(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化装置と、
前記ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質装置と、
前記改質ガスが流通する改質ガス通路が形成され、前記改質ガス通路を流通する前記改質ガスに冷却水を接触させて前記改質ガスを冷却する改質ガス冷却装置と、を備える改質ガス製造設備であって、
前記改質ガス冷却装置は、前記改質ガス通路内に前記冷却水を供給する冷却水供給ノズルを含み、
前記冷却水供給ノズルは、
前記冷却水を噴出する一流体ノズル部と、
前記冷却水を第１過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部と、を有し、
前記一流体ノズル部は、前記改質ガスが前記改質ガス通路内を流通する方向において、前記二流体ノズル部より上流側に位置する改質ガス製造設備。
【請求項２】
前記改質ガス冷却装置から流出する前記改質ガスの温度を計測する温度計測装置と、
前記改質ガス通路内に供給される前記冷却水の供給量を調節可能な供給量調節装置と、
制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度計測装置による計測値に基づいて、前記冷却水の供給量を調節する請求項１に記載の改質ガス製造設備。
【請求項３】
過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成装置をさらに備え、
前記過熱蒸気は、
前記第１過熱蒸気と、
前記ガス化装置及び前記改質装置で使用される第２過熱蒸気と、を含む請求項１又は２に記載の改質ガス製造設備。
【請求項４】
有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化ステップと、
前記ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質ステップと、
前記改質ステップで生成された前記改質ガスに冷却水を接触させて前記改質ガスを冷却する改質ガス冷却ステップと、を備える改質ガス製造方法であって、
前記改質ガス冷却ステップは、前記改質ガスに冷却水供給ノズルから前記冷却水を供給し、
前記冷却水供給ノズルは、
前記冷却水を噴出する一流体ノズル部と、
前記冷却水を過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部と、を有し、
前記一流体ノズル部は、前記改質ガスが流通する方向において、前記二流体ノズル部より上流側に位置する改質ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、改質ガス製造設備及び改質ガス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料を部分燃焼ガス化し、生成したガス化ガスを改質した改質ガスを製造する設備において、ガス化ガスの改質反応が行われる改質炉から流出した高温の改質ガスを冷却するために、改質炉の下流側に改質ガス冷却装置を設けることがある。このような改質ガス冷却装置として、例えば、ガス冷却塔を設けることができるが、このガス冷却塔では、改質ガスを冷却する冷却水が完全に蒸発するように、冷却水を気体で微粒化してから噴霧している。
【０００３】
空気で冷却水を微粒化しようとすると、空気には酸素が含まれているためガス冷却塔内で爆発を発生させる可能性がある。また、空気の代わりに窒素のような不活性ガスで冷却水を微粒化しようとすると、爆発の可能性はなくなるものの、改質ガスが窒素により希釈されるため、改質ガスの品質が低下するという課題がある。これに対して、特許文献１には、冷却水を、ボイラ等の蒸気生成装置で生成した過熱蒸気で冷却水を微粒化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３―２９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、改質炉から流出した改質ガスは、例えば１０００℃を超える高温である。この高温の改質ガスを、過熱蒸気で微粒化した冷却水だけで冷却しようとすると、多量の過熱蒸気が必要になる。