JPH10298560A - 粗ガス冷却器 - Google Patents

粗ガス冷却器

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JPH10298560A
JPH10298560A JP9112953A JP11295397A JPH10298560A JP H10298560 A JPH10298560 A JP H10298560A JP 9112953 A JP9112953 A JP 9112953A JP 11295397 A JP11295397 A JP 11295397A JP H10298560 A JPH10298560 A JP H10298560A
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JP
Japan
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crude gas
heat
heat recovery
pressure vessel
recovering
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Application number
JP9112953A
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English (en)
Inventor
Tadayoshi Adachi
忠由 足立
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPH10298560A publication Critical patent/JPH10298560A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

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  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、粗ガス冷却器の塔数を減少
することにより、熱回収面でのロス,建設コスト及び設
置スペースを低減可能な粗ガス冷却器を提供することで
ある。 【解決手段】 石炭等の燃料をガス化した粗ガスからガ
ス化熱を回収する粗ガス冷却器15において、冷却器本
体としての圧力容器11内に粗ガスの輻射熱を回収する
輻射熱回収部分1を形成すると共に、この輻射熱回収部
分1の外側に伝熱により熱回収する伝熱による熱回収部
分6を一体的に組み合わせて設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭等の燃料をガ
ス化した粗ガスからガス化熱を回収する粗ガス冷却器に
関し、特に、冷却器本体に、粗ガスの輻射熱を回収する
輻射熱回収部分を形成すると共に、この輻射熱回収部分
の外側に伝熱により熱回収する熱回収部分を一体的に組
み合わせて設けた石炭等の燃料をガス化した粗ガスから
ガス化熱を回収する粗ガス冷却器に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭等の燃料をガス化炉でガス化して高
温の粗ガスを発生させ、これを発電等に利用する石炭ガ
ス化複合発電システム(IGCC:Integrated Coal Gasifi
cationCombined Cycle )においては、粗ガスからガス
化熱を回収する粗ガス冷却器が、ガス化炉の出口に接続
されて設けられる。
【0003】図3に、従来の粗ガス冷却器30が示され
ている。粗ガス冷却器30は、一般に、粗ガスの主に輻
射熱を回収する輻射型粗ガス冷却器21と、その後流に
設置されて粗ガスの熱を伝熱によって回収する対流型粗
ガス冷却器22とから構成される。
【0004】輻射型粗ガス冷却器21は、ガス化炉29
の下流側に接続され、輻射型粗ガス冷却器21の下流側
に対流型粗ガス冷却器22が接続される。対流型粗ガス
冷却器22の下流側には、ガス精製設備(図示されず)
が接続される。
【0005】輻射型粗ガス冷却器21は、縦長の圧力容
器23と、粗ガスの輻射熱を回収すべく圧力容器23内
部に図示されるように設置された輻射熱回収部分24と
から主に構成される。圧力容器23及び輻射熱回収部分
24は、図示されるように、粗ガスがガス化炉29から
圧力容器23の頂部に導入されると共に輻射熱回収部分
24に沿って流下し、圧力容器23の下部から対流型粗
