CN104220564B - 气化装置 - Google Patents

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Abstract

在气化装置中，通过设置具有八边形中空剖面形状的气化炉(101)、具有四边形中空剖面形状的热交换器(102)、以及将气化炉(101)的上部与热交换器(102)的下部连接起来的连接部(103)，能够实现构造的简化以及效率的提高。

Description

气化装置
技术领域
本发明涉及一种将煤或生物质等燃烧/气化而生成气体燃料的气化装置。
背景技术
例如，煤气化复合发电设备是通过将煤气化并与复合循环发电组合，从而与以往的煤火力相比实现进一步的高效化/高环境性的发电设备。对于该煤气化复合发电设备，能够利用资源量丰富的煤也是显著的优点，众所周知，通过扩大所应用的炭种，优点更加明显。
一般而言，以往的煤气化复合发电设备具有加炭装置、干燥装置、煤气化装置、气体提纯装置、燃气轮机设备、蒸气轮机设备、废热回收锅炉以及气体净化装置等。因此，在对煤进行干燥后将其粉碎，作为微粉炭向煤气化装置供给，并且获取空气，在该煤气化装置中使煤燃烧气化而生成出生成气体(可燃性气体)。并且，通过在对该生成气体进行气体提纯后供给至燃气轮机设备，从而进行燃烧并生成高温/高压的燃烧气体，由此驱动涡轮。驱动涡轮后的废气通过废热回收锅炉被回收热能，生成蒸气并供给至蒸气轮机设备，由此驱动涡轮。由此进行发电。另一方面，被回收热能后的废气通过气体净化装置去除有害物质，之后经由烟囱向大气排放。
然而，煤气化装置由气化炉与热交换器(气体冷却器)构成。气化炉通过利用压缩空气(氧气)使所供给的煤(微粉炭)燃烧并气化，从而生成可燃性气体(煤气体)。热交换器对由气化炉生成的可燃性气体进行冷却。一般而言，气化炉与热交换器相邻设置，由气化炉生成的可燃性气体通过配管而输送至热交换器并被冷却。
然而，当作为煤气化装置而分别设置气化炉与热交换器，并通过配管将两者连结时，存在整体构造大型化并且设置成本增加的问题。作为解决这样的问题的方案，有下述专利文献1所记载的方案。该专利文献1所记载的煤气化装置将热交换器直接连续形成于气化炉的上部。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-221294号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的以往的煤气化装置中，在气化炉的上部配置热交换器并一体化。在这种情况下，由于气化炉与热交换器各自的功能不同，因此难以提高气化效率、热交换效率。
本发明的目的在于解决上述的课题，并提供一种能够实现构造的简化以及效率的提高的气化装置。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的的本发明的气化装置通过使燃料燃烧/气化而生成气体燃料，所述气化装置的特征在于，具备：气化炉，其具有六边形以上的多边形中空剖面形状；热交换器，其具有四边形中空剖面形状；连接部，其将所述气化炉的上部与所述热交换器的下部连接起来。
因此，通过将气化炉设为六边形以上的多边形中空剖面形状，因燃料燃烧而产生的热量传递至壁部，来自该壁部的辐射热适当地作用于燃料，由此能够抑制燃料的加热不均，并且通过将热交换器设为四边形中空剖面形状能够高效地配置导热管等。并且，通过利用连接部连接该气化炉与热交换器，由此将整体构成为一个容器，能够简化构造，并且能够提高气化效率以及热交换效率。
在本发明的气化装置中，其特征在于，构成所述气化炉的至少两个壁部与构成所述热交换器的两个壁部以平行的方式配置。
因此，通过将气化炉的壁部与热交换器的壁部设为平行，气化炉能够在周向上均等且平衡良好地承受热交换器的负载，由此能够防止气化炉的压弯，并且能够抑制气化炉的大型化。
在本发明的气化装置中，其特征在于，在所述气化炉、所述连接部以及所述热交换器的外侧配置有呈中空形状的压力容器，所述气化炉的外表面支承于所述压力容器的内表面。
因此，将燃料或空气等向内部喷射的燃烧器以贯穿压力容器和气化炉的方式设置，通过将气化炉支承于压力容器，由此通过加热使气化炉成为基点并向上下延伸，能够抑制因该热延伸而产生的对燃烧器的负面影响。
在本发明的气化装置中，其特征在于，所述热交换器的上端部通过伸缩接头与所述压力容器连结，所述气化炉的下端部通过设置于所述压力容器的炉渣料斗的贮存水而被水封。
