(57)【要約】【課題】生成ガスを冷却する熱交換器の性能を低下させることなくアニュラス部の幅を一定に近付けて圧力容器の直径を最適化するとともに、除煤装置の挿入機構部の負担を軽減させる。【解決手段】ガス冷却装置５は、煙道７内に設置され、生成ガスを熱交換させて冷却する熱交換器１０を備えており、この熱交換器１０は、伝熱管からなる平板状に形成された複数の伝熱管パネル１２が、それら各々の一辺１２ａを煙道７内部の長手軸方向に沿う任意の熱交換器基準線ＣＡに沿わせ、且つ熱交換器基準線ＣＡを中心に放射状に配置されたものである。また、先端部１７が熱交換器基準線ＣＡの位置に達するまで挿入され、軸回りに回転しながらその先端部１７から除煤流体ＳＲを噴射することによって熱交換器１０に付着した煤を除去する管状の除煤装置１５を備えている。【選択図】図３
2018141043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス生成部において固体燃料をガス化して生成した生成ガスを冷却するべく、前記生成ガスが流れる煙道内に設けられるガス化炉のガス冷却装置であって、
前記煙道内に設置され、前記生成ガスを熱交換させて冷却する熱交換器を備え、
前記熱交換器は、伝熱管からなる平板状に形成された複数の伝熱管パネルが、それら各々の一辺を前記煙道内部の長手軸方向に沿う任意の熱交換器基準線に沿わせ、且つ前記熱交換器基準線を中心に放射状に配置されているガス化炉のガス冷却装置。
【請求項２】
前記熱交換器は前記煙道内の長手方向に沿って複数設置されるとともに、
前記煙道の内部、且つ複数の前記熱交換器の間に挿入され、軸回りに回転しながらその先端部から除煤流体を噴射することによって前記熱交換器に付着した煤を除去する管状の除煤装置をさらに備え、
前記除煤装置は、前記煙道の軸方向視で、その先端部が前記熱交換器基準線の位置に達するまで前記煙道の内部に挿入される請求項１に記載のガス化炉のガス冷却装置。
【請求項３】
前記除煤装置は、直管状の除煤管の先端部に、円筒状の除煤流体噴射部をＴ字状に設け、該除煤流体噴射部の周面に、その周方向に沿って複数の噴射孔を開けたものである請求項２に記載のガス化炉のガス冷却装置。
【請求項４】
前記熱交換器基準線が、前記煙道の中心軸線に対し、前記除煤装置の挿入部側に偏倚している請求項２または３に記載のガス化炉のガス冷却装置。
【請求項５】
前記煙道の軸方向視で、前記伝熱管パネルの周方向の枚数が、前記熱交換器基準線の近傍から外周側に向かって段階的に多くなるように前記伝熱管パネルが配置された請求項１から４のいずれかに記載のガス化炉のガス冷却装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のガス冷却装置を備えたガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭等の固体燃料をガス化するガス化炉に係り、詳しくは、生成されたガスの冷却と、この冷却を行う熱交換器の除煤とを行うようにしたガス化炉のガス冷却装置およびこれを備えたガス化炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、石炭等の炭素質固体燃料を加圧環境下でガス化するガス化炉は、その全体が圧力容器の内部に配置されている。このようなガス化炉では、ガス生成部で生成されたガスの温度を一般的な鋼管の耐熱温度まで下げるため、ガス化炉下流側に設置したガス冷却装置を備えている。一般に、ガス冷却装置は、生成ガスが通過する煙道（炉壁）内に複数のSyn  Gas  Cooler  (SGC)と呼ばれる熱交換器を設置した構成となっている。
【０００３】
