WO2016139711A1 - 熱交換装置、燃料ガス生成装置 - Google Patents

熱交換装置、燃料ガス生成装置 Download PDF

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WO2016139711A1
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slurry body
heat exchange
slurry
fluid
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泰孝 和田
幸彦 松村
良文 川井
琢史 野口
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Chugoku Electric Power Co Inc
Hiroshima University NUC
Toyo Koatsu Co Ltd
Chuden Plant Co Ltd
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Chugoku Electric Power Co Inc
Hiroshima University NUC
Toyo Koatsu Co Ltd
Chuden Plant Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G13/00—Appliances or processes not covered by groups F28G1/00 - F28G11/00; Combinations of appliances or processes covered by groups F28G1/00 - F28G11/00

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchange device and a fuel gas generation device.
  • a heat exchange device having a pipe through which a slurry body moves so that heat exchange with an external fluid is performed is known (for example, Patent Document 1).
  • the main present invention that solves the above-described problem includes a first pipe through which a slurry body moves so that heat exchange is performed with an external fluid, and the downstream end of the first pipe is
  • the heat exchange device is characterized in that the shape of the slurry body adhering to the inner wall of the first pipe is less than a predetermined amount.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a supercritical gasifier in the present embodiment.
  • the supercritical gasifier 100 (fuel gas generator) is a device that generates fuel gas from a gasification raw material or the like.
  • the supercritical gasifier 100 includes a raw material adjustment unit 10, a raw material supply unit 20, a heat exchange unit 30, a gasification processing unit 40, and a fuel generation unit 50.
  • the raw material adjustment unit 10 is a part that adjusts a raw material slurry (also referred to as “slurry body” or “raw material”) from a gasification raw material or the like, and includes an adjustment tank 11 and a crusher 12.
  • a raw material slurry also referred to as “slurry body” or “raw material”
  • the raw material adjustment unit 10 includes an adjustment tank 11 and a crusher 12.
  • the adjustment tank 11 is a container for preparing a suspension by mixing gasification raw materials, activated carbon, water, and the like, and is provided with a stirring blade (not shown).
  • gasification raw material for example, shochu residue, egg-collected chicken manure, and sludge can be used.
  • Activated carbon functions as a nonmetallic catalyst, and porous particles having an average particle diameter of 200 ⁇ m or less can be used.
  • the crusher 12 is a device for crushing the solid content (mainly gasification raw material) contained in the suspension mixed in the adjustment tank 11 to obtain a uniform size. In this embodiment, crushing is performed so that the average particle size of the solid content is 500 ⁇ m or less. Due to crushing by the crusher 12, the suspension becomes a raw slurry.
  • the raw material supply unit 20 is a part that feeds the raw material slurry at a high pressure, and includes a supply pump 21 and a high pressure pump 22.
  • the supply pump 21 is a device for supplying the raw slurry sent from the crusher 12 toward the high-pressure pump 22.
  • the high-pressure pump 22 is a device for sending the raw slurry at high pressure.
  • the raw material slurry is pressurized to about 0.1 to 4 MPa by the high-pressure pump 22.
  • the heat exchange unit 30 heats the raw material slurry by causing heat exchange between the raw material slurry supplied from the raw material supply unit 20 and the processed fluid after being decomposed by the gasification processing unit 40. At the same time, it is a part that cools the processed fluid.
  • the heat exchange unit 30 includes a heat exchanger 6 (heat exchange device) and a cooler 32.
  • the heat exchanger 6 is a device that exchanges heat between the raw slurry and the treated fluid, and a double tube type is used.
  • the inner channel is used as a low temperature side channel through which the raw material slurry flows, and the outer channel is used as a high temperature side channel through which the treated fluid flows.
  • the introduction temperature of the treated fluid is about 600 ° C.
  • the discharge temperature is about 120 ° C.
  • the introduction temperature of the raw slurry is normal temperature and the discharge temperature is about 450 ° C.
  • the cooler 33 is a device that cools the processed fluid discharged from the heat exchanger 6.
  • the gasification processing unit 40 is a part that heats the raw material slurry heated by the heat exchanger 6 to a supercritical state and decomposes organic substances contained in the raw material slurry, and has a preheater 41 and a gasification reactor 42. ing.
  • the preheater 41 is a device for preheating the raw material slurry discharged from the heat exchanger 6, and in this embodiment, the raw material slurry introduced at about 450 ° C is heated to about 600 ° C.
