气体冷却器、气化炉及含碳燃料气化复合发电装置

摘要

本发明是对利用压力容器(30)内的气化炉(3a)将含碳燃料部分氧化而气化了的生成气体(2)在该生成气体(2)的出口侧进行冷却的气体冷却器(3b)，其中，设于该气体冷却器(3b)内的换热器(36)的管组的管彼此的距离(SL)在所述生成气体(2)的气体流动方向上抵接或者接近。使管彼此抵接或者接近的结果是，能够防止与气体流一同流动的粒子作为堆积粒子而仅仅堆积在管与管之间的凹陷部，从而能够抑制因粒子的堆积而导致的换热效率的降低。

说明书

技术领域

本发明涉及含碳燃料气化炉的气体冷却器、气化炉及含碳燃料气化复 合发电装置。

背景技术

一直以来，为了提高例如燃煤电厂的发电效率，开发、实用有煤气化 复合发电装置(IGCC；Integrated Gasification Combined Cycle)。

该煤气化复合发电装置具有如下所述的优点：利用埋藏量丰富的煤资 源；热效率比现有的煤粉火力发电高、二氧化碳等大气污染物质的排出量 少；煤灰作为玻璃质的熔渣而排出、体积变小等。因此，煤气化复合发电 设备作为成为今后的煤炭火力发电的主力的技术而进行开发。

在此，煤气化复合发电装置构成为包括：燃气轮机，以将煤气化而得 到的煤气为燃料而进行运转；蒸汽轮机，其借助将燃气轮机的废热回收而 得到的蒸汽进行运转(专利文献1)。

然而，近年来，为了提高燃煤电厂的发电效率，进行使用加压型的煤 气化炉的煤气化复合发电装置的开发(专利文献2)。

该加压型的煤气化炉与现有的燃烧锅炉不同，气化炉及气体冷却器设 于压力容器内，该压力容器的压力为例如3MPa。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-285564号公报

专利文献2：日本特开2006-214712号公报

发明概要

发明要解决的课题

然而，设于压力容器内的煤气化炉出口的气体冷却器存在如下所述的 问题，即，气化了的生成气体中的粒子(例如煤灰、未燃烧物)为高浓度， 因此构成气体冷却器的换热器内的多个管组因粒子的堆积而导致导热效 率降低。

一般来说，为了提高导热效率，将管彼此的间隔在气体冷却器的高度 方向(生成气体的气体流动方向)上采用一定程度的间隔而进行配置，不 过，在气化炉出口的气体冷却器等高浓度粒子环境的换热器中，粒子会立 即堆积，在短时间内导热效率降低。

因此，设置作为用于去除堆积于管的导热面的粒子的除尘装置的例如 吹灰器，并喷出高速的蒸汽，从而去除堆积粒子，由此抑制导热效率降低， 不过，在高浓度粒子环境下，除尘频率变多，从而需要提高除尘装置的工 作可靠性。

尤其是相对于压力容器内的气体冷却器的管组例如反复插入及拔出 吹灰器的情况下，需要可靠性高的压力密封等附带设备，从而存在设备费 用大幅度高涨这样的问题。

另外，在堆积粒子如灰那样进行烧结的情况下，只要环境温度处于烧 结温度区域，则若不总是适当地保持除尘频率的频率设定，则不仅是导热 效率降低，还会存在成为因堆积粒子的烧结附着而导致气体冷却器内的气 体流路的闭塞的重要因素这样的问题。

因此，为了减少除尘频率(例如每8小时)，以堆积而使导热效率降 低为前提，预先将换热器的配管的设置根数设置得较多，因此存在换热器 的容积增大这样的问题。

因而，迫切希望减少相对于构成换热器的管组的堆积粒子的堆积量且 换热效率的变动小的气体冷却器的出现。

发明内容

本发明鉴于所述问题，其课题在于提供一种堆积粒子的堆积量减少且 换热效率的变动小的含碳燃料气化炉的气体冷却器、气化炉及含碳燃料气 化复合发电装置。

解决方案

用于解决上述的课题的本发明的第一发明为气体冷却器，该气体冷却 器对利用压力容器内的气化炉将含碳燃料部分氧化并气化了的生成气体 在该生成气体的出口侧进行冷却，其特征在于，设于该气体冷却器内的换 热器的管组的管彼此的距离在所述生成气体的气体流动方向上抵接或者 接近。