因此，即便因加热使气化炉成为基点并向上下延伸，热交换器通过伸缩接头来吸收该延伸，气化炉的下端部通过贮存水来吸收该延伸，由此能够降低向压力容器作用的应力。
在本发明的气化装置中，其特征在于，所述气化炉、所述连接部以及所述热交换器的壁部由沿着铅直方向延伸且沿周向并列设置的多个导热管构成。
因此，通过利用上下连续的导热管构成气化炉、连接部以及热交换器，能够使构造简化，并且热交换介质从气化炉朝向热交换器通过各导热管而移动，能够提高气化效率以及热交换效率。
在本发明的气化装置中，其特征在于，所述热交换器沿着上下方向配设有多个热交换部，至少位于最下方的所述热交换部从固定于上端壁部的梁部件经由吊具而悬吊支承。
因此，通过将配置在靠近气化炉而温度较高的区域的热交换部从上端壁部悬吊支承，能够抑制该热交换部及其支承部的因热量而导致的损伤。
在本发明的气化装置中，其特征在于，所述吊具由冷却介质能够流通的冷却管构成。
因此，通过将吊具作为冷却管，能够通过冷却介质对吊具进行冷却，由此能够抑制热交换部及其支承部的因热量而导致的损伤。
在本发明的气化装置中，其特征在于，所述多个热交换部由节炭器、过热器以及蒸发器构成，所述冷却管由向所述节炭器供水的供水管、所述蒸发器的导热管、或形成壁部的导热管构成。
因此，通过由构成热交换器的供水管或导热管构成冷却管，无需另外设置冷却水源或冷却管，从而能够抑制制造成本的增加。
发明效果
根据本发明的气化装置，由于设置有具有六边形以上的多边形中空剖面形状的气化炉、具有四边形中空剖面形状的热交换器、以及将气化炉的上部与热交换器的下部连接起来的连接部，因此，能够将整体构成为一个容器，由此能够使构造简化，并且能够提高气化效率以及热交换效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1所涉及的气化装置的简图。
图2是表示实施例1的气化装置的俯视简图。
图3是应用了实施例1的气化装置的煤气化复合发电设备的简要结构图。
图4是表示本发明的实施例2所涉及的气化装置的简图。
图5是表示本发明的实施例3所涉及的气化装置的简图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的气化装置的优选实施例进行详细说明。需要说明的是，不通过该实施例对本发明进行限定，另外，在存在多个实施例的情况下，还包含组合各实施例而构成的实施例。
【实施例1】
图1是表示本发明的实施例1所涉及的气化装置的简图，图2是表示实施例1的气化装置的俯视简图，图3是应用了实施例1的气化装置的煤气化复合发电设备的简要结构图。
实施例1的煤气化复合发电设备(IGCC：IntegratedCoalGasificationCombinedCycle)采用以空气作为氧化剂通过气化装置生成煤气体的空气燃烧方式，将通过气体提纯装置进行提纯后的煤气体作为燃料气体供给至燃气轮机设备进行发电。即，实施例1的煤气化复合发电设备是空气燃烧方式(空气吹送)的发电设备。
在实施例1中，如图3所示，煤气化复合发电设备10具有加炭装置11、流动层干燥装置12、微粉炭机(磨机)13、煤气化装置14、煤焦回收装置15、气体提纯装置16、燃气轮机设备17、蒸气轮机设备18、发电机19以及废热回收锅炉(HRSG：HeatRecoverySteamGenerator)20。
加炭装置11具有原炭料仓21、煤供给机22以及粉碎机23。原炭料仓21能够贮存煤，能够将规定量的煤装投至煤供给机22。煤供给机22能够通过传送带等搬运从原炭料仓21装投的煤并向粉碎机23装投。该粉碎机23能够将所装投的煤粉碎成规定的大小。
流动层干燥装置12对利用加炭装置11投入的煤供给干燥用蒸气(过热蒸气)，从而能够在使该煤流动的同时对其进行加热干燥，由此去除煤所含有的水分。并且，该流动层干燥装置12设置有对从下部取出的干燥后的煤进行冷却的冷却器31，干燥冷却后的干燥炭被贮存于干燥炭料仓32。另外，流动层干燥装置12设置有从取自上部的蒸气分离出干燥炭的颗粒的干燥炭旋风分离器33与干燥炭电集尘机34，从蒸气分离出的干燥炭的颗粒被贮存于干燥炭料仓32。需要说明的是，通过干燥炭电集尘机34分离出干燥炭后的蒸气在被蒸气压缩机35压缩后作为干燥用蒸气向流动层干燥装置12供给。
微粉炭机13是煤粉碎机，其将通过流动层干燥装置12进行干燥后的煤(干燥炭)粉碎成细小颗粒状而制造出微粉炭。即，通过煤供给机36装投贮存于干燥炭料仓32的干燥炭，微粉炭机13将该干燥炭形成为规定颗粒直径以下的煤、也就是微粉炭。并且，通过微粉炭袋式过滤器37a、37b从搬运用气体分离出利用微粉炭机13进行粉碎后的微粉炭，并贮存于微粉炭供给料斗38a、38b。