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、改質ガスを冷却する際に必要となる過熱蒸気の量を抑制することができる改質ガス製造設備及び改質ガス製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本開示に係る改質ガス製造設備は、有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化装置と、前記ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質装置と、前記改質ガスが流通する改質ガス通路が形成され、前記改質ガス通路を流通する前記改質ガスに冷却水を接触させて前記改質ガスを冷却する改質ガス冷却装置と、を備える改質ガス製造設備であって、前記改質ガス冷却装置は、前記改質ガス通路内に前記冷却水を供給する冷却水供給ノズルを含み、前記冷却水供給ノズルは、前記冷却水を噴出する一流体ノズル部と、前記冷却水を第１過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部と、を有し、前記一流体ノズル部は、前記改質ガスが前記改質ガス通路内を流通する方向において、前記二流体ノズル部より上流側に位置する。
【０００８】
また、本開示に係る改質ガス製造方法は、有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化ステップと、前記ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質ステップと、前記改質ステップで生成された前記改質ガスに冷却水を接触させて前記改質ガスを冷却する改質ガス冷却ステップと、を備える改質ガス製造方法であって、前記改質ガス冷却ステップは、前記改質ガスに冷却水供給ノズルから前記冷却水を供給し、前記冷却水供給ノズルは、前記冷却水を噴出する一流体ノズル部と、前記冷却水を過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部と、を有し、前記一流体ノズル部は、前記改質ガスが流通する方向において、前記二流体ノズル部より上流側に位置する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の改質ガス製造設備によれば、改質ガスを、一流体ノズル部が噴出する冷却水で冷却してから、二流体ノズル部が噴出する微粒化冷却水であって、冷却水を第１過熱蒸気で微粒化した微粒化冷却水で冷却することができる。このため、微粒化冷却水だけで改質ガスを冷却する場合と比較して、改質ガスを冷却する際に必要となる過熱蒸気の量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の第１実施形態に係る改質ガス製造設備の構成フロー図である。
【図２】本開示の第１実施形態に係る冷却水供給ノズルの構成を概略的に示す構成図である。
【図３】本開示の第１実施形態に係る改質ガス製造設備の効果の一例を示す表である。
【図４】本開示の第２実施形態に係る冷却水供給ノズルの構成を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態による改質ガス製造設備について、図面に基づいて説明する。係る実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１２】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１及び図２を参照して、本開示の第１実施形態に係る改質ガス製造設備１Ａの構成について説明する。図１に示すように、改質ガス製造設備１Ａは、ガス化装置２と、改質装置３と、改質ガス冷却装置４と、を備える。
【００１３】
ガス化装置２は、有機物を含む固体物質を部分燃焼ガス化してガス化ガスを生成する装置である。第１実施形態では、ガス化装置２は、流動床方式を採用し、炉底部から流動化ガスとして過熱蒸気と酸素の混合ガスを供給するように構成されている。固体物質は、有機物を含むものであれば特に限定されず、例えば廃棄物（ごみ）やバイオマス等であってもよい。
【００１４】
改質装置３は、ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する装置である。この改質装置３は、不図示であるが、ガス化装置２で発生したガス化ガスの投入口、及び過熱蒸気と酸素との混合ガスの供給ノズルとを備えている。また、改質装置３は、内部にスチームリフォーミング用の触媒が収容されるように構成されてもよい。
【００１５】
改質ガス冷却装置４は、改質装置３で生成された改質ガスが流通する改質ガス通路５が形成され、この改質ガス通路５を流通する改質ガスに冷却水を接触させて改質ガスを冷却する装置である。また、この改質ガス冷却装置４は、改質ガス通路５内に冷却水を供給する冷却水供給ノズル７を含む。このような改質ガス冷却装置４は、例えば、ガス冷却塔である。
