(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・気体流を受容するための入口を有する流路（７）を画定する流路壁（３）；
・前記流路壁（３）の内側に配置されて、前記流路を通る前記気体流のための異なる平行な複数の流動通路を生成する１以上の熱交換面（５ａ〜５ｅ）、ここで前記熱交換面（５ａ〜５ｅ）の少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の前記流動通路が埋め込まれており；
・前記流路（７）の内側に配置され、前記気体流を前記流路壁（３）から離隔して偏向させるように前記流路壁（３）に取り付けられている１以上の偏向部材（４０）；
を含む、合成ガスを冷却するための熱交換装置（１）であって、
前記偏向部材（４０）がバッフル板（４３）及び固定部材（４２）を含み、前記バッフル板（４３）は前記固定部材（４２）に接続されており、
前記バッフル板（４３）は、前記気体流を前記流路壁（３）から離隔して偏向させるように前記流路壁（３）の内側に配置されており、前記固定部材（４２）は前記流路壁（３）内の開口（３３）を貫通して前記流路壁（３）から外側に伸長していて、前記流路壁（３）の外側の上で前記流路壁（３）に取り付けられている、熱交換装置（１）。
【請求項２】
前記流路壁（３）が、冷却媒体のための１以上の前記流動通路を形成する複数の管路（３１）を含むメンブレンウォールである、請求項１に記載の熱交換装置（１）。
【請求項３】
１以上の前記熱交換面（５ａ〜ｅ）が、閉形状の同軸の入れ子構造の熱交換面（５ａ〜５ｅ）である。請求項１〜２のいずれか１項に記載の熱交換装置（１）。
【請求項４】
１以上の前記偏向部材（４０）が前記熱交換面の上流に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換装置（１）。
【請求項５】
前記偏向部材が、前記流路壁（３）に対して角度（β）の偏向面（４１）を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換装置（１）。
【請求項６】
個々の前記偏向部材（４０）が前記流路壁（３）の内周に沿って角度αに広がっており、角度が１０°≦α≦４５°の範囲である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換装置（１）。
【請求項７】
前記バッフル板（４３）と前記流路壁（３）の間に間隙（ｄ２）が存在する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換装置（１）。
【請求項８】
炭素質供給材料を部分的に酸化して前記合成ガスを生成させる少なくとも１つのガス化反応器（１０１）を含むプラント（１００）であって、前記ガス化反応器は生成した前記合成ガスのための放出セクション（１０３）を含み、前記プラント（１００）は請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換装置（１）を有する少なくとも１つのセクションを更に含み、前記流路（７）の入口は前記ガス化反応器（１０１）の生成した前記合成ガスのための前記放出セクション（１０３）と流体連絡している、前記合成ガスを製造するための前記プラント（１００）。
【請求項９】
（ａ）気体流を受容するための入口を有する流路を画定する流路壁（３）を与え；
（ｂ）前記流路壁（３）の内側に配置されて、前記流路を通る前記気体流のための異なる平行な複数の流動通路を生成する１以上の熱交換面（５ａ〜ｄ）を与え、ここで前記熱交換面（５ａ〜ｄ）の少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の前記流動通路が埋め込まれており；
（ｃ）前記流路壁に取り付けることによって前記気体流を前記流路壁（３）から離隔して偏向させる１以上の偏向部材を流路の内側に設置する；
ことを含む、熱交換装置を組み立てる方法であって、
１以上の前記偏向部材（４０）がバッフル板（４３）及び固定部材（４２）を含み、前記バッフル板（４３）は前記固定部材（４２）に接続されており、前記（ｃ）工程は、
（ｃ１）前記流路壁（３）内に開口（３３）を与え；
（ｃ２）前記バッフル板（４３）を有する１以上の前記偏向部材（４０）を前記流路壁（３）の内側に配置し、前記固定部材（４２）を前記流路壁（３）内の前記開口（３３）を貫通して前記流路壁（３）の外側に向けて突出させ；
（ｃ３）前記偏向部材（４０）を前記流路壁（３）の外側に取り付ける；
ことを含む、方法。
【請求項１０】
・前記熱交換面（５ａ〜５ｅ）から排出される前記流体熱交換媒体の温度を求め；