これらの熱交換器は、伝熱管からなる平板状に形成された複数の伝熱管パネルが重ねられて煙道の軸方向視で矩形状（立方体または直方体）に形成され、これを囲むように煙道の炉壁も矩形断面形状となっている。一方、煙道を囲む圧力容器は、その耐圧性を高めるためにその断面形状を円形とすることが望ましい。このため、特許文献１の図２（ｃ）に示されるように、圧力容器と炉壁との間に形成されるアニュラス部と呼ばれる空間の断面形状が、圧力容器の円形断面状から熱交換器の矩形断面形状を差し引いた形状となり、その最大アニュラス幅と最小アニュラス幅との間に大きな差が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４５４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アニュラス部には、熱交換器の伝熱管を固定する管寄せと呼ばれる構造部材が設置されるとともに、圧力容器の内部を点検する作業者の歩行用スペースが設けられる。アニュラス部の最小幅を上記の構造部材の設置や作業者の歩行用スペースを満たす大きさに設定すると、アニュラス部の最大幅、即ち圧力容器の直径が必要以上に大きくなってしまう。熱交換器を小型化すれば圧力容器の直径を小さくすることができるが、熱交換器の冷却性能を損ねることになる。
【０００６】
一般に、耐圧性能が同じ圧力容器ならば、小径のものほど周長が短くなるので、肉厚の薄い低重量の容器となり、その製造が容易になることから、建設コストの削減に繋がる。特許文献１に記載のガス化炉では、熱交換器および炉壁の断面形状を、矩形断面の角部に傾斜面を設けて面取りした多角形形状とすることにより、最小アニュラス幅を大きくして最大アニュラス幅との差を小さくし、これによって圧力容器の外径を比較的小さくしている。しかしながら、依然として圧力容器の直径を最適化するには至っておらず、圧力容器の無用な大型化および建造コストの増大を招いていた。
【０００７】
一方、ガス化炉の運転時間が増すにつれて熱交換器には煤等が付着していき、熱交換性能が低下してくる。このため、定期的に熱交換器の除煤を行う必要がある。特許文献１に記載のようなガス化炉においては、煙道の内部、且つ複数の前記熱交換器の間に管状の除煤装置を挿入し、この除煤装置を軸回りに回転させながら、その先端部から高圧蒸気や高圧窒素ガス等の除煤流体を噴射させることによって熱交換器に付着した煤を除去している。
【０００８】
この除煤装置は片持ち状の管材であり、熱交換器を構成する全ての伝熱パネルを除煤するには除煤装置を煙道（炉壁）の一端から他端（熱交換器の遠方側の端部）まで深く挿入する必要があり、その挿入長が長くなる。このため、重力による除煤装置の撓み量が大きくなり、その支持および圧力シールを行う挿入機構部への負担が増大して耐久性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、生成ガスを冷却する熱交換器の性能を低下させることなくアニュラス部の幅を一定に近付けて圧力容器の直径を最適化するとともに、除煤装置の挿入機構部の負担を軽減させることのできるガス化炉のガス冷却装置およびこれを備えたガス化炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するべく、本発明の第１態様に係るガス化炉のガス冷却装置は、ガス生成部において固体燃料をガス化して生成した生成ガスを冷却するべく、前記生成ガスが流れる煙道内に設けられるものであって、前記煙道内に設置され、前記生成ガスを熱交換させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、伝熱管からなる平板状に形成された複数の伝熱管パネルが、それら各々の一辺を前記煙道内部の長手軸方向に沿う任意の熱交換器基準線に沿わせ、且つ前記熱交換器基準線を中心に放射状に配置されたものである。
【００１１】
