８２）を有しており、前記管束（１０４）の第４の側（１１２）に沿った複数の管部分（１３２）が、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１つに面する第１の管側面（１８０）を有しており、前記管束（１０４）の第３の側（１１０）と第４の側（１１２）（１１２）の間の複数の管部分（１３２）が、前記複数の外部フローレーン（１７０）の異なる隣接レーンに面する第１及び第２の管側面（１８０，１８２）の両方を有している、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間で第１のオフセットだけシフトさせること、及び
第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間で第２のオフセットだけシフトさせること
によって、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間で第２のオフセットだけシフトさせること
によって、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記複数の管部分（１３２）の連続する又は先行する管部分（１３２）が第３又は第４の側（１１０，１１２）に沿って配置されているときに、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び
前記複数の管部分（１３２）の連続しかつ先行する管部分（１３２）が第３及び第４の側（１１０，１１２）に沿って配置されていないときに、複数の外部フローレーン（１７０）の２以上のレーンを横断してシフトさせること
によって、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
前記複数の管部分（１３２）の連続しかつ先行する管部分（１３２）が第３及び第４の側（１１０，１１２）に沿って配置されていないときに、複数の外部フローレーン（１７０）の２以上のレーンを横断してシフトさせること
によって、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記管束（１０４）の第６の側（１１６）から第５の側（１１４）への第３の方向（１３８）に、先行する管部分（１３２）に対してオフセットしており、かつ
前記管束（１０４）の第４の側（１１２）から第３の側（１１０）への第４の方向（１４０）に、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び
第３の側（１１０）に到達したときに、レーンシフトの方向を、第４の方向（１４０）から、前記管束（１０４）の第３の側（１１０）から第４の側（１１２）への第５の方向（１４２）に反転させること
によって、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
前記管束（１０４）の第４の側（１１２）から第３の側（１１０）への第４の方向（１４０）に、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び
第３の側（１１０）に到達したときに、レーンシフトの方向を、第４の方向（１４０）から、前記管束（１０４）の第３の側（１１０）から第４の側（１１２）への第５の方向（１４２）に反転させること
によって、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記複数の管（１０２）が、第１の入口ヘッダ（１２０）と第１の出口ヘッダ（１２６）との間に延在する第１の複数の管（１２８）を備えており、第１の入口ヘッダ（１２０）が、前記管束（１０４）の第６の側（１１６）で第１の複数の管（１２８）と結合し、第１の出口ヘッダ（１２６）が、前記管束（１０４）の第５の側（１１４）で第１の複数の管（１２８）と結合しており、第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間で第１のオフセットだけシフトさせること及び第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番（１３３）において第１の複数の管（１２８）の複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記複数の管（１０２）が、第２の入口ヘッダ（１２２）と第２の出口ヘッダ（１２４）との間に延在する第２の複数の管（１３０）を含んでおり、第２の入口ヘッダ（１２２）が、前記管束（１０４）の第６の側（１１６）で第２の複数の管（１３０）と結合しており、第２の出口ヘッダ（１２４）が、前記管束（１０４）の第５の側（１１４）で第２の複数の管（１３０）と結合しており、第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間で第１のオフセットだけシフトさせること及び第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番（１３３）において第２の複数の管（１３０）の複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替え、
第１及び第２の入口ヘッダ（１２０，１２２）が、前記管束（１０４）の対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）に配置され、第１及び第２の出口ヘッダ（１２６，１２４）が、前記管束（１０４）の対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）又は対向する第２及び第１の側（１０８，１０６）に配置される、請求項６に記載のシステム。
第１及び第２の入口ヘッダ（１２０，１２２）が、前記管束（１０４）の対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）に配置され、第１及び第２の出口ヘッダ（１２６，１２４）が、前記管束（１０４）の対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）又は対向する第２及び第１の側（１０８，１０６）に配置される、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、第３の方向（１３８）に離間して配置され、かつ複数の外部フローレーン（１７０）に沿って位置を切り替えるために、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、対向する第４及び第５の方向（１４０，１４２）の一方に離間して配置され、第３、第４及び第５の方向（１３８，１４０，１４２）が第１及び第２の方向（１３４，１３６）と交差しており、第４及び第５の方向（１４０，１４２）が互いに平行であり、第３の方向（１３８）が第４及び第５の方向（１４０，１４２）と交差しており、第１、第２、第４及び第５の方向（１３４，１３６，１４０，１４２）が水平であり、第３の方向（１３８）及び前記複数の外部フローレーン（１７０）が垂直である、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記複数の外部フローレーン（１７０）が、第１の平面と第２の平面の間に配置されており、第１及び第２の平面が、前記複数の管（１０２）の異なる管部分（１３２）の中心線（１７４）に沿って延在している、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記複数の管部分（１３２）が、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１以上の隣接するレーンに横方向に延在する複数のフィン（１９０）を備えており、前記複数のフィン（１９０）が、前記複数の管部分（１３２）の環状外面（１８４）から半径方向外側に延在する複数の環状フィン（１９０）からなり、前記複数の環状フィン（１９０）が、前記複数の管部分（１３２）の中心線（１７４）に沿って長さ方向に直列に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の連続する管部分（１３２）が、第１の側又は第２の側（１０６，１０８）における管屈曲部（２００）を介して複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に結合している、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記複数の管部分（１３２）の連続又は先行する管部分（１３２）が第３及び第４の側（１１０，１１２）に沿って配置されているときに、１以上の管屈曲部（２００）が、前記複数の外部フローレーン（１７０）の１以上のレーンを横断して延在しており、前記複数の管部分（１３２）の連続又は先行する管部分（１３２）が第３及び第４の側（１１０，１１２）に沿って配置されていないときに、１以上の追加の管屈曲部（２００）が、前記複数の外部フローレーン（１７０）の２以上のレーンを横断して延在している、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記熱交換器（１００）が、第１の圧力セクション（９０）に付随する第１の熱交換器（１００）であり、当該システムが、第２の圧力セクション（７０）に付随する第２の複数の管（１０２）を有する第２の熱交換器（１００）を備えており、第１の圧力セクション（９０）に付随する第１の熱交換器（１００）の複数の管（１０２）の少なくとも一部が、第２の圧力セクション（７０）に存在する、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
方法であって、
熱交換器（１００）の複数の管（１０２）を、対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第３及び第４の側（１１０，１１２）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第５及び第６の側（１１４，１１６）とを有する管束（１０４）に組み立てるステップであって、第５及び第６の側（１１４，１１６）が第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間に延在する、ステップと、
前記管束（１０４）を横断し、かつ前記複数の管（１０２）の外側で第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間に延在する複数の外部フローレーン（１７０）を用意するステップと、
前記複数の外部フローレーン（１７０）に対する複数の管（１０２）のレーン切替設備を用意するステップであって、前記複数の管（１０２）が、第１の側（１０６）と第２の側（１０８）の間で対向する第１及び第２の方向（１３４，１３６）に延在する複数の管部分（１３２）を順番（１３３）に備えており、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、ステップと
を含む方法。
熱交換器（１００）の複数の管（１０２）を、対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第３及び第４の側（１１０，１１２）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第５及び第６の側（１１４，１１６）とを有する管束（１０４）に組み立てるステップであって、第５及び第６の側（１１４，１１６）が第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間に延在する、ステップと、
前記管束（１０４）を横断し、かつ前記複数の管（１０２）の外側で第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間に延在する複数の外部フローレーン（１７０）を用意するステップと、
前記複数の外部フローレーン（１７０）に対する複数の管（１０２）のレーン切替設備を用意するステップであって、前記複数の管（１０２）が、第１の側（１０６）と第２の側（１０８）の間で対向する第１及び第２の方向（１３４，１３６）に延在する複数の管部分（１３２）を順番（１３３）に備えており、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、ステップと
を含む方法。
【請求項15】
方法であって、
対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第３及び第４の側（１１０，１１２）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第５及び第６の側（１１４，１１６）とを有する管束（１０４）内の熱交換器（１００）の複数の管（１０２）を介して第１の流体を流すステップであって、第５及び第６の側（１１４，１１６）が第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間に延在する、ステップと、
前記管束（１０４）を横断し、かつ前記複数の管（１０２）の外側で第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間に延在する複数の外部フローレーン（１７０）に沿って、第２の流体を流すステップと、
前記複数の外部フローレーン（１７０）に対する複数の管（１０２）のレーン切替設備を介して、第１の流体と第２の流体との間で熱を伝達するステップであって、前記複数の管（１０２）が、第１の側（１０６）と第２の側（１０８）の間で対向する第１及び第２の方向（１３４，１３６）に延在する複数の管部分（１３２）を順番（１３３）に備えており、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、ステップと
を含む方法。
対向する第１及び第２の側（１０６，１０８）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第３及び第４の側（１１０，１１２）と、第１の側（１０６）から第２の側（１０８）まで延在する対向する第５及び第６の側（１１４，１１６）とを有する管束（１０４）内の熱交換器（１００）の複数の管（１０２）を介して第１の流体を流すステップであって、第５及び第６の側（１１４，１１６）が第３の側（１１０）と第４の側（１１２）の間に延在する、ステップと、
前記管束（１０４）を横断し、かつ前記複数の管（１０２）の外側で第５の側（１１４）と第６の側（１１６）の間に延在する複数の外部フローレーン（１７０）に沿って、第２の流体を流すステップと、