・前記偏向部材（４０）の数、寸法、位置、及び／又は形状を調節する；
ことを更に含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成ガスを冷却するための熱交換装置に関する。本発明はまた、合成ガスを製造するためのプラント、及びかかる熱交換装置を組み立てる方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
シンガスとも呼ばれる合成ガスを製造するためのガス化プロセスにおいては、炭素質供給材料をガス化反応器内で部分的に酸化する。炭素質供給材料は、石炭、重質石油残渣、及び／又はバイオマスであってよい。
【０００３】
当初は、生成するシンガスは通常は１３００〜１６００℃の温度を有する。シンガスがガス化反応器から排出されると、高温のシンガスは７００〜１０００℃の間の温度に急冷することができ、次にシンガスを更に冷却するために１以上の熱交換器を含む冷却セクション又はシンガス冷却器に送られる。
【０００４】
かかるシンガス冷却器は公知であり、例えばＷＯ−２０１１／０８９１４０、ＷＯ−２０１１／００３８８９、及びＷＯ−２０１２／０２８５５０に記載されている。
シンガス冷却器は、通常はシンガスのための流路を画定する流路壁を含む。流路壁は、平行なチューブ状の管路を含むメンブレンウォールによって形成される。メンブレンウォールは通常は円筒形状である。シンガスは、通常は流路を通って実質的に下向きの方向で流れる。平行なチューブ状の管路は、シンガスの流れの方向に対して平行に、即ち実質的に垂直に伸びている。
【０００５】
メンブレンウォールのチューブ状の管路は、一緒に接続されて気密壁を形成している。チューブ状の管路は直接一緒に接続することができ、又はフィンを介して接続して所謂チューブ−フィン−チューブ配列を形成することができる。接続は溶接によって形成することができる。水のような冷却媒体を、流路壁のチューブ状の管路を通して流す。
【０００６】
流路壁の内側においては、複数の入れ子構造の熱交換面が流路内に配置されており、流体熱交換面には、水蒸気のような流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれており、流体熱交換媒体を供給及び排出するための供給及び排出接続部を含んでいる。
【０００７】
入れ子構造の熱交換面は任意の好適な形状を有していてよいが、通常は円筒形である。入れ子構造の熱交換面には（流れの方向に対して垂直方向において）異なる寸法を与えて、これらを同軸方向に配置して、より小さい熱交換面をより大きな熱交換面の内側に配置する。
【０００８】
熱交換面は、流体熱交換媒体を供給及び排出するための供給及び排出接続部に接続されているらせん形状の導管によって形成することができる。
隣接する入れ子構造の熱交換面の間にシンガスのための異なる複数の流動通路が形成され、外側の熱交換流路とメンブレンウォールの間に１つの外側の流動通路が形成される。最も内側の熱交換面の内側の流動通路は閉止することができ、又は閉止可能にすることができる。
【０００９】
流路壁によって形成される流路内に、入れ子構造の熱交換面を支持するための支持構造体が更に与えられる。支持構造体には、流路壁の中心の交差部から伸びる複数のアームを含ませることができる。
【００１０】
熱交換面は支持構造体上に載置することができ、或いは熱交換面は支持構造体から垂下させることができる。１以上の熱交換面を、例えば溶接接合によって支持構造体に接続することができる。支持構造体は、流路壁、又は流路壁内の耐荷重構造体に接合することができる。
【００１１】
流路壁のメンブレンウォールを通って流れる冷却媒体は、通常は、入れ子構造の熱交換面を通って流れる流体熱交換媒体とは異なる供給源からもたらされる。メンブレンウォールのための冷却媒体は、その沸点よりも僅かに低い温度、例えば６８ｂａｒ（ｇ）の圧力において２７０℃の温度において液体水であってよく、この場合には、入れ子構造の熱交換面のための流体熱交換媒体は水蒸気であってよく、これを約２７０℃の所謂飽和水蒸気として熱交換面に導入し、約４００℃の所謂過熱水蒸気として熱交換面から排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＷＯ−２０１１／０８９１４０
【特許文献２】ＷＯ−２０１１／００３８８９
【特許文献３】ＷＯ−２０１２／０２８５５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