【００１６】
ここで図２を参照して、冷却水供給ノズル７の構成について説明する。図２に示すように、冷却水供給ノズル７は、一流体ノズル部７Ａと、二流体ノズル部７Ｂと、を有する。一流体ノズル部７Ａ及び二流体ノズル部７Ｂは、冷却水が流通する冷却水ライン９を介して、冷却水を供給可能に構成される給水装置１１に連通されている。二流体ノズル部７Ｂは、第１過熱蒸気が流通する過熱蒸気ライン１３を介して、過熱蒸気（第１過熱蒸気及び第２過熱蒸気）を生成する過熱蒸気生成装置１５に連通されている。尚、別の実施形態では、一流体ノズル部７Ａに冷却水を供給する装置と、二流体ノズル部７Ｂに冷却水を供給する装置と、をそれぞれ個別に設けてもよい。
【００１７】
一流体ノズル部７Ａは、改質ガス通路５を構成する壁面に設けられ、給水装置１１から供給された冷却水を改質ガス通路５内に噴出するものである。二流体ノズル部７Ｂは、改質ガス通路５を構成する壁面に設けられ、給水装置１１から供給された冷却水を過熱蒸気生成装置１５から供給された第１過熱蒸気で微粒化して改質ガス通路５内に噴出するものである。第１実施形態では、冷却水供給ノズル７は、複数の一流体ノズル部７Ａ及び複数の二流体ノズル部７Ｂを含んでいる。また、一流体ノズル部７Ａは、改質ガスが改質ガス通路５内を流通するガス流通方向において、二流体ノズル部７Ｂより上流側に位置している。尚、複数の一流体ノズル部７Ａは任意に配置することができ、例えば、ガス流通方向において、上流側の一流体ノズル部７Ａと下流側の一流体ノズル部７Ａとが少なくとも部分的に重なるように配置されてもよい（いわゆる千鳥配置）。同様に、複数の二流体ノズル部７Ｂも任意に配置することができる。以下では、二流体ノズル部７Ｂが噴出する冷却水を微粒化冷却水と記載する。この微粒化冷却水は、第１過熱蒸気で粉砕された冷却水であり、一流体ノズル部７Ａが噴出する冷却水と比較して微粒化された冷却水である。
【００１８】
図１に戻り、ガス化装置２、改質装置３、及び改質ガス冷却装置４以外の第１実施形態に係る改質ガス製造設備１Ａの構成について説明する。
【００１９】
改質ガス製造設備１Ａは、ガス化装置２よりも上流側に、固体物質を細かく破砕するための破砕装置６を備えてもよい。体積が大きい固体物質をそのままガス化装置２に供給すると、ガス化装置２における固体物質のガス化効率が低減するだけでなく、流動不良が生じ安定運転の妨げになる。この破砕装置６が設けられることで、固体物質を細かく破砕しない場合に比べて、ガス化装置２における固体物質のガス化効率を向上することができるとともに、ガス化装置２の安定運転が可能となる。
【００２０】
また、改質ガス製造設備１Ａは、ガス化装置２よりも上流側に、固体物質を乾燥するための乾燥装置８を備えてもよい。水分含有量が大きい固体物質をガス化装置２に供給すると、水分を蒸発させるのにより多くの熱量を発生する必要があり、すなわちより多くの酸素を供給する必要があり、改質ガスの成分のうち、二酸化炭素濃度が上昇し、一酸化炭素濃度が低下するため、改質ガスとしての品質が低下する。この乾燥装置８が設けられることで、水分含有量を低下させた固体物質をガス化装置２に供給することができるので、乾燥していない固体物質をガス化する場合に比べて、改質ガスの品質を向上することができる。尚、第１実施形態では、乾燥装置８は、破砕装置６とガス化装置２との間に位置している。
【００２１】
乾燥装置８の構成としては特に限定しないが、第１実施形態では、破砕された固体物質に熱風を曝す構成の乾燥装置８を例にして説明する。この場合、改質ガス製造設備１Ａは、燃料を燃焼させて発生した熱風を乾燥装置８に供給する熱風発生装置１０と、乾燥装置８から流出した熱風を固気分離するサイクロン１２と、を備えてもよい。サイクロン１２によって分離された気体成分が後述する燃焼炉１６に供給されるように、サイクロン１２と燃焼炉１６とが連通されている。また、サイクロン１２によって分離された固体成分が、乾燥装置８から流出する固体物質に供給されるように、サイクロン１２は、乾燥装置８とガス化装置２とを接続するダクト１４（あるいはコンベヤ）に連通している。
【００２２】
また、図１に示すように、改質ガス製造設備１Ａは、燃焼炉１６と、燃焼炉ボイラ１８と、混合器２０と、改質ガス精製装置２２と、改質ガスホルダ２４と、を備えてもよい。
【００２３】
燃焼炉１６は、後述する分岐ライン２６を流通する改質ガスと、空気とが供給され、この改質ガスと化石燃料とを燃焼する装置である。この燃焼により燃焼排ガスが発生し、燃焼炉ボイラ１８に流入する。