第二发明在第一发明的基础上，其特征在于，构成所述管组的管与管 的在所述生成气体的气体流动方向上的管彼此的距离SL与管的外径d的 比率SL/d为大于1且在1.4以下。

第三发明在第一或第二发明的基础上，其特征在于，所述气体冷却器 内的生成气体温度在灰熔点以下，并且粉尘浓度在50～20000g/m³的范围 内。

第四发明在第一至第三中任一项发明的基础上，其特征在于，所述压 力容器内的压力为0.5MPa～10MPa。

第五发明为气化炉，其特征在于，所述气化炉具备第一至第四发明中 任一发明的气体冷却器。

第六发明为含碳燃料气化复合发电装置，其特征在于，包括：具备第 一至第四发明中任一发明的气体冷却器的气化炉；作为燃料而被供给由该 气化炉得到的生成气体的燃气轮机设备；从来自该燃气轮机设备的废气中 进行废热回收的废热回收锅炉。

第七发明在第六发明的基础上，其特征在于，还包括被供给所得到的 蒸汽的蒸汽轮机设备。

发明效果

根据本发明，使管彼此抵接或者接近的结果是，与气体流一同流动的 粒子不会作为堆积粒子而仅仅堆积在管与管之间的凹陷部，从而能够抑制 因粒子的堆积而导致的换热效率的降低。由此，无需高可靠性的除尘装置， 进而不考虑导热效率降低的充裕亦可。

附图说明

图1是本实施例所涉及的煤气化炉的概要图。

图2是本实施例所涉及的换热器的管的配置图。

图3是现有技术所涉及的换热器的管的配置图。

图4是向现有技术所涉及的换热器的管堆积的粒子的堆积状态的图。

图5是本实施例所涉及的换热器的管组的配置概要图。

图6是现有技术所涉及的换热器的管组的配置概要图。

图7是表示SL/d与结焦物(char)堆积量比(％)之间的关系的图表。

图8是现有技术所涉及的煤气化炉的概要图。

图9是本实施例所涉及的煤气化复合发电装置的概要图。

图10是设置于普通锅炉的上部火炉上部的换热器的管的配置图。

图11是设置于普通锅炉的上部火炉上部的另一换热器的管的配置图。

图12是表示SL/d与结焦物堆积部导热效率(％)之间的关系的图表。

图13是表示向换热器的管堆积的粒子的堆积状态的示意图。

图14是表示吹灰后经过时间与热吸收量(％)之间的关系的图表。

图15是表示SL/d与热吸收量(吹灰间隔8小时累计)％)之间的关 系的图表。

具体实施方式

以下，基于本发明并参照附图而进行详细的说明。需要说明的是，本 发明并不被该实施例限定，另外，在具有多个实施例的情况下，还包含组 合各实施例而构成的实施方式。另外，下述实施例中的构成要素包含本领 域技术人员能够容易想到的构成要素、或实际上相同的构成要素。

实施例1

参照附图，对基于本发明的实施例所涉及的煤气化炉的气体冷却器进 行说明。

图1是本实施例所涉及的煤气化炉的概要图。图2是本实施例所涉及 的换热器的管的配置图。图3是现有技术所涉及的换热器的管的配置图。 图4是表示粒子向现有技术所涉及的换热器的管堆积的堆积状态的图。图 5是本实施例所涉及的换热器的管组的配置概要图。图6是现有技术所涉 及的换热器的管组的配置概要图。图7是表示SL/d与结焦物堆积量比(％) 之间的关系的图表。图8是现有技术所涉及的煤气化炉的概要图。

如图1所示，本实施例所涉及的煤气化炉3包括将煤粉部分氧化而气 化的气化炉3a和气体冷却器3b，气化炉3a和气体冷却器3b设在例如3MPa 的压力容器30内。

在压力容器30内的烟道31沿着因部分氧化而生成的高温(例如约 1100～1200℃)的生成气体2的气体流而设有换热器36。该换热器36是将 该高温气体冷却至适于设在煤气化炉设备的尾流的气体精制设备(未图 示)的温度即例如约450℃、并且从高温气体回收热能的装置。