シンガス冷却器が、入れ子構造の熱交換面から排出される流体熱交換媒体を更なる目的のために用いるプラントの一部である場合には、熱交換面から排出される流体熱交換媒体の温度を調整及び／又は保証することが必要な可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
１つの目的は、シンガスからメンブレンウォールを通って流れる冷却媒体への熱伝達、及びシンガスから入れ子構造の熱交換面を通って流れる流体熱交換媒体への熱伝達をより正確に制御することができる改良されたシンガス冷却器を提供することである。更なる目的は、熱交換面から排出される流体熱交換媒体の温度をより正確に制御するようにシンガス冷却器を構成することである。
【００１５】
一形態によれば、
・気体流を受容するための入口を有する流路(flow channel)を画定する流路壁；
・流路の内側に配置されて、流路を通る気体流のための異なる平行な複数の流動通路(flow path)を生成する１以上の熱交換面、ここで熱交換面の少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれており；
・流路の内側に配置され、気体流を流路壁から離隔して偏向させるように流路壁に取り付けられている１以上の偏向部材；
を含む、合成ガスを冷却するための熱交換装置が提供される。
【００１６】
この熱交換装置は、特に、１０００〜７００℃の範囲の温度を有する合成ガスを受容して冷却するのに好適な熱交換装置である。
異なる流動通路は、異なる熱交換面の間の１以上の流動通路、及び流路壁に沿った流動通路を含む。
【００１７】
偏向部材が流路壁から内側に突出して、気体流を流路壁から離隔して偏向させ、それによって流路壁に沿った流動通路を通る流れを減少させる。他の流動通路を通る流れの速度及び質量流量は増加し、それによって気体流と熱交換面及びそれを通って流れる流体熱交換媒体、通常は水蒸気の間の熱交換が増加する。気体流と流路壁の間の熱交換は減少する。したがって、熱交換面から排出される熱交換媒体の出口温度はより高くなる。偏向部材を用いて、流体熱交換媒体の出口温度を調整して最適にすることができる。偏向部材は、流路壁に取り外し可能に接続することができる。偏向部材を取り外すか又は加えることによって、流体熱交換媒体の出口温度を特定の温度要求に合致させるように特定の範囲内で変化させることができる。
【００１８】
熱交換装置によって冷却される気体は、合成ガス又はシンガスである。
熱交換面には、流体熱交換媒体を供給及び排出するための供給及び排出接続部を含ませることができる。
【００１９】
偏向部材は、任意の好適な方法で、例えば偏向板として具現化することができる。
一態様によれば、流路壁は、冷却媒体のための１以上の流動通路を形成する複数の管路を含むメンブレンウォールである。
【００２０】
この態様によれば、偏向部材によって気体流をメンブレンウォールから離隔して偏向させて、それによって気体流と冷却媒体の間の熱交換を減少させ、気体流と熱交換面内の流体熱交換媒体の間の熱交換を増加させる。
【００２１】
複数の管路は、互いと直接接続することができ、或いはフィンによって相互に接続することができる。後者の場合には、偏向部材をフィンに取り付けることができる。フィンは、偏向部材をそれに取り付ける容易で信頼できる方法で使用することができる。
【００２２】
偏向部材は更に、外側の熱交換面に取り付けることができる。しかしながら、これは、流路壁と熱交換面の間の熱膨張係数の差のために問題を引き起こす可能性がある。したがって、偏向部材は熱交換面と直接接触しないように配置することができる。
【００２３】
一態様によれば、１以上の熱交換面は、閉形状の同軸の入れ子構造の熱交換面である。
閉形状は、三角形又は四角形のような任意の好適な形状を有していてよいが、好ましくは閉形状は円形であり、したがって入れ子構造の熱交換面は、例えばＷＯ−２０１１／００３８８９及びＵＳ−５，４８２，１１０に記載されているような円筒形の形状を有する。熱交換面は、通常は円筒形である流路壁内に同軸状に配置するか又は入れ子状に配置することができる。場合によっては、支持構造体によって入れ子構造の熱交換面の一連の２以上の束を支持することができる。
【００２４】
熱交換面は、閉形状の複数の入れ子構造の熱交換面として組み立てることができ、これによれば、内側の熱交換面に、隣接する外側の熱交換面よりも大きな構造的高さを与えて、それぞれの熱交換面を、外部から叩打部材（加熱表面清掃装置）によって、他の熱交換面を貫通する必要なしに清掃することができるようにする。
【００２５】