  • the gasification reactor 42 is an apparatus for decomposing organic substances contained in the raw material slurry while maintaining the raw material slurry in a supercritical state. In this embodiment, the temperature is set to 600 ° C. and the pressure is set to 25 MPa, and the raw material slurry is decomposed for 1 to 2 minutes.
  • the fuel generator 50 generates fuel gas from the processed fluid.
  • the fuel generator 50 includes a decompressor 51, a gas-liquid separator 51, a catalyst recovery unit, and a gas tank 54.
  • the decompressor 51 decompresses the processed fluid cooled by the cooler 32.
  • the gas-liquid separator 52 separates the processed fluid decompressed by the decompressor 51 into a gas (fuel gas) and a liquid (drainage, activated carbon, ash). Then, the separated liquid is discharged via the catalyst recovery unit 53. On the other hand, the separated gas is stored in the gas tank 54.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a heat exchanger in the present embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the heat exchanger in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view showing the double tube in the present embodiment.
  • FIG. 4 shows the double pipe 61 in a state viewed from a cross section substantially orthogonal to the longitudinal direction of the double pipe 61. A part of the inner tube 612 is indicated by a broken line for
  • the heat exchanger 6 is a device that exchanges heat between the slurry body and the treated fluid.
  • the processed fluid is a slurry body processed by the gasification processing unit 40.
  • the heat exchanger 6 has a double pipe 61 and pipes 62 to 65.
  • the double pipe 61 has an outer pipe 611 and an inner pipe 612.
  • the inner pipe 612 is, for example, a metal pipe through which the slurry body moves.
  • the inner tube 612 is inserted into the outer tube 611 so that a gap for moving the processed fluid is formed between the inner tube 612 and the outer tube 611.
  • the inner side of the inner pipe 612 corresponds to the inner flow path, and the gap between the inner pipe 612 and the outer pipe 611 corresponds to the outer flow path.
  • the outer tube 611 is, for example, a metal pipe through which the inner tube 612 is inserted.
  • the double pipe 61 is centered on a winding axis (not shown) along the vertical direction (Z axis) so that the length of the double pipe 61 can be relatively long in a relatively narrow space. It is wound in a spiral. That is, the outer tube 611 and the inner tube 612 are both spirally wound.
  • the pipes 62 and 63 are coupled to one end of the double pipe 61 via a coupling portion P2 provided on the upper side (+ Z) from the coupling portion P1.
  • the pipe 62 is coupled so as to communicate with the inner flow path.
  • the pipe 63 is coupled so as to communicate with the outer flow path.
  • the inner pipe 612 and the pipe 62 correspond to the first pipe.
  • the outer pipe 611 corresponds to the second pipe.
  • the pipes 64 and 65 are coupled to the other end of the double pipe 61 through a coupling part P1 provided on the lower side ( ⁇ Z) than the coupling part P2.
  • the pipe 65 is coupled so as to communicate with the inner flow path.
  • the pipe 64 is coupled so as to communicate with the outer flow path.
  • a slurry body is supplied to the pipe 65 from the raw material supply unit 20.
  • This slurry body is supplied to the gasification processing unit 40 via the inner flow path of the double pipe 61 and the pipe 62.
  • the post-treatment fluid is supplied to the pipe 63 from the gasification processing unit 40.
  • the post-treatment fluid is supplied to the cooler 32 via the outer flow path of the double pipe 61 and the pipe 64. That is, in the double pipe 61, the flow direction of the slurry body and the flow direction of the processed fluid are opposed to each other.
  • FIG. 5 is a side view showing another pipe.
  • FIG. 6 is a side view showing the piping in the present embodiment.
  • FIG. 6 shows the pipe 62 in a state where the product T1 in FIG. 5 flows toward the downstream side without adhering to the inner wall.
  • Other piping, products
  • the other pipe 620 is another heat exchanger pipe having the same configuration as the pipe 62 of the heat exchanger 6.
  • the radius of curvature of the bent portion 62B of the other pipe 620 is smaller than the radius of curvature of the pipe 62, and is set to about 38 (mm), for example.
  • the configuration of the other heat exchangers other than the other pipes 620 is the same as the configuration of the heat exchanger 6.