煤气化装置14能够供给有通过微粉炭机13进行处理后的微粉炭，并且能够使利用煤焦回收装置15回收的煤焦(煤的未燃部分)返回并再利用。
即，煤气化装置14从燃气轮机设备17(压缩机61)连接有压缩空气供给线41，从而能够供给有通过该燃气轮机设备17压缩后的压缩空气。空气分离装置42从大气中的空气分离生成氮气和氧气，第一氮气供给线43与煤气化装置14连接，来自微粉炭供给料斗38a、38b的加炭线44a、44b与该第一氮气供给线43连接。另外，第二氮气供给线45也与煤气化装置14连接，来自煤焦回收装置15的煤焦返送线46与该第二氮气供给线45连接。并且，氧气供给线47与压缩空气供给线41连接。在这种情况下，氮气用作煤或煤焦的搬运用气体，氧气用作氧化剂。
煤气化装置14例如具有两层两室气流床式的气化炉，使供给至内部的煤、煤焦、空气(氧气)、或者作为气化剂的水蒸气燃烧/气化，并且产生以二氧化碳作为主要成分的可燃性气体(生成气体、煤气体)，将该可燃性气体作为气化剂而发生气化反应。需要说明的是，煤气化装置14设置有去除微粉炭中混入的异物的异物去除装置48。在这种情况下，煤气化装置14不局限于气流床气化炉，也可以采用流化床气化炉、固定床气化炉。并且，该煤气化装置14朝向煤焦回收装置15设置有可燃性气体的气体生成线49，从而能够排出含有煤焦的可燃性气体。在这种情况下，也可以通过在气体生成线49上设置气体冷却器，在将可燃性气体冷却至规定温度后向煤焦回收装置15供给。
煤焦回收装置15具有集尘装置51和供给料斗52。在这种情况下，集尘装置51由一个或者多个袋式过滤器或旋风分离器构成，能够分离出在煤气化装置14中生成的可燃性气体所含有的煤焦。并且，分离出煤焦后的可燃性气体通过气体排出线53而输送至气体提纯装置16。供给料斗52贮存通过集尘装置51从可燃性气体中分离出的煤焦。需要说明的是，也可以构成为，在集尘装置51与供给料斗52之间配置储藏部，将多个供给料斗52与该储藏部连接。并且，来自供给料斗52的煤焦返送线46与第二氮气供给线45连接。
气体提纯装置16对通过煤焦回收装置15分离出煤焦后的可燃性气体去除硫化合物或氮化合物等杂质，从而进行气体提纯。并且，气体提纯装置16对可燃性气体进行提纯而制造出燃料气体，并将该燃料气体向燃气轮机设备17供给。需要说明的是，在该气体提纯装置16中，由于在分离出煤焦后的可燃性气体中仍然含有硫成分(H2S)，因此，通过利用胺吸收液进行去除，最终将硫成分作为石膏而回收，并有效利用。
燃气轮机设备17具备压缩机61、燃烧器62以及涡轮63，压缩机61与涡轮63通过旋转轴64而连结。燃烧器62从压缩机61连接有压缩空气供给线65，并且从气体提纯装置16连接有燃料气体供给线66，燃烧气体供给线67与涡轮63连接。另外，燃气轮机设备17设置有从压缩机61向煤气化装置14延伸的压缩空气供给线41，在中途部设置有升压机68。因此，在燃烧器62中，使从压缩机61供给的压缩空气与从气体提纯装置16供给的燃料气体混合并燃烧，通过在涡轮63中利用所产生的燃烧气体使旋转轴64旋转，从而能够驱动发电机19。
蒸气轮机设备18具有与燃气轮机设备17中的旋转轴64连结的涡轮69，发电机19与该旋转轴64的基端部连结。废热回收锅炉20设置于来自燃气轮机设备17(涡轮63)的废气线70，通过在空气与高温的废气之间进行热交换而生成蒸气。因此，在废热回收锅炉20与蒸气轮机设备18的涡轮69之间设置有蒸气供给线71，并且设置有蒸气回收线72，在蒸气回收线72上设置有冷凝器73。因此，在蒸气轮机设备18中，通过从废热回收锅炉20供给的蒸气驱动涡轮69而使旋转轴64旋转，从而能够驱动发电机19。
并且，在废热回收锅炉20中被回收热量后的废气通过气体净化装置74去除有害物质，净化后的废气从烟囱75向大气排放。
这里，对实施例1的煤气化复合发电设备10的工作进行说明。
在实施例1的煤气化复合发电设备10中，在加炭装置11中，原炭(煤)贮存于原炭料仓21，该原炭料仓21的煤通过煤供给机22装投至粉碎机23，并在此被粉碎成规定的大小。并且，粉碎后的煤在通过流动层干燥装置12而被加热干燥后通过冷却器31而被冷却，并贮存于干燥炭料仓32。另外，从流动层干燥装置12的上部取出的蒸气通过干燥炭旋风分离器33以及干燥炭电集尘机34分离出干燥炭的颗粒，在通过蒸气压缩机35压缩后作为干燥用蒸气返回至流动层干燥装置12。另一方面，从蒸气分离出的干燥炭的颗粒贮存于干燥炭料仓32。