偏向部材は、流動通路の内側において、流路壁とこの流動通路に近接しているか又は少なくとも部分的に近接している外側の熱交換面の間、好ましくはこの流動通路の入口に配置することができる。しかしながら、これは流路壁と外側の熱交換面の間の空間内におけるスラグ及びフライアッシュの蓄積を引き起こすであろう。
【００２６】
一態様によれば、１以上の偏向部材を熱交換面の上流に配置する。
熱交換面の上流に偏向部材を配置することによって、気体流を過度に攪乱させることなく外側の熱交換面と流路壁の間の気体流が最小になる。気体流の方向が下向きであるように熱交換装置を構成する場合には、偏向部材は熱交換面の上方に配置する。
【００２７】
偏向部材は、好ましくは、流路の内側に配置される熱交換面には接続しない。偏向部材は、（図４ｃを参照して下記においてより詳細に記載するように）外側の熱交換面の上端又は上方のチューブと偏向部材の間に間隙「ｄ」を残すように配置することができる。この間隙は、２〜１０ｍｍ、例えば３〜５ｍｍであってよい。間隙は、本体中心軸Ｒの方向において測定することができる。間隙はまた、偏向部材と外側の熱交換面の間の最も短い距離として規定することもできる。
【００２８】
これによって、流路壁と熱交換面の間の熱膨張係数の差からもたらされる可能性がある問題が阻止される。
間隙の寸法は、具体的な要件に対して適合及び最適化することができる。
【００２９】
一態様によれば、偏向部材は、流路壁に対して角度（β）である偏向面を含む。
偏向面はバッフル板によって形成することができる。
偏向面は、流路壁から角度βで流路中に突出し、ここで角度βは、下向き方向の気体流の主要方向又は流路壁の本体中心軸Ｒと、偏向面が流路壁から伸長する方向の間の角度である。角度βは、１０°≦β≦４５°の範囲、好ましくは１５°≦β≦２５°の範囲であってよい。かかる偏向面によって気体流の滑らかな偏向が与えられる。
【００３０】
一態様によれば、個々の偏向部材は流路壁の内周に沿って角度αに広がっており、この角度は１０°≦α≦４５°の範囲、好ましくは１０°≦α≦２０°の範囲である。
示されている範囲の角度に広がる偏向部材を与えることによって、偏向部材は比較的小さく維持され、これにより設置及び取り外しが比較的容易になる。また、これにより、限定された範囲の内周の上に偏向部材を与えることによって、気体流と流路壁の間の熱伝達を比較的正確に調整することが可能になる。例えば、それぞれ３０°をカバーする６つの偏向部材を与えて、それによって流路壁の内周の半分に広げることができる。気体流と流路壁の間の熱伝達が高すぎるとみなされる場合には、１以上の更なる偏向部材を加えることができる。気体流と流路壁の間の熱伝達が低すぎるとみなされる場合には、１以上の偏向部材を取り外すことができる。
【００３１】
偏向部材は、流路壁の内側の上に溶接することによって流路壁に取り付けることができる。しかしながら、実際には、特にそれから熱交換面が垂下している支持構造体、及び流体熱交換媒体を運ぶ放出又は供給ラインのために、流路壁の内側には取付及び溶接を行う作業者のための作業空間が少ししかないので、これは困難である可能性がある。
【００３２】
一態様によれば、偏向部材はバッフル板及び固定部材を含み、バッフル板は固定部材に接続されており、バッフル板は気体流を流路壁から離隔して偏向させるように流路の内側に配置されており、固定部材は流路壁内の開口を貫通して流路壁から外側に伸びていて、流路壁の外側の上で流路壁に取り付けられている。
【００３３】
この態様は、下記において図５ａ〜５ｃを参照してより詳細に記載する。バッフル板は偏向面を含む。
これによって、偏向部材を好ましくは流路壁の外側から溶接することによって取り付けることが可能である。而して、溶接操作などを行うために作業者が流路壁に入り込む必要はない。偏向部材は未だに流路壁の内側を通して配置及び取り外す必要があるが、取付及び取り外しは外側から行われる。
【００３４】
偏向部材は、固定部材を収容する開口を有する１以上の板材（パッド又はシール板と呼ぶ）を用いることによって流路壁の外側に取り付けることができる。この板材は、流路壁の外側に接して配置される。１つより多い板材を用いる場合には、板材は流路壁の外側に接して積層させる。
【００３５】
流路壁の開口と固定部材の間にタイトフィット(tight fit)を与えることができる。或いは、流路壁内の開口に固定部材よりも大きな寸法を与えて、流路壁に対して所望の位置に偏向部材を配置することを可能にする。１以上の板材の外側の板材（パッド又はシール板）によって、固定部材と外側の板材内の開口の間にタイトフィットを与えることができる。タイトフィットという用語は、溶接によって気密に閉止することができる嵌合を示すように用いられる。タイトフィットは１〜２ｍｍの範囲の間隙を含む。
【００３６】