  • the product T1 may adhere to the bent portion 62B of the other pipe 620 and the inner wall near the bent portion 62B on the downstream side of the bent portion 62B. This is based on, for example, the change in the moving direction and moving speed of the slurry body in the bent portion 62B.
  • the slurry body comes into contact with the inner wall of the pipe at a position where the moving direction of the slurry body changes suddenly, but the position is also a position where the moving speed is reduced, so that the product T1 adheres and is easily laminated.
  • the product T1 is, for example, tar and char generated when the slurry body is heated.
  • the movement of the slurry body may be hindered by the adhering product T1.
  • the moving speed of the slurry body is reduced and the slurry body adheres to the inner wall of the other heat exchanger, and the slurry body in the other heat exchanger
  • the heat transfer rate with the fluid after treatment may be reduced.
  • the other pipe 620 may be blocked. In this case, it may be difficult for another supercritical gasifier having another heat exchanger to generate the fuel gas.
  • the amount of the product T1 adhering to the inner wall of the pipe 62 needs to be smaller than a predetermined amount.
  • the predetermined amount may be, for example, an amount that does not block the pipe 62, and the heat exchanger 6 has a heat passage rate that allows the temperature of the slurry discharged from the pipe 62 to be about 450 ° C. It is good also as a quantity defined based on experiment or simulation whether it can be maintained in.
  • Curvature radius of piping 62 The pipe 62 has a shape bent so that the radius of curvature of the bent portion 62A in the pipe 62 is larger than the radius of curvature of the bent portion 62B in the other pipe 620.
  • the radius of curvature of the bending portion 62A is set to a predetermined radius of curvature based on, for example, experiments or simulations so that the amount of the product T1 adhering to the inner wall of the pipe 62 is smaller than the predetermined amount.
  • the predetermined radius of curvature may be about 200 (mm), which is the same as the radius of curvature of the bent portions 61A and 61B (FIG. 3) of the double pipe 61.
  • the raw material adjusting unit 10 adjusts (generates) a slurry body from a gasification raw material or the like.
  • the raw material supply unit 20 pressurizes the slurry body adjusted by the raw material adjustment unit 10 and supplies it to the pipe 65 in the heat exchanger 6.
  • the slurry body supplied from the raw material supply unit 20 to the pipe 65 is supplied to the gasification processing unit 40 via the inner flow path and the pipe 62.
  • the curvature radius of the bending portion 62A is set to a predetermined curvature radius, for example, the product T1 flows downstream, so that the amount of the product T1 adhering to the inner wall of the pipe 62 is smaller than the predetermined amount. Become. Therefore, the heat transfer rate between the slurry body and the treated fluid in the heat exchanger 6 can be improved.
  • the gasification processing unit 40 heats the slurry body heated by the heat exchanger 6 and supplied to the gasification processing unit 40 to generate a post-processing fluid.
  • the post-treatment fluid generated by the gasification processing unit 40 is supplied to the pipe 63 in the heat exchanger 6.
  • the processed fluid supplied from the gasification processing unit 40 to the pipe 63 is supplied to the fuel generation unit 50 via the outer flow path, the pipe 64, and the cooler 32. Thereafter, the fuel generator 50 generates fuel gas from the supplied processed fluid.
  • the heat exchanger 6 has the double pipe 61 and the pipe 62.
  • the slurry body moves through the inside so that heat exchange is performed with the external processed fluid.
  • the pipe 62 is coupled to the inner pipe 612 so as to communicate with the inner pipe 612 on the downstream side of the inner pipe 612.
  • the pipe 62 has a shape such that the amount of the product T1 adhering to the inner wall of the pipe 62 is less than a predetermined amount. Therefore, the heat passage rate of the heat exchanger 6 can be improved. Further, the pipe 62 is prevented from being blocked by the product T1, and the slurry body can be reliably supplied from the heat exchanger 6 to the gasification processing unit 40. That is, the fuel gas can be reliably generated in the supercritical gasifier 100.
  • the pipe 62 has a shape bent at a predetermined curvature so that the curvature radius of the bent portion 62A becomes a predetermined curvature radius.
  • the pipe 62 is prevented from being blocked by the product T1, and the slurry body can be reliably supplied from the heat exchanger 6 to the gasification processing unit 40. Therefore, the heat passage rate of the heat exchanger 6 is improved. Can be made. Further, since the pipe 62 is bent, the heat exchanger 6 can be downsized.
  • the inner tube 612 is inserted into the outer tube 611 so that the fluid moves after the process through the gap between the inner tube 612 and the inner tube 612.