贮存于干燥炭料仓32的干燥炭通过煤供给机36投入至微粉炭机13，在此被粉碎成细颗粒状而制造出微粉炭，并经由微粉炭袋式过滤器37a、37b而贮存于微粉炭供给料斗38a、38b。贮存于该微粉炭供给料斗38a、38b的微粉炭利用从空气分离装置42供给的氮气通过第一氮气供给线43供给至煤气化装置14。另外，通过后述的煤焦回收装置15回收的煤焦利用从空气分离装置42供给的氮气通过第二氮气供给线45供给至煤气化装置14。并且，从后述的燃气轮机设备17抽取的压缩空气在通过升压机68被升压后，与从空气分离装置42供给的氧气一起通过压缩空气供给线41供给至煤气化装置14。
在煤气化装置14中，所供给的微粉炭以及煤焦利用压缩空气(氧气)进行燃烧，而使微粉炭以及煤焦气化，从而能够生成以二氧化碳作为主要成分的可燃性气体(煤气体)。并且，该可燃性气体从煤气化装置14通过气体生成线49而排出，并输送至煤焦回收装置15。
在该煤焦回收装置15中，可燃性气体首先供给至集尘装置51，在此从可燃性气体中分离出该气体所含有的煤焦。并且，分离出煤焦后的可燃性气体通过气体排出线53而输送至气体提纯装置16。另一方面，从可燃性气体分离出的微粒煤焦堆积于供给料斗52，通过煤焦返送线46返回煤气化装置14而被再利用。
通过煤焦回收装置15分离出煤焦后的可燃性气体在气体提纯装置16中去除硫化合物或氮化合物等杂质而进行气体提纯，从而制造出燃料气体。并且，在燃气轮机设备17中，当压缩机61生成压缩空气并向燃烧器62供给时，该燃烧器62将从压缩机61供给的压缩空气与从气体提纯装置16供给的燃料气体混合并进行燃烧，从而生成燃烧气体，通过利用该燃烧气体来驱动涡轮63，从而经由旋转轴64来驱动发电机19，由此能够进行发电。
并且，从燃气轮机设备17中的涡轮63排出的废气在废热回收锅炉20中通过与空气进行热交换而生成蒸气，并将该生成的蒸气向蒸气轮机设备18供给。在蒸气轮机设备18中，通过利用从废热回收锅炉20供给的蒸气来驱动涡轮69，从而经由旋转轴64来驱动发电机19，由此能够进行发电。
之后，在气体净化装置74中，去除从废热回收锅炉20排出的废气的有害物质，净化后的废气从烟囱75向大气排放。
以下，对上述的煤气化复合发电设备10中的煤气化装置14进行详细说明。
如图1以及图2所示，煤气化装置14具有：气化炉101，其具有六边形以上的多边形中空剖面形状；热交换器102，其具有四边形中空剖面形状；以及连接部103，其将气化炉101的上部与热交换器102的下部连接起来。并且，构成气化炉101的至少两个壁部与构成热交换器102的两个壁部以平行的方式配置。
气化炉101从上部起由减压器部111、扩散器部112以及燃烧室部113构成，减压器部111呈八边形中空剖面形状，燃烧室部113呈三十二边形中空剖面形状，扩散器部112形成为从八边形中空剖面向三十二边形中空剖面转变的中空剖面形状。另外，热交换器102呈四边形中空剖面形状，连接部103形成为从四边形中空剖面向八边形中空剖面转变的中空剖面形状。
需要说明的是，在实施例1中，将气化炉101的减压器部111设为八边形中空剖面形状，将燃烧室部113设为三十二边形中空剖面形状，但不限定于该形状。即，气化炉101(减压器部111、燃烧室部113)为六边形以上的多边形中空剖面形状即可，优选为4的倍数的多边形中空剖面形状即可。并且，如果气化炉101是4的倍数的多边形中空剖面形状，则四个壁部与形成四边形中空剖面形状的热交换器102的全部(四个)壁部平行。
即，在实施例1中，气化炉101的减压器部111呈炉壁(壁部)101a、101b交替连结而成的正八边形，热交换器102呈炉壁(壁部)101a连结而成的正四边形，以炉壁101a与炉壁102a平行的方式，气化炉101的减压器部111通过连接部103而与热交换器102连接。
压力容器104呈中空圆筒形状，在上端部形成有气体排出口121，另一方面，在下端部形成有炉渣排出口122。该压力容器104在内部配置有气化炉101、连接部103以及热交换器102。即，气化炉101、连接部103以及热交换器102隔着规定的空间部105在它们的外侧配置有压力容器104，气化炉101中的减压器部111的外表面通过支承部106支承在压力容器104的内表面上。
并且，热交换器102的上端部通过伸缩接头123与压力容器的上端部连结，且与气体排出口121连通。压力容器104在下部设置有炉渣料斗124，气化炉101的下端部、换句话说从燃烧室部113垂下的呈环状的延伸部114浸于该炉渣料斗124的贮存水中而被水封。