一態様によれば、バッフル板と流路壁の間に間隙（ｄ２）が存在する。この間隙は図５ｃに示されており、好ましくは１〜５ｍｍの範囲である。この間隙をバッフル板の最も上流側の端と流路壁の間に存在させて、バッフル板と流路壁の間の熱膨張の差を克服することができる。
【００３７】
更なる形態によれば、炭素質供給材料を部分的に酸化して合成ガスを生成させる少なくとも１つのガス化反応器を含み、ガス化反応器は生成した合成ガスのための放出セクションを含み、プラントは上述の請求項のいずれかに記載の熱交換装置を有する少なくとも１つのセクションを更に含み、流路の入口はガス化反応器の生成した合成ガスのための放出セクションと流体連絡している、合成ガスを製造するためのプラントが提供される。
【００３８】
使用の際には、生成した合成ガスによって、流路壁の流路を通る気体流が形成される。
ガス化反応器と熱交換装置の間には、シンガスの最初の冷却を得るための急冷手段のような更なる設備を存在させることができる。また、熱交換装置の下流に更なる熱交換装置を存在させて、ガスを更に冷却することができる。
【００３９】
一態様によれば、
（ａ）気体流を受容するための入口を有する流路を画定する流路壁を与え；
（ｂ）流路の内側に配置されて、流路を通る気体流のための異なる平行な複数の流動通路を生成する１以上の熱交換面を与え、ここで熱交換面の少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれており；
（ｃ）流路壁に取り付けることによって気体流を流路壁から離隔して偏向させる１以上の偏向部材を流路の内側に設置する；
ことを含む、熱交換装置を組み立てる方法が提供される。
【００４０】
動作（ａ）には、冷却媒体のための１以上の流動通路を形成する複数の管路を含むメンブレンウォールとして形成される流路壁を与えることを含ませることができる。
動作（ｂ）には、１以上の閉形状の同軸の入れ子構造の熱交換面を与えることを含ませることができる。
【００４１】
動作（ｃ）には、溶接によって１以上の偏向部材を取り付けることを含ませることができる。
一態様によれば、１以上の偏向部材はバッフル板及び固定部材を含み、バッフル板は固定部材に接続されており、（ｃ）は、
（ｃ１）流路壁内に開口を与え；
（ｃ２）バッフル板を有する１以上の偏向部材を流路壁の内側に配置し、固定部材を流路壁内の開口を貫通して流路壁の外側に向けて突出させ；
（ｃ３）偏向部材を流路壁の外側に取り付ける；
ことを含む。
【００４２】
（ｃ１）に関して、開口は既に製造されている流路壁内に形成することができ、或いは流路壁を製造する際に形成することができる。
（ｃ１）に関して、流路壁はチューブ−フィン−チューブ配列によって形成されるメンブレンウォールであってよく、ここでは開口はフィン内に形成される。開口は、固定部材とタイトフィットを生成させるような寸法にすることができる。
【００４３】
一態様によれば、本方法は、
・熱交換面から排出される流体熱交換媒体の温度を求め；
・偏向部材の数、寸法、位置、及び／又は形状を調節する；
ことを更に含む。
【００４４】
温度の決定は、測定又はシミュレーションによって行うことができる。
結果に応じて、偏向部材を調節することができ、例えば、
・偏向部材の数を増加又は減少させることができ；
・偏向面の長さ及び／又は偏向部材が覆う流路壁の内周に沿った角度αなどの偏向部材の寸法を調節することができ；
・偏向部材の位置を変化させることができ（これは、熱交換装置の上流の非対称の状態の結果として気体流が流路全体に均一に分布していない状況において特に有用である）；
・偏向面と流路壁の間の角度βのような偏向部材の形状を変化させることができる。
【００４５】
ここで、例のみの目的で添付の図面を参照して複数の態様を記載する。図面において、対応する参照記号は対応する部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、合成ガスを製造するためのプラントの概要図を示す。
【図２】図２は、一態様による熱交換装置の側面図を示す。
【図３ａ】図３ａは、メンブレンウォールの部品の断面上面図を示す、
【図３ｂ】図３ｂは、熱交換装置の断面図を示す。
【図４ａ】図４ａは、熱交換装置の一部の断面図を示す。
【図４ｂ】図４ｂは、熱交換装置の一部の上面図を示す。
【図５ａ】図５ａは、偏向部材を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、開口を含むメンブレンウォールの一部を示す。