在此，作为换热器36，在例如成为高温的生成气体2的流路的烟道 31内从上依次配置有蒸发器(EVA)32、二次过热器(2SH)33、一次过 热器(1SH)34、及节炭器(ECO：省煤器)35，且构成为从在烟道31 内自上向下流动的高温的生成气体2吸热而进行冷却。

换热器36设有多个供给制冷剂的管，从而构成图5所示那样的3列×3 列的管组50A。需要说明的是，图5是管组的一例，实际上与气体冷却器 的换热的导热容量相对应而配置有多根管。

在本实施例中，如图2所示，将构成该管组的管51、51彼此以抵接 的方式设置。需要说明的是，图中的附图标记2a表示气体流。

将管彼此抵接的结果是，与气体流一同流动的粒子不会作为堆积粒子 而仅仅堆积在管与管之间的凹陷部51a，从而能够抑制因粒子的堆积而导 致的换热效率的降低。

由此，无需高可靠性的除尘装置，进而不考虑导热效率降低的充裕亦 可。

即，在现有的锅炉设备的换热器中，如图3及图6所示，由于在一定 程度上考虑粒子堆积的情况而对导热效率进行设定，将管彼此的距离设定 得较大(例如SL/d＝2左右)。

图6中如棋盘格那样配置管51而形成管组50B。

这是因为，在现有的锅炉设备的换热器中，为了对基于在管51中迂 回的气体的涡流的热进行换热而隔开规定的间隔，一般来说，呈SL/d＝2 的棋盘格状的配管。这是基于提高导热难易度的指数即努塞尔特数但优选 在SL/d＝2附近这一理论(参照例如导热工学资料修订第三版社团法人日 本机械学会1975第40、41页)。

然而，在煤气化炉那样的压力容器内的气体冷却器中，若是上述那样 的SL/d＝2的管的配置，则如图4所示，在管51与管51之间立即堆积粒 子堆积物53，从而导致导热效率降低。

即，如图4所示，在进行清洁(清洗)的情况下，在管51未堆积有 粒子52，但生成气体2中的粉尘(结焦物)量很大，因此随着时间推移， 粉尘的粒子52首先堆积在管51的气体流的上游侧，粉尘的粒子52逐渐 生长，由此管51彼此之间的空间也成为全部粒子堆积的粒子堆积物53。

该堆积的粒子堆积物53如表观上板那样形成，从而导致导热效率大 幅度降低。

与此相对地，在本实施例中，在管51、51的间隙还配置管51，其结 果是，通过使管51、51彼此抵接，能够防止导热效率的降低，并且实现 粒子堆积量的减少。

即，在本实施例中，使管51、51彼此的距离抵接或者接近(SL/d＝比 1大且在1.4以下)，使粒子堆积物53的堆积量减少，由此能够减少除尘 装置的插拔次数。

管51、51彼此的距离小于现有的SL/d＝2，优选为SL/d＝比1.0大且在 1.4以下，进一步优选为SL/d＝比1.1大且在1.4以下的范围即可。

由此，在本发明中管51、51彼此抵接是指SL/d＝1.0的情况，管51、 51彼此的距离接近是指设置于气体流动方向上的管51、51彼此的距离 SL/d比1.0大且在1.4以下的情况。

需要说明的是，在大型机械设备中的实机的制造中，在设定SL/d＝1.0 的情况下，花费工时和成本等。从该工时和成本层面等观点出发，在弯曲 制作一根或多根管的情况下，优选SL/d在1.1以上。

如图7所示，这随着SL/d接近1.0而使邻接的管51、51彼此的凹陷 部51a及间隙部变小，粒子堆积物53的堆积量减少，因此优选接近SL/d＝1 的数字。

图12是表示SL/d与结焦物堆积部导热效率(％)之间的关系的图表。 图13是表示粒子向换热器的管堆积的堆积状态的示意图。

图12所示的图表表示使SL/d的值发生变化的情况下结焦物堆积部导 热效率的关系。在此，图13所示的管51的表面因粒子堆积物53而导致 无法进行换热的管的一部分51b成为受到热阻的影响的部分。

根据图12所示的图表，由于SL/d＞1.4时导热效率不怎么发生变化， 因此至此即便再增大，也仅仅是压力容器的高度变高。因而，管51、51 彼此的SL/d优选为1.4以下。