【００２４】
燃焼炉ボイラ１８は、燃焼炉１６から発生した燃焼排ガスと、燃焼炉ボイラ１８に供給された水とが熱交換することにより水が加熱されて過熱蒸気を発生させる装置である。第１実施形態では、この燃焼炉ボイラ１８が上述した過熱蒸気生成装置１５として機能しており、燃焼炉ボイラ１８から発生した過熱蒸気の一部は第１過熱蒸気として改質ガス冷却装置４（二流体ノズル部７Ｂ）に供給され、過熱蒸気の残りの一部は第２過熱蒸気として混合器２０に供給されている。つまり、燃焼炉ボイラ１８は、改質ガス冷却装置４で使用される第１過熱蒸気とガス化装置２及び改質装置３で使用される第２過熱蒸気の両方を生成している。一方、水と熱交換した燃焼排ガスは、排ガス処理装置２３で処理されてもよい。尚、本開示は第１実施形態に限定されるものではなく、例えば、改質ガス冷却装置４には、燃焼炉ボイラ１８以外の過熱蒸気生成装置１５が生成した過熱蒸気が供給されるように構成されてもよい。
【００２５】
混合器２０は、第２過熱蒸気と酸素との混合流体を生成するための装置であって、ガス化装置２及び改質装置３のそれぞれに連通している。尚、混合器２０はガス化装置２及び改質装置３のそれぞれに対して個別に設置してもよい。
【００２６】
改質ガス精製装置２２は、改質ガス冷却装置４の下流側に設けられ、改質ガス冷却装置４において冷却された改質ガスを精製するための装置である。改質ガス精製装置２２の構成も特に限定しないが、改質ガス精製装置２２は、改質ガスから粒子状成分を捕集する集塵機や、一酸化炭素及び二酸化炭素並びに水素以外の成分を除去するための洗浄塔等を備えてもよい。
【００２７】
改質ガスホルダ２４は、改質ガス精製装置２２に連通しており、改質ガス精製装置２２が精製した改質ガスを貯留する装置である。改質ガスホルダ２４に改質ガスを貯留することで、改質ガスの組成のバラツキを緩和し、均質化する効果がある。改質ガスホルダ２４は、改質ガスを原料とする他のプラントである改質ガス消費プラントＰに改質ガス供給ライン３０を介して連通している。この改質ガス供給ライン３０から分岐ライン２６が分岐し、分岐ライン２６の下流端は燃焼炉１６に接続されている。すなわち、改質ガス精製装置２２から流出する改質ガスの一部が燃焼炉１６に供給されるように構成されている。
【００２８】
（動作）
本開示の第１実施形態に係る改質ガス製造設備１Ａの動作について説明する。廃棄物やバイオマスのような固体物質が破砕装置６によって細かく破砕され、破砕された固体物質が乾燥装置８に供給される。熱風発生装置１０において燃料を燃焼させることにより発生した熱風が乾燥装置８に供給されることによって、固体物質が乾燥される。固体物質を乾燥した熱風には、塵等の固体成分が混入されているので、サイクロン１２によって熱風から固体成分を分離し、固体成分が分離された熱風は燃焼炉１６に供給される。分離された固体成分は、ダクト１４（あるいはコンベヤ）内に供給される。
【００２９】
乾燥装置８において乾燥された固体成分は、ダクト１４（あるいはコンベヤ）を介して、サイクロン１２によって分離された固体成分と共にガス化装置２に供給される。第２過熱蒸気と酸素とが混合器２０内で混合され、その混合流体がガス化装置２に供給される。ガス化装置２内において固体成分は混合流体によって部分燃焼されてガス化し、ガス化ガスとしてガス化装置２から流出し、改質装置３に流入する。
【００３０】
改質装置３にも、混合器２０から混合流体が供給される。改質装置３内では、ガス化ガスが１０００℃以上の高温場において水性シフト反応によって改質され、一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスが生成する。触媒を用いてスチームリフォーミングする場合には、触媒の種類によって異なるが５００〜１０００℃で改質する。改質装置３から流出した改質ガスは、改質ガス冷却装置４に流入する。
【００３１】
燃焼炉１６には、化石燃料と、分岐ライン２６を流通した改質ガスと、空気とが供給され、化石燃料及び改質ガスが燃焼する。この燃焼により燃焼排ガスが発生し、燃焼炉ボイラ１８に流入する。燃焼炉ボイラ１８では、燃焼排ガスと、燃焼炉ボイラ１８に供給された水とが熱交換することにより水が加熱されて過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気は、一部が第１過熱蒸気として改質ガス冷却装置４に流入し、残りの一部が第２過熱蒸気として混合器２０に流入する。一方、水と熱交換した燃焼排ガスは、排ガス処理装置２３で処理される。
