JPH05306893A - 石炭ガス化装置で発生した合成ガスを冷却する熱交換器 - Google Patents

石炭ガス化装置で発生した合成ガスを冷却する熱交換器

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JPH05306893A
JPH05306893A JP4288105A JP28810592A JPH05306893A JP H05306893 A JPH05306893 A JP H05306893A JP 4288105 A JP4288105 A JP 4288105A JP 28810592 A JP28810592 A JP 28810592A JP H05306893 A JPH05306893 A JP H05306893A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 石炭ガス化装置から到来した被冷却ガスによ
り生じる高温腐食と侵食からガス入口を適切に保護する
よう熱交換器を構成することである。 【構成】 石炭ガス化装置で発生した合成ガスを冷却す
る熱交換器は管束（１）を貫流するよう構成されてい
る。管束（１）は、２つのチューブ・プレート（２、
３）の間で保持されているとともに、ジャケット（４）
により取り囲まれている。ガス入口側のチューブ・プレ
ート（２）は、互いに隣接している複数の四角状のソケ
ット（１２）により被覆されている。各ソケット（１
２）は円錐状の開口（１５）を備えており、該開口（１
５）は先細に延在し、チューブ状部分（１４）に移行し
ている。該チューブ状部分（１４）は管束（１）のチュ
ーブに差し込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前文に記載
されている特徴を備えた石炭ガス化装置で発生した合成
ガスを冷却する熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭をガス化するに伴って発生した合成
ガスは、灰分の粒子のごとく侵食をもたらすかあるいは
硫黄酸化物のごときチューブ・プレートやチューブ挿入
部に高温腐食をもたらす成分を含んでいる。アンモニア
合成から生じたガスに使用される廃熱用熱交換器につい
て、セラミックの搗き固め材料を使用して被覆すること
によりガス入口側のチューブ・プレートを保護するとと
もに、セラミックの搗き固め材料を通ってチューブ挿入
部にチューブ片を延在させることは公知の事実である
（雑誌“Ｃｈｅｍｉ．−Ｉｎｇ．−Ｔｅｃｈ．”の（１
９８４年）５６号、３５６ページより３５８ページまで
を参照されたい）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、石炭
ガス化装置から到来した被冷却合成ガスに適合した構成
措置を講じることにより、ガス入口側を高温腐食と侵食
から保護することができるよう構成された当初に挙げた
種類の熱交換器を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の特徴項に記載されている特徴に基づいて
構成された当初に挙げた種類の熱交換器が本発明に従っ
て提供されたのである。本発明の有利な実施態様につい
ては、請求項２より６までを参照されたい。
【０００５】
【作用と効果】本発明を実施するために使用されるソケ
ットは、温度変化に対して高い抵抗を示すとともに、す
ぐれた耐侵食性を有するセラミック材料から製作されて
いる。ソケットは円錐状に延在したチューブ挿入部とし
て機能し、組み立てられた状態では、管束のチューブ挿
入部を含めたチューブ・プレート全体をカバーして保護
の働きをする閉止された接続体を形成する。ソケットの
ガス流入部が円錐状に形成されているので、合成ガスに
含まれていて、橋架現象によりチューブのガス流入部を
閉塞するおそれのある固体粒子がガス流入部に付着する
ことを回避することができる。特に、本発明に従ってソ
ケットのガス流入部が円錐状に形成されているから、ガ
ス速度を高めることができ、これにより合成ガスと該合
成ガス内に含まれている固体粒子が加速されるので、固
体粒子がソケットのガス流入部に堆積することを防止す
ることができる。チューブ・プレートとチューブの溶接
部とチューブの流入部が２層にコーティングされている
ので、これら部分にすぐれた耐高温腐食特性と耐侵食特
性を与えることができる。ソケットが損傷したときで