前記複数の外部フローレーン（１７０）に対する複数の管（１０２）のレーン切替設備を介して、第１の流体と第２の流体との間で熱を伝達するステップであって、前記複数の管（１０２）が、第１の側（１０６）と第２の側（１０８）の間で対向する第１及び第２の方向（１３４，１３６）に延在する複数の管部分（１３２）を順番（１３３）に備えており、前記順番（１３３）において前記複数の管部分（１３２）の１以上の連続する管部分（１３２）が、前記複数の管部分（１３２）の先行する管部分（１３２）に対して、前記複数の外部フローレーン（１７０）の間でレーンを切り替える、ステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０２３年３月３１日出願の「LANE SWITCHING HEAT EXCHANGER」と題する欧州特許出願第２３１６６２０４．０号に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容全体は援用によって本明細書の内容の一部をなす。
【0002】
本願で開示する主題は、蒸気の生成に使用される熱交換器などの熱交換器に関する。
【0003】
熱交換器は、様々な流体流間で熱を交換するために様々な用途に使用される。特定の用途では、熱交換器は、第１の流体流（例えば、排気ガスのような高温ガス）から第２の流体流（例えば、水）に熱を伝達して蒸気を生成するために使用される。例えば、コンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）では、ガスタービンシステムが排ガスを発生させ、これを排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）に通して蒸気を発生させる。この蒸気は、蒸気タービンシステムを駆動するために使用される。ＨＲＳＧのような熱交換器は、第１の流体の流れを横断して延在する複数の平行管を含んでおり、管は第１のと第２の流体間の熱交換のために第２の流体の流れを運ぶ。残念なことに、熱交換は、熱交換器の様々な管にわたって変化する可能性があり、その結果、管内の第２の流体流の温度変動が生じる。かかる温度変化は、一般に下流の機器にとって望ましくない。その結果、熱交換器は、温度変動を低減するために、熱交換器の管を通る第２の流体流の複数回の通過を必要とする場合がある。ＨＲＳＧのような熱交換器は、大きな管（例えば、直径１．５インチの管）を使用するため、重くなる。大きな管は、ＣＣＰＰの起動時間を遅くする原因にもなる。従って、より軽量で、より均一な熱伝達が可能で、熱交換器の管を通過する第２の流体流の通過回数（例えば、１回通過）がより少ない改良型熱交換器に対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【0004】
以下、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属する幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、それらと異なる様々な実施形態をも包含する。
【0005】
第１の実施形態では、システムは、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束内に配置された複数の管を有する熱交換器を備えており、第５及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管の各管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、前記順番において各管部分又は１以上の連続する管部分は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
【0006】
第２の実施形態では、方法は、熱交換器の複数の管を、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束に組み立てることを含んでおり、第５及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。本方法はさらに、管束を横断して複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンを用意することと、複数の外部フローレーンに対する複数の管のレーン切替設備を用意することとを含む。複数の管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、前記順番において複数の管部分の各連続する管部分（又は１以上の連続する管部分）は、複数の管部分の先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
【0007】
第３の実施形態では、方法は、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束内の熱交換器の複数の管を通して第１の流体を流すことを含んでおり、第５及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。本方法はさらに、管束を横断して複数の管の外側の第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンに沿って第２の流体を流し、複数の外部フローレーンに対する複数の管のレーン切替設備を介して第１の流体と第２の流体との間で熱を伝達することを含む。複数の管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１の方向及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、前記順番において複数の管部分の各々又は１以上の連続する管部分は、複数の管部分の先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本願で開示する技術の上記その他の特徴、態様及び利点については、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができよう。
【図1】本開示の態様に係る、ガスタービンシステム、蒸気タービンシステム及び管のレーン切替設備を有する１以上の熱交換器を有するＨＲＳＧを有するＣＣＰＰの一実施形態を示す概略図である。
【図4】本開示の態様に係る、１以上のモジュールを有するＨＲＳＧの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の熱交換器、その組立方法並びにその運転方法の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造作業にすぎないことも明らかである。
【0010】
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【0011】
本開示の実施形態は、１以上の熱交換器を有する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）を含んでおり、各熱交換器は、複数の管を有する管束を含む。ＨＲＳＧの運転中、液体（例えば、水）は、管を通って送られ、各管束内の複数の管を横断して流れる排気ガスによって加熱し得る。排気ガスが管を横断して流れるとき、液体は液体の作動温度に向かって加熱され、蒸気を発生する。発生した蒸気は、蒸気タービンに送られ、負荷を駆動する。
【0012】
本願で開示するＨＲＳＧの幾つかの熱交換器は、それぞれの管束内の複数の管の各管が、管のレーン切替構成において熱交換器の第１の側と第２の側の間を往復する多数の管部分を有するように組み立てることができる。管部分は、各連続する管部分が、熱交換器に対して第１の軸に沿った第１の方向に先行する管部分から離間されるように、順番に配置し得る。例えば、熱交換器内の管の一部は、熱交換器の第３の側（例えば、上側）に近接する熱交換器の第１の側（例えば、前側）に配置された入口ヘッダから、熱交換器の第４の側（例えば、下側）に近接する熱交換器の第２の側（例えば、後側）に配置された出口ヘッダまで延在することができる。従って、それぞれの管内の各連続する管部分は、下方向の垂直軸に沿って先行する管部分から離間して配置し得る。したがって、熱交換器のそれぞれの管を通って導かれる液体は、各連続する管部分を介して熱交換器の第１の側と第２の側の間を往復し、一般に、熱交換器の垂直軸に沿って、熱交換器の第３の側から第４の側に向かって下方向に導くことができる。
【0013】
さらに、特定の実施形態では、それぞれの管内の１以上の連続する管部分は、熱交換器に対して第２の軸に沿って第２の方向に先行する管部分から離間して配置し得る。すなわち、それぞれの管内の特定の連続する管部分は、１以上の連続する管部分が、熱交換器の管束を横断して向けられる排気ガスの異なる外部フローレーンに配置されるように、それぞれの管内の先行する管部分に対して、熱交換器の第５及び第６の側（例えば、横方向側）から異なる離間して配置し得る。例えば、特定の実施形態では、排気ガスは、複数の外部フローレーンを通って垂直方向にそれぞれの熱交換器を横断して流れることができる。本明細書では、「外部フローレーン」は、熱交換器の管の外部にある（例えば、周囲に延在する）レーン又は通路をいい、熱交換器の管の内部を通って導かれる水と熱交換するために、排気ガスを受け取り及び／又はそこに導くように構成される。したがって、本明細書に記載の外部フローレーンは、熱交換器の垂直軸に沿った方向（例えば、垂直方向）に延在することができ、それによって、外部フローレーンは、熱交換器の管を通って流れる液体を排気ガスと熱交換関係に置く（例えば、蒸気を発生させる）ために、排気ガスを受け取ってそこに通し、熱交換器の管の周囲（例えば、横切る）に向けることができる。上記の例を用いると、各管が熱交換器の上側から下側に向かって熱交換器の第１及び第２の側（例えば、表側及び裏側）の間を前後に延在するにつれて、１以上の連続する管部分も、熱交換器の水平軸に沿った横方向に先行する管部分から離間して配置し得る。すなわち、管の特定の連続する管部分は、それぞれの管の１以上の管部分が、それぞれの管の別の管部分に対して、熱交換器を通って垂直方向に流れる排気ガスの異なる外部フローレーンに位置するように、熱交換器の横方向側に対して異なる位置に配置し得る。
【0014】
液体がそれぞれの熱交換器を通って導かれる（例えば、熱交換器の管を通って導かれる）とき、液体をそこに導く熱交換器の管の少なくとも一部は、排気ガスの外部フローレーンを横断して切り替わることができ（例えば、管のレーン切替設備）、それにより、排気ガスから液体への熱伝達の均一性が増大する。このようにして、液体は、熱交換器のそれぞれの管を通過する液体の１回の通過で相変化（例えば、液体から蒸気へ）を受けることができ、その結果、ＨＲＳＧの効率が向上する。このように、本明細書で開示される熱交換器は、「ワンススルー熱交換器」と呼ばれることがあり、これは、熱交換器の熱交換管を１回通過する間に液体が所望の動作温度（例えば、液体が蒸気に気化する温度）に到達させることのできる熱交換器を示すものである。
【0015】
特定の実施形態では、ＨＲＳＧによって採用されるそれぞれの熱交換器のそれぞれの管は、それぞれの熱交換管の中心軸から半径方向に延在するフィン（例えば、環状又は円板状のフィン）を含むことができる。フィンはレーザー溶接してもよいし、他の固定手段を介して熱交換管に結合してもよい。フィンは、熱交換管を横断して通過する排気ガス（例えば、外部フローレーンを流れる排気ガス）と熱交換管内の液体との間で追加の熱交換が起こり得るように、それぞれの管の表面積を増大させるように構成し得る。すなわち、本明細書に開示するようにフィンを有する熱交換管を組み立てることによって、外部フローレーンを通ってＨＲＳＧの熱交換管を横断して導かれる排気ガスと、熱交換管内を流れる液体との間の追加の熱交換が達成し得る。特定の実施形態では、管は、直径３／４インチ、７／８インチ、又は１インチ以下（それぞれ、直径１．９０ｃｍ、２．２２ｃｍ、又は２．５４ｃｍ）など、より小さいサイズにすることもできる。フィンを管に取り付けるためにレーザー溶接を使用することで、直径の小さい管の使用が可能になり、熱交換器内の熱伝達が向上する。
【0016】
さらに、上述のレーン切替設備を可能にするために、管順番内の連続する管部分は、熱交換管が排気ガスの外部フローレーン間で切り替えることができるようにする連結部（例えば、Ｕ字形連結部、Ｕ字形ベンド）によって互いに結合してもよい。従って、開示された実施形態は、改善された温度分布と、蒸気を生成するためのより迅速な水の加熱とを可能にすることができ、これにより、ＣＣＰＰの始動手順をさらに改善することができる。
【0017】
はじめに、図１は、複合サイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）１０の一実施形態の概略図である。図に示す実施形態では、ＣＣＰＰ１０は、ガスタービンシステム１４と、蒸気タービンシステム１６と、ガスタービンシステム１４と蒸気タービンシステム１６との間に配置された排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１８とを含む。ＨＲＳＧ１８は一般に、ガスタービンシステム１４の排気ガス４４から蒸気タービンシステム１６の流体（例えば、水５３）への熱伝達を可能にし、それにより蒸気タービンシステム１６で使用する蒸気４６を生成するように構成される。これら及び他の特徴については、以下で詳細に説明する。
【0018】
ガスタービンシステム１４は、空気流制御モジュール２０、圧縮機２２、燃焼器２４及びタービン２６を含むことができる。動作において、酸化剤２８（例えば、空気、酸素、酸素富化空気、又は酸素低減空気）は、酸化剤の流れ（例えば、気流）の量を制御する空気流制御モジュール２０を通ってタービンシステム１４に入る。空気流制御モジュール２０は、酸化剤流を加熱すること、酸化剤流を冷却すること、圧縮機２２から気流を抜き出すこと、入口制限を使用すること、入口案内羽根を使用すること、又はそれらの組み合わせによって気流を制御することができる。空気が空気流制御モジュール２０を通過すると、空気は圧縮機２２に入る。圧縮機２２は、圧縮機ブレードを有する一連の圧縮機段（例えば、ロータディスク３０）において空気２８を加圧する。空気２８が加圧された後、圧縮された空気が圧縮機２２から出る前に、加圧された空気が圧縮機吐出室２９に存在することがある。
【0019】
圧縮空気が圧縮機２２を出た後、空気は燃焼器２４に入り、燃料３２と混合する。ガスタービンシステム１４は、天然ガス及び／又は水素リッチ合成ガスなどの液体燃料又は気体燃料を使用して、ガスタービンシステム１４を運転することができる。例えば、燃料ノズル３４は、最適な燃焼、排出、燃料消費及び出力に適した比率で、燃焼器２４に燃料－空気混合気を噴射することができる。描かれているように、複数の燃料ノズル３４は燃料３２を吸入し、燃料３２を空気と混合し、燃料空気混合気を燃焼器２４に分配する。燃料と空気の混合気は燃焼器２４内の燃焼室で燃焼し、燃焼ガスが発生する。燃焼器２４は燃焼ガスを膨張タービン２６を通して排気口３６に導く。燃焼ガスが膨張タービン２６を通過すると、燃焼ガスはタービンロータディスク３８（例えば、タービン段）に取り付けられたタービンブレードに接触する。燃焼ガスがタービン２６を通過すると、燃焼ガスはタービンブレードにロータディスク３８を回転させる力を与える。ロータディスク３８の回転は、１以上のシャフト４０の回転及び圧縮機２２内のロータディスク３０（例えば、シャフト４０と回転可能に結合していてもよい）の回転を誘導する。負荷４２（例えば、発電機）は、シャフト４０に接続し、シャフト４０の回転エネルギーを使用して、電力網によって使用される電力を生成する。膨張タービン２６が燃焼ガスからエネルギーを取り出すと、燃焼ガスは膨張して排気ガス４４となり、排気ガス４４は排気ガス出口３６を通って膨張タービン２６から出る。