【００３２】
改質ガス冷却装置４内では、改質装置３が生成した改質ガスが改質ガス通路５を流通し、この改質ガスを一流体ノズル部７Ａが噴出する冷却水で冷却してから、二流体ノズル部７Ｂが噴出する微粒化冷却水で冷却する。改質ガス冷却装置４によって冷却された改質ガスは、改質ガス精製装置２２で精製された後、改質ガス供給ライン３０を介して改質ガス消費プラントＰに供給される。改質ガス供給ライン３０を流れる改質ガスの一部を、分岐ライン２６を介して燃焼炉１６に供給することもできる。
【００３３】
（作用・効果）
本開示の第１実施形態に係る改質ガス製造設備１Ａの作用・効果について説明する。第１実施形態によれば、一流体ノズル部７Ａは、ガス流通方向において、二流体ノズル部７Ｂより上流側に配置される。このため、改質ガス通路５内を流通する改質ガスを、冷却水で冷却してから微粒化冷却水で冷却することができる。よって、微粒化冷却水だけで改質ガスを冷却する場合と比較して、改質ガスを冷却する際に必要となる第１過熱蒸気の量を抑制することができる。
【００３４】
図３には、冷却水供給ノズル７が一流体ノズル部７Ａ及び二流体ノズル部７Ｂを有する場合（つまりは、第１実施形態に係る改質ガス製造設備７Ａの場合）に、冷却水供給ノズル７に供給される冷却水の量と第１過熱蒸気の量とが示されている。また、図３には、冷却水供給ノズル７が、一流体ノズル部７Ａを有さず、二流体ノズル部７Ｂだけを有する場合に冷却水供給ノズル７に供給される冷却水の量と第１過熱蒸気の量とが示されている。図３に示すように、冷却水供給ノズル７は、一流体ノズル部７Ａ及び二流体ノズル部７Ｂを有することで、冷却水供給ノズル７に供給される冷却水及び第１過熱蒸気の量を削減することができる。特に、第１過熱蒸気の量を大きく削減することができる（およそ７５％の削減）。尚、図３には、改質ガス製造設備１Ａが２０ｔの一般廃棄物を１日で処理するときに、冷却水供給ノズル７に供給される冷却水の量と第１過熱蒸気の量が示されている。
【００３５】
また、一流体ノズル部７Ａが噴出する冷却水は、冷却熱量が大きいため、改質装置３が生成した改質ガスが、例えば１０００℃を超える高温であっても、完全に蒸発しながら、改質ガスを例えば４００℃まで冷却する。そして、二流体ノズル部７Ｂが噴出する微粒化冷却水は、比表面積が大きいため、一流体ノズル部７Ａが噴出する冷却水で冷却され、例えば４００℃まで温度が下がった改質ガスを、斑なく均一に２００℃以下まで冷却しながら、完全に蒸発する。このため、一流体ノズル部７Ａを二流体ノズル部７Ｂよりガス流通方向の上流側に位置させておくことで、改質ガス通路５を構成する壁面を乾いた状態に維持して、改質ガスを冷却することができる。よって、壁面にダストが付着することを抑制し、改質ガスの流路を確保することができる。
【００３６】
また、第１過熱蒸気は水をガス化したものであるため、改質ガス通路５内に第１過熱蒸気を供給したとしても、改質ガス冷却装置４内で爆発を発生させる可能性は極めて低い。また、改質ガス冷却装置４よりも下流に設けられる装置（例えば、改質ガス精製装置２２）で第１過熱蒸気を水として容易に回収することができるので、改質ガス通路５内に第１過熱蒸気を供給したとしても、改質ガスの品質低下を防ぐことできる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図４を参照して、本開示の第２実施形態に係る改質ガス製造設備１Ｂについて説明する。第２実施形態は、温度計測装置３２、供給量調節装置３４、及び制御装置３６がさらに設けられている点で第１実施形態とは異なるが、それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第２実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
図４に示すように、改質ガス製造設備１Ｂは、温度計測装置３２、供給量調節装置３４、及び制御装置３６をさらに備えてもよい。
【００３９】
温度計測装置３２は、改質ガス冷却装置４から流出する改質ガスの温度を計測する装置であって、例えば、温度センサである。供給量調節装置３４は、改質ガス通路５内に供給される冷却水の供給量を調節可能な装置であって、例えば、冷却水ライン９の流路断面の大きさを調節することができる流量調節弁である。制御装置３６は、温度計測装置３２及び供給量調節装置３４に電気的に接続されている装置であって、電子制御装置などのコンピュータである。この制御装置３６は、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ（記憶装置）、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備えている。