  • the outer tube 611 has a shape that is spirally wound together with the inner tube 612. Therefore, the heat exchanger 6 can be further reduced in size. Further, since the length of the double pipe 61 can be made relatively long, the amount of heat exchanged in the heat exchanger 6 can be further increased.
  • the slurry body is supplied to the inner pipe 612 so that the flow direction of the slurry body and the flow direction of the processed fluid are opposed to each other inside the outer pipe 611. Therefore, the temperature exchange performance of the heat exchanger 6 can be further improved.
  • the pipe 62 has a bent shape, but the present invention is not limited to this.
  • the pipe 62 may have a straight shape. That is, the pipe 62 may be a straight pipe. In this case, no bending portion is provided in the pipe 62, and the moving direction and moving speed of the slurry body inside the pipe 62 are substantially the same at each position in the cross section of the pipe 62. For this reason, the amount of the product T1 adhering to the inner wall of the pipe 62 becomes smaller than a predetermined amount.
  • the post-treatment fluid is supplied to the outer flow path of the double pipe 61.
  • a fluid other than the post-treatment fluid may be supplied to the outer flow path of the double pipe 61.
  • the temperature of the other fluid is set to be higher than the temperature of the slurry body supplied to the inner pipe 612.
  • the inner tube 612 is inserted through the outer tube 611.
  • the present invention is not limited to this.
  • the inner pipe 612 may be provided in the storage tank. It is assumed that a fluid having a temperature higher than the temperature of the slurry supplied to the inner pipe 612 is stored in the storage tank. In this case, in the slurry body in the inner pipe 612, heat exchange is performed with the fluid stored in the storage tank.
  • the slurry body is supplied from the raw material supply unit 20 to the pipe 65 and the post-treatment fluid is supplied from the gasification processing unit 40 to the pipe 63.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • the slurry body may be supplied to the pipe 62 from the raw material supply unit 20, and the post-treatment fluid may be supplied to the pipe 64 from the gasification processing unit 40.
  • the slurry body may be supplied to the pipe 65 from the raw material supply unit 20, and the post-treatment fluid may be supplied to the pipe 64 from the gasification processing unit 40.