上記構成によれば、煙道の軸方向視で、熱交換器の断面形状を円形にしたり、あるいは四角形よりも角の多い多角形断面に形成したりすることができる。これにより、耐圧性確保のため円形断面形状を付与された圧力容器と、円形断面あるいは多角形断面に形成された熱交換器（炉壁）との間に形成されるアニュラス部の最大幅と最小幅との差を小さくし、アニュラス部の幅を一定に近付けることができる。
【００１２】
したがって、アニュラス部に管寄せ等の構造部材を設置したり、作業者の歩行用スペースを設けたりしても、アニュラス部の最大幅が過剰に大きくなることがなく、これによって圧力容器の直径を最適な径に近付けて圧力容器を小型、軽量化し、ひいてはガス化炉の建設コストを削減することができる。なお、熱交換器は実質的な容量の減少がないため、その熱交換性能が低下することはない。
【００１３】
上記の構成において、前記熱交換器を前記煙道内の長手方向に沿って複数設置するとともに、前記煙道の内部、且つ複数の前記熱交換器の間に挿入され、軸回りに回転しながらその先端部から除煤流体を噴射することによって前記熱交換器に付着した煤を除去する管状の除煤装置をさらに設け、前記除煤装置は、前記煙道の軸方向視で、その先端部が前記熱交換器基準線の位置に達するまで前記煙道７の内部に挿入されるようにしてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、片持ち状の管材である除煤装置を、従来のように煙道（炉壁）の一端から他端（熱交換器の遠方側の端部）まで深く挿入しなくても熱交換器全体を除煤することができる。
即ち、その先端部が熱交換器基準線の位置に達するまで除煤装置を挿入すれば、先端部から噴射される除煤流体が、熱交換器基準線を中心に放射状に配置された熱交換器の全ての伝熱管パネルの両面に噴き付けられて各伝熱管パネルが除煤される。
したがって、除煤装置の挿入長さを従来の半分以下にすることができ、これによって重力による除煤装置の撓みを抑制し、除煤装置の支持および圧力シールを行う挿入機構部の負担を軽減させて除煤装置の耐久性を高めることができる。
【００１５】
前記除煤装置は、直管状の除煤管の先端部に、円筒状の除煤流体噴射部をＴ字状に設け、該除煤流体噴射部の円筒面に、その周方向に沿って複数の噴射孔を開けたものとしてもよい。
本構成によれば、除煤流体噴射部の周面に設けられた噴射孔から除煤流体を噴射すると同時に、除煤管を軸方向に回転させることにより、除煤流体を全方向に噴射させることができる。このため、熱交換器の全ての伝熱管パネルを効果的に除煤することができる。しかも、除煤装置の構造を簡素にして製造を容易にするとともに耐久性を高めることができる。
【００１６】
さらに、前記熱交換器基準線を、前記煙道の中心軸線に対し、前記除煤装置の挿入部側に偏倚させてもよい。
このように熱交換器基準線を除煤装置の挿入部側に偏倚させることにより、偏倚させない場合に比べて除煤装置の煙道内部への挿入量を短くすることができる。これにより、重力による除煤装置の撓み量を一層少なくし、挿入機構部の負担をより軽減させて除煤装置の耐久性をさらに高めることができる。
【００１７】
上記の構成において、煙道の軸方向視で、前記伝熱管パネルの周方向の枚数が、前記熱交換器基準線の近傍から外周側に向かって段階的に多くなるように前記伝熱管パネルを配置してもよい。
前述のように、熱交換器の伝熱管パネルを、任意の熱交換器基準線を中心に放射状に配置した場合、各伝熱管パネルの配置密度は、熱交換器基準線の近傍から外周側に向かって低くなる。このため、熱交換器基準線の外周側に向かって伝熱管パネルの周方向の枚数を多くすることにより、伝熱管パネルの配置密度を均一に近付け、熱交換器の表面積を増大させて熱交性能を高めることができる。
【００１８】