【図５ｃ】図５ｃは、偏向部材及びメンブレンウォールの断面側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、炭素質供給材料を部分的に酸化して合成ガスを生成させる少なくとも１つのガス化反応器１０１を含む、合成ガスを製造するためのプラントを断面で模式的に示す。ガス化反応器１０１は、生成したシンガスを冷却する熱交換ユニット１０４の上部セクション中に開口している、生成したシンガスのための上向きに傾斜している放出セクション１０３を含む。更に、傾斜した放出セクション１０３内に冷却又は急冷手段を存在させることができる。
【００４８】
熱交換ユニット１０４は、圧力容器を形成して熱交換装置１を収容する、閉じられた円筒形の外壁２を含む。熱交換ユニット１０４は、熱交換装置１を貫通して伸長し、而してこれも熱交換装置１の一部である円筒形の内部流路壁３を更に含む。熱交換装置１は、図２を参照してより詳細に記載する。
【００４９】
図１は模式図であることが理解される。バーナー、酸素、燃料、スラグ、冷却液の供給及び放出ライン、急冷装置等のような多くの細部は、明確にする理由のために示していない。
【００５０】
図２は、熱交換装置１をより詳細に示す。熱交換装置１は、本体中心軸Ｒを有する円筒形の内部流路壁３を含む。流路壁３は、相互に接続されて（気体）流路７を閉じ込める気密の管状膜を形成している平行な垂直の冷却液導管によって形成されている。流路壁３の管路を通して水のような冷却媒体を流す。
【００５１】
ガス化器ユニットの放出セクション１０３は、流路７の入口の中に開口している。シンガスは、矢印Ａ（図１も参照）の方向に、ガス化器ユニットの放出セクション１０３から上向きに熱交換ユニット１０４中に流れ、流路７を通して下部の出口領域に流れる。
【００５２】
流路壁３は、５つの模式的に示されている入れ子構造の同軸熱交換面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、及び５ｅを収容している。実施に際しては、２以上、例えば熱交換面５ａ及び５ｂを用いることができる。流路壁３と同様に、熱交換面５ａ〜５ｅは、平行な管状路で構成される。場合によっては、熱交換面５ａ〜ｅの管状路は螺旋巻回状であってよい。
【００５３】
熱交換面５ａ〜５ｅには、流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれている。したがって、熱交換装置１は１以上の冷却剤供給ライン１１を含み、これは１以上のマニホールド又はディストリビューター１２によって、熱交換面５ａ〜５ｅ内に埋め込まれている流動通路と流体連絡している別々の冷却剤供給ライン１３に分割されている。熱交換装置１は更に別々の冷却剤放出ライン１４を含んでおり、これは１以上のマニホールド又はヘッダー１５によって１以上の結合冷却剤放出ライン１６に結合されている。供給ライン及び放出ラインの配置を逆転させることもできる。
【００５４】
熱交換面５ａ〜５ｅを支持するために支持構造体２０が与えられている。支持構造体は、ＷＯ−２０１１／００３８８９において説明されているような任意の好適な形態を有していてよい。支持構造体には、中心の交差部から伸長して流路壁３に取り付けられている３つ、４つ、又はそれ以上のアームを含ませることができる。
【００５５】
支持構造体及び冷却剤ラインが存在することによって、熱交換面５ａ〜５ｅの上方の領域は作業者の手が届きづらく、流路壁３の内側で溶接操作を行うことは困難である。
それぞれの熱交換面５ａ〜５ｅの下端は、それぞれ隣接する外側の熱交換面の下端を超えて伸長している。このようにすると、叩打装置（図示せず）を用いることによって、それぞれの個々の熱交換面を個々に清掃することができる。
【００５６】
流路壁３は流路７を画定し、その中に熱交換面５ａ〜５ｅによって放出口へ向かう異なる平行の流動通路が生成される。最も内側の熱交換面５ｅの内側の流動通路は、閉止部材１７によって閉止することができる。
【００５７】
図２は更に、流路７の内側に配置され、流路壁３に取り付けられて、気体流を流路壁３から離隔して偏向させる偏向部材４０を示す。
図３ａは、フィン３２によって相互接続されて気密の管状膜を形成している平行な垂直の冷却液導管３１によって形成されている流路壁３の一部の（本体中心軸Ｒの方向の）断面上面図を模式的に示す。フィンの１つにおいては、下記においてより詳細に説明するように開口３３が模式的に示されている。
【００５８】
図３ｂは、熱交換装置１の一部の（本体中心軸Ｒに対して垂直の方向の）断面図を模式的に示し、導管３１、本体中心軸Ｒに対して同軸に配置されている入れ子構造の熱交換面５ａ〜５ｅ、及び熱交換面５ａ〜５ｅの上流に、偏向部材と熱交換面の間に間隙ｄを残して配置されている偏向部材４０の存在をより詳細に示している。間隙ｄは、図４ａにおいてより詳細に示す。