【0020】
排気ガス４４は、次に、排気ガス出口３６（例えば、膨張タービン２６の）からＨＲＳＧ１８の第１の流路１７に送られる。一般に、ＨＲＳＧ１８はまた、第２の流路１９において、蒸気タービンシステム１６及び／又は給水から流体（例えば、水５３）を受け取ることができる。第１の流路１７と第２の流路１９は互いに隣接して配置し得る。従って、水５３は、水５３が（例えば、蒸気タービンシステム１６で使用するために）蒸気４６に変換されるまで、排気ガス４４によって加熱し得る。特定の実施形態では、ＨＲＳＧ１８は二次プロセス用の補助蒸気４５を生成することができる。補助蒸気４５を二次プロセス用に生成することで、（例えば、シャットダウンモード及び／又はスタートアップモードの間）ＨＲＳＧ１８を含むＣＣＰＰ１０が通常の運転モードでないときでもＨＲＳＧ１８を生産的に利用することができる。
【0021】
図に示す実施形態に引き続き、ＨＲＳＧ１８によって生成され（例えば、通常動作モード中に）、上述の一次蒸気４６は、蒸気タービンシステム１６に送ってもよい。蒸気タービンシステム１６は、タービン４８、シャフト５０及び負荷５２（例えば、発電機）を含むことができる。高温の加圧蒸気４６が蒸気タービン４８に入ると、蒸気４６はタービンロータディスク５４（例えば、タービン段）に取り付けられたタービンブレードに接触する。蒸気４６がタービン４８内のタービン段を通過すると、蒸気４６はタービンブレードを誘導してロータディスク５４を回転させる。ロータディスク５４の回転は、シャフト５０の回転を誘導する。図示されているように、負荷５２（例えば、発電機）はシャフト５０に接続されている。従って、シャフト５０が回転すると、負荷５２（例えば、発電機）は回転エネルギーを使用して電力網用の電力を生成する。加圧された蒸気４６がタービン４８を通過すると、蒸気４６はエネルギーを失う（すなわち、膨張して冷却する）。蒸気タービン４８を出た後、蒸気排気５１は復水器４９に入り、そこで蒸気排気５１はＨＲＳＧ１８に送られるために液体の水５３になる可能性がある。その後、液体水５３は、蒸気タービンシステム１６で再利用するために（例えば、ＨＲＳＧ１８で）再加熱される。特定の実施形態では、蒸気タービンシステム１６は、以下でさらに詳細に説明するように、ＨＲＳＧ１８から低圧蒸気を受け取るように構成された低圧セクション６７と、ＨＲＳＧ１８から中圧蒸気を受け取るように構成された中圧セクション６８と、ＨＲＳＧ１８から高圧蒸気を受け取るように構成された高圧セクション６９とを含むことができる。
【0022】
図に示すように、ＣＣＰＰ１０は、ＣＣＰＰ１０によって実行される動作を監視する監視システム１２を含むこともできる。いくつかの実施形態では、監視システム１２は、ＣＣＰＰ１０によって実行される動作（例えば、ＣＣＰＰ１０のガスタービンシステム１４及び／又は蒸気タービンシステム１６からの出力増加又は出力減少）を制御するために、ＣＣＰＰ１０のコントローラに組み込まれる（又は含まれる）場合がある。一般に、監視システム１２は、メモリ５６、ディスプレイ５７及びプロセッサ５８を含むことができる。メモリ５６は、ソフトウェアコードで記述された命令及びステップを記憶する、有形で非一過性のコンピュータ可読媒体を含む。ディスプレイ５７は、ＣＣＰＰ１０に関する情報を中継するための他の多くのディスプレイオプションの中でも、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬＤ）、陰極線管ディスプレイ（ＣＲＴ）及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイを含むことができる。プロセッサ５８は、ＣＣＰＰ１０から受信したデータに応答して、記憶された命令を実行する。より具体的には、監視システム１２は、ガスタービンシステム１４の負荷、ひいては蒸気タービンシステム１６の負荷を柔軟に制御するために、ＣＣＰＰ１０内の様々な部品を制御し、これと通信するコントローラに組み込むことができる。図示されているように、コントローラは、空気流制御モジュール２０、燃料の吸入３２、弁４７及び触媒６６を制御することができる。さらに、監視システム１２は、負荷４２と通信することができる。
【0023】
コンバインドサイクル発電プラント１０は、コンバインドサイクル発電プラント１０の内部又は周囲の様々な状態を検出及び／又は導出するための様々なセンサを含むこともできる。例えば、センサは、排気ガス温度センサ６０、ＨＲＳＧ蒸気温度センサ６２及び蒸気タービンメタル温度センサ６４などの様々な温度センサを使用して、様々な位置の温度を測定することができる。加えて又は代替的に、複合サイクル発電プラント１０のセンサは、圧力、振動、流量、複合サイクル発電プラント１０内の力学、弁検出（開又は閉）、速度、応力又は歪み及び／又は複合サイクル発電プラント１０の運転を示して測定し得る他の適切なパラメータなどの他の運転パラメータに関連し得る。
【0024】
本実施形態では、コントローラ（例えば、監視システム１２）は、様々なセンサ６０，６２，６４からデータを受信してもよい。コントローラは、センサ６０，６２，６４の１以上によって収集されたデータの一部に少なくとも部分的に基づいて、排気ガス４４が触媒を利用する（例えば、排気ガス４４の排出を低減する）のに適切な温度にあるときを決定してもよい。換言すれば、コントローラは、ＣＣＰＰ１０（又は対応するＨＲＳＧ１８）が、例えば、排ガス４４（又はＨＲＳＧ１８の部品、又はＨＲＳＧ１８を経由する水、これらのいずれかが排ガス４４の温度を示す）の温度に少なくとも部分的に基づいて、通常の動作モードに達したときを決定することができる。排ガス４４及び／又は水５３の温度が適切であれば、触媒６６は有効になる可能性がある。しかしながら、いくつかの実施形態では、特定の触媒６６（又は対応する部品）は、監視システム１２による制御を必要とする場合がある。例えば、触媒６６（例えば、ＳＣＲ触媒）は、排気ガス４４へのアンモニア（又は他の試薬）の注入を必要とする場合がある。したがって、監視システム１２（又はその制御装置）は、排気ガス４４の温度を示すセンサフィードバックを受信し、触媒６６（又は触媒６６の上流の対応する部品）にアンモニア（又は他の試薬）を注入するように指示することができる。
【0025】
図２は、低圧（ＬＰ）セクション７０、中圧（ＩＰ）セクション８０及び高圧（ＨＰ）セクション９０を含むＨＲＳＧ１８を示す概略図である。図に示す実施形態におけるＨＲＳＧ１８の部品は簡略化されており、限定することを意図していない。図に示すＨＲＳＧ１８は特定のＨＲＳＧシステムの一般的な動作を伝えるために示されている。上述の通り、排気ガス４４は第１の流路１７を経由してＨＲＳＧ１８に送られ、水５３を加熱する（例えば、蒸気４６を生成する）ために使用され、水５３は第２の流路１９を経由してＨＲＳＧ１８に送られる。排気ガス４４はＨＲＳＧ１８の低圧セクション７０、中圧セクション８０、高圧セクション９０で水５３を加熱することができる。
【0026】
例えば、特定の実施形態では、ＨＲＳＧ１８は、高圧セクション９０、中圧セクション８０及び低圧セクション７０を、低圧セクション７０が高圧セクション９０よりも重力に対して高い位置に配置されるように垂直に積み重ねた垂直配向ＨＲＳＧであってもよい。ＨＲＳＧ１８内の各熱交換器は、重力に対して水平方向に延在する管を含んでおり、排気ガス４４はＨＲＳＧ１８内を（例えば、外部フローレーンに沿って）垂直方向に導かれ、熱交換器を通過する液体に熱を伝え、それによって蒸気４６を発生させることができる。
【0027】
他の実施形態では、ＨＲＳＧ１８は、水平軸に沿って配置された高圧セクション９０、中圧セクション８０及び低圧セクション７０を有する水平指向型ＨＲＳＧであってもよい。ＨＲＳＧ１８の各熱交換器は、重力に対して垂直方向又は水平方向に延在する管を含むことができ、排気ガス４４は、ＨＲＳＧ１８を通過する液体を蒸気に変換するために、ＨＲＳＧ１８を通って水平方向に導かれることができる。ＨＲＳＧ１８が重力に対して水平方向に延在する熱交換管を有する水平方向ＨＲＳＧである実施形態では、排気ガス４４は、熱交換管が延在する方向と交差する水平方向に熱交換管を横断して向けられてもよい。
【0028】
順不同で図示されているように、低圧（ＬＰ）セクション７０は、ＬＰエコノマイザ７２、ＬＰ蒸発器７４、ＬＰドラム７６及びＬＰ過熱器７８を含む。ＬＰエコノマイザ７２は、排気ガス４４から熱を受け取るために水５３を準備するために、水５３を予熱するように構成された装置であってもよい。例えば、エコノマイザは、一般に、蒸気４６を生成するための熱量を制御するのに適した温度まで水５３を予熱することができる。ＬＰエコノマイザ７２は、予熱された水５３をＨＲＳＧ１８の他の部品、例えばＬＰドラム７６に導く。ＬＰドラム７６は、水５３をＬＰ蒸発器７４に供給する貯蔵容器であってもよい。ＬＰ蒸発器７４は、予熱された水５３を受け取り、水５３を更に加熱して蒸気４６（例えば、予熱された水５３が蒸発器内部で液体から気体に相変化する可能性があるため、低圧蒸気）を生成することができる。一部の実施形態では、水５３は、ＬＰ蒸発器７４内で排気ガス４４によって加熱される前、加熱中、又は加熱後に蒸気の形態になることがある。低圧蒸気４６は、ＬＰ蒸発器７４によって生成された飽和低圧蒸気４６を過熱蒸気又は乾燥蒸気（例えば、蒸気４６）に変換するＬＰ過熱器７８によって受け取られる。ＬＰ過熱器７８を通過した後、低圧蒸気４６は、蒸気タービンシステム１６の低圧セクション６７に導かれる。
【0029】
図示されているように、中圧（ＩＰ）セクション８０は、ＩＰエコノマイザ８２、ＩＰ蒸発器８４、ＩＰドラム８６及びＩＰ過熱器８８を含むことができる。ＩＰエコノマイザ８２、ＩＰ蒸発器８４、ＩＰドラム８６及びＩＰ過熱器８８は、それぞれＬＰエコノマイザ７２、ＬＰ蒸発器７４、ＬＰドラム７６及びＬＰ過熱器７８と同様の機能を有する場合がある。従って、ＩＰ蒸発器８４は、予熱された水５３（例えば、ＩＰエコノマイザ８２によって予熱されたもの）を受け、水５３をさらに加熱して蒸気４６（例えば、中圧蒸気）を生成することができる。中圧蒸気４６は、ＩＰ蒸発器８４によって生成された飽和中圧蒸気を過熱蒸気又は乾燥蒸気（例えば、蒸気４６）に変換するＩＰ過熱器８８によって受け取られる。ＩＰ過熱器８８を通過した後、中圧蒸気４６は蒸気タービンシステム１６の中圧セクション６８に導かれる。
【0030】
図示されているように、高圧（ＨＰ）セクション９０は、ＨＰエコノマイザ９２、ＨＰ蒸発器９４、ＨＰドラム９６及びＨＰ過熱器９８を含む。ＨＰエコノマイザ９２、ＨＰ蒸発器９４、ＨＰドラム９６及びＨＰ過熱器９８は、それぞれ、ＬＰエコノマイザ７２、ＬＰ蒸発器７４、ＬＰドラム７６及びＬＰ過熱器７８と同様の機能を有することがある。したがって、ＨＰ蒸発器９４は、予熱された水５３（例えば、ＨＰエコノマイザ９２によって予熱されたもの）を受け、水５３をさらに加熱して蒸気４６（例えば、高圧蒸気）を生成することができる。この高圧蒸気４６は、ＨＰ過熱器９８に送られ、ＨＰ蒸発器９４で生成された飽和高圧蒸気を過熱蒸気又は乾燥蒸気（例えば、蒸気４６）に変換する。ＨＰ過熱器９８を通過した後、高圧蒸気４６は蒸気タービンシステム１６の高圧セクション６９に導かれる。ＬＰセクション７０、ＩＰセクション８０及びＨＰセクション９０の熱交換器を含むＨＲＳＧ１８の前述の各部品は、以下でさらに詳細に説明するように、レーン切替設備で配置された熱交換器管を含むことができる。さらに、特定の実施形態では、特定のセクションの複数の熱交換器が、レーン切替設備を有する単一の管束に配置し得る。例えば、以下でさらに詳細に説明するように、ＨＰエコノマイザ９２、ＨＰエバポレータ９４及びＨＰスーパーヒータ９８はすべて、管束の管を横断して流れる排気ガスと管束の管を通って導かれる液体との間の熱伝達を促進するために（例えば、管束の管を通る単一パスを使用する蒸気の生成を促進するために）、レーン切替設備を有する単一の管束に組み合わせてもよい。さらに、特定の実施形態では、特定の圧力セクションの特定の部品は、異なる圧力セクション内に配置し得る。すなわち、特定の圧力セクション７０、８０、９０に関連する部品の特定の部品の管は、交錯していてもよく及び／又は、異なる圧力セクション内に延在していてもよい。例えば、ＩＰ過熱器８８は、ＩＰ圧力セクション８０内に位置するように図示されているが、特定の実施形態では、ＩＰ過熱器８８の管は、ＨＰ圧力セクション９０を通って延在し、以下でさらに詳細に説明するように、ＨＰエコノマイザ９２及び／又はＨＰ蒸発器９４の管と交錯していてもよい。
【0031】
特定の実施形態では、ＨＲＳＧ１８は、ＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４及びＨＰ蒸発器９４の各々を通る再循環蒸発器流に配置し得る。例えば、ＬＰドラム７６、ＩＰドラム８６及びＨＰドラム９６の各々は、水５３を貯蔵するように構成してもよく、水５３は、ＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４及びＨＰ蒸発器９４に誘導してもよい。水５３がＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４及びＨＰ蒸発器９４のそれぞれを通過する際、水５３はそれぞれの蒸発器を通して再循環されることがある。例えば、ＨＲＳＧ１８の特定の蒸発器を通過すると、水５３はそれぞれの蒸発器の入口ヘッダーに戻され、それによって水５３は蒸発器をさらに通過することができる。このようにして、水５３を十分な温度まで加熱し、蒸気タービンシステム１６の運転に必要な蒸気を発生させることができる。
【0032】
他の実施形態では、ＨＲＳＧ１８は、上述の特定の部品なしで配置し得る。例えば、幾つかの実施形態では、ＬＰドラム７６、ＩＰドラム８６及びＨＰドラム９６は省略してもよい。かかる実施形態では、ＨＲＳＧ１８の蒸発器（例えば、ＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４、ＨＰ蒸発器９４）は、水を入口ヘッダから出口ヘッダに導くように動作してもよく、それぞれの蒸発器の管は、以下でより詳細に説明するように、水がそれぞれの蒸発器を通る１回の通過で十分な温度に加熱されるように配置し得る（例えば、貫流蒸発器）。すなわち、特定の実施形態では、ＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４及びＨＰ蒸発器９４は、水を十分な温度まで加熱するためにそこを通過する水を再循環させるように構成された再循環蒸発器であってもよく、それによって蒸気の発生が可能になる。他の実施形態では、ＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４及びＨＰ蒸発器９４は、以下でさらに詳細に説明するように、それぞれの蒸発器の入口ヘッダからそれぞれの蒸発器の出口ヘッダへの水５３の１回の通過で水を十分な温度まで加熱するように構成された貫流蒸発器であってもよい。