【００４０】
制御装置３６は、温度計測装置３２による計測値に関する温度範囲を予め記憶しており、温度計測装置３２から伝送された計測値がこの温度範囲内か否かを判定する。計測値が予め記憶しておいた温度範囲内である限りは、現状の運転条件が維持される。一方、温度計測装置３２から伝送された計測値が温度範囲の下限値以下となったら、制御装置３６は、温度計測装置３２による計測値が温度範囲内となるように供給量調節装置３４の開度を小さくして冷却水の供給量を低下させる。温度計測装置３２から伝送された計測値が温度範囲の上限値以上となったら、制御装置３６は、温度計測装置３２による計測値が温度範囲内となるように流量調節弁３１の開度を大きくして冷却水の供給量を増加させる。このように、制御装置３６は、温度計測装置３２による計測値に基づいて、冷却水の供給量を調節する。
【００４１】
このような第２実施形態によれば、温度計測装置３２による計測値に基づいて改質ガス通路５内に冷却水が供給されることにより、改質ガス冷却装置４から流出する改質ガスの温度が予め決められた温度範囲（例えば２００℃以上２１０℃以下）になるように調節することができる。その結果、改質ガス冷却装置４の下流に配置される装置（例えば、改質ガス精製装置２２）には、適温に調節された改質ガスが供給されるようになり、損傷するおそれを低減することができる。
【００４２】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【００４３】
（１）本開示に係る改質ガス製造設備（１Ａ、１Ｂ）は、有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化装置（２）と、前記ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質装置（３）と、前記改質ガスが流通する改質ガス通路（５）が形成され、前記改質ガス通路を流通する前記改質ガスに冷却水を接触させて前記改質ガスを冷却する改質ガス冷却装置（４）と、を備える改質ガス製造設備であって、前記改質ガス冷却装置は、前記改質ガス通路内に前記冷却水を供給する冷却水供給ノズル（７）を含み、前記冷却水供給ノズルは、前記冷却水を噴出する一流体ノズル部（７Ａ）と、前記冷却水を第１過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部（７Ｂ）と、を有し、前記一流体ノズル部は、前記改質ガスが前記改質ガス通路内を流通する方向において、前記二流体ノズル部より上流側に位置する。
【００４４】
上記（１）に記載の構成によれば、一流体ノズル部は、改質ガスが改質ガス通路内を流通する方向において、二流体ノズル部より上流側に配置されるので、改質ガスを冷却水で冷却してから、過熱蒸気で微粒化された冷却水（微粒化冷却水）で冷却することができる。このため、微粒化冷却水だけで改質ガスを冷却する場合と比較して、改質ガスを冷却する際に必要となる過熱蒸気の量を抑制することができる。
【００４５】
また、改質装置が生成した改質ガスは、例えば１０００℃を超える高温であり、一流体ノズル部が噴出する冷却水で冷却される際に、この冷却水を完全に蒸発させることができる。そして、冷却水で冷却された改質ガスは、温度が下がっているものの、二流体ノズル部が噴出する微粒化冷却水でさらに冷却される際に、この微粒化冷却水を完全に蒸発させることができる。このため、一流体ノズル部を二流体ノズル部より上流側に位置させておくことで、改質ガス通路を構成する壁面を乾いた状態に維持して、改質ガスを冷却することができる。よって、壁面にダストが付着することを抑制し、改質ガスの流路を確保することができる。
【００４６】
また、過熱蒸気は水をガス化したものであるため、改質ガス通路内に過熱蒸気を供給したとしても、改質ガス冷却装置内で爆発を発生させる可能性は極めて低い。また、改質ガス冷却装置より下流に設けられる装置で過熱蒸気を水として容易に回収することができるので、改質ガス通路内に過熱蒸気を供給したとしても、改質ガスの品質低下を防ぐことできる。
【００４７】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、前記改質ガス冷却装置から流出する前記改質ガスの温度を計測する温度計測装置（３２）と、前記改質ガス通路内に供給される前記冷却水の供給量を調節可能な供給量調節装置（３４）と、制御装置（３６）と、をさらに備え、前記制御装置は、前記温度計測装置による計測値に基づいて、前記冷却水の供給量を調節する。