【００５９】
図４ａは、流路壁３に対する偏向部材４０の（本体中心軸Ｒに対して垂直方向の）断面図を模式的に示す。例として、図４ａは導管３１を示している。偏向部材４０は、矢印Ａ’によって模式的に示されるように、気体流を流路壁３から離隔して偏向させる偏向面４１を含む。偏向面４１は、流路壁３又は縦軸Ｒに対して角度βで配されている。
【００６０】
図４ｂは、熱交換装置１の一部の上面図を模式的に示し、フィン３２によって相互接続されている平行な垂直の冷却液導管３１を含む流路壁３を示している。偏向面４１を有する偏向部材４０も示されている。偏向面４１は、気密シールが形成されるように流路壁３の形状に合致している外側端４５を有する。偏向面４１は、流路壁３に対して同軸に伸びる環状セクションの一部を形成する内側端４６を更に有する。偏向部材４０は、本体中心軸Ｒに対して角度αに広がっている。この角度は、１０°≦α≦４５°の範囲、好ましくは１０°≦α≦３０°の範囲である。
【００６１】
図５ａは、バッフル板４３及び固定部材４２を含む偏向部材４０を示す。
図５ｂは、流路壁３の一部を示し、２つの導管３１及びその間に配置されているフィンを示している。フィン３２は、固定部材４２を開口３３内に配置することを可能にする寸法を有する開口３３を含む。
【００６２】
図５ｃは、バッフル板４３及び流路壁３を貫通して伸長している固定部材４２を含む偏向部材を示す導管３１の位置における流路壁３の断面図を模式的に示す。パッド４７及びシール板４８が更に示されている。パッド４７は、固定部材４２を貫通させることができる開口を含む流路壁３に溶接されている。パッド４７は、流路壁３の外側に合致する形状を有する。シール板４８はパッド４７に溶接されている。シール板４８は、固定部材４２を貫通させることができる開口を含む。
【００６３】
図５ｃは、流路壁３と、偏向部材４０又は偏向面４１の外側端４５の間の間隙ｄ２を模式的に示す。この間隙ｄ２は、本体中心軸Ｒに対して垂直の放射方向において測定され、偏向部材４０又は偏向面４１と流路壁３の間の熱膨張の差を克服するために存在させており、好ましくはこの間隙ｄ２を通る気体流を最小にするために可能な限り小さく維持する。間隙ｄ２は、好ましくは２ｍｍより小さい。
【００６４】
次に、組立方法をより詳細に記載する。この方法は、（ａ）気体流を受容するための入口を有する流路を画定する流路壁３を与え；（ｂ）流路３の内側に配置されて、流路を通る気体流のための異なる平行な複数の流動通路を生成する１以上の熱交換面５ａ〜ｄを与え、ここで熱交換面５ａ〜ｄの少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれており；（ｃ）流路壁に取り付けることによって気体流を流路壁３から離隔して偏向させる１以上の偏向部材を流路の内側に設置する；ことを含む。
【００６５】
動作（ｃ）は、偏向部材４０を熱交換装置１の頂部から挿入し、流路壁内に形成されている開口３３を貫通して固定部材４２をスライドさせることを含む。この前又は後にパッド４７を流路壁３に溶接して、偏向部材を挿入した後に、固定部材もパッド４７内の開口を貫通して伸長するようにする。次に、シール板４８をパッド４７に溶接し、固定部材４２をシール板４８に接触させて溶接して、気密シールを生成させる。
【００６６】
偏向部材は、流路壁３の外周に沿って全部、或いは外周の一部のみに沿って取り付けることができる。
図５ａ〜５ｃに示されるように、開口３３は、開口３１と固定部材４２の間にタイトフィットが形成されるようなものである。これは、半径方向の位置しか変化させることができないので、偏向部材４０の位置決めを比較的容易にするためである。しかしながら、これによって、偏向部材を位置決めする際に位置決めの自由度が制限される可能性がある。
【００６７】
別の態様によれば、開口３３は固定部材４２よりも幅が広く高さが高い。フィン３２は、更に所定の高さにおいて隣接するチューブ３１の間で完全に切除して、円周方向及び縦／軸方向において固定部材４２と開口３３の端部の間に隙間を生成させることができる。また、パッド４７内の開口の寸法は、開口３３の寸法と同じか、或いは少なくとも固定部材４２の寸法よりも大きく選択される。シール板４８内の開口の寸法は、この開口と固定部材４２の間にタイトフィットが生成するように選択される。例えば、シール板４８内の開口の寸法は、固定部材４２の寸法よりも１〜２ｍｍ大きい範囲で選択される。この態様は、偏向部材４０を、それを接続する前の流路壁に対して全ての方向（半径方向、円周方向、及び高さ方向（縦軸Ｒに平行））において整列させることができるという有利性を有する。
【００６８】