も、上記の部分の保護機能が失われることはない。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図解した添付
図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。熱交換器
は管束１を備えており、該管束１のうち２本のチューブ
が図１に示されているにすぎない。管束１の両端はチュ
ーブ・プレート２と３により保持されている。該チュー
ブ・プレート２と３は管束１を取り囲んでいるジャケッ
ト４に固定されている。該ジャケット４内のガス入口チ
ャンバー５は図面で見て上部のチューブ・プレート２に
固定されており、一方、ガス出口チャンバー６は下部の
チューブ・プレート３に固定されている。ガス入口チャ
ンバー５は、図示されていない管路を介して石炭をガス
化する反応器（図示せず）と接続されている。ガス化に
より発生した合成ガスはガス入口チャンバー５に流入
し、熱を伝達しながら管束１を貫流し、冷却された状態
でガス出口チャンバー６から流出する。
【０００７】熱交換器のジャケット４は入口側継手７と
出口側継手８を備えている。入口側継手７を通ってジャ
ケット４の内部に水が冷却媒体として供給され、管束１
を貫流する高温の合成ガスとの熱交換により水は蒸発
し、ガス出口継手８を通って水蒸気として排流される。
水蒸気は図示されていない蒸気発生系の蒸気ドラムに供
給される。
【０００８】熱交換器の管束はチューブ接続体として構
成されていて、各チューブは、高温の合成ガスによる熱
交換器の管束１の高温腐食を防止するためにオーステナ
イト系の金属から作られた内管９を備えている。内管９
は外管１０により密接状態に囲まれており、該外管１０
はチューブ溶接部１１を介してチューブ・プレート２に
固定されている。
【０００９】ガス入口側のチューブ・プレート２のうち
ガス入口チャンバー５に面している側を高温腐食と侵食
から保護するため、チューブ・プレート２はセラミック
層を備えており、該セラミック層はセラミック製のソケ
ット１２から構成されている。該ソケット１２は上部に
四角柱状の輪郭部１３を備えているとともに、下に向か
って先細に形成されていて、下端部はチューブ部分１４
で終わっている。また、ソケット１２は四角柱状の輪郭
部１３から延在している開口１５を備えており、該開口
１５は円錐状に先細に形成されていて、チューブ１４内
部に移行している。ソケット１２のチューブ部分１４の
外径は管束１のチューブの内径より若干小さく寸法ぎめ
されているので、チューブ部分１４を熱交換器の管束Ｉ
の各チューブに差し込むことができる。チューブ１４は
管束１のチューブ内に十分深く挿入されていて、チュー
ブ部分１４の下端は内管９と係合している。
【００１０】各ソケット１２は、該ソケット１２のチュ
ーブ部分１４が管束１のうちの１つのチューブに挿入さ
れるとともに、四角柱状の輪郭部１３が隣接しているソ
ケット１２の四角柱状の輪郭１３とチューブ・プレート
２上で互いに当接するようチューブ・プレート２上に載
置されている。かくして、チューブ・プレート２全体の
ガス入口が覆われて保護されている閉止された接続体が
上述のやり方で形成されたのである。
【００１１】ソケット１２は、四角柱状の輪郭１３の各
コーナーに四分の一円の形状に延在したへこみ１６を備
えている。チューブ・プレート２上で固定されているボ
ルト１７が互いに当接しているソケット１２のへこみ１
６を通って延設されている。ソケット１２は、ボルト１
７に螺合されたナット１７を介してチューブ・プレート
上で固定される。
【００１２】チューブ・プレート２と管束１の各チュー
ブの溶接部１１はそれぞれ２層のコーティング層２０を
備えている。チューブ・プレート２の金属材料にコーテ
ィングされた第１の層はプラズマ溶射された非晶質の金
属のコーティング層であって、基材を酸化と高温腐食か
ら保護するとともに、第２の層の付着媒体として機能し
ている。第２の層はプラズマ溶射された非晶質のセラミ
ック層であって、すぐれた耐高温特性と耐腐食特性を備
えている。コーティング層２０も同様、チューブのガス
流入部の乱流領域、特に、ソケット１２の端部における
渦流により引き起こされる著しい腐食の危険と熱伝達の
ソケット１２の影響を最小の程度に抑えるため、熱交換
器の管束１のチューブ流入部に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱交換器を長さ方向に切断した断
面図。
【図２】ガス入口側のチューブ・プレートの一部を上か
ら目視した平面図。
【図３】図１のＺ部の詳細断面図。