ガス冷却器22の下部に送出されるように構成されてい
る。又、圧力容器23の底部は、スラグが落下するスラ
グ冷却水を溜められるように構成される。
【0006】輻射熱回収部分24は、例えば、縦方向に
延びる複数の蒸発管(図示されず)を略円筒状に配設し
て構成され、隣り合う蒸発管同志はフィン(図示され
ず)により接続される。この輻射熱回収部分24の最下
部には、流体(熱媒としての水等)が導入される入口側
ヘッダ25が形成され、輻射熱回収部分24の最上部に
は、加熱された流体が下流側に送出される出口側ヘッダ
26が形成される。
【0007】一方、対流型粗ガス冷却器22は、縦長の
圧力容器27と、圧力容器27内部に図示されるように
設置され、熱媒を対流させることにより粗ガスの熱を回
収する伝熱管28とから主に構成される。圧力容器27
及び伝熱管28は、粗ガスが輻射型粗ガス冷却器21か
ら圧力容器27の下部に導入されると共に圧力容器27
内を伝熱管28に接触しながら上昇し、圧力容器27の
頂部から下流側のガス精製設備に送出されるように構成
される。
【0008】ガス化炉29内の高温高圧の条件下で石炭
等の燃料,水及び酸化空気が反応すると共に燃料が部分
燃焼して、高温(約1300℃)の粗ガス(ガス化ガ
ス)が生成される。生成した粗ガスは、同時に形成され
たスラグと共に輻射型粗ガス冷却器21の圧力容器23
の頂部に導入される。圧力容器23に導入された粗ガス
及びスラグは、輻射熱回収部分24内の空間を流下す
る。
【0009】このとき、入口側ヘッダ25から輻射熱回
収部分24の蒸発管に流体が導入され、流体は蒸発管内
を上昇すると共に、輻射熱回収部分24内の空間を流下
する粗ガス及びスラグの輻射熱によって加熱され、加熱
された流体は出口側ヘッダ26から下流側へ送出され
る。この結果、粗ガス及びスラグが約800℃に冷却さ
れて、輻射熱の回収が行われる。
【0010】冷却された粗ガスは、圧力容器23の下部
で方向転換し、対流型粗ガス冷却器22の圧力容器27
の下部に送られる。一方、スラグは、圧力容器23の底
部に溜められているスラグ冷却水31に落下する。
【0011】圧力容器27に導入された粗ガスは、圧力
容器27内を上昇すると共に伝熱管28を加熱する。伝
熱管28内では熱媒(水等)が対流して粗ガスの熱を回
収し、これにより粗ガスが約360℃に冷却される。伝
熱管28内の熱媒は、図示されない循環装置により適宜
循環される。冷却された粗ガスは、圧力容器27の頂部
から下流側のガス精製設備に送られ、適宜精製されると
共に発電等に利用される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】さて、従来の粗ガス冷
却器においては、上述のように、輻射型粗ガス冷却器及
び対流型粗ガス冷却器の2基の冷却器を用いて粗ガスの
熱回収を行っている。
【0013】ところが、このように(1種類の)ガスの
熱を2基の冷却器で熱回収する場合、1基の冷却器で熱
回収する場合より冷却器(圧力容器)の表面積が大きく
なるので外気温との接触面積も大きくなり、熱媒による
熱回収の面でロスが多いという問題があった。
【0014】又、各冷却器を流れる粗ガスは高温(40
0〜1000℃),高圧(30kg/cm 2 前後)かつ可燃
性で、さらに金属腐食を起こしやすい硫黄化合物や塩素
化合物等も含んでいるため、冷却器は、そのような条件
に耐え得る比較的高価な材料によって構成されねばなら
ない。ところが、そのような高価な材料を用いて2つの
大きな冷却器を建設することが、IGCCプラント全体の建
設コストを押し上げる一因となっていた。
【0015】又、各冷却器は共に縦長な円筒形であり重
量も大きいため、これらを支える架構も大型になり、よ
って多くの設置スペースが必要になるという問題があっ
た。
【0016】そこで、本発明の目的は、粗ガス冷却器の
塔数を減少することにより、熱回収面でのロス,建設コ
スト及び設置スペースを低減可能な粗ガス冷却器を提供
することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、石炭等の燃料をガス化した粗ガス
からガス化熱を回収する粗ガス冷却器において、冷却器
本体としての圧力容器内に粗ガスの輻射熱を回収する輻
射熱回収部分を形成すると共に、この輻射熱回収部分の
外側に伝熱により熱回収する熱回収部分を一体的に組み
合わせて設けて構成される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の形態を
添付図面により説明する。