另外，气化炉101在减压器部111上配置有燃烧装置，该燃烧装置由沿周向以均等间隔配置的多个燃烧器115构成，在燃烧室部113上配置有两组燃烧装置，该两组燃烧装置由以均等间隔配置的多个燃烧器116、117构成。该各燃烧器115、116、117以从外部贯穿压力容器104以及气化炉101并呈大致水平的方式固定。并且，气化炉101的支承部106位于燃烧器115的上方。在这种情况下，支承部106不局限于该位置，也可以设置于扩散器部112或燃烧室部113。即，优选为各燃烧器115、116、117的附近。
需要说明的是，如图3所示，燃烧器115与第一氮气供给线43和加炭线44a、44b汇合而成的线连接，燃烧器116与煤焦返送线46连接，燃烧器117与氧气供给线47和压缩空气供给线41汇合而成的线连接。
另一方面，在热交换器102中，沿着上下方向从上方起配置有节炭器(economizer)131、过热器(superheater)132、133以及蒸发器(evaporator)134以作为多个热交换部。
气化炉101、连接部103以及热交换器102的炉壁由沿铅直方向延伸且沿周向并列设置的多个导热管141构成。具体而言，炉壁通过导热管141与翅片142交替焊接而连结，优选该导热管141与翅片142采用不锈钢制。在这种情况下，各导热管141以及翅片142在气化炉101中形成为八边形剖面，在热交换器102中形成为四边形剖面，八边形剖面的气化炉101与四边形剖面的热交换器102通过连接部103而连接。该连接部103在不改变导热管141的形状的情况下，通过改变导热管141的配置、翅片142的形状、导热管141与翅片142的连结位置等来连接气化炉101与热交换器102。
并且，气化炉101、连接部103以及热交换器102的炉壁由沿铅直方向延伸的数目相同的导热管141构成。即，各导热管141从气化炉101经由连接部103延伸配置至热交换器102，在不切断一部分导热管141且不增加其他导热管的情况下，通过使相同的导热管141上下延伸并沿周向并列设置，从而形成气化炉101、连接部103以及热交换器102的炉壁。
并且，多个导热管141的下端部在集管部141a汇集，上端部在集管部141b汇集。蒸气筒151经由下降管152与集管部141a连结，并且经由上升管153与集管部141b连结，在下降管152上设置有循环泵154。另外，下降管152设置有分支管155，该分支管155与蒸发器134的导热管134a的一端部(入口管头)连结，与该导热管134a的另一端部(出口管头)连结的配送管156与蒸气筒151连结。
来自外部的供水管157与节炭器131的导热管131a的一端部(入口管头)连结，与该导热管131a的另一端部(出口管头)连结的送水管158与蒸气筒151连结。另外，来自蒸气筒151的蒸气管159分支而与过热器132、133的导热管132a、133a的一端部(入口管头)连结，与该导热管132a、133a的另一端部(出口管头)连结的蒸气排出管160与未图示的蒸气轮机连结。
热交换器102在比节炭器131靠上方的位置处配置有梁部件161，该梁部件161的端部通过焊接而连结于炉壁(导热管141以及翅片142)。另外，热交换器102沿着上下方向配置有作为吊具的多个冷却管162，下端部与供水管157连结，另一方面上端部支承于梁部件161，之后与送水管158连结。并且，两个过热器132、133与蒸发器134经由吊件132b、133b、134b悬吊支承于多个冷却管162。另外，节炭器131载置支承在通过焊接而固定于炉壁(导热管141以及翅片142)的支承板131b上。
即，对于热交换器102而言，由于越是与气化炉101靠近的下部温度越高，因此焊接的耐老化性较为严格。因此，使位于下方的两个过热器132、133与蒸发器134从上方的梁部件161经由多个冷却管162而悬吊，将位于上方的节炭器131载置在焊接于炉壁的支承板131b上。在这种情况下，两个过热器132、133也可以根据热交换器102的温度条件通过将支承板焊接于炉壁而载置支承。
在此，对上述的本实施例的煤气化装置14的工作进行说明。
在煤气化装置14中，在气化炉101中通过燃烧器115投入氮气与微粉炭并点火，并且通过燃烧器116、117投入煤焦与压缩空气(氧气)并点火。于是，在燃烧室部113中，通过微粉炭与煤焦的燃烧产生高温燃烧气体。另外，在燃烧室部113中，通过微粉炭与煤焦的燃烧在高温气体中生成熔融炉渣，该熔融炉渣向炉壁附着并且向炉底落下，最终向炉渣料斗124内的储水排出。并且，在燃烧室部113中产生的高温燃烧气体通过扩散器部112而向减压器部111上升。在该减压器部111中，微粉炭与高温燃烧气体混合，在高温的还原气氛中进行气化反应，生成以二氧化碳作为主要成分的可燃性气体(煤气体)。