【図４】本発明に係る熱交換器に使用されるソケットの
斜視図。
【符号の説明】
１ 管束 ２、３ チューブ・プレート ４ ジャケット ５ ガス入口チャンバー ６ ガス出口チャンバー ７ 入口側継手 ８ 出口側継手 ９ 内管 １０ 外管 １１ 溶接部 １２ ソケット １３ 四角柱状の輪郭部 １４ チューブ部分 １５ 開口 １６ へこみ １７ ボルト １８ ナット １９ セラミック・マット ２０ コーティング層
フロントページの続き (72)発明者 コンラート ナッサウアー ドイツ連邦共和国、1000 ベルリン 28 ニムロトシュトラーセ 45 (72)発明者 ライナー ガドウ ドイツ連邦共和国、8261 アッシヤウ レ ールヒェンシュトラーセ ５アー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却すべき合成ガスが貫流するようにさ
    れていて、２つのチューブ・プレート（２、３）の間で
    保持されているとともに、ジャケット（４）により取り
    囲まれている熱交換器用の管束（１）を備えている石炭
    ガス化装置で発生した合成ガスを冷却する熱交換器であ
    って、ガス入口側のチューブ・プレート（２）がセラミ
    ック層で被覆されるよう構成された熱交換器において、
    前記セラミック層が、互いに隣接して配置されていると
    ともに、外縁に沿って互いに当接する複数の四角柱状の
    ソケット（１２）から構成されていることと、各ソケッ
    ト（１２）がチューブ部分（１４）に向かって先細に延
    在している円錐状の開口（１５）を備えており、前記チ
    ューブ部分（１４）が熱交換器の管束（１）の各チュー
    ブに差し込まれることとを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項２】 ソケット（１２）の互いに当接している
    縁がチューブ・プレート（２）から隔置されていること
    と、ソケット（１２）の下側とチューブ・プレート
    （２）との間のスペースがセラミック・マット（１９）
    で充填されていることとを特徴とする請求項１記載の熱
    交換器。
  3. 【請求項３】 ソケット（１２）の４角柱状の輪郭部
    （１３）のコーナーに円弧状のへこみ（１６）が形成さ
    れていることと、互いに当接した状態で形成されるソケ
    ット（１２）の円形のへこみ（１６）を通ってボルト
    （１７）が延設されるとともに、該ボルト（１７）がチ
    ューブ・プレート（２）に固定されることとを特徴とす
    る請求項１または請求項２記載の熱交換器。
  4. 【請求項４】 チューブ・プレート（２）と、管束
    （１）のチューブ挿入部のうちソケット（１２）に面し
    ている側とが、金属材料とセラミック材料より成る２層
    のコーティング層（２０）で被覆されていることを特徴
    とする請求項１より３までのいずれか１項記載の熱交換
    器。
  5. 【請求項５】 チューブ挿入部の２層より成るコーティ
    ング層（２０）が、管束（１）のチューブに挿入された
    ソケット（１２）のチューブ部分（１４）まで延在して
    いることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
  6. 【請求項６】 熱交換器のチューブが管束（１）として
    集束されていて、各チューブが外管（１０）により密接
    状態に取り囲まれている耐高温腐食性にすぐれた内管
    （９）を備えていることを特徴とする請求項１より５ま
    でのいずれか１項記載の熱交換器。
JP28810592A 1992-04-29 1992-09-15 石炭ガス化装置で発生した合成ガスを冷却する熱交換器 Expired - Lifetime JP3362170B2 (ja)

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EP92107283A EP0567674B1 (de) 1992-04-29 1992-04-29 Wärmetauscher zum Kühlen von in einer Kohlevergasungsanlage erzeugtem Synthesegas
DE92107283.1 1992-04-29

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