或いは、パッド４７及びシール板４８の代わりに、この開口と固定部材４２の間にタイトフィットが生成するように選択される開口を有する１つのシール板のみが与えられる。
上記の記載は例示の意図であり、限定の意図はない。而して、以下に示す特許請求の範囲から逸脱することなく記載した発明に対して修正を行うことができることは、当業者に明らかになるであろう。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）・気体流を受容するための入口を有する流路（７）を画定する流路壁（３）；
・流路（３）の内側に配置されて、流路を通る気体流のための異なる平行な複数の流動通路を生成する１以上の熱交換面（５ａ〜５ｅ）、ここで熱交換面（５ａ〜５ｅ）の少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれており；
・流路（７）の内側に配置され、気体流を流路壁（３）から離隔して偏向させるように流路壁（３）に取り付けられている１以上の偏向部材（４０）；
を含む、合成ガスを冷却するための熱交換装置（１）。
（２）流路壁（３）が、冷却媒体のための１以上の流動通路を形成する複数の管路（３１）を含むメンブレンウォールである、（１）に記載の熱交換装置（１）。
（３）１以上の熱交換面（５ａ〜ｅ）が、閉形状の同軸の入れ子構造の熱交換面（５ａ〜５ｅ）である。（１）〜（２）のいずれかに記載の熱交換装置。
（４）１以上の偏向部材（４０）が熱交換面の上流に配置されている、（１）〜（３）のいずれかに記載の熱交換装置（１）。
（５）偏向部材が、流路壁（３）に対して角度（β）の偏向面（４１）を含む、（１）〜（４）のいずれかに記載の熱交換装置（１）。
（６）個々の偏向部材（４０）が流路壁（３）の内周に沿って角度αに広がっており、角度が１０°≦α≦４５°の範囲、好ましくは１０°≦α≦２０°の範囲である、（１）〜（５）のいずれかに記載の熱交換装置（１）。
（７）偏向部材がバッフル板（４３）及び固定部材（４２）を含み、バッフル板（４３）は固定部材（４２）に接続されており、
バッフル板（４３）は、気体流を流路壁（３）から離隔して偏向させるように流路壁（３）の内側に配置されており、固定部材（４２）は流路壁（７）内の開口（３３）を貫通して流路壁（３）から外側に伸長していて、流路壁（７）の外側の上で流路壁（７）に取り付けられている、（１）〜（６）のいずれかに記載の熱交換装置（１）。
（８）バッフル板（４３）と流路壁（３）の間に間隙（ｄ２）が存在する、（７）に記載の熱交換装置１。
（９）炭素質供給材料を部分的に酸化して合成ガスを生成させる少なくとも１つのガス化反応器（１０１）を含むプラント（１００）であって、ガス化反応器は生成した合成ガスのための放出セクション（１０３）を含み、前記プラント（１００）は（１）〜（８）のいずれかに記載の熱交換装置（１）を有する少なくとも１つのセクションを更に含み、流路（７）の入口はガス化反応器（１０１）の生成した合成ガスのための放出セクション（１０３）と流体連絡している、合成ガスを製造するための前記プラント（１００）。
（１０）（ａ）気体流を受容するための入口を有する流路を画定する流路壁（３）を与え；
（ｂ）流路（３）の内側に配置されて、流路を通る気体流のための異なる平行な複数の流動通路を生成する１以上の熱交換面（５ａ〜ｄ）を与え、ここで熱交換面（５ａ〜ｄ）の少なくとも１つには流体熱交換媒体のための１以上の流動通路が埋め込まれており；
（ｃ）流路壁に取り付けることによって気体流を流路壁（３）から離隔して偏向させる１以上の偏向部材を流路の内側に設置する；
ことを含む、熱交換装置を組み立てる方法。
（１１）１以上の偏向部材（４０）がバッフル板（４３）及び固定部材（４２）を含み、バッフル板（４３）は固定部材（４２）に接続されており、前記（ｃ）工程は、
（ｃ１）流路壁（７）内に開口（３３）を与え；
（ｃ２）バッフル板（４３）を有する１以上の偏向部材（４０）を流路壁（３）の内側に配置し、固定部材（４２）を流路壁（３）内の開口（３３）を貫通して流路壁（３）の外側に向けて突出させ；
（ｃ３）偏向部材（４０）を流路壁（７）の外側に取り付ける；
ことを含む、（１０）に記載の方法。
（１２）・熱交換面（５ａ〜５ｅ）から排出される流体熱交換媒体の温度を求め；
・偏向部材（４０）の数、寸法、位置、及び／又は形状を調節する；
ことを更に含む、（１０）〜（１１）のいずれかに記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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