此时，从供水管157向节炭器131进行供水，供水在此被加热后，通过送水管158输送至蒸气筒151。该蒸气筒151利用循环泵154使供水通过下降管152而向作为炉壁的多个导热管141的下部输送，并且通过分支管155而向蒸发器134输送。并且，当供水在多个导热管141中上升时，对气化炉101、连接部103、热交换器102进行冷却，并通过上升管153输送至蒸气筒151。另外，蒸发器134通过在热交换器102内上升的可燃性气体对供水进行加热，以气水混合的状态通过配送管156而向蒸气筒151输送。
另外，蒸气筒151进行气水分离，通过蒸气管159将蒸气输送至过热器132、133，并在此进行过加热。过热器132、133利用在热交换器102内上升的可燃性气体对蒸气进行过加热，将生成的过热蒸气从蒸气排出管160输送至蒸气轮机。
这样，在实施例1的气化装置中，设置有具有八边形中空剖面形状的气化炉101、具有四边形中空剖面形状的热交换器102、以及将气化炉101的上部与热交换器102的下部连接起来的连接部103。
因此，通过将气化炉101设为八边形中空剖面形状，因微粉炭燃烧而产生的热量传递至壁部，来自该壁部的辐射热适当地作用于微粉炭，由此能够抑制微粉炭的加热不均，并且通过将热交换器102设为四边形中空剖面形状，能够高效地配置导热管141等。并且，通过利用连接部103连接该气化炉101与热交换器102，能够将整体构成为一个容器，从而能够使构造简化，并且能够提高气化效率以及热交换效率。
在这种情况下，通过将气化炉101设为八边形中空剖面形状，将热交换器102设为四边形中空剖面形状，由此以各自的四个壁部101a、102a平行的方式配置。因此，气化炉101能够在周向上均等且平衡良好地承受热交换器102的负载，能够防止气化炉101的压弯，并且能够抑制气化炉101的大型化。
在实施例1的气化装置中，在气化炉101、连接部103以及热交换器102的外侧配置呈中空形状的压力容器104，将气化炉101的外表面支承于压力容器104的内表面。因此，将微粉炭或空气等向内部喷射的燃烧器115、116、117以贯穿压力容器104与气化炉101的方式设置，通过将气化炉101支承于压力容器104，由此通过加热使气化炉101成为基点并上下延伸，不会因该热延伸而导致燃烧器115、116、117的朝向改变或变形，从而能够抑制对燃烧器115、116、117的负面影响。
在实施例1的气化装置中，通过伸缩接头123将热交换器102的上端部连结于压力容器104，通过设置于压力容器104的炉渣料斗124的贮存水对气化炉101的下端部进行水封。因此，即使因加热使气化炉101成为基点并上下延伸，热交换器102通过伸缩接头123来吸收该延伸，气化炉101的下端部通过贮存水来吸收该延伸，由此能够降低向压力容器104作用的应力。
在实施例1的气化装置中，由沿铅直方向延伸且沿周向并列设置的多个导热管141以及翅片142构成气化炉101、连接部103以及热交换器102的壁部。因此，通过由上下连续的导热管141以及翅片142构成整体，能够使构造简化，并且冷却水从气化炉101朝向热交换器102通过各导热管141而移动，能够提高气化效率以及热交换效率。
在实施例1的气化装置中，在热交换器102上沿着上下方向配设多个作为热交换部的节炭器131、过热器132、133以及蒸发器134，通过固定于上端壁部的梁部件161悬吊支承过热器132、133与蒸发器134。因此，通过将配置在靠近气化炉101而温度较高的区域的过热器132、133和蒸发器134从上端壁部悬吊支承，能够抑制该过热器132、133与蒸发器134的支承部的因热量而导致的损伤。
在实施例1的气化装置中，从梁部件161悬吊支承冷却管162，将向节炭器131供水的供水管157连结于该冷却管162，并且通过冷却管162对过热器132、133和蒸发器134进行悬吊支承。因此，通过将冷却管162作为吊具，能够利用冷却水对过热器132、133或蒸发器134的吊件132b、133b、134b进行冷却，由此能够抑制支承部的因热量而导致的损伤。另外，通过将向节炭器131供水的供水管157连结于冷却管162，从而不需要另外设置冷却水源或冷却管，能够抑制制造成本的增加。
【实施例2】
图4是表示本发明的实施例2所涉及的气化装置的简图。需要说明的是，对具有与上述的实施例相同功能的部件标注相同的附图标记并省略详细说明。