【0033】
図３は、図２のＨＲＳＧ１８の熱交換器１００の一実施形態の透視図である。例えば、熱交換器１００は、上述の通り、図２のＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４及び／又はＨＰ蒸発器９４に対応し得る。特定の実施形態では、熱交換器１００は、圧力セクション（例えば、低圧セクション７０、中圧力セクション８０、高圧セクション９０）に対応してもよく、上述の通り複数の熱交換部品を含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、熱交換器１００は、単一の圧力レベル（ＬＰセクション７０、ＩＰセクション８０、ＨＰセクション９０）のエコノマイザ（例えば、ＬＰエコノマイザ７２、ＩＰエコノマイザ８２、ＨＰエコノマイザ９２）、貫流蒸発器（例えば、ＬＰ蒸発器７４、ＩＰ蒸発器８４、ＨＰ蒸発器９４）及び過熱器（例えば、ＬＰ過熱器７８、ＩＰ過熱器８８、ＨＰ過熱器９８）を含んでいてもよい。このように、熱交換器１００は、管束１０４に配置された複数のインターレース熱交換管１０２を含む。
【0034】
管束１０４は、本明細書で説明するように、熱交換管１０２が異なる排気ガスフローレーン（例えば、外部フローレーン）の間を行き来することを可能にし、それによって熱交換管１０２にわたる流れ及び温度の均質な分布を可能にするレーン切替設備で構成してもよい。図に示すように、管束１０４は、第１の側１０６（例えば、前側）と、第１の側１０６に対向する第２の側１０８（例えば、後側、裏側）と、第１の側１０６から第２の側１０８まで延在する第３の側１１０（例えば、横側）と、第３の側１１０に対向し、第１の側１０６から第２の側１０８まで延在する第４の側１１２と、第１の側１０６から第２の側１０８まで延在する第５の側１１４（例えば、と、第１の側１０６から第２の側１０８に延在し、第３の側１１０と第４の側１１２との間に延在する第５の側１１４（例えば、下側）と、第５の側１１４の反対側で、第１の側１０６から第２の側１０８に延在し、第３の側１１０と第４の側１１２との間に延在する第６の側１１６（例えば、上側）とを有する。したがって、管束１０４内の管１０２の各々は、管束１０４の側１０６，１０８，１１０，１１２，１１４，１１６によって画成される内部容積１１８内に配置し得る。
【0035】
熱交換器１００はまた、対向する第１及び第２の側１０６，１０８上で、管束１０４の第６の側１１６に近接して配置された一対の入口ヘッダ１２０，１２２を含むことができる。入口ヘッダ１２０，１２２は、それぞれのエコノマイザ（例えば、ＬＰエコノマイザ７２、ＩＰエコノマイザ８２、ＨＰエコノマイザ９２）から予熱された液体（例えば、予熱された水５３）を受け取り、予熱された液体を熱交換器１００の熱交換管１０２に導くように構成し得る。上述の通り、液体が熱交換管１０２を通過する際、熱交換管１０２を横断して導かれる排気ガス４４（例えば、外部フローレーンを通って流れる排気ガス）は、液体に熱を伝え、それによって熱交換管１０２内で蒸気を発生させることがある。生成された蒸気は、その後、対向する第１及び第２の側１０６，１０８に配置され、管束１０４の第５の側１１４に近接する一対の出口ヘッダ１２４，１２６を通って導かれることがある。出口ヘッダ１２４，１２６は、所望の圧力（例えば、低圧蒸気、中圧蒸気、高圧蒸気）で熱交換器１００から蒸気を排出し、蒸気を蒸気タービンシステム１６に向けるように構成される。特定の実施形態では、出口ヘッダ１２４，１２６は、蒸気を過熱器（例えば、ＬＰ過熱器７８、ＩＰ過熱器８８、ＨＰ過熱器９８）に導き、余分な水分を除去し、それによって蒸気タービンシステム１６によって使用し得る過熱蒸気及び／又は乾燥蒸気を生成することができる。
【0036】
更に、上述の通り、特定の実施形態では、特定のセクション（ＬＰセクション７０、ＩＰセクション８０、ＨＰセクション９０）のエコノマイザ及び過熱器の各々は、管束１０４内に配置し得る。例としてＨＰセクション９０を使用すると、管束１０４の入口ヘッダ１２０，１２２は、ＨＰ蒸発器９４の熱交換管１０２と流体連通していてもよいＨＰエコノマイザ９２に水５３を導くことができ、したがってＨＰエコノマイザ９２はＨＰ蒸発器９４に水を導くことができる。さらに、ＨＰ過熱器９８はＨＰ蒸発器９４と流体連通しており、ＨＰ過熱器９８はＨＰ蒸発器９４から蒸気を受け取る。ＨＰ蒸発器９４から受け取った蒸気を過熱すると、ＨＰ過熱器９８は過熱蒸気を一対の出口ヘッダ１２４，１２６に向け、この出口ヘッダ１２４，１２６は過熱蒸気をＨＰセクション６９に向ける。このように、特定の管束１０４は、様々な熱交換部品（例えば、エコノマイザ、蒸発器、過熱器）からの複数の熱交換管１０２を含むことができ、熱交換管１０２は、インターレースされる（例えば、レーン切替方向に配置される）ことができ、それにより、熱交換管１０２にわたる低温及び温度の均質な分布を可能にする。
【0037】
図に示す実施形態では、入口ヘッダ１２０は、管束１０４の第６の側１１６において複数の管１０２の第１の部分１２８（例えば、第１のメッシュ）に結合され、出口ヘッダ１２６は、管束１０４の第５の側１１４において複数の管１０２の第１の部分１２８に結合される。同様に、入口ヘッダ１２２は、管束１０４の第６の側１１６において複数の管１０２の第２の部分１３０（例えば、第２のメッシュ）に結合され、出口ヘッダ１２４は、管束１０４の第５の側１１４において複数の管１０２の第２の部分１３０に結合される。従って、第１及び第２の部分１２８，１３０の各管１０２は、一般に、各それぞれの管１０２が管束１０４の第１及び第２の側１０６，１０８の間を往復する際に、流体（例えば、水）を第６の側１１６から管束１０４の第５の側１１４に導くことができる。さらに、入口ヘッダ１２０，１２２及び出口ヘッダ１２４，１２６のそれぞれの位置及び／又は配置は、上記の例に限定されないことが理解されるべきである。例えば、特定の実施形態では、入口ヘッダ１２０，１２２及び出口ヘッダ１２４，１２６の各々は、管束１０４の第１の側１０６に配置してもよく、入口ヘッダ１２０，１２２及び出口ヘッダ１２４，１２６の各々は、管束１０４の第２の側１０８に配置してもよく、入口ヘッダ１２０、の各々が管束１０４の第１の側１０６に配置され、出口ヘッダ１２４，１３６の各々が管束１０４の第２の側１０８に配置し得るし、入口ヘッダ１２０，１２２の各々が管束１０４の第２の側１０８に配置され、出口ヘッダ１２４，１２６の各々が管束１０４の第１の側１０６に配置し得る。同様に、複数の管１０２の各部分１２８，１３０のそれぞれの入口ヘッダ１２０，１２２及び出口ヘッダ１２４，１２６への配置及び／又は結合は、上記の例に限定されない。例えば、特定の実施形態では、複数の管の第１の部分１２８は、入口ヘッダ１２０及び出口ヘッダ１２４に結合してもよく、一方、複数の管１０２の第２の部分１３０は、入口ヘッダ１２２及び出口ヘッダ１２６に結合してもよい。
【0038】
管束１０４の各管１０２は、それぞれの入口ヘッダ１２０，１２２からそれぞれの出口ヘッダ１２４，１２６まで順序１３３で配置された複数の管部分１３２を含んでいてもよい。各管部分１３２は、管束１０４の第１及び第２の側１０６，１０８の間に沿って（例えば、平行に）延在することができる。特定の実施形態では、入口ヘッダ１２０，１２２又は出口ヘッダ１２４，１２６に直接結合していない各管部分１３２は、それぞれの連結部２００（例えば、Ｕ字形連結部、Ｕ字形屈曲部、管屈曲部）を介して、先行する管部分１３２又は連続する管部分１３２に結合してもよい。例えば、連続１３３の第１の管部分１３２は、入口ヘッダ１２０に結合され、第１の側１０６から第２の側１０８まで第１の方向１３４に延在することができる。順番１３３の第２の管部分１３２は、それぞれの連結部２００を介して、第２の側１０８に近接する第１の管部分１３２に結合してもよく、第２の管部分１３２は、第２の側１０８から第１の側１０６に向かって第２の方向１３６に延在してもよい。特定の実施形態では、それぞれの管１０２の各連続する管部分１３２が、管束１０４の第１及び第２の側１０６，１０８の間を第１及び第２の方向１３４，１３６に往復するにつれて、それぞれの管１０２の各連続する管部分１３２は、管束１０４の第６の側１１６から第５の側１１４への第３の方向１３８において、先行する管部分１３２から離間して（例えば、オフセットして）いてもよい。したがって、第３の方向１３８（例えば、下方向）は、第１及び第２の方向１３４，１３６（例えば、水平方向）に対して交差して延在していてもよい。このようにして、管束１０４内のそれぞれの管１０２を通って導かれる液体は、連続する管部分１３２を通って第１及び第２の方向１３４，１３６を往復する際に、概して第３の方向１３８に移動することができる。
【0039】
さらに、特定の実施形態では、それぞれの管１０２のそれぞれの連続する管部分１３２はまた、管束１０４の第４の側１１２から第３の側１１０への第４の方向１４０、又は管束１０４の第３の側１１０から第４の側１１２への第５の方向１４２において、先行する管部分１３２から離間して（例えば、オフセットして）配置し得る。例えば、それぞれの管１０２は、管束１０４の第１の側１０６から第２の側１０８まで第１の方向１３４に延在する配列１３３における第３の管部分１３２を含むことができる。第３の管部分１３２から第３の方向１３８にオフセットされた（例えば、第１のオフセット）配列１３３中の第４の管部分１３２は、それぞれの連結部２００（例えば、Ｕ字形連結部、Ｕ字形曲げ部、管屈曲部）を介して第３の管部分１３２に結合してもよく、第２の側１０８から管束１０４の第１の側まで第２の方向１３６に延在してもよい。第４の管部分１３２はまた、管束１０４の第４の側１１２から第３の側１１０に向かって第４の方向１４０（例えば、第２のオフセット）に配列１３３において第３の管部分１３２からオフセットしてもよい。したがって、第４及び第５の方向１４０，１４２は、互いに平行であってもよく、また、第１及び第２の方向１３４，１３６に対して交差して（例えば、垂直に）延在してもよく、第３の方向１３８に対して交差して（例えば、垂直に）延在してもよい。従って、以下により詳細に議論されるように、それぞれの管１０２の各連続する管部分１３２は、熱交換器１００を横断して向けられる排気ガス４４の異なる外部フローレーンに配置し得、それにより管１０２のレーン切替設備を規定する。このようにして、液体がそれぞれの熱交換管１０２を通って導かれるとき、液体は、順番１３３内の連続する管部分１３２が複数の方向（例えば、第３の方向１３８、第４の方向１４０、第５の方向１４２）において先行する管部分１３２からオフセットするにつれて、管束１０４内の管部分１３２の特定の位置に基づいて異なる特性（例えば、温度及び圧力）を有する排気ガス流を経験することができ、それによって、それぞれの熱交換管１０２が排気ガスの外部フローレーン間で切り替えることができるようにする。
【0040】
例えば、熱交換器１００が縦向きの熱交換器である実施形態では、順番１３３の各連続する管部分１３２は、熱交換器１００の長手方向軸１５０に沿って延在してよい。すなわち、第１及び第２の方向１３４，１４６は、長手方向軸１５０に沿って延在する水平方向であってもよい。それぞれの管１０２が第１及び第２の側１０６，１０８の間を往復して延在するにつれて、順番１３３におけるそれぞれの連続する管部分１３２は、熱交換器１００の縦軸１５２に沿って第３の方向１３８（例えば、下方向）に先行する管部分１３２からオフセットしてもよい。このようにして、管束１０４内のそれぞれの管１０２は、管束１０４の第６の側１１６に近接して配置されたそれぞれの入口ヘッダ１２０，１２２から、管束１０４の第５の側１１４に近接して配置されたそれぞれの出口ヘッダ１２４，１２６まで、それぞれの管１０２を通って導かれた液体が、蒸気タービンシステム１６に向かって排出されるように、出口ヘッダ１２４，１２６に向かって第３の方向１３８（例えば、下方向）に概ね向けられるように延在することができる。
【0041】
さらに、順番１３３の各連続する管部分１３２は、熱交換器１００の横方向軸１５４に沿って、第４の方向１４０又は第５の方向１４２（例えば、水平方向）に先行する管部分からオフセットしてもよい。すなわち、それぞれの管１０２の各連続する管部分１３２は、それぞれの管１０２の先行する管部分１３２に対して異なる垂直面及び異なる水平面の両方で長手方向軸線１５０に沿って延在することができる。したがって、それぞれの管１０２のそれぞれの連続する管部分１３２は、熱交換器１００を横断して導かれる排気ガスの異なる外部フローレーンに配置し得る。このようにして、それぞれの熱交換管１０２を通って導かれる液体は、それぞれの入口ヘッダ１２０，１２２からそれぞれの出口ヘッダ１２４，１２６への液体の一回の通過で液体から蒸気への相変化を受けることができ、それによって熱交換器１００の効率を高めることができる。
【0042】
管束１０４の管１０２は、それぞれの管１０２のそれぞれの連続する管部分１３２が２以上の方向（例えば、水平方向及び垂直方向、順番１３３におけるそれぞれの管部分１３２は、異なる水平面及び異なる垂直面に配置される）、特定の実施形態では、順番１３３におけるそれぞれの管の１以上の管部分１３２は、単一の方向（例えば、水平方向、垂直方向）のみにおいて先行する管部分１３２から離間して（例えば、オフセットして）配置し得る。例えば、特定の実施形態では、１以上の管１０２は、第１の側１０６から第２の側１０８まで第１の方向１３４に延在する第１の管部分１３２と、第２の側１０８から第１の側１０６まで第２の方向１３６に延在する第２の管部分１３２とを有することができる。しかしながら、第２の管部分１３２は、第４の方向１４０又は第５の方向１４２において第１の管部分１３２から離間される（例えば、オフセットされる）だけであってもよい。すなわち、第２の管部分１３２は、第３の方向１３８において第１の管部分１３２から離間せず（例えば、オフセットされ）、代わりに、第１の管部分１３２と同じ水平面内に存在してもよい。別の例として、１以上の管１０２は、第１の側１０６から第２の側１０８に向かって第１の方向１３４に延在する第３の管部分１３２と、第２の側１０８から第１の側１０６に向かって第２の方向１３６に延在する第４の管部分１３２とを有することができる。しかしながら、第４の管部分１３２は、第３の方向１３８において第３の管部分１３２から離間される（例えば、オフセットされる）だけであってもよい。すなわち、第４の管部分１３２は、第４の方向１４０又は第５の方向１４２において第３の管部分１３２から離間せず（例えば、オフセットされず）、代わりに、第３の管部分１３２と同じ垂直平面内に存在してもよい。
【0043】