  • the pipe 62 may be supplied from the raw material supply unit 20.
  • the slurry body may be supplied, and the processed fluid may be supplied from the gasification processing unit 40 to the pipe 63. In this case, in the double pipe 61, the flow direction of the slurry body and the flow direction of the processed fluid are the same direction.
  • the pipes 62 and 65 communicate with the inner flow path and the pipes 63 and 64 communicate with the outer flow path.
  • the present invention is not limited to this.
  • the pipes 62 and 65 may communicate with the outer flow path, and the pipes 63 and 64 may communicate with the inner flow path.
  • the processed fluid moves in the inner flow path, and the slurry body moves in the outer flow path.
  • Heat Exchanger 30 Heat Exchanger 61 Double Pipe 62, 63, 64, 65 Pipe 100 Supercritical Gasifier 611 Outer Pipe 612 Inner Pipe

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Abstract

　外部の流体との間で熱交換が行われるようにスラリー体が内部を移動する第１配管、を備え、前記第１配管における下流側の端部は、前記第１配管の内壁に付着する前記スラリー体の量が所定量よりも少なくなるような形状を呈している。

Description

熱交換装置、燃料ガス生成装置
　本発明は、熱交換装置、燃料ガス生成装置に関する。
　例えば、外部の流体との間で熱交換が行われるようにスラリー体が内部を移動する配管を有する熱交換装置が知られている（例えば特許文献１）。
特開２００７-２６９９４５号公報
　例えば、特許文献１の熱交換装置では、配管の内壁に付着するスラリー体の量が増大した場合、配管が閉塞して、スラリー体と外部の流体との間での熱交換が行われ難くなる虞がある。
　前述した課題を解決する主たる本発明は、外部の流体との間で熱交換が行われるようにスラリー体が内部を移動する第１配管、を備え、前記第１配管における下流側の端部は、前記第１配管の内壁に付着する前記スラリー体の量が所定量よりも少なくなるような形状を呈していることを特徴とする熱交換装置である。
　本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
　本発明によれば、熱交換装置出口配管における閉塞トラブルを防止するとともに，熱交換装置による熱通過率を向上させることができる。
本発明の実施形態における超臨界ガス化装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態における熱交換器を示す斜視図である。 本発明の実施形態における熱交換器を示す平面図である。 本発明の実施形態における二重管を示す断面斜視図である。 他の配管を示す側面図である。 本発明の実施形態における配管を示す側面図である。
　本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
＝＝＝超臨界ガス化装置＝＝＝
　以下、図１を参照して、本実施形態における超臨界ガス化装置について説明する。図１は、本実施形態における超臨界ガス化装置を示すブロック図である。
　超臨界ガス化装置１００（燃料ガス生成装置）は、ガス化原料等から燃料ガスを生成する装置である。超臨界ガス化装置１００は、原料調整部１０、原料供給部２０、熱交換部３０、ガス化処理部４０、及び、燃料生成部５０を有している。
　原料調整部１０は、ガス化原料等から原料スラリー（「スラリー体」又は「原料」とも称する）を調整する部分であり、調整タンク１１と破砕機１２とを有している。
　調整タンク１１は、ガス化原料、活性炭、水などを混合して懸濁液を作製する容器であり、図示しない攪拌翼が設けられている。ガス化原料としては、例えば、焼酎残渣、採卵鶏糞、汚泥を用いることができる。活性炭は、非金属系触媒として機能するものであり、平均粒径２００μｍ以下の多孔質の粒子を用いることができる。
　破砕機１２は、調整タンク１１で混合された懸濁液に含まれる固形分（主にガス化原料）を破砕し、均一な大きさにするための装置である。本実施形態では、固形分の平均粒径が５００μｍ以下になるように破砕を行っている。破砕機１２による破砕により、懸濁液は原料スラリーになる。