图14是表示吹灰后经过时间(hr)与热吸收量(％)之间的关系的图 表。

在图14中，0小时为在刚刚实施吹灰之后，热吸收量接近100％。在 实施吹灰之后，求出在使SL/d分别变化为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、 2.0的情况的、经过8小时内的热吸收量(％)。

如图14所示，在SL/d接近2的情况下，在刚刚实施吹灰之后的初期， 热吸收量的值较大故优选。

然而，在经时性地降低的过程中，确认到SL/d越小、热吸收量的降低 越少。

另外，根据图14、图12的结果，优选SL/d在1.4以下。尤其是在SL/d 为1.3以下的情况下，图14中进一步优选热吸收量在60％以上。

另外，图15是表示SL/d与热吸收量(吹灰间隔8小时累计)％)之 间的关系的图表。

是将吹灰的运用设为实机应用的8小时的情况。如图15所示，在经 过了8小时的情况下，累计的热吸收量(％)在SL/d小的情况下热吸收量 大而优选，而当SL/d超过1.4时，热吸收量接近500％，因此不被优选。

另外，根据本发明，由于使管彼此的距离抵接或者接近，因此作为管 组整体变得紧凑，从而能够减小压力容器内的气体冷却器的容积。

例如，在3列×3列的管组50B中设定为SL/d＝2的情况下，管组高度 形成为5d。

与此相对地，在管组50A中设定为SL/d＝1的情况下，管组高度形成 为3d，高度减小约40％。

若将高度方向的管根数设为N，则管组50B与管组50A的高度差为 Nd/(2N-1)d，当N增加(约50根以上)时，高度减少率为约50％，成 为大幅度减小。

在此，在将管51的外径设为例如50mm的情况下，若对粒子(结焦 物)堆积量进行研究的话，如图7所示，在以SL＝2为基准(100％)的情 况下，SL/d＝1.0的情况形成为18％，从而能够实现大幅度的粒子堆积量的 减少化。

另外，在图7中，作为结焦物堆积量比(％)，在SL/d为1.1的情况 下为26％，在SL/d为1.2的情况下为34％，在SL/d为1.3的情况下为42％， 在SL/d为1.4的情况下为50％。当SL/d超过1.4时形成为50％以上，堆 积量变多，因此不被优选。

在作为现有那样的SL/d＝2而设置换热器的情况下，形成为图8所示 的煤气化炉3的气体冷却器3b，几乎与煤气化部3a的高度相同。

与此相对地，在设为本实施例那样的使管彼此抵接或者接近的换热器 的情况下，如图1所示，气体冷却器3b的换热器的高度H₁形成为现有的 图8所示的换热器的高度H₂的约一半，从而能够实现装置的大幅度的小 型化。

在此，对现有的通常的锅炉设备的换热器、煤气化炉的换热器的粒子 堆积量的不同进行说明。

表1根据普通锅炉与气化炉之间的炉内压力、空气比、粒子量的不同 来求出气化炉的粒子浓度。

表1

如表1所示，对于普通锅炉，炉内压力为常压的1atm，相对于此，气 化炉因是加压式，故为30atm，其比率形成为30倍。

对于普通锅炉，空气比为1.20左右，相对于此，气化炉因是部分氧化 气化反应，故为0.4左右，其比率形成为约3倍。

对于普通锅炉，燃料中的未反应残留粒子量为10wt％，相对于此，气 化炉因是部分氧化反应，故未反应量较多为50wt％，其比率形成为5倍。

若将上述项目相乘，则存在450倍的粒子浓度。

在现有的实际操业的机械设备中，对于普通锅炉的换热器，以大概8 小时一次的频率利用除尘装置(例如吹灰器等)来实施粒子的去除操作。

在煤气化炉的换热器中，假设也以相同的结构、相同的方法来实施粒 子的去除操作，则粒子浓度大幅度地增加为450倍，计算出需要以大概每 分钟一次的频率实施除尘操作，在工业上是不可能实施的。

因而，假定如此堆积，为了增大导热面，需要形成为在换热器中需要 量以上的管组结构。

因此，如本发明那样，在构成压力容器30内的气体冷却器3b的换热 器的管组的情况下，使管51、51彼此在生成气体2的气体流动方向(图5 中上下方向)上抵接或者接近而构成管组50A，由此将导热面设为与以往 同等地，并且使气体冷却器的高度小型化，从而实现气化炉的压力容器的 小型化。