上述の通り、順番１３３内の連続する管部分１３２は、管束１０４の第１の側１０６又は第２の側１０８において、連結部２００によって順番内の先行する管部分１３２に結合してもよい。連結部２００は、それぞれの管１０２が、熱交換器を横断して向けられる排気ガスの外部フローレーン間で切り替えることができるようにする管屈曲部であってもよい。例えば、上述の通り、順番１３３内の各連続する管部分１３２は、順番１３３内の先行する管部分１３２から、第３の方向１３８及び／又は第４のもしくは第５の方向１４０，１４２の両方においてオフセットしてもよく、それによって、管１０２のレーン切替設備を形成する。したがって、各連結部２００は、第３の方向１３８と第４の方向１４０との間の角度、又は第３の方向１３８と第４のもしくは第５の方向１４０，１４２との間の角度で延在する部分を含むことができ、それによって、順番１３３内の連続する管部分１３２が、第３の方向１３８及び第４の方向１４０又は第５の方向１４２において先行する管部分１３２からオフセットできるようにする。
【0044】
特定の実施形態では、連結部２００の形状は、以下でより詳細に説明されるように、互いに結合されるそれぞれの管部分１３２の位置に依存し得る。特定の実施形態では、管束１０４は、管束１０４内のそれぞれの熱交換管１０２を支持するように構成された複数の支持板１６０を含むこともできる。例えば、図に示す実施形態では、管束１０４は、第１の側１０６と第２の側１０８との間に軸方向に離間して配置された４つの支持プレート１６０を含む。支持プレート１６０の各々は、それぞれの管１０２が通過する複数の開口部（例えば、孔）を含んでいてもよい。支持プレート１６０の各々は、以下により詳細に説明するように、管束１０４を支持するために互いに結合するように構成された複数の部分を含むことができる。つの支持プレート１６０が図示されているが、管束１０４は、より多いか又はより少ない（例えば、１つ、２つ、３つ、５つ、６つ、７つ、又はそれ以上）支持プレート１６０を含んでいてもよく、使用される支持プレート１６０の数は、管束１０４の様々な特性（例えば、管の数、管のサイズ、管の重量など）に基づいてもよいことに留意すべきである。
【0045】
特定の実施形態では、ＨＲＳＧ１８は複数の管束１０４を含んでいてもよい。例えば、ＨＲＳＧ１８がＬＰセクション７０、ＩＰセクション８０及びＨＰセクション９０を含む実施形態では、ＨＲＳＧ１８は、３つの管束１０４（ＬＰセクション７０、ＩＰセクション８０及びＨＰセクション９０の各々に対して１つ）を含んでいてもよい。さらに、特定の実施形態では、管束１０４の各々は、第２の管束１０４と交錯していてもよい。例えば、ＬＰセクション７０に関連する管束１０４は、ＩＰセクション８０に関連する管束１０４及びＨＰセクション９０に関連する管束１０４とインターレースしてもよい。
【0046】
例えば、図４は、一連の行３００及び列３０２に配置された複数のモジュール２９９を有するＨＲＳＧ１８の実施形態の概略図を示す。最上段３００の各モジュール２９９はＬＰセクション７０に対応し、中段３００の各モジュール２９９はＩＰセクション８０に対応し、最下段３００の各モジュール２９９はＨＰセクション９０に対応することができる。ＨＲＳＧ１８の運転中、排気ガス３０４はＨＲＳＧ１８内に導かれ、列３０２を通って方向３０６（例えば、垂直上向き方向）に流れることがある。特定の実施形態では、排気ガスは別個の流れに分割してもよく、排気ガスの流れの数は、ＨＲＳＧ１８によって採用されるモジュール２９９のカラム３０２の数に対応してもよい。従って、図に示す実施形態では、排気ガスは７つの異なる流れに分けられ、各カラム３００内のモジュール２９９を横断して方向３０６に向けられる。排ガスが各モジュール２９９内の管及び／又は部品のそれぞれを横断して流れるとき、排ガスは管内を流れる液体（例えば、水）に熱を伝達し、それによって蒸気の発生を可能にすることができる。
【0047】
特定の実施形態では、特定の圧力セクションの管は、異なる圧力セクションの管とインターレースされてよく、したがって、各モジュール２９９は、異なる圧力セクション７０、８０及び９０からの管を含んでよい。例えば、特定のカラム３０２内のＬＰセクション７０の管は、それぞれのカラム３０２内のＩＰセクション８０の管とインターレースしてもよく及び／又は、それぞれのカラム３０２内のＨＰセクション９０の管とインターレースしてもよい。さらに、特定の実施形態では、特定の列３００内のモジュール２９９の１以上が、異なる圧力セクションからの部品（例えば、異なる列３００に関連する圧力セクションからの部品）を含んでいてもよい。例えば、上述の通り、一番上の行３００のモジュール２９９の各々は、ＬＰセクション７０に対応してもよく、真ん中の行３００のモジュール２９９の各々は、ＩＰセクション８０に対応してもよく、一番下の行３００のモジュール２９９の各々は、ＨＰセクション９０に対応してもよい。しかしながら、特定の実施形態では、中列３００は、１以上の高圧セクション９０の部品を含んでいてもよい。例えば、中列３００のモジュール２９９の１以上（例えば、一般にＩＰセクション８０に関連するモジュール２９９）は、最下列３００のモジュール２９９の各々（例えば、ＨＰセクション９０に関連するモジュール２９９の各々）内に配置されたＨＰ蒸発器９４に向けて予熱された液体を導く前に、管内の液体を予熱するように構成された１以上のＨＰエコノマイザ９２からの管を含むことができる。
【0048】
同様に、最上行３００の１以上のモジュール２９９（例えば、ＬＰセクション７０に関連するモジュール２９９）は、最下行３００のモジュール２９９の各々（例えば、ＨＰセクション９０に関連するモジュール２９９の各々）内に配置されたＨＰ蒸発器９４に向かって予熱された液体を導く前に、管内の液体を予熱するように構成された１以上のＨＰエコノマイザ９２からの管を含むことができる。ＬＰセクション７０及び／又はＩＰセクション８０に関連する各列３００内に配置されたＨＰエコノマイザ９２の管は、ＨＰエコノマイザ９２が配置されているそれぞれのセクション（例えば、ＬＰエコノマイザ７２、ＬＰ蒸発器７４、ＬＰ過熱器７８、ＩＰエコノマイザ８２、ＩＰ蒸発器８４、ＩＰ過熱器８６）の様々な部品の管と交錯していてもよい。さらに、ＨＰエコノマイザ９２の管は、それぞれのカラム３０２内のＨＰ蒸発器９４に流体的に結合してもよく、管を横断して導かれる排気ガスと、蒸気を生成するために管を通って導かれる液体（例えば、水）との間の熱交換を促進するために、本明細書に記載のレーン切替設備に配置及び／又は配向してもよい。したがって、特定の実施形態では、ＨＰエコノマイザ９２、ＨＰエバポレータ９４及びＨＰスーパーヒータ９８を有する管束１０４の管１０２は、複数の圧力セクション７０、８０及び９０を横断して延在して流れを生成することができる。
【0049】
例えば、図５は、積層された垂直方向に配置された３つのモジュール２９９を含むカラム３０２を有する図４のＨＲＳＧ１８の一部の実施形態を示す概略図である。上部モジュール２９９は低圧セクション７０に対応し、中間モジュール２９９は中圧セクション８０に対応し、下部モジュール２９９は図２の高圧セクション９０に対応することができる。ＨＲＳＧ１８の運転中、ＬＰセクション７０のＬＰエコノマイザ（複数可）７２の管は、液体源３１０から液体（例えば、水）を受け取り、液体をそこに導くことができる。ＬＰエコノマイザ（複数可）７２を通って導かれた液体の第一の部分は、ＬＰ蒸発器７４の管に向かって排出される可能性があり、ＬＰエコノマイザ（複数可）を通って導かれた液体の第二の部分は、ポンプ３１１に向かって排出される可能性がある。ＬＰ蒸発器７４の管は、液体の第一の部分を受け取り、液体の第一の部分を通過させ、ＬＰ過熱器７８の管に向かって加熱された液体を排出する。ＬＰ過熱器７８の管は、その後、低圧過熱液体（例えば、低圧蒸気）を受け取り、蒸気タービンシステム１６の低圧セクション６７に排出することができる。
【0050】
ＩＰセクション８０内に配置されたＩＰ蒸発器８４の管は、液体源３１０及び／又はポンプ３１１から液体を受け取り、液体をそこに導き、液体をＩＰ過熱器８８の管に向かって排出することができる。例えば、特定の実施形態では、ＩＰセクション８０は、ＩＰエコノマイザ８２を含まず、代わりに、ＩＰ蒸発器８４は、ＬＰエコノマイザ（複数可）７２から排出された液体の第二の部分を受け取ることができる。すなわち、ＬＰエコノマイザ７２は、液体の一部をＩＰセクション８０のＩＰ蒸発器８４に向かわせる前に、液体を十分な温度まで予熱するように構成される場合がある。ＩＰ蒸発器８４の管は、液体を受け取り、液体を通し、液体をＩＰ過熱器８８の管に向けて排出する。次いで、ＩＰ過熱器８８の管は、中圧過熱液体（例えば、中圧蒸気）を蒸気タービンシステム１６の中圧セクション６８に排出することができる。特定の実施形態では、ポンプ３１１は、液体を様々な下流の部品（例えば、ＬＰエコノマイザ（複数可）７２）に供給する前に液体を予熱するように構成された熱交換器３１２を介して、ＬＰエコノマイザ（複数可）７２に向けられた液体を排出することができる。
【0051】
ＨＰエコノマイザ９２の管はまた、液体源３１０及び／又はポンプ３１１から液体を受け取り、液体をそこに通し、ＨＰ蒸発器９４の管に向かって液体を排出することができる。特定の実施形態では、ＩＰセクション８０内に配置されたＨＰエコノマイザ９２から排出された液体の一部は、ＬＰセクション８０内に配置されたＨＰエコノマイザ９２及び／又はＩＰセクション８０内に配置されたＩＰエバポレータ８４に向けて液体の一部を再循環させる前に、液体を調整する（例えば、加熱する）ように構成された熱交換器３１４を通して送ってもよい。ＨＰ蒸発器９４の管はＨＰエコノマイザ９２から液体を受け取り、液体を通し、ＨＰ過熱器９８の管に向かって液体を排出する。ＨＰ過熱器９８の管は、高圧過熱液体（例えば、高圧蒸気）を蒸気タービンシステム１６の高圧セクション６９に排出する。
【0052】
図に示す実施形態に示すように、特定の圧力セクションに付随する特定の部品（例えば、エコノマイザ、蒸発器、過熱器）は、管を横断して送られる排気ガスと管を通って導かれる液体との間の十分な熱交換を可能にするために、異なる圧力セクション（例えば、異なるモジュール２９９）の様々な部品を通って延在し及び／又はそれと交錯してよい。例えば、上部モジュール２９９は、一般に、ＬＰ蒸発器７４及びＬＰ過熱器７８を含むＬＰセクション７０と関連付けられるが、特定の実施形態では、ＨＰエコノマイザ９２の管は、ＬＰセクション７０を通って延在し（例えば、上部モジュールを通って延在し）、かつ／又は、所望の温度範囲を有する液体がＨＰセクション９０内に配置されたＨＰ蒸発器９４に送られる（例えば、下部モジュール２９９内に配置された）ことを確実にするために、ＬＰ蒸発器７４及びＬＰ過熱器７８の管とインターレースされることがある。従って、上述の通り、特定の実施形態では、ＨＰエコノマイザ９２、ＨＰ蒸発器９４及びＨＰ過熱器９８を有する管束１０４は、管束１０４を通る単一パスでの蒸気の発生を可能にするために、複数の圧力セクションにわたって延在してよい（例えば、特定のカラム３００内の複数のモジュール２９９にわたって延在してよい）。
【0053】
図６Ａは、図３の管束１０４の第１の側１０６の実施形態の概略図を示し、図６Ｂは、図３の管束１０４の第２の側１０８の実施形態の概略図を示す。図に示すように、管束１０４は、複数の管１０２を含むことができ、各管１０２は、それぞれの文字に関連付けられる。例えば、第１のグループ（例えば、第１の部分１２８）の管１０２は、文字Ａ～Ｌ（すなわち、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬ）で識別され、一方、第２のグループ（例えば、第２の部分１３０）の管は、文字Ｏ～Ｚ（すなわち、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺ）で識別される。図６Ａに示すように、第１のグループの管１０２（すなわち、管Ａ乃至Ｌ、第１の部分１２８の管）の各々の一部１２１は、入口ヘッダ１２０（実線で図示）に結合され、第１のグループの管１０２（すなわち、管Ａ乃至Ｌ、第１の部分１２８の管）の各々の一部１２５は、出口ヘッダ１２４（例えば、実線で図示）に結合される。図６Ｂに示すように、第２のグループの管１０２（すなわち、管Ｏ乃至Ｚ、第２の部分１３０の管）の各々の一部１２３は、入口ヘッダ１２２（例えば、実線で図示）に結合され、第２のグループの管１０２（すなわち、管Ｏ乃至Ｚ、第２の部分１３０の管）の各々の一部１２７は、出口ヘッダ１２６（例えば、実線で図示）に結合される。
【0054】
さらに、上述の通り、熱交換器１００は、排気ガスが管束１０４の熱交換管１０２の外面を横断して流れる複数の外部フローレーン１７０（例えば、図６Ａ及び図６Ｂにおいて１７０ａ～１７０ｘと表示されている）を含んでいてもよい。特定の実施形態では、外部フローレーン１７０は、熱交換器１００の垂直軸１５２に沿った方向（例えば、垂直方向）に延在することができる。図６Ａ及び図６Ｂに図に示すように、各外部フローレーン１７０は、概して、管束１０４の第５の側１１４と第６の側１１６との間で管束の第１の側１０６から第２の側１０８まで延在する一対の平面１７２（例えば、破線で図示）によって画成される。各平面１７２は、それぞれの管１０２の各管部分１３２が２つの隣接する外部フローレーン１７０に存在するように、長手方向軸１５０に沿った方向に各管１０２の中心線１７４を通って延在することができる。特定の実施形態では、複数の管１０２の各管部分１３２は、管部分１３２から突出する複数の環状形状のフィン１９０を含んでおり、これらのフィン１９０は、管束１０４内の管部分１３２間の間隔を少なくとも部分的に画成し得る。
【0055】
例えば、図７に示すように、それぞれの管１０２の各管部分１３２は、管束１０４の第３の側１１０に面する第１の管側面１８０と、管束１０４の第４の側１１２に面する第２の管側面１８２とを含んでいてもよい。管部分１３２の第１の管側面１８０は、管部分１３２の第２の管側面１８２とは異なる外部フローレーン１７０にある。さらに、図７は、それぞれの管１０２から外部フローレーン１７０の１以上に延在する複数のフィン１９０（例えば、環状又は円板状のフィン）を図示する。例えば、複数のフィン１９０の各々は、複数の管部分１３２の各管部分１３２の環状外面１８４から半径方向外側に延在する環状フィンであってもよい。それぞれの管１０２上の複数のフィン１９０のそれぞれは、管１０２のそれぞれの管部分１３２が管束１０４の第１及び第２の側１０６，１０８の間に延在するように、管１０２に沿って長さ方向に直列に配置し得る。複数のフィン１９０の各々は、それぞれの外部フローレーンを通って管束１０４を横断して導かれる排気ガスがフィン１９０に接触し、それぞれの管１０２を通って導かれる流体に追加の熱交換を提供し得るように、それぞれの管１０２の表面積を増大させるように構成し得る。
【0056】
すなわち、各管部分１０２の環状外面１８４についてフィン１９０を位置決めすることによって、管束１０４を横断して導かれる排気ガスは、フィン１９０を介して排気ガスから管束１０４の管１０２に伝達し得る熱の量が増加し得るように、増加した量の材料に接触し得る。このようにして、それぞれの熱交換管１０２を通って導かれる液体は、フィン１９０を含まない熱交換管１０２と比較して、排気ガスから増加した量の熱を受け取ることができ、それによって、液体が、それぞれの入口ヘッダ１２０，１２２からそれぞれの出口ヘッダ１２４，１２６まで熱交換器１００を通る単一のパスで液体から蒸気への相変化を起こすことができるようにする。