本発明の第２態様に係るガス化炉は、上述のガス冷却装置を備えたものであるため、上記の各作用・効果を奏するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係るガス化炉のガス冷却装置およびこれを備えたガス化炉によれば、生成ガスを冷却する熱交換器の性能を低下させることなくアニュラス部の幅を一定に近付けて圧力容器の直径を最適化するとともに、除煤装置の挿入機構部の負担を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るガス冷却装置を適用可能なガス化炉の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のII部を拡大した縦断面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う横断面により、本発明の第１実施形態を示すガス冷却装置の横断面図である。
【図４】図３のIV部拡大図である。
【図５】(A),(B)は、それぞれ除煤装置の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示すガス冷却装置の横断面図である。
【図７】除煤装置の別な実施例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［ガス化炉全体の説明］
図１は、本発明に係るガス冷却装置を適用可能なガス化炉の一例を示す縦断面図である。このガス化炉１は、石炭等の炭素質固体燃料を加圧環境下でガス化した後、一般的な鋼管の耐熱温度まで冷却して温度低下させた生成ガスを炉外へ供給するもので、以下の説明では微粉状の石炭をガス化するものとするが、特にこれに限定されることはない。なお、石炭以外の炭素質固体燃料としては、石油コークスの他、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料を例示できる。
【００２２】
ガス化炉１は、例えば石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）に用いられる石炭（微粉炭）のガス化装置であり、円形断面形状の圧力容器Ｐｖの内部に、同じく円形断面形状の炉壁Ｆｗが収容された二重構造となっていて、ガス生成部２とガス冷却部３とを主要構成要素とする周知の基本構成を備えている。
【００２３】
ガス化炉１の上流側（図１に向かって左半分）に設けられたガス生成部２の底部には燃焼部４が設けられ、この燃焼部４に供給された微粉炭をガス化して得られる生成ガスが、ガス生成部２の下流側（図１に向かって右半分）に設けられたガス冷却部３に導かれ、ガス冷却部３に設けられたガス冷却装置５の複数の熱交換器１０により冷却される。冷却された生成ガスは、ガス化炉１の外部に設けられた図示しないチャー回収装置を始めとする各種の精製設備によって未燃焼成分であるチャーや、粉塵、硫黄分等の不要な成分を除去された後、例えば図示しないガスタービン発電設備の燃料ガスとして供給される。チャー回収装置にて回収されたチャーはガス化炉１の燃焼部４に再供給されて微粉炭と共に燃焼する。
【００２４】
炉壁Ｆｗの内部空間は生成ガス流路となる煙道７となり、圧力容器Ｐｖと炉壁Ｆｗとの間に形成された空間はアニュラス通路８となっている。アニュラス通路８には、後述する熱交換器１０の伝熱パネル１１を固定する管寄せと呼ばれる構造部材が設置されるとともに、圧力容器Ｐｖの内部を点検する作業者の歩行用スペースが設けられる。
【００２５】
ガス冷却装置５は、ガス冷却部３の炉壁Ｆｗ（煙道７）内の長手方向に沿って複数のシンガスクーラーと呼ばれる熱交換器１０が配置された構成であり、これら複数の熱交換器１０と順次熱交換することによって生成ガスは冷却されてゆく。生成ガスの温度は、上流側の熱交換器１０（図１中上方のもの）から下流側の熱交換器１０（図１中下方のもの）に向かって順次低下するので、複数の熱交換器１０は、それぞれ温度仕様等が異なったものとなっている。
【００２６】