在实施例2中，如图4所示，煤气化装置14通过利用连接部103连接气化炉101与热交换器102而构成。气化炉101由呈八边形中空剖面形状的减压器部111、扩散器部112、以及呈三十二边形中空剖面形状的燃烧室部113构成，气化炉101的呈正八边形的减压器部111的上部与呈正四边形的热交换器102的下部通过连接部103而连接，炉壁101a与炉壁102a(参照图2)平行。
并且，气化炉101、连接部103以及热交换器102隔着规定的空间部105在它们的外侧配置有压力容器104，气化炉101中的减压器部111的外表面通过支承部106支承于压力容器104的内表面。热交换器102的上端部通过伸缩接头123与压力容器的上端部连结，气化炉101的下端部浸于该炉渣料斗124的贮存水中而被水封。
另外，热交换器102沿着上下方向从上方起配置有节炭器131、过热器132、133以及蒸发器134。
气化炉101、连接部103与热交换器102的炉壁由沿着铅直方向延伸且沿着周向并列设置的多个导热管141和翅片142构成。蒸气筒151经由下降管152与导热管141的下部连结，并且经由上升管153与导热管141的上部连结。另外，来自下降管152的分支管155与蒸发器134的导热管134a连结，并经由配送管156与蒸气筒151连结。供水管157与节炭器131的导热管131a连结，并经由送水管158与蒸气筒151连结。另外，来自蒸气筒151的蒸气管159与过热器132、133的导热管132a、133a连结，并经由蒸气排出管160与蒸气轮机连结。
并且，热交换器102在比节炭器131靠上方的位置处配置有梁部件161，该梁部件161的端部通过焊接连结于炉壁(导热管141以及翅片142)。另外，热交换器102沿着上下方向配置有作为吊具的多个冷却管171，下端部与蒸发器134的导热管134a连结，另一方面，上端部支承于梁部件161，之后与供水管157连结。并且，两个过热器132、133和蒸发器134经由吊件132b、133b、143b而悬吊支承于多个冷却管171。另外，节炭器131载置支承在通过焊接而固定于炉壁(导热管141以及翅片142)的支承板131b上。
即，对于热交换器102而言，由于越是与气化炉101靠近的下部温度越高，因此焊接的耐老化性较为严格。因此，使位于下方的两个过热器132、133和蒸发器134从上方的梁部件161经由多个冷却管171而悬吊，将位于上方的节炭器131载置在焊接于炉壁的支承板131b上。
需要说明的是，由于本实施例的煤气化装置14的工作与实施例1相同，因此省略说明。
这样，在实施例2的气化装置中，通过连接部103连接气化炉101的上部与热交换器102的下部，在热交换器102上配设节炭器131、过热器132、133以及蒸发器134，通过固定于上端壁部的梁部件161使过热器132、133与蒸发器134经由冷却管171而悬吊支承。因此，通过将配置在靠近气化炉101而温度较高的区域的过热器132、133和蒸发器134从上端壁部悬吊支承，能够抑制该过热器132、133和蒸发器134的支承部的因热量而导致的损伤。
在这种情况下，将蒸发器134的导热管134a连结于冷却管171。因此，通过将冷却管171作为吊具，能够利用冷却水对过热器132、133或蒸发器134的吊件132b、133b、134b进行冷却，由此能够抑制支承部的因热量而导致的损伤。另外，通过将蒸发器134的导热管134a连结于冷却管171，不需要另外设置冷却水源或冷却管，从而能够抑制制造成本的增加。
【实施例3】
图5是表示本发明的实施例3的气化装置的简图。需要说明的是，对具有与上述的实施例相同功能的部件标注相同的附图标记并省略详细说明。
在实施例3中，如图5所示，煤气化装置14通过利用连接部103连接气化炉101与热交换器102而构成。气化炉101由呈八边形中空剖面形状的减压器部111、扩散器部112、以及呈三十二边形中空剖面形状的燃烧室部113构成，气化炉101的呈正八边形的减压器部111的上部与呈正四边形的热交换器102的下部通过连接部103而连接，炉壁101a与炉壁102a(参照图2)平行。
并且，热交换器102在比节炭器131靠上方的位置处配置有梁部件161，该梁部件161的端部通过焊接而连结于炉壁(导热管141以及翅片142)。另外，热交换器102沿着上下方向配置有作为吊具的多个冷却管181，下端部与构成炉壁的导热管141连结，另一方面，上端部支承于梁部件161，之后再次与导热管141连结。并且，两个过热器132、133和蒸发器134经由吊件132b、133b、134b而悬吊支承于多个冷却管181。另外，节炭器131载置支承在通过焊接而固定于炉壁(导热管141以及翅片142)的支承板131b上。