【0057】
特定の実施形態では、フィン１９０は、管１０２にレーザー溶接してもよく、これにより、熱交換器１００においてより小さい管を使用することが可能になり得る。例えば、特定の実施形態では、管束１０４内の管１０２は、直径３／４インチ、７／８インチ、又は１インチ（それぞれ、直径１．９０ｃｍ、２．２２ｃｍ、又は２．５４ｃｍ）以下のサイズにすることができる。さらに、フィン１９０を環状外面１８４に取り付けるためにレーザー溶接を使用することで、直径の小さい管１０２を使用できるようになり、熱交換器１００の熱伝達が向上する。熱伝達のための表面積がより大きくなり、より小さい熱交換管１０２を通過する流体がより少なくなるため、開示された実施形態は、改善された温度分布及び蒸気を生成するための水のより迅速な加熱を可能にし、それによってＣＣＰＰの始動手順及びＣＣＰＰの効率を改善することができる。
【0058】
図６Ａ及び図６Ｂに戻り、上述の通り、各管１０２は、順番１３３に配置された複数の管部分１３２を含むことができ、順番１３３内の各連続する管部分１３２は、第１及び第２の側１０６，１０８との間を通過し、第６の側１１６から第５の側１１４への第３の方向１３８及び第４の側１１２から第３の側１１０への第４の方向１４０又は第３の側１１０から第４の側１１２への第５の方向１４２において先行する管部分１３２からオフセットされている。したがって、連続する管部分１３２の両管側面は、順番１３３において先行する管部分１３２の管側面に対して異なる外部フローレーン１７０に配置し得る。
【0059】
例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、管１０２ａの部分１２１は、管束１０４の第１の側１０６及び第４の側１１２に近接する位置において、管束１０４の第６の側１１６で入口ヘッダ１２０に結合される。管束１０４の第２の側１０８に到達すると、第１の管部分１３２ａは、第１の連結部２００ａ（図６Ｂに示す）を介して第２の管部分１３２ａに結合することができる。第２の管部分１３２ａは、第２の管部分１３２ａの第１及び第２の管側面１８０，１８２が第１の管部分１３２ａの第１及び第２の管側面１８０，１８２とは異なる外部フローレーン１７０に配置されるように、第３の方向１３８及び第４の方向１４０において第１の管部分１３２ａからオフセットしてもよい。特定の実施形態では、管束１０４の第３及び第４の側１１０，１１２の間に配置された連続する管部分１３２間の連結部２００は、連続する管部分１３２の第１及び第２の管側面１８０，１８２が、第１の管部分１３２の第１又は第２の管側面１８０，１８２が存在する外部フローレーン１７０に直接隣接しない外部フローレーン１７０に配置されるように、連続する管部分１３２が２以上以上の外部フローレーン１７０にわたって切り替わることができる（例えば、管のレーン切替設備）。例えば、再び管１０２Ａを使用すると、第１の管部分１３２ａの第１の管側面１８０は、第２の外部フローレーン１７０ｂに配置され、第２の管部分１３２ａの第２の管側面１８２は、第５の外部フローレーン１７０ｅに配置される。このように、第２の管部分１３２ａは、第１の管部分１３２ａが配置される外部フローレーン１７０ａ，１７０ｂに直接隣接しない外部フローレーン（例えば、外部フローレーン１７０ｅ，１７０ｆ）に配置される。このようにして、第２の管部分１３２ａは、順番１３３において、第１の管部分１３２ａに対して２以上の外部フローレーン（例えば、フローレーン１７０ｃ，１７０ｄ）を横断してシフトされる。したがって、それぞれの管１０２が第６及び第５の側１１６，１１４の間で第１のオフセットだけシフトし、第３及び第４の側１１０，１１２の間で第２のオフセットだけシフトするにつれて、それぞれの管１０２を通って導かれる液体（例えば、水）は、それぞれの管１０２が外部フローレーン１７０の間で切り替わるにつれて、熱交換器を横断して導かれる異なる排気ガス流を経験し得る。
【0060】
特定の実施形態では、それぞれの管１０２が第３の側１１０又は第４の側１１２に近づくにつれて、連続する管部分１３２間の間隔及び／又は連結部２００が変化し得る。管１０２ｋを例にとると、第１の管部分１３２ｋは、入口ヘッダ１２０から第２の側１０８に通過し、第１の連結部２００ｋを介して第２の管部分１３２ｋに結合する。第２の管部分１３２ｋは、管束１０４の第３の側１１０に近接して配置されるので、第１の連結部２００ｋは、第２の管部分１３２ｋの第２の管側面１８２が、第１の管部分１３２ｋの第１の管側面１８０が配置される外部フローレーン１７０ｖに隣接する外部フローレーン１７０ｘに配置されるように、第２の管部分１３２ｋを１以上の外部フローレーン１７０にわたってシフトさせることができる。管束１０４の第３の側１１０に到達すると、管１０２ｋは、第３の管部分１３２ｋが第３の方向１３８及び第５の方向１４２において第２の管部分１３２ｋからオフセットされるように、レーンの切り替えの方向を反転させることができる。さらに、第３の管部分１３２ｋは、第２の管部分１３２ｋが配置される外部フローレーン１７０ｘに直接隣接しない外部フローレーン１７０ｓ，１７０ｔに配置し得る。このようにして、第３の管部分１３２ｋは、第２の管部分１３２ｋに対して２以上の外部フローレーン（例えば、フローレーン１７０ｕ，１７０ｖ）を横断してシフトされる。
【0061】
図示されているように、管束１０４の第３の側１１０に沿って位置決めされた複数の管部分１３２の各々は、第２の管側面１８２が複数の外部フローレーン（例えば、外部フローレーン１７０ｘ）の１つに面しており、管束１０４の第４の側１１２に沿って位置決めされた複数の管部分１３２の各々は、第１の管側面１８０が複数の外部フローレーン（例えば、外部フローレーン１７０ａ）の１つに面している。さらに、第３及び第４の側１１０，１１２の間に配置された複数の管部分１３２の各々（例えば、第３の側１１０又は第４の側１１２に直接隣接して配置されていない各特定の管部分１３２、特定の管部分１３２と管束１０４の第３及び／又は第４の側１１０，１１２との間に配置された１以上の先行する管部分及び／又は１以上の連続する管部分１３２を有する各特定の管部分１３２）は、第１及び第２の管側面１８０，１８２の両方が、複数の外部フローレーン１７０の２つの異なる隣接レーン１７０に面している。例えば、管１０２Ａの第１の管部分１３２ａは、第１の管部分１３２ａと管束１０４の第４の側１１２との間に配置された管１０２Ｏを有する。したがって、第１の管部分１３２ａの第１の管側面１８０は、外部フローレーン１７０ｂに配置され、第１の管部分１３２ａの第２の管側面１８２は、外部フローレーン１７０ｂに隣接する外部フローレーン１７０ａに配置される。
【0062】
したがって、順番１３３における複数の管部分１３２の各連続する管部分１３２は、管束１０４の第３及び第４の側１１０，１１２の間で第１のオフセット（例えば、水平オフセット）だけシフトさせることによって、先行する管部分１３２に対して複数の外部フローレーン１７０の間でレーンを切り替える。例えば、各連続する管部分は、熱交換器１００の横軸１４４に沿った第４の方向１４０又は第５の方向１４２（例えば、水平方向）において、第３及び第４の側１１０，１１２の間で第１のオフセットだけシフトさせることができる。さらに、各連続する管部分１３２は、管束１０４の第５及び第６の側１１４，１１６の間の第２のオフセット（例えば、垂直オフセット）だけ、先行する管部分１３２に対してシフトさせることができる。例えば、各連続する管部分１３２は、熱交換器１００の垂直軸１４２に沿った第３の方向１３８（例えば、下方向）において、第５及び第６の側１１４，１１６の間で第２のオフセットだけシフトしてもよい。特定の実施形態では、順番１３３における複数の管部分１３２の各連続する管部分１３２は、連続する又は先行する管部分１３２が第３又は第４の側１１０に沿って配置されるときに、複数の外部フローレーン１７０の１以上のレーンを横断してシフトさせることによって、先行する管部分１３２に対して複数の外部フローレーン１７０の間でレーンを切り替える、管束１０４の第３及び第４の側１１０，１１２に沿って連続する管部分１３２又は先行する管部分１３２が配置されていない場合には、複数の外部フローレーン１７０の２以上のレーン１７０を横断してシフトする。
【0063】
別の言い方をすると、順番１３３における複数の管部分１３２の各連続する管部分１３２は、管束１０４の第３の側１１０から第４の側１１２へ第５の方向１４２に複数の外部フローレーンの１以上のレーン１７０を横断してシフトさせることによって、複数の管部分１３２の先行する管部分１３２に対して複数の外部フローレーン１７０の間でレーン１７０を切り替える、管束１０４の第４の側１１２から第３の側１１０まで、複数の外部フローレーン１７０の１以上のレーン１７０を第４の方向１４０にシフトし、第４の側１１２に到達すると、第５の方向１４２から第４の方向１４０へのレーンシフトの方向を逆にし、管束１０４の第３の側１１０に到達すると、第４の方向１４０から第５の方向１４２へのレーンシフトの方向を逆にする。
【0064】
さらに、上述の通り、管束１０４の管１０２は、それぞれの管１０２のそれぞれの連続する管部分１３２が先行する管部分１３２から２以上の方向（例えば、水平方向及び垂直方向、順番１３３におけるそれぞれの管部分１３２は、先行する管部分１３２に対して異なる水平面及び異なる垂直面に配置される）、特定の実施形態では、順番１３３におけるそれぞれの管の１以上の管部分１３２は、単一の方向（例えば、水平方向、垂直方向）のみにおいて先行する管部分１３２から離間して（例えば、オフセットして）配置し得る。一例として、特定の実施形態では、管１０２Ｃは、第１の側１０６から第２の側１０８まで第１の方向１３４に延在する第１の管部分１３２ｃと、第２の側１０８から第１の側１０６まで第２の方向１３６に延在する第２の管部分１３２ｃとを有することができる。しかしながら、第２の管部分１３２ｃは、第３の方向１３８において第１の管部分１３２ｃから離間されるだけであってもよい。すなわち、第２の管部分１３２ｃは、第４の方向１４０又は第５の方向１４２において第１の管部分１３２ｃから離間していない場合があり、その代わりに、第１の管部分１３２ｃと同じ外部フローレーン１７０（例えば、１７０ｅ，１７０ｆ）に存在する場合がある。
【0065】
別の例として、管１０２Ｌは、第１の側１０６から第２の側１０８まで第１の方向１３４に延在する第１の管部分１３２ｌと、第２の側１０８から第１の側１０６まで第２の方向１３６に延在する第２の管部分１３２ｌとを有することができる。しかしながら、第２の管部分１３２ｌは、第３の方向１３８において第１の管部分１３２ｌから離間されるだけであってもよい。すなわち、第２の管部分１３２ｌは、第４の方向１４０又は第５の方向１４２において第１の管部分１３２ｌから離間しておらず、代わりに、第１の管部分１３２ｌと同じ外部フローレーン１７０（例えば、１７０ｘ）に存在してもよい。さらに別の例として、管１０２Ｈは、第１の側１０６から第２の側１０８まで第１の方向１３４に延在する第１の管部分１３２ｈと、第２の側１０８から第１の側１０６まで第２の方向１３６に延在する第２の管部分１３２ｈとを有することができる。しかしながら、第２の管部分１３２ｈは、第４の方向１４０又は第５の方向１４２において第１の管部分１３２ｈから離間されるだけであってもよい。すなわち、第２の管部分１３２ｈは、第３の方向１３８において第１の管部分１３２ｈから離間していなくてもよく、その代わりに、第１の管部分１３２ｈと同じ水平面内に存在してもよい（例えば、異なる外部フローレーン内に存在してもよいが、同じ水平面内に存在してもよい）。
【0066】
さらに、管束１０４の管１０２は、第３及び第４の側１１０，１１２の間に配置される（例えば、第３の側１１０又は第４の側１１２に接近しない）連続する管部分１３２の第１及び第２の管側面１８０，１８２が、先行する管部分１３２の第１又は第２の管側面１８０，１８２が存在する外部フローレーン１７０に直接隣接しない外部フローレーン１７０に配置されるように、２以上以上の外部フローレーン１７０を横断して切り替わる、第３及び第４の側１１０，１１２の間に配置される順番１３３におけるそれぞれの管１０２の１以上の管部分１３２は、２つ未満の外部フローレーン１７０を横断して切り替わってもよい。すなわち、特定の実施形態では、連続する管部分１３２の第１及び第２の管側面１８０，１８２は、先行する管部分１３２が存在する外部フローレーン１７０に直接隣接する外部フローレーン１７０に配置し得る。例えば、管１０２ｃは、第１の側１０６から第２の側１０８に向かって第１の方向１３４に延在する第１の管部分１３２ｃと、第２の側１０８から第１の側１０６に向かって第２の方向１３６に延在する第２の管部分１３２ｃとを有することができる。第１の管部分１３２ｃの第１の管側面１８０は、外部フローレーン１７０ｆに存在し得る。しかしながら、第２の管部分１３２ｃは、第２の管部分１３２ｃの第２の管側面１８２が外部フローレーン１７０ｇに存在する（例えば、先行する管部分１３２の少なくとも一部が存在する外部フローレーンに直接隣接する外部フローレーン１７０に存在する）ように、第３の方向１３８及び第４の方向１４０において第１の管部分１３２ｃから離間される（例えば、オフセットされる）だけであってもよい。
【0067】
また、それぞれの管部分１３２を互いに結合するために利用される連結部２００の一部のみが図示されており、他の実施形態は、それぞれの管部分１３２を互いに結合するための任意の適切な数の連結部２００を含んでいてもよいことを理解すべきである。さらに、図６Ａ及び図６Ｂに図示されている連結部２００は、管束１０４の長手方向端部に配置されていることに留意すべきである。すなわち、連結部２００は、図の平面内にあるのではなく、管１０２のそれぞれの管部分１３２を互いに結合するために、管束１０４の第１の側１０６（図６Ａに示す）及び第２の側１０８（図６Ｂに示す）に配置されている。さらに、連結部２００は、それぞれの管部分１３２のフィン１９０から延在するように図６Ａ及び図６Ｂに図示されているが、これは、単に図示を簡略化することを意図している。例えば、管束１０４の組み立てられた構成において、それぞれの連結部２００は、先行する管部分１３２の内部から、それぞれの連結部２００を通って、連続する管部分１３２の内部へと液体が流れるように、順番１３３内の先行する管部分１３２の端部から、順番１３３内の連続する管部分１３２の端部へと延在することができる。
【0068】