こうして、ガス生成部２にて生成された約１０００℃の生成ガスは、ガス化炉後流側の精製設備（各種機器類や配管に使用する鋼管等）に適合する温度まで冷却される。この冷却によって回収された熱エネルギーは、各熱交換器１０の内部を流れる水や他の液体類の加熱に用いられる。例えば水は石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）に備えられた蒸気タービン発電設備の排熱回収ボイラに供給される温水として利用される。
【００２７】
［第１実施形態］
次に、ガス冷却装置５の第１実施形態について説明する。
図２は、図１のII部を拡大した縦断面図であり、図３は、図２のIII-III線に沿う横断面により、本発明の第１実施形態を示すガス冷却装置５の横断面図である。
【００２８】
ガス冷却装置５は、前述のように、炉壁Ｆｗ（煙道７）内の長手方向に沿って複数の熱交換器１０が設置された構成である。図２に示すように、各熱交換器１０は、それぞれ伝熱管１１をつづら折り状に屈曲させて平板状に形成された複数の伝熱管パネル１２が、図３、図４にも示すように、それら各々の一辺１２ａを煙道７内部の長手軸方向に沿う任意の熱交換器基準線ＣＡに沿わせ、且つ熱交換器基準線ＣＡを中心に放射状に配置された構造となっている。
【００２９】
本実施形態において、熱交換器基準線ＣＡは煙道７の中心軸線ＣＬ（図１参照）、即ち圧力容器Ｐｖおよび炉壁Ｆｗの中心軸線と一致しているが、一致させないことも考えられる。煙道７の軸方向視（図３参照）において、熱交換器１０は円形の断面形状を付与されており、これを囲む炉壁Ｆｗの横断面形状も円形となっている。そして、熱交換器１０、炉壁Ｆｗ、圧力容器Ｐｖが中心軸線ＣＬ（熱交換器基準線ＣＡ）を中心に同心円状となっている。
【００３０】
煙道７の軸方向視（図３参照）において、伝熱管パネル１２の周方向の枚数は、熱交換器基準線ＣＡの近傍から外周側に向かって段階的に、且つ同心円状に多くなるように伝熱管パネル１２が配置されている。具体的には、図３のIV部を拡大した図４に示すように、複数の伝熱管パネル１２は、その熱交換器基準線ＣＡ側の辺１２ａの半径位置が熱交換器基準線ＣＡに近い半径Ｒ１で配置されたものと、熱交換器基準線ＣＡから遠い半径Ｒ２で配置されたものとの２種類があり、これらが交互に配置されている。
【００３１】
そして、半径Ｒ１の位置における各伝熱管パネル１２の隣接間隔Ｓ１と、半径Ｒ２の位置における各伝熱管パネル１２の隣接間隔Ｓ２とがほぼ同じ幅に設定されている。つまり、熱交換器基準線ＣＡに近い範囲では伝熱管パネル１２が１枚置きに間引きされたようになっている。なお、各伝熱管パネル１２の外周側の辺は全て同じ半径位置にあり、これによって熱交換器１０の外周輪郭形状が円形になっている。
【００３２】
さらに、図１から図３に示すように、ガス冷却装置５には除煤装置１５が設けられている。この除煤装置１５は、ガス冷却部３の外部から圧力容器Ｐｖと炉壁Ｆｗとを貫通して煙道７の内部、且つ複数の熱交換器１０の間に挿入、および引抜可能とされた直管状の除煤管１６の先端部に除煤流体噴射部１７を設けたものである。除煤流体噴射部１７は、図５（Ａ）に示すように、例えば円筒（円缶）状であり、除煤管１６の先端部に対してＴ字状に設けられ、その周面全周に亘って多数の噴射孔１８が穿設されている。
【００３３】
図３に示すように、圧力容器Ｐｖと炉壁Ｆｗとにおいて、除煤管１６が貫通する部分には、除煤管１６の支持および圧力容器Ｐｖ内の圧力が漏洩しないようにシールを行う挿入機構部２０，２１が設けられている。これら２つの挿入機構部２０，２１によって除煤管１６は片持ち状に支持されながら煙道７の内部に向かって水平に伸縮可能となっている。煙道７の軸方向視で、除煤装置１５は、その先端の除煤流体噴射部１７が熱交換器基準線ＣＡの位置（煙道７の中心位置）に達するまで煙道７の内部に挿入される。