其结果是，由于压力容器的容积也变得紧凑，因此煤气化炉的气体冷 却器3b部分的总重量变轻，支承其的骨架构件的强度也能够随之缓和， 从而能够实现设备的设置费用的大幅度的降低成本。

此外，在形成为现有的棋盘格状的配置的管组的情况下产生的粒子堆 积物53的堆积量也能够大幅度地减少，因此能够实现除尘装置(例如吹 灰器等)频率的减小，并且在冷却装置的维修等过程中清扫堆积物时，能 够实现清扫操作的减少、去除的粒子堆积物53的保管设备的小型化、废 弃物本身的减少。

图10及图11是设置于普通锅炉的上部火炉上部的换热器的管的配置 图。

图10所示的配置表示将设为SL/d＝2的管61的换热器设置于普通锅 炉的上部火炉的情况下的熔融灰分62的落下的样子。图中，附图标记60 表示燃烧气体。

图11表示如下所述的情况，即，在普通锅炉的上部火炉中，以使附着 于管61周围的熔融后的熔融灰分62高效地落下为目的，使换热器的管彼 此的间隔抵接。

在此，在普通锅炉中，在使导热面抵接或者接近的情况下，锅炉火炉 上部的高温(1300～1400℃)区域内的附着于管61的熔融灰分62沿着作 为导热面的管61而容易地向火炉底部一侧落下，如本发明那样，在压力 容器30内，设置为在位于生成气体2的气体温度在灰熔点以下(例如 1100℃以下)的粉尘量大量的区域的换热与该设置的技术思想不同。

在本发明中，如上述那样，在例如以3MPa这样的高压力且对粉尘大 量存在的生成气体2进行换热的换热器36中，使构成该换热器36的管组 的管51、51彼此接近(例如SL/d＝比1大且在1.4以下)，通过该换热器 内的管组的生成气体2的温度在1100～1200℃以下，该粉尘量处于松散的 状态，在普通锅炉那样的1300℃这样的温度高的状态下，不像熔融灰分那 样熔融而附着，其性质有所不同。

在此，普通锅炉使燃料的煤完全燃烧，残留未反应粒子(烟尘)的成 分中，灰分为99～95wt％，碳(C)量为1～5wt％，碳成分较少。

与此相对地，在本发明中作为对象的气化炉为部分氧化燃烧，残留未 反应粒子(结焦物)的成分中，灰分在80wt％以下，碳(C)量在20wt％ 以上，粒子的含有成分也有较大幅度地不同。

在气化炉3a产生的粉尘(结焦物)量通常在50～20000g/m³的范围内。

如此，为了消除因大量存在于导入气体冷却器3b的气体温度在 1100～1200℃以下的生成气体2中的粒子的堆积而导致导热面积的降低的 变动，使管51、51彼此抵接或者接近，从而减少堆积粒子的堆积量。

其结果是，减少相对于压力容器30内的气体冷却器3b的换热器的管 组重复插入及拔出例如吹灰器，还消除压力密封等的附带设备的费用大幅 度地升高的情况。

在本实施例中，将压力容器30的压力设为3MPa，但本发明并不局限 于此，还能够应用于压力为0.5MPa以上10MPa以下的情况。

实施例2

以下，基于附图对本实施例所涉及的煤气化复合发电设备的一形态进 行说明。图9是本实施例所涉及的煤气化复合发电装置的概要图。如图9 所示，例如以煤为燃料的煤气化复合发电装置(IGCC；Integrated Coal  Gasification Combined Cycle)1主要具备煤气化炉3、燃气轮机设备5、蒸 汽轮机设备7。

在煤气化炉3的上游侧设有向煤气化炉3供给煤粉的煤供给设备10。 该煤供给设备10具备将原料炭粉碎为几μm～几百μm的煤粉的粉碎机(未 图示)，由该粉碎机粉碎后的煤粉存积于多个漏斗11、11……。

存积于各漏斗11的煤粉以每次恒定流量与从空气分离装置15供给的 氮(N₂)一同向煤气化炉3搬运。

煤气化炉3具备：以使气体从下方朝向上方流动的方式形成的煤气化 部3a；与煤气化部3a的下游侧连接且以使气体从上方朝向下方流动的方 式形成的气体冷却器3b。

在煤气化部3a从下方设有燃烧室13及气化室14。燃烧室13使煤