上記で簡単に説明したように、図７は、管束１０４の第３の側１１０に面する第１の管側面１８０及び管束１０４の第４の側１１２に面する第２の管側面１８２を有する複数の管部分１３２を図示する。図７はまた、それぞれの管１０２のそれぞれの管部分１３２の間の一対の連結部２００を示している。特定の実施形態では、管束１０４の第３の側１１０から第４の側１１２に移動するそれぞれの管１０２に対して、連結部２００は、横方向軸１５４に対して角度２０４で第３の方向１３８及び第５の方向１４２の両方に延在する部分２０２を含むことができる。このようにして、連結部２００は、第３の方向１３８（例えば、下方向）及び第５の方向１４２（例えば、水平方向）の両方において、特定の管部分１３２が先行する管部分１３２から離間するようにすることができる。同様に、管束１０４の第４の側１１２から第３の側１１０に移動するそれぞれの管１０２に対して、連結部２００は、第３の方向１３８及び第４の方向１４０の両方において、横方向軸１５４に対して斜めに延在する部分を含むことができる。このようにして、連結部２００は、第３の方向１３８（例えば、下方向）及び第４の方向１４０（例えば、水平方向）の両方において、特定の管部分を先行する管部分１３２から離間すること又はオフセットさせることのできることができる。
【0069】
上述の通り、特定の実施形態では、連結部２００は、それぞれの管１０２の連続する管部分１３２が、それぞれの管１０２の先行する管部分１３２とは異なる外部フローレーンに配置できるようにする、Ｕ字形の屈曲又は湾曲管部分であってもよい。さらに、特定の実施形態では、管屈曲部は、波状管部分、ジグザグ管部分、可変半径管部分、段差曲げ部分、可変高さ管部分（例えば、側１０６，１０８に対して可変高さ）等であってもよい。すなわち、特定の実施形態は、複数のそれぞれの熱交換管１０２が外部フローレーン１７０間で切り替わることを可能にし、それによって熱交換器１００を通って導かれる液体への熱伝達を増大させることを可能にする連結部２００を含むことができる。さらに、連結部２００は、管束１０４のそれぞれの端部１０６，１０８における連結部２００の相互連結を容易にし、それによって管束１０４の軸方向の長さをコンパクトに維持するために、異なる形状であってもよい。
【0070】
図８は、図７の連結部２００の実施形態の透視図である。図示されているように、連結部２００は、部分２０２及び一対の延長部２０６，２０８を含んでいてもよい。各延長部２０６，２０８は、流体が、それぞれの管部分１３２から、第１の延長部又は第２の延長部２０６，２０８を通り、部分２０２を通り、第１の延長部又は第２の延長部２０６，２０８から出て、順番１３３の連続する管部分１３２に通過させることのできるオリフィス２１０（例えば、流体ポート又は開口部）を含むことができる。管束１０４の組み立てられた構成において、一対の延長部２０６，２０８の各々は、概して、熱交換器の長手方向軸１５０に沿って延在し、それぞれの管１０２のそれぞれの管部分１３２に結合し得る。例えば、図７に戻って、第１の管部分１３２は、管束１０４の第１の端部１０６に到達し、長手方向軸１５０に沿って第１の側１０６から離れる方向（例えば、第２の方向１３６）に延在する第１の延長部２０６に結合してよい。第１の延長部２０６は、流体が第１の延長部２０６を通って方向付けられると、流体が第１の延長部２０６を通って第２の延長部２０８に向かって部分２０２内に移動し得るように、部分２０２に結合し得る。順番に、第２の延長部２０８は、部分２０２を通って第２の延長部２０８に向かって向けられた流体が、管束１０４の第１の側１０６に戻り、管束１０４の第２の側１０８に向かって向けられ得るように、第１の側１０６に向かって長手方向軸１５０に沿った方向（例えば、第１の方向１３４）において、それぞれの管１０２の連続する管部分１３２に結合し得る。第１の延長部２０６及び第２の延長部２０８は、異なる長さであってもよく、管束１０４の連結部２００のアレイ内での第１の延長部２０６及び／又は第２の延長部の長さの変動が可能であり得ることが理解されるべきである。
【0071】
図９は、管束１０４内の様々な管１０２を支持するために利用し得るそれぞれの支持プレート１６０のセクション２２０の実施形態の透視図である。上述の通り、各支持プレート１６０は、単一の支持プレート１６０を形成するために（例えば、溶接又は他の適切な結合機構を介して）互いに結合される多数のセクション２２０を含むことができる。支持プレート１６０の各セクション２２０は、それぞれの管１０２のそれぞれの管部分１３２がそこを通過する複数の開口部２２２を含むことができる。特定の実施形態では、開口部２２２は、それぞれの管１０２と、それぞれの管１０２から延在する複数のフィン１９０との両方を収容する大きさであってよい。すなわち、特定の実施形態では、開口部２２２のサイズは、管１０２及び管１０２に取り付けられた関連するフィン１９０の全周に基づいてもよい。他の実施形態では、開口部２２２の大きさは、管１０２の円周のみに基づいてもよい。例えば、特定の実施形態では、支持プレート１６０は、支持プレートがフィン１９０を含まない領域においてそれぞれの管１０２を支持し得るように、それぞれの管部分１３２の隣接するフィン１９０の間に配置し得る。かかる実施形態では、開口部２２２の大きさは、管１０２の円周のみに基づいてもよい。支持板１６０は、管束１０４内の管１０２の重量を支持することができる任意の適切な材料で作られてもよい。さらに、支持プレート１６０は、耐腐食性及び／又は耐熱性の材料から製造してもよく、それによって、支持プレート１６０の摩耗及び劣化の量を制限する。このようにして、管束１０４に関連する保守及び交換コストを低減することができる。
【0072】
本発明の技術的効果には、熱交換器の管をレーン切替設備で配置するためのシステム及び方法が含まれ、各管の連続する管部分は、熱伝達の均一性を改善するのに役立つように、１以上の外部フローレーンを横断してシフトする。各管部分はまた、複数のフィン（例えば、環状フィン又は円板状フィン）を含んでおり、これらは管部分にレーザー溶接してもよい。管はまた、直径３／４インチ以下、７／８インチ以下、１インチ以下（それぞれ、直径１．９０ｃｍ、２．２２ｃｍ、２．５４ｃｍ）など、より小さいサイズにすることもできる。フィンを管に取り付けるためのレーザー溶接の使用は、より小さな直径の管の使用を可能にするのに役立ち、ひいては熱交換器における熱伝達を改善する。従って、開示された実施形態は、改善された温度分布と、蒸気を生成するためのより迅速な水の加熱とを可能にする可能性があり、これは、ＣＣＰＰの起動手順をさらに改善する可能性がある（例えば、ＣＣＰＰのより迅速な起動）。
【0073】
以上詳しく説明してきた発明は、以下の実施態様項に記載されているように規定することができる。
［実施態様項１］
システムは、対向する第１の側及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３の側及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５の側及び第６の側とを有する管束内に配置された複数の管を有する熱交換器を備えており、第５の側及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管の各管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、前記順番において各管部分又は１以上の連続する管部分は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項２］
複数の管部分（複数の管部分の各管部分）が、管束の第３の側に面する第１の管側面と、管束の第４の側に面する第２の管側面とを含んでおり、管束の第３の側に沿った複数の管部分が、複数の外部フローレーンの１つに面する第２の管側面を有しており、管束の第４の側に沿った複数の管部分が、複数の外部フローレーンの１つに面する第１の管側面を有しており、管束の第３の側と第４の側の間の複数の管部分は、複数の外部フローレーンの異なる隣接レーンに面して第１及び第２の管側面の両方を有している、実施態様項１に記載のシステム。
［実施態様項３］
第３の側と第４の側の間で第１のオフセットだけシフトさせること、及び第５の側と第６の側の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１又は実施態様項２に記載のシステム。
［実施態様項４］
複数の管部分の連続する又は先行する管部分が第３又は第４の側に沿って配置されているときに、複数の外部フローレーンの１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び複数の管部分の連続しかつ先行する管部分が第３及び第４の側に沿って配置されていないときに、複数の外部フローレーンの２以上のレーンを横断してシフトさせることによって、前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項５］
前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、管束の第６の側から第５の側への第３の方向に、先行する管部分に対してオフセットしており、かつ管束の第４の側から第３の側への第４の方向に、複数の外部フローレーンの１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び第３の側に到達したときに、レーンシフトの方向を、第４の方向から、管束の第３の側から第４の側への第５の方向に反転させることによって、前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項６］
複数の管が、第１の入口ヘッダと第１の出口ヘッダとの間に延在する第１の複数の管を備えており、第１の入口ヘッダが、管束の第６の側で第１の複数の管と結合し、第１の出口ヘッダが、管束の第５の側で第１の複数の管と結合しており、第３の側と第４の側の間で第１のオフセットだけシフトさせること及び第５の側と第６の側の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番において第１の複数の管の複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項７］
複数の管が、第２の入口ヘッダと第２の出口ヘッダとの間に延在する第２の複数の管を含んでおり、第２の入口ヘッダが、管束の第６の側で第２の複数の管と結合しており、第２の出口ヘッダが、管束の第５の側で第２の複数の管と結合しており、第３の側と第４の側の間で第１のオフセットだけシフトさせること及び第５の側と第６の側の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番において第２の複数の管の複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項８］
第１及び第２の入口ヘッダが、管束の対向する第１及び第２の側に配置され、第１及び第２の出口ヘッダが、管束の対向する第１及び第２の側又は対向する第２及び第１の側に配置される、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項９］
前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、第３の方向に離間して配置され、かつ複数の外部フローレーンに沿って位置を切り替えるために、複数の管部分の先行する管部分に対して、対向する第４及び第５の方向の一方に離間して配置され、第３、第４及び第５の方向が第１及び第２の方向と交差しており、第４及び第５の方向が互いに平行であり、第３の方向が第４及び第５の方向と交差しており、第１、第２、第４及び第５の方向が水平であり、第３の方向及び複数の外部フローレーン（複数の外部フローレーンの各外部フローレーン）は、垂直である、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１０］
複数の外部フローレーン（複数の外部フローレーンの各外部フローレーン）が、垂直方向に延在する、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１１］
複数の外部フローレーン（複数の外部フローレーンの各外部フローレーン）が、第１の平面と第２の平面の間に配置されており、第１及び第２の平面が、複数の管の異なる隣接する管部分の中心線に沿って延在する、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１２］
複数の管部分（複数の管部分の各管部分）が、複数の外部フローレーンの１以上の隣接するレーンに横方向に延在する複数のフィンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１１のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１３］
複数のフィンが、複数の管部分（複数の管部分の各管部分）の環状外面から半径方向外側に延在する複数の環状フィンを含んでおり、複数の環状フィンが、複数の管部分（複数の管部分の各管部分）の中心線に沿って長さ方向に直列に配置される、実施態様項１乃至実施態様項１２のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１４］
前記順番において複数の管部分の連続する管部分が、第１の側又は第２の側における管屈曲部を介して複数の管部分の先行する管部分に結合している、実施態様項１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１５］
複数の管部分の連続する又は先行する管部分が第３又は第４の側に沿って配置されているときに、各管屈曲部（又は１以上の管屈曲部）が複数の外部フローレーンの１以上のレーンを横断して延在しており、複数の管部分の連続しかつ先行する管部分が第３及び第４の側に沿って配置されていないときに、各管屈曲部（又は１以上の管屈曲部）が複数の外部フローレーンの２以上のレーンを横断して延在している、実施態様項１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１６］
管屈曲部が複数の異なる屈曲部を含む、実施態様項１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１７］
熱交換器が、第１の圧力セクションに付随する第１の熱交換器であり、当該システムが、第２の圧力セクションに付随する第２の複数の管を有する第２の熱交換器を備えており、第１の圧力セクションに付随する第１の熱交換器の複数の管の少なくとも一部が、第２の圧力セクションに存在する、実施態様項１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１８］
熱交換器が蒸発器又は蒸気発生器を含む、実施態様項１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載のシステム。第１の実施形態では、本システムは、対向する第１の側及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３の側及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５の側及び第６の側とを有する管束内に配置された複数の管を有する熱交換器を備えており、第５の側及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管（複数の管の各管）は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、順番に連続する各管部分（又は１以上の連続する管部分）は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項１９］