【００３４】
除煤装置１５（除煤管１６）は、図示しない回転駆動機構の駆動力によって軸回りに回転することができる。除煤管１６の内部には、図示しない除煤流体供給部から高圧蒸気や高圧窒素ガス等の除煤流体ＳＲが供給され、この除煤流体ＳＲが除煤流体噴射部１７の噴射孔１８から噴射される。この状態で除煤装置１５が回転することにより、噴射孔１８から噴射された除煤流体ＳＲが煙道７内の全方向に飛散する。なお、除煤流体噴射部１７を、図５（Ｂ）に示すような球形等の他形状とし、除煤装置１５を回転させずに除煤流体ＳＲを全方向に飛散させることも考えられる。
【００３５】
以上のように構成されたガス化炉１の通常運転時において、ガス生成部２から供給されて煙道７を流れる高温の生成ガスは、ガス冷却装置５の各熱交換器１０を構成する各伝熱管パネル１２の間を通過し、各伝熱管パネル１２を形成する伝熱管１１の表面に触れることによって伝熱管１１の内部を流れる水や他の液体と熱交換して冷却され、反対に液体側は加熱されて熱エネルギーが回収される。
【００３６】
このような通常運転時には、除煤装置１５の除煤管１６は最も収縮した状態となり、その除煤流体噴射部１７が炉壁Ｆｗ側に設けられた挿入機構部２１に近接した位置に保たれる（この状態の図示は無い）。そして、ガス化炉１の運転時間が増すにつれて熱交換器１０の伝熱管パネル１２に煤等が付着していき、熱交換性能が低下してくるため、所定の運転時間の経過に伴って熱交換器１０の除煤が行われる。
【００３７】
即ち、除煤装置１５の除煤管１６が、その先端に設けられた除煤流体噴射部１７が熱交換器基準線ＣＡの位置に達するまで煙道７の内部に挿入され、除煤管１６が軸回りに回転駆動された状態で、除煤管１６の内部に高圧な蒸気や窒素ガス等の除煤流体ＳＲが供給される。これにより、除煤流体噴射部１７の周面に穿設された多数の噴射孔１８から、図２、図３に示すように除煤流体ＳＲが煙道７内の全方向に噴射される。この除煤流体ＳＲの噴射流によって熱交換器１０の伝熱管パネル１２に付着した煤が除去される。
【００３８】
このガス冷却装置５は、熱交換器１０を構成する複数の平板状の伝熱管パネル１２が、それら各々の一辺１２ａを煙道７内部の長手軸方向に沿う任意の熱交換器基準線ＣＡに沿わせ、且つ熱交換器基準線ＣＡを中心に放射状に配置されたものである。このため、煙道７の軸方向視で熱交換器１０の横断面形状を、本実施形態のような円形、あるいは四角形よりも角の多い多角形状に形成することができる。
【００３９】
これにより、耐圧性確保のため円形の断面形状を付与された圧力容器Ｐｖと、円形あるいは多角形状に形成された熱交換器１０（炉壁Ｆｗ）との間に形成されるアニュラス部８の最大幅と最小幅との差を小さくし、アニュラス部８の幅を一定に近付けることができる。本実施形態では、熱交換器１０とこれを囲む炉壁Ｆｗとが円形断面であり、同じく円形断面の圧力容器Ｐｖに対して同心円状となっているため、アニュラス部８の幅が完全に一定となっている。
【００４０】
したがって、アニュラス部８に管寄せ等の構造部材を設置したり、作業者の歩行用スペースを設けたりしても、アニュラス部８の最大幅が過剰に大きくなることがなく、これによって圧力容器Ｐｖの直径を最適な径に近付けて圧力容器Ｐｖを小型、軽量化し、ひいてはガス化炉１の建設コストを削減することができる。熱交換器１０は実質的な容量の減少がないため、その熱交換性能が低下することはない。
なお、熱交換器基準線ＣＲが煙道の中心軸線ＣＬに一致しているため、熱交換器１０を構成する各伝熱パネル１２の横幅を全て同じにすることができ、これによって熱交換器１０の製造を容易にすることができる。
【００４１】