【００４８】
上記（２）に記載の構成によれば、温度計測装置による計測値に基づいて改質ガス通路内に冷却水が供給されることにより、改質ガス冷却装置から流出する改質ガスの温度が予め決められた温度範囲になるように調節することができる。その結果、改質ガス冷却装置の下流に配置される装置には、適温に調節された改質ガスが供給されるようになり、この装置が損傷するおそれを低減することができる。
【００４９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成装置（１５）をさらに備え、前記過熱蒸気は、前記第１過熱蒸気と、前記ガス化装置及び前記改質装置で使用される第２過熱蒸気と、を含む。
【００５０】
上記（３）に記載の構成によれば、本開示をボイラのような過熱蒸気生成装置を備える改質ガス製造設備に適用することができる。
【００５１】
（４）本開示に係る改質ガス製造方法は、有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化ステップと、前記ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質ステップと、前記改質ステップで生成された前記改質ガスに冷却水を接触させて前記改質ガスを冷却する改質ガス冷却ステップと、を備える改質ガス製造方法であって、前記改質ガス冷却ステップは、前記改質ガスに冷却水供給ノズルから前記冷却水を供給し、前記冷却水供給ノズルは、前記冷却水を噴出する一流体ノズル部と、前記冷却水を過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部と、を有し、前記一流体ノズル部は、前記改質ガスが流通する方向において、前記二流体ノズル部より上流側に位置する。
【００５２】
上記（４）に記載の方法によれば、改質ガス冷却ステップでは、改質ステップで生成された改質ガスを、冷却水で冷却してから、過熱蒸気で微粒化された冷却水（微粒化冷却水）で冷却することができる。このため、微粒化冷却水だけで改質ガスを冷却する場合と比較して、改質ガスを冷却する際に必要となる過熱蒸気の量を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ    第１実施形態に係る改質ガス製造設備
１Ｂ    第２実施形態に係る改質ガス製造設備
２      ガス化装置
３      改質装置
４      改質ガス冷却装置
５      改質ガス通路
６      破砕装置
７      冷却水供給ノズル
７Ａ    一流体ノズル部
７Ｂ    二流体ノズル部
８      乾燥装置
９      冷却水ライン
１０    熱風発生装置
１１    給水装置
１２    サイクロン
１３    過熱蒸気ライン
１４    ダクト
１５    過熱蒸気生成装置
１６    燃焼炉
１８    燃焼炉ボイラ
２０    混合器
２２    改質ガス精製装置
２３    排ガス処理装置
２４    改質ガスホルダ
２６    分岐ライン
３０    改質ガス供給ライン
３１    流量調節弁
３２    温度計測装置
３４    供給量調節装置
３６    制御装置
Ｐ      改質ガス消費プラント
【要約】
【課題】改質ガスを冷却する際に必要となる過熱蒸気の量を抑制することができる改質ガス製造設備を提供する。
【解決手段】改質ガス製造設備は、有機物を含む固体物質を部分燃焼してガス化ガスを生成するガス化装置と、ガス化ガスを改質して一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを少なくとも含む改質ガスを生成する改質装置と、改質ガスが流通する改質ガス通路が形成され、改質ガス通路を流通する改質ガスに冷却水を接触させて改質ガスを冷却する改質ガス冷却装置と、を備え、改質ガス冷却装置は、改質ガス通路内に前記冷却水を供給する冷却水供給ノズルを含み、冷却水供給ノズルは、冷却水を噴出する一流体ノズル部と、冷却水を第１過熱蒸気で微粒化して噴出する二流体ノズル部と、を有し、一流体ノズル部は、改質ガスが改質ガス通路内を流通する方向において、二流体ノズル部より上流側に位置する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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