　原料供給部２０は、原料スラリーを高圧で送出する部分であり、供給ポンプ２１と高圧ポンプ２２とを有している。供給ポンプ２１は、破砕機１２から送出された原料スラリーを、高圧ポンプ２２に向けて供給するための装置である。高圧ポンプ２２は、原料スラリーを高圧で送出するための装置である。この高圧ポンプ２２により、原料スラリーは０．１～４ＭＰａ程度まで加圧される。
　熱交換部３０は、原料供給部２０から供給された原料スラリーと、ガス化処理部４０で分解処理された後の処理後流体との間で熱交換を行わせることで、原料スラリーを加熱するとともに処理後流体を冷却する部分である。この熱交換部３０は、熱交換器６（熱交換装置）と、クーラー３２とを有している。
　熱交換器６は、原料スラリーと処理後流体との間で熱交換を行わせる装置であり、二重管式のものが用いられている。そして、内側流路を原料スラリーが流れる低温側流路として用い、外側流路を処理後流体が流れる高温側流路として用いている。本実施形態において、処理後流体の導入温度は６００℃程度とされ、排出温度が１２０℃程度とされている。一方、原料スラリーの導入温度は常温とされ、排出温度が約４５０℃とされている。なお、熱交換器６については後で説明する。クーラー３３は、熱交換器６から排出された処理後流体を冷却する装置である。
　ガス化処理部４０は、熱交換器６で加熱された原料スラリーを超臨界状態まで加熱し、原料スラリーに含まれる有機物を分解する部分であり、予熱器４１とガス化反応器４２を有している。予熱器４１は、熱交換器６から排出された原料スラリーを予熱する装置であり、本実施形態では約４５０℃で導入された原料スラリーを約６００℃まで加熱している。ガス化反応器４２は、原料スラリーを超臨界状態に維持して原料スラリーに含まれる有機物を分解する装置である。本実施形態では温度を６００℃、圧力を２５ＭＰａに定め、１～２分間に亘って原料スラリーの分解処理を行っている。
　燃料生成部５０は、処理後流体から燃料ガスを生成する。この燃料生成部５０は、減圧器５１、気液分離器５１、触媒回収器、ガスタンク５４を有している。
　減圧器５１は、クーラー３２で冷却された処理後流体を減圧する。気液分離器５２は、減圧器５１で減圧された処理後流体を、気体（燃料ガス）と液体（排水、活性炭、灰分）とに分離する。そして、分離後の液体は触媒回収器５３を介して排出される。一方、分離後の気体は、ガスタンク５４内に貯蔵される。
＝＝＝熱交換器＝＝＝
　以下、図２乃至図４を参照して、本実施形態における熱交換器について説明する。図２は、本実施形態における熱交換器を示す斜視図である。図３は、本実施形態における熱交換器を示す平面図である。図４は、本実施形態における二重管を示す断面斜視図である。尚、図４は、二重管６１の長手方向に対して略直交する断面から見た状態の二重管６１を示している。内管６１２の一部は、説明の便宜上、破線で示されている。
　熱交換器６は、スラリー体と処理後流体との間で熱交換を行わせる装置である。尚、処理後流体は、ガス化処理部４０で処理されたスラリー体である。
　熱交換器６は、二重管６１、配管６２乃至６５を有している。
　二重管６１は、外管６１１、内管６１２を有している。内管６１２は、内部をスラリー体が移動する例えば金属製の配管である。内管６１２は、外管６１１との間に処理後流体を移動させるための隙間が形成されるように、外管６１１内に挿通されている。尚、内管６１２の内側が、内側流路に対応し、内管６１２と外管６１１との間の隙間が外側流路に対応している。外管６１１は、内管６１２が内部に挿通される例えば金属製の配管である。
　二重管６１は、比較的狭い空間において二重管６１の長さを比較的長くすることができるように、垂直方向（Ｚ軸）に沿っている巻回軸（不図示）を中心に、螺旋状に巻回されている。つまり、外管６１１及び内管６１２は、共に螺旋状に巻回されている。
　配管６２、６３は、結合部Ｐ１よりも上側（＋Ｚ）に設けられている結合部Ｐ２を介して二重管６１の一端に結合されている。配管６２は、内側流路と連通するように結合されている。配管６３は、外側流路と連通するように結合されている。尚、内管６１２及び配管６２が第１配管に相当する。外管６１１が第２配管に相当する。
　配管６４、６５は、結合部Ｐ２よりも下側（－Ｚ）に設けられている結合部Ｐ１を介して二重管６１の他端に結合されている。配管６５は、内側流路と連通するように結合されている。配管６４は、外側流路と連通するように結合されている。
　配管６５には、原料供給部２０からスラリー体が供給される。このスラリー体は、二重管６１の内側流路、配管６２を介してガス化処理部４０に供給される。又、配管６３には、ガス化処理部４０から処理後流体が供給される。この処理後流体は、二重管６１の外側流路、配管６４を介してクーラー３２に供給される。つまり、二重管６１においては、スラリー体の流向と処理後流体の流向とが互いに対向することになる。
＝＝＝配管の曲率半径＝＝＝
　以下、図５及び図６を参照して、本実施形態における配管の曲率半径について説明する。図５は、他の配管を示す側面図である。図６は、本実施形態における配管を示す側面図である。図６は、図５における生成物Ｔ１が内壁に付着せずに、下流側に向かって流れている状態の配管６２が示されている。
＝他の配管、生成物＝
　他の配管６２０は、熱交換器６の配管６２と同様な構成の他の熱交換器の配管である。他の配管６２０の曲げ部６２Ｂの曲率半径は、配管６２の曲率半径よりも小さくなっており、例えば３８（ｍｍ）程度に設定されている。尚、他の熱交換器における他の配管６２０以外の構成は、熱交換器６の構成と同様である。