一方、このガス冷却装置５は、熱交換器１０を煙道７内の長手方向に沿って複数設置するとともに、煙道７の内部、且つ複数の熱交換器１０の間に挿入され、軸回りに回転しながらその先端部の除煤流体噴射部１７（噴射孔１８）から除煤流体ＳＲを噴射することによって熱交換器１０に付着した煤を除去する管状の除煤装置１５を備えている。そして、この除煤装置１５は、煙道７の軸方向視で、その先端部が熱交換器基準線ＣＡの位置に達するまで煙道７の内部に挿入されるようになっている。
【００４２】
このため、片持ち状の管材である除煤装置１５を、従来のように煙道７（炉壁）の一端から他端（熱交換器１０の遠方側の端部）まで深く挿入しなくても熱交換器１０全体を除煤することができる。即ち、先端の除煤流体噴射部１７が熱交換器基準線ＣＡの位置に達するまで除煤装置１５を挿入すれば、除煤流体噴射部１７から噴射される除煤流体ＳＲを、熱交換器基準線ＣＡを中心に放射状に配置された熱交換器１０の全ての伝熱管パネル１２の両面に噴き付けて各伝熱管パネル１２を除煤することができる。
【００４３】
したがって、除煤装置１５（除煤管１６）の挿入長さを従来の半分以下にすることができ、これによって重力による除煤管１６の撓みを抑制し、除煤管１６の支持および圧力シールを行う挿入機構部２０，２１の負担を軽減させて除煤装置１５の耐久性を高めることができる。
【００４４】
除煤装置１５は、直管状の除煤管１６の先端部に、円筒状の除煤流体噴射部１７をＴ字状に設け、該除煤流体噴射部１７の円筒面に、その周方向に沿って複数の噴射孔１８を開けたものである。これにより、除煤流体噴射部１７の周面に設けられた噴射孔１８から除煤流体ＳＲを噴射すると同時に、除煤管１６を軸方向に回転させることにより、除煤流体ＳＲを全方向に噴射させ、熱交換器１０の全ての伝熱管パネル１２を効果的に除煤することができる。しかも、除煤装置１５の構造を簡素にして製造を容易にするとともに耐久性を高めることができる。
【００４５】
ところで、前述の通り、このガス冷却装置５における複数の熱交換器１０は、煙道７の軸方向視で、その伝熱管パネル１２の周方向の枚数が、熱交換器基準線ＣＡの近傍から外周側に向かって段階的に多くなるように伝熱管パネル１２が配置されている。
この熱交換器１０のように、複数の伝熱管パネル１２を、任意の熱交換器基準線ＣＡを中心に放射状に配置した場合、各伝熱管パネル１２の配置密度は熱交換器基準線ＣＡの近傍から外周側に向かって低くなる。このため、熱交換器基準線ＣＡの外周側に向かって伝熱管パネル１２の周方向の枚数を多くすることにより、伝熱管パネル１２の配置密度を均一に近付けて熱交換器１０の熱交性能を高めることができる。
【００４６】
しかも、図４に示すように、熱交換器基準線ＣＡに近い半径Ｒ２までの範囲では、伝熱管パネル１２が１枚置きに間引きされたようになっているため、除煤装置１５による除煤時において、熱交換器基準線ＣＡの位置に置かれた除煤流体噴射部１７から噴射された除煤流体ＳＲを、各伝熱管パネル１２の中心側の辺１２ａに遮られることなく、各伝熱管パネル１２の外周側まで効果的に噴射させることができる。このため、伝熱管パネル１２の除煤性を高めることができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、ガス冷却装置の第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態に係るガス冷却装置２５の横断面図である。このガス冷却装置２５は、その熱交換器基準線ＣＢが、煙道７の中心軸線ＣＬに対し、除煤装置１５の挿入部側（挿入機構部２０，２１側）に偏倚している点において第１実施形態のガス冷却装置５と相違し、その他の点においては同様である。このため、同様な各構成部には同符号を付して説明を省略する。
【００４８】
上記のように、熱交換器基準線ＣＢは、煙道７の中心軸線ＣＬに対し、除煤装置１５の挿入部側に偏倚量Ｌだけ偏倚している。この偏倚量Ｌの大きさは、例えば煙道７の半径の半分程度とされているが、これに限定されることはない。
【００４９】