【0019】図1に、輻射型粗ガス冷却器と対流型粗ガ
ス冷却器とを一体化した本発明の輻射対流一体型粗ガス
冷却器15の略縦断面図が示されている。
【0020】又、図2は、図1の輻射対流一体型粗ガス
冷却器15の略横断面図である。
【0021】この輻射対流一体型粗ガス冷却器15は、
石炭等の燃料を部分燃焼してガス化するガス化炉8の下
流側に接続された縦長の圧力容器11と、圧力容器11
の中央部にその軸方向に沿って角筒状に設けられた輻射
熱回収部1と、輻射熱回収部1の外側と圧力容器11の
内壁との間に圧力容器11の軸方向(縦方向)に沿って
設けられた伝熱による熱回収部6(本実施の形態では4
つ,図2参照)と、輻射熱回収部1とガス化炉8とを接
続する粗ガス送出路13とから主に構成される。
【0022】図示されるように、圧力容器11はガス化
炉8の底部に接続され、又、圧力容器11内部の輻射熱
回収部1が粗ガス送出路13を介してガス化炉8内部に
連通するように構成されている。輻射熱回収部1及び伝
熱による熱回収部6の真下部分には、輻射熱回収部1を
流下した粗ガスを方向転換して伝熱による熱回収部6に
流すと共にスラグを圧力容器11の底部に落とす逆円錐
状のホッパ部10が、圧力容器11に接続して図示され
るように設けられる。
【0023】圧力容器11の底部にはバルブ(図示され
ず)が設けられ、このバルブを調節することにより圧力
容器11の底部にスラグ冷却水12を溜められるように
構成されている。
【0024】又、圧力容器11の側面部には、伝熱によ
る熱回収部6に隣接した適当な位置に、伝熱による熱回
収部6から粗ガスを下流側のガス精製設備(図示され
ず)に流す複数の粗ガス排出路9(本実施の形態では4
つ)が図1及び図2に示されるように設けられる。
【0025】輻射熱回収部1は、複数の図示されない蒸
発管を縦方向(圧力容器11の軸方向)に略角筒状に配
設して構成された蒸発管部3と、蒸発管部3の最下部に
形成された入口側ヘッダ2と、蒸発管部3の最上部に形
成された出口側ヘッダ4とを有し、流体(熱媒としての
水等)が入口側ヘッダ2から導入されると共に蒸発管部
3を上昇し、出口側ヘッド4を経て下流側に送出される
ように構成される。
【0026】蒸発管部3は、圧力容器11と同軸に設置
されると共にその上部が略角錘状に構成され、粗ガス送
出路13を介してガス化炉8の底部に接続される。この
結果、ガス化炉8の内部空間と、角筒状の蒸発管部3の
内部に形成される空間5とが連通して、粗ガスが流下す
る粗ガス流路を形成する。
【0027】角筒状の蒸発管部3の各側面からは、図1
及び図2に示されるように、出口側ヘッダ4の前段で蒸
発管部7aが帯状に分岐し、分岐した各蒸発管部7a
は、それぞれ伝熱による熱回収部6側に屈曲すると共に
圧力容器11の内壁に近接した位置を下側に延びて、伝
熱による熱回収部6の蒸発管部7を形成する。図1に示
されるように、流体を送出する別のヘッダ16が、蒸発
管部7の最も高い位置に設けられると共に、流体を供給
する別の入口側ヘッダ17が、蒸発管部7の下端部に設
けられる。
【0028】伝熱による熱回収部6は、図2に示される
ように、輻射熱回収部1の蒸発管部3の外側部分と、上
述のように蒸発管部3から分岐して形成された蒸発管部
7,7aと、蒸発管部3と蒸発管部7,7aとを接続す
る一対の蒸発管部14,14とを有し、これらの蒸発管
部3,蒸発管部7,7a及び一対の蒸発管部14,14
によって、伝熱による熱回収部6が略角筒形に構成され
る。
【0029】伝熱による熱回収部6の内部には、粗ガス
の熱を伝熱により回収する複数の伝熱管8が、図1及び
図2に示されるように設置される。
【0030】ガス化炉8内の高温高圧の条件下で石炭等
の燃料,水及び酸素が反応し燃料が部分燃焼して、高温
(約1300℃)の粗ガス(ガス化ガス)が生成され
る。生成した粗ガスは、同時に形成されたスラグと共
に、粗ガス送出路13を介して輻射熱回収器1に導入さ
れる。
【0031】輻射熱回収器1に導入された粗ガスは、そ
の内部空間5を流下する。一方、蒸発管部3において
は、入口側ヘッダ2から蒸発管部3に流体(水等)が導
入され、流体は蒸発管部3内を上昇しながら、内部空間
5を流下する粗ガス及びスラグの輻射熱によって加熱さ
れる。この結果、粗ガス及びスラグが約900℃に冷却
されて、輻射熱の回収が行われる。又、別の流体(水
等)が入口側ヘッダ17から蒸発管7を上昇し、伝熱に
よる熱回収部6を上昇する粗ガスの輻射熱を回収(下記
参照)する。蒸発管7を上昇した流体は、別のヘッダ1
6から下流側へ送出される。