　例えば、他の配管６２０の曲げ部６２Ｂ及び曲げ部６２Ｂよりも下流側における曲げ部６２Ｂの近傍の内壁には、生成物Ｔ１（スラリー体）が付着することがある。これは、例えば、曲げ部６２Ｂにおいてスラリー体の移動方向及び移動速度が変化することに基づくものである。例えば、スラリー体の移動方向が急変する位置においてスラリー体が配管の内壁に接触するが，その位置は移動速度が低減する位置でもあるため、生成物Ｔ１が付着し積層しやすくなる。尚、生成物Ｔ１は、スラリー体を加熱した際に生成される例えばタール及びチャーである。
　他の配管６２０の内壁に付着する生成物Ｔ１の量が増大した場合、例えば、スラリー体の移動が付着した生成物Ｔ１によって妨げられることがある。この場合、他の熱交換器においてスラリー体の移動が妨げられるため、スラリー体の移動速度が低下して他の熱交換器の内壁へスラリー体が付着し、他の熱交換器におけるスラリー体と処理後流体との間の熱通過率が低減することがある。他の配管６２０の内壁に付着する生成物Ｔ１の量が、更に増大した場合、例えば、他の配管６２０が閉塞することがある。この場合、他の熱交換器を有する他の超臨界ガス化装置が、燃料ガスを生成するのが困難となる虞がある。
　従って、熱交換器６においては、配管６２の内壁に付着する生成物Ｔ１の量を、所定量よりも少なくする必要がある。尚、所定量は、例えば、配管６２を閉塞しない程度の量であることとしてもよいし、配管６２から排出されたスラリー体の温度が約４５０℃とできる程度の熱通過率を熱交換器６において維持できるか否かの、実験又はシミュレーションに基づいて定められる量であることとしてもよい。
＝配管６２の曲率半径＝
　配管６２は、配管６２における曲げ部６２Ａの曲率半径が他の配管６２０における曲げ部６２Ｂの曲率半径よりも大きくなるように曲げられた形状を呈している。曲げ部６２Ａの曲率半径は、配管６２の内壁に付着する生成物Ｔ１の量が所定量よりも少なくなるように、例えば実験又はシミュレーション等に基づいて所定の曲率半径に設定される。尚、例えば、所定の曲率半径は、二重管６１の曲げ部６１Ａ、６１Ｂ（図３）の曲率半径と同様な２００（ｍｍ）程度であることとしてもよい。
＝＝＝熱交換器の動作＝＝＝
　以下、図１、図３及び図６を参照して、本実施形態における熱交換器の動作について説明する。
　原料調整部１０は、ガス化原料等からスラリー体を調整（生成）する。原料供給部２０は、原料調整部１０で調整されたスラリー体を加圧して、熱交換器６における配管６５に供給する。原料供給部２０から配管６５に供給されたスラリー体は、内側流路、配管６２を介してガス化処理部４０に供給される。この際、曲げ部６２Ａの曲率半径が所定の曲率半径とされているために、例えば生成物Ｔ１が下流側に流れるので、配管６２の内壁に付着する生成物Ｔ１の量が所定量よりも少なくなる。従って、熱交換器６におけるスラリー体と処理後流体との間の熱通過率を向上させることができる。
　ガス化処理部４０は、熱交換器６で加熱されてガス化処理部４０に供給されたスラリー体を加熱して、処理後流体を生成する。ガス化処理部４０で生成された処理後流体は、熱交換器６における配管６３に供給する。ガス化処理部４０から配管６３に供給された処理後流体は、外側流路、配管６４、クーラー３２を介して燃料生成部５０に供給される。この後、燃料生成部５０は、供給された処理後流体から燃料ガスを生成する。
　前述したように、熱交換器６は、二重管６１、配管６２を有している。二重管６１の内管６１２においては、外部の処理後流体との間で熱交換が行われるようにスラリー体が内部を移動する。配管６２は、内管６１２の下流側において内管６１２と連通するように、内管６１２と結合されている。配管６２は、配管６２の内壁に付着する生成物Ｔ１の量が所定量よりも少なくなるような形状を呈している。従って、熱交換器６の熱通過率を向上させることができる。又、生成物Ｔ１によって配管６２が閉塞するのを防止して、熱交換器６からガス化処理部４０に対して確実にスラリー体を供給することができる。つまり、超臨界ガス化装置１００において確実に燃料ガスを生成することができる。
　又、配管６２は、曲げ部６２Ａの曲率半径が所定の曲率半径となるように、所定の曲率で曲げられた形状を呈している。生成物Ｔ１によって配管６２が閉塞するのを防止して、熱交換器６からガス化処理部４０に対して確実にスラリー体を供給することができるので、熱交換器６の熱通過率を向上させることができる。又、配管６２が曲げられているので、熱交換器６の小型化が可能となる。
　又、外管６１１は、内管６１２との間の隙間を処理後流体が移動するように、内管６１２が挿通される。外管６１１は、内管６１２と共に螺旋状に巻回された形状を呈している。従って、熱交換器６の更なる小型化が可能となる。又、二重管６１の長さを比較的長くすることが可能となるので、熱交換器６における交換熱量を更に増大させることができる。
　又、外管６１１の内部において、スラリー体の流向と処理後流体の流向とが互いに対向するように、スラリー体は、内管６１２に供給されている。従って、熱交換器６の温度交換性能を更に向上させることができる。
　尚、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
　本実施形態では、配管６２が曲げられた形状を呈していることについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配管６２が真っ直ぐな形状を呈していることとしてもよい。つまり、配管６２が直管であることとしてもよい。この場合、配管６２に曲げ部が設けられないこととなり、配管６２の内部のスラリー体の移動方向及び移動速度が配管６２の断面における各位置において略同様となる。このために、配管６２の内壁に付着する生成物Ｔ１の量が所定量よりも少なくなる。