このように熱交換器基準線ＣＢを除煤装置１５の挿入部側に偏倚させることにより、第１実施形態のガス冷却装置５のように熱交換器基準線ＣＡを偏倚させない場合に比べて、除煤装置１５の煙道７内部への挿入量を短くすることができる。
即ち、第１実施形態のガス冷却装置５では、除煤流体噴射部１７が煙道７の中心位置（中心軸線ＣＬ）に達するまで除煤装置１５を挿入する必要があった。一方、この第２実施形態のガス冷却装置２５では、除煤流体噴射部１７が除煤装置１５の挿入部側に偏倚した熱交換器基準線ＣＢの位置に達した時点で除煤装置１５の挿入を止めることができる。
これにより、片持ち状に支持されている除煤装置１５の突き出し量をより小さくして重力による除煤装置１５の撓み量を一層少なくし、挿入機構部の負担をさらに軽減させて除煤装置１５の耐久性を高めることができる。
【００５０】
また、このように熱交換器基準線ＣＢの位置を煙道７の中心軸線ＣＬに対して偏倚させた場合に、除煤装置１５の除煤流体噴射部１７から周囲に噴射される除煤流体ＳＲの噴射距離が均等であると、除煤流体噴射部１７から遠くの位置にある伝熱管パネル１２を効果的に除煤することができない。
そこで、本実施形態では、図７に示すように、除煤流体噴射部１７の先端側の周面に位置する噴射孔１８ａの大きさを、それ以外の噴射孔１８ｂよりも大きく形成している。
こうすれば、大きな噴射孔１８ａから噴射される除煤流体ＳＲの噴射距離が、小さな噴射孔１８ｂから噴射される除煤流体ＳＲの噴射距離よりも大きくなり、遠くの位置にある伝熱管パネル１２を効果的に除煤することができる。
【００５１】
なお、このガス冷却装置２５においても、煙道７の軸方向視において、伝熱管パネル１２の周方向の枚数は、熱交換器基準線ＣＢの近傍から外周側に向かって段階的に、且つ同心円状に多くなるように伝熱管パネル１２が配置されている。
ここでは、伝熱管パネル１２の熱交換器基準線ＣＢ側の辺の半径位置が３種類あり、これら３種類の伝熱管パネル１２の内周側の辺１２ａが、それぞれ熱交換器基準線ＣＢを中心に同心円状に配置されている。一方、各伝熱管パネル１２の外周側の辺１２ｂは、煙道７の中心軸線ＣＬに対して同心円状に配置されている。
このため、伝熱管パネル１２の熱交換器基準線ＣＢを煙道７の中心軸線ＣＬに対して偏倚させ、この偏倚した熱交換器基準線ＣＢを中心に各伝熱管パネル１２を放射状に配置したレイアウトであっても、各伝熱管パネル１２の配置密度を均一に近付けて熱交換器１０の熱交性能を高めることができる。
【００５２】
以上説明したように、上記の各実施形態におけるガス冷却装置５，２５、およびこれを備えたガス化炉１によれば、生成ガスを冷却する熱交換器１０の性能を低下させることなくアニュラス部８の幅を一定に近付けて圧力容器Ｐｖの直径を最適化し、ガス化炉１の建造コストの削減に貢献するとともに、除煤装置１５の挿入機構部２０，２１の負担を軽減させて耐久性および信頼性を高めることができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態の内容のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５４】
１  ガス化炉
２  ガス生成部
５  ガス冷却装置
７  煙道
１０  熱交換器
１１  伝熱管
１２  伝熱管パネル
１２ａ  伝熱管パネルの内側の辺
１５  除煤装置
１６  除煤管
１７  除煤流体噴射部
１８，１８ａ，１８ｂ  噴射孔
２０，２１  挿入機構部
ＣＡ，ＣＢ  熱交換器基準線
ＣＬ  煙道の中心軸線
Ｆｗ  炉壁
Ｐｖ  圧力容器
ＳＲ  除煤流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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