【0032】輻射熱回収器1で輻射熱を回収されて冷却
された粗ガスは、圧力容器11下部のホッパ10によっ
て方向転換されて上向きに流れ、伝熱による熱回収部6
に送られる。一方、スラグは、ホッパ10を介して、圧
力容器11の底部に溜められているスラグ冷却水12に
落下する。
【0033】伝熱による熱回収部6に導入された粗ガス
は、その内部空間を上昇すると共に、蒸発管部3の外側
部分,蒸発管部7,蒸発管部7a,蒸発管部14及び伝
熱管8に接触してこれれらを加熱する。すると、蒸発管
3部の外側部分,蒸発管部7,蒸発管部7a,蒸発管部
14では輻射熱回収器1と同様に輻射熱回収が行われ、
一方、伝熱管8内では、伝熱管8内を対流する熱媒
(水)によって、すなわち伝熱によって粗ガスの熱が回
収される。
【0034】つまり、伝熱による熱回収部6では、輻射
熱回収と伝熱による熱回収の2つの方法により粗ガスの
熱が回収される。
【0035】伝熱による熱回収部6による上記の熱回収
により、粗ガスの温度が約360℃に冷却される。冷却
された粗ガスは、粗ガス排出路9から排出されて下流側
のガス精製設備に送られ、適宜精製されると共に発電等
に利用される。
【0036】以上、要するに、本発明によれば、粗ガス
冷却器の塔本体を、粗ガスの輻射熱を回収する輻射熱回
収部分の外側に伝熱により熱回収する熱回収部分を一体
的に設けて一つの塔として構成するので、従来の粗ガス
冷却器よりも塔数が減少し、従って、熱回収面でのロ
ス,建設コストを低減できると共に設置スペースも少な
くて済む。
【0037】
【発明の効果】以上、要するに、本発明の輻射対流一体
型粗ガス冷却器によれば、粗ガス冷却器の塔本体を、粗
ガスの輻射熱を回収する輻射熱回収部分の外側に伝熱に
より熱回収する熱回収部分を一体的に設けて一つの塔と
して構成するので、従来の粗ガス冷却器よりも塔数が減
少し、従って、熱回収面でのロス,建設コストを低減で
きると共に設置スペースも少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の輻射対流一体型粗ガス冷却器の略縦断
面図である。
【図2】図1の輻射対流一体型粗ガス冷却器の略横断面
図である。
【図3】従来の粗ガス冷却器の概略図である。
【符号の説明】
1 輻射熱回収部分 6 伝熱による回収部分 11 圧力容器 15 (輻射対流一体型)粗ガス冷却器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // F02C 3/28 F02C 3/28

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭等の燃料をガス化した粗ガスからガ
    ス化熱を回収する粗ガス冷却器において、冷却器本体と
    しての圧力容器内に粗ガスの輻射熱を回収する輻射熱回
    収部分を形成すると共に、この輻射熱回収部分の外側に
    伝熱により熱回収する熱回収部分を一体的に組み合わせ
    て設けたことを特徴とする石炭等の燃料をガス化した粗
    ガスからガス化熱を回収する粗ガス冷却器。
JP9112953A 1997-04-30 1997-04-30 粗ガス冷却器 Pending JPH10298560A (ja)

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JP9112953A JPH10298560A (ja) 1997-04-30 1997-04-30 粗ガス冷却器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006214712A (ja) * 2005-01-07 2006-08-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加圧高温ガス冷却器
JP2008056808A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Babcock & Wilcox Co:The 合成ガスを収容及び冷却するための蒸気発生装置
US7803216B2 (en) 2005-12-28 2010-09-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Pressurized high-temperature gas cooler

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