　又、本実施形態では、二重管６１の外側流路に処理後流体が供給されることについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、二重管６１の外側流路に処理後流体以外の他の流体が供給されることとしてもよい。尚、他の流体の温度は、内管６１２に供給されるスラリー体の温度よりも高くなるように設定されることとする。
　又、本実施形態では、内管６１２が外管６１１に挿通されていることについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、内管６１２が貯留槽内に設けられていることとしてもよい。尚、貯留槽内には、内管６１２に供給されるスラリー体の温度よりも高い温度の流体が貯留されていることとする。この場合、内管６１２内のスラリー体においては、貯留槽に貯留されている流体との間で熱交換が行われる。
　又、本実施形態では、配管６５に原料供給部２０からスラリー体が供給され、配管６３にガス化処理部４０から処理後流体が供給されることについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配管６２に原料供給部２０からスラリー体が供給され、配管６４にガス化処理部４０から処理後流体が供給されることとしてもよい。又、例えば、配管６５に原料供給部２０からスラリー体が供給され、配管６４にガス化処理部４０から処理後流体が供給されることとしてもよいし、例えば、配管６２に原料供給部２０からスラリー体が供給され、配管６３にガス化処理部４０から処理後流体が供給されることとしてもよい。この場合、二重管６１においては、スラリー体の流向と処理後流体の流向とが同じ方向になる。
　又、本実施形態では、配管６２、６５が内側流路と連通し、配管６３、６４が外側流路と連通することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配管６２、６５が外側流路と連通し、配管６３、６４が内側流路と連通することとしてもよい。この場合、内側流路を処理後流体が移動し、外側流路をスラリー体が移動することになる。
６　　　　　　　　　　　熱交換器
３０　　　　　　　　　　熱交換部
６１　　　　　　　　　　二重管
６２、６３、６４、６５　配管
１００　　　　　　　　　超臨界ガス化装置
６１１　　　　　　　　　外管
６１２　　　　　　　　　内管

Claims (12)

  1. 　外部の流体との間で熱交換が行われるようにスラリー体が内部を移動する第１配管、を備え、
    　前記第１配管における下流側の端部は、前記第１配管の内壁に付着する前記スラリー体の量が所定量よりも少なくなるような形状を呈している
    　ことを特徴とする熱交換装置。
  2. 　前記端部は、所定の曲率で曲げられた形状を呈している
    　ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
  3. 　前記端部は、直管で形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
  4. 　前記第１配管との間の隙間を前記流体が移動するように、前記第１配管が挿通される第２配管、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の熱交換装置。
  5. 　前記第１配管との間の隙間を前記流体が移動するように、前記第１配管に挿通される第２配管、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の熱交換装置。
  6. 　前記スラリー体は、前記第２配管の内部において前記スラリー体の流向と前記流体の流向とが互いに対向するように、前記第１配管に供給されている
    　ことを特徴とする請求項４又は５に記載の熱交換装置。
  7. 　外部の流体との間で、ガス化原料としてのスラリー体を加熱するための熱交換が行われるように前記スラリー体が内部を移動する第１配管、を有する熱交換装置と、
    　前記第１配管を介して供給される前記スラリー体から燃料ガスを生成する生成装置と、を備えたことを特徴とする燃料ガス生成装置。
  8. 　前記端部は、所定の曲率で曲げられた形状を呈している
    　ことを特徴とする請求項７に記載の燃料ガス生成装置。
  9. 　前記端部は、直管で形成されている
    　ことを特徴とする請求項７に記載の燃料ガス生成装置。
  10. 　前記第１配管との間の隙間を前記流体が移動するように、前記第１配管が挿通される第２配管、を更に備えたことを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の燃料ガス生成装置。
  11. 　前記第１配管との間の隙間を前記流体が移動するように、前記第１配管に挿通する第２配管、を更に備えたことを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の燃料ガス生成装置。
  12. 　前記スラリー体は、前記第２配管の内部において前記スラリー体の流向と前記流体の流向とが互いに対向するように、前記第１配管に供給されている
    　ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の燃料ガス生成装置。
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