这样，在实施例3的气化装置中，通过连接部103连接气化炉101的上部与热交换器102的下部，在热交换器102上配设节炭器131、过热器132、133以及蒸发器134，通过固定于上端壁部的梁部件161经由冷却管181而对过热器132、133与蒸发器134进行悬吊支承。因此，通过将配置在靠近气化炉101而温度较高的区域的过热器132、133和蒸发器134从上端壁部悬吊支承，能够抑制该过热器132、133和蒸发器134的支承部的因热量而导致的损伤。
在这种情况下，将构成炉壁的导热管141连结于冷却管181。因此，通过将冷却管181作为吊具，能够利用冷却水对过热器132、133或蒸发器134的吊件132b、133b、134b进行冷却，由此能够抑制支承部的因热量而导致的损伤。另外，通过将导热管141连结于冷却管181，不需要另外设置冷却水源或冷却管，从而能够抑制制造成本的增加。
需要说明的是，在上述的实施例中，在热交换器102内配置作为吊具的冷却管162、171、181，并连结向节炭器131供水的供水管157、蒸发器134的导热管134b以及构成炉壁的导热管141，但并不限定于该结构。即，也可以不另外设置冷却管162、171、181，而设置为延长向节炭器131供水的供水管157、或者对蒸发器134的导热管134b或构成炉壁的导热管141的一部分进行配置变更。
另外，在上述的实施例中，使用煤作为燃料，但即便是高品质炭或低品质炭也能够应用，另外，不局限于煤，也可以是出自能够再生的生物的作为有机资源而使用的生物质，例如，也能够使用间伐材、废料木、漂流木、草类、废弃物、污泥、轮胎以及以此作为原料的再利用燃料(燃料颗粒或碎屑)等。
附图标记说明
11：加炭装置
12：流动层干燥装置
13：微粉炭机
14：煤气化装置
15：煤焦回收装置
16：气体提纯装置
17：燃气轮机设备
18：蒸气轮机设备
19：发电机
20：废热回收锅炉
101：气化炉
102：热交换器
103：连接部
104：压力容器
111：减压器部
112：扩散器部
113：燃烧室部
115、116、117：燃烧器
123：伸缩接头
124：炉渣料斗
131：节炭器(热交换部)
132、133：过热器(热交换部)
134：蒸发器(热交换部)
141：导热管
142：翅片
151：蒸气筒
152：下降管
153：上升管
157：供水管
159：蒸气管
161：梁部件
162、171、181：冷却管

Claims (8)

1.一种气化装置，其通过使燃料燃烧/气化而生成气体燃料，所述气化装置的特征在于，
具备：
气化炉，其具有六边形以上的多边形中空剖面形状；
热交换器，其具有四边形中空剖面形状；
连接部，其将所述气化炉的上部与所述热交换器的下部连接起来。
2.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，
构成所述气化炉的至少两个壁部与构成所述热交换器的两个壁部以平行的方式配置。
3.根据权利要求1或2所述的气化装置，其特征在于，
在所述气化炉、所述连接部以及所述热交换器的外侧配置有呈中空形状的压力容器，所述气化炉的外表面支承于所述压力容器的内表面。
4.根据权利要求3所述的气化装置，其特征在于，
所述热交换器的上端部通过伸缩接头与所述压力容器连结，所述气化炉的下端部通过设置于所述压力容器的炉渣料斗的贮存水而被水封。
5.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，
所述气化炉、所述连接部以及所述热交换器的壁部由沿着铅直方向延伸且沿周向并列设置的多个导热管构成。
6.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，
所述热交换器沿着上下方向配设有多个热交换部，至少位于最下方的所述热交换部从固定于所述热交换器的上端壁部的梁部件经由吊具而悬吊支承。
7.根据权利要求6所述的气化装置，其特征在于，
所述吊具由冷却介质能够流通的冷却管构成。
8.根据权利要求7所述的气化装置，其特征在于，
所述多个热交换部由节炭器、过热器以及蒸发器构成，所述冷却管由向所述节炭器供水的供水管、所述蒸发器的导热管、或形成壁部的导热管构成。
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