方法は、熱交換器の複数の管を、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束に組み立てるステップを含んでおり、第５及び第６の側が第３の側と第４の側の間に延在する。本方法は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンを用意するステップと、複数の外部フローレーンに対する複数の管のレーン切替設備を用意するステップとをさらに含む。複数の管（複数の管の各管）は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含んでおり、前記順番において複数の管部分の各連続する管部分（又は１以上の連続する管部分）は、複数の管部分の先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項２０］
方法は、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束内の熱交換器の複数の管を通して第１の流体を流すステップを含んでおり、第５及び第６の側は第３の側と第４の側の間に延在する。本方法は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンに沿って、第２の流体を流すステップと、複数の外部フローレーンに対する複数の管のレーン切替設備を介して、第１の流体と第２の流体との間で熱を伝達するステップとをさらに含む。複数の管（複数の管の各管）は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含んでおり、前記順番において複数の管部分の各又は１以上の連続する管部分は、複数の管部分の先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項１］
システムは、対向する第１の側及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３の側及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５の側及び第６の側とを有する管束内に配置された複数の管を有する熱交換器を備えており、第５の側及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管の各管は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、前記順番において各管部分又は１以上の連続する管部分は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項２］
複数の管部分（複数の管部分の各管部分）が、管束の第３の側に面する第１の管側面と、管束の第４の側に面する第２の管側面とを含んでおり、管束の第３の側に沿った複数の管部分が、複数の外部フローレーンの１つに面する第２の管側面を有しており、管束の第４の側に沿った複数の管部分が、複数の外部フローレーンの１つに面する第１の管側面を有しており、管束の第３の側と第４の側の間の複数の管部分は、複数の外部フローレーンの異なる隣接レーンに面して第１及び第２の管側面の両方を有している、実施態様項１に記載のシステム。
［実施態様項３］
第３の側と第４の側の間で第１のオフセットだけシフトさせること、及び第５の側と第６の側の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１又は実施態様項２に記載のシステム。
［実施態様項４］
複数の管部分の連続する又は先行する管部分が第３又は第４の側に沿って配置されているときに、複数の外部フローレーンの１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び複数の管部分の連続しかつ先行する管部分が第３及び第４の側に沿って配置されていないときに、複数の外部フローレーンの２以上のレーンを横断してシフトさせることによって、前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項５］
前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、管束の第６の側から第５の側への第３の方向に、先行する管部分に対してオフセットしており、かつ管束の第４の側から第３の側への第４の方向に、複数の外部フローレーンの１以上のレーンを横断してシフトさせること、及び第３の側に到達したときに、レーンシフトの方向を、第４の方向から、管束の第３の側から第４の側への第５の方向に反転させることによって、前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項６］
複数の管が、第１の入口ヘッダと第１の出口ヘッダとの間に延在する第１の複数の管を備えており、第１の入口ヘッダが、管束の第６の側で第１の複数の管と結合し、第１の出口ヘッダが、管束の第５の側で第１の複数の管と結合しており、第３の側と第４の側の間で第１のオフセットだけシフトさせること及び第５の側と第６の側の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番において第１の複数の管の複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項７］
複数の管が、第２の入口ヘッダと第２の出口ヘッダとの間に延在する第２の複数の管を含んでおり、第２の入口ヘッダが、管束の第６の側で第２の複数の管と結合しており、第２の出口ヘッダが、管束の第５の側で第２の複数の管と結合しており、第３の側と第４の側の間で第１のオフセットだけシフトさせること及び第５の側と第６の側の間で第２のオフセットだけシフトさせることによって、前記順番において第２の複数の管の複数の管部分の１以上の連続する管部分が、複数の管部分の先行する管部分に対して、複数の外部フローレーンの間でレーンを切り替える、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項８］
第１及び第２の入口ヘッダが、管束の対向する第１及び第２の側に配置され、第１及び第２の出口ヘッダが、管束の対向する第１及び第２の側又は対向する第２及び第１の側に配置される、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項９］
前記順番において複数の管部分の１以上の連続する管部分が、第３の方向に離間して配置され、かつ複数の外部フローレーンに沿って位置を切り替えるために、複数の管部分の先行する管部分に対して、対向する第４及び第５の方向の一方に離間して配置され、第３、第４及び第５の方向が第１及び第２の方向と交差しており、第４及び第５の方向が互いに平行であり、第３の方向が第４及び第５の方向と交差しており、第１、第２、第４及び第５の方向が水平であり、第３の方向及び複数の外部フローレーン（複数の外部フローレーンの各外部フローレーン）は、垂直である、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１０］
複数の外部フローレーン（複数の外部フローレーンの各外部フローレーン）が、垂直方向に延在する、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１１］
複数の外部フローレーン（複数の外部フローレーンの各外部フローレーン）が、第１の平面と第２の平面の間に配置されており、第１及び第２の平面が、複数の管の異なる隣接する管部分の中心線に沿って延在する、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１２］
複数の管部分（複数の管部分の各管部分）が、複数の外部フローレーンの１以上の隣接するレーンに横方向に延在する複数のフィンを含む、実施態様項１乃至実施態様項１１のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１３］
複数のフィンが、複数の管部分（複数の管部分の各管部分）の環状外面から半径方向外側に延在する複数の環状フィンを含んでおり、複数の環状フィンが、複数の管部分（複数の管部分の各管部分）の中心線に沿って長さ方向に直列に配置される、実施態様項１乃至実施態様項１２のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１４］
前記順番において複数の管部分の連続する管部分が、第１の側又は第２の側における管屈曲部を介して複数の管部分の先行する管部分に結合している、実施態様項１乃至実施態様項１３のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１５］
複数の管部分の連続する又は先行する管部分が第３又は第４の側に沿って配置されているときに、各管屈曲部（又は１以上の管屈曲部）が複数の外部フローレーンの１以上のレーンを横断して延在しており、複数の管部分の連続しかつ先行する管部分が第３及び第４の側に沿って配置されていないときに、各管屈曲部（又は１以上の管屈曲部）が複数の外部フローレーンの２以上のレーンを横断して延在している、実施態様項１乃至実施態様項１４のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１６］
管屈曲部が複数の異なる屈曲部を含む、実施態様項１乃至実施態様項１５のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１７］
熱交換器が、第１の圧力セクションに付随する第１の熱交換器であり、当該システムが、第２の圧力セクションに付随する第２の複数の管を有する第２の熱交換器を備えており、第１の圧力セクションに付随する第１の熱交換器の複数の管の少なくとも一部が、第２の圧力セクションに存在する、実施態様項１乃至実施態様項１６のいずれか１項に記載のシステム。
［実施態様項１８］
熱交換器が蒸発器又は蒸気発生器を含む、実施態様項１乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載のシステム。第１の実施形態では、本システムは、対向する第１の側及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３の側及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５の側及び第６の側とを有する管束内に配置された複数の管を有する熱交換器を備えており、第５の側及び第６の側は、第３の側と第４の側の間に延在する。熱交換器は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンをさらに含む。複数の管（複数の管の各管）は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含み、順番に連続する各管部分（又は１以上の連続する管部分）は、先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項１９］
方法は、熱交換器の複数の管を、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束に組み立てるステップを含んでおり、第５及び第６の側が第３の側と第４の側の間に延在する。本方法は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンを用意するステップと、複数の外部フローレーンに対する複数の管のレーン切替設備を用意するステップとをさらに含む。複数の管（複数の管の各管）は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含んでおり、前記順番において複数の管部分の各連続する管部分（又は１以上の連続する管部分）は、複数の管部分の先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
［実施態様項２０］
方法は、対向する第１及び第２の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第３及び第４の側と、第１の側から第２の側まで延在する対向する第５及び第６の側とを有する管束内の熱交換器の複数の管を通して第１の流体を流すステップを含んでおり、第５及び第６の側は第３の側と第４の側の間に延在する。本方法は、管束を横断し、かつ複数の管の外側で第５の側と第６の側の間に延在する複数の外部フローレーンに沿って、第２の流体を流すステップと、複数の外部フローレーンに対する複数の管のレーン切替設備を介して、第１の流体と第２の流体との間で熱を伝達するステップとをさらに含む。複数の管（複数の管の各管）は、第１の側と第２の側の間で対向する第１及び第２の方向に延在する複数の管部分を順番に含んでおり、前記順番において複数の管部分の各又は１以上の連続する管部分は、複数の管部分の先行する管部分に対して複数の外部フローレーン間でレーンを切り替える。
【0074】
本明細書では、本発明の熱交換器及びその部品について、最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲と文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と非本質的な差しかない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【0075】
１００ 熱交換器
１０２ 管
１０４ 管束
１０６ 第１の側
１０８ 第２の側
１１０ 第３の側
１１２ 第４の側
１１４ 第５の側
１１６ 第６の側
１２０ 第１の入口ヘッダ
１２２ 第２の入口ヘッダ
１２４ 第２の出口ヘッダ
１２６ 第１の出口ヘッダ
１２８ 第１の管
１３２ 管部分
１３３ 順番
１３４ 第１の方向
１３６ 第２の方向
１３８ 第３の方向
１４０ 第４の方向
１４２ 第５の方向
１７０ 外部フローレーン
１７４ 管の中心線
１８０ 第１の管側面
１８２ 第２の管側面
１８４ 環状外面
１９０ フィン
２００ 連結部
１０２ 管
１０４ 管束
１０６ 第１の側
１０８ 第２の側
１１０ 第３の側
１１２ 第４の側
１１４ 第５の側
１１６ 第６の側
１２０ 第１の入口ヘッダ
１２２ 第２の入口ヘッダ
１２４ 第２の出口ヘッダ
１２６ 第１の出口ヘッダ
１２８ 第１の管
１３２ 管部分
１３３ 順番
１３４ 第１の方向
１３６ 第２の方向
１３８ 第３の方向
１４０ 第４の方向
１４２ 第５の方向
１７０ 外部フローレーン
１７４ 管の中心線
１８０ 第１の管側面
１８２ 第２の管側面
１８４ 環状外面
１９０ フィン
２００ 連結部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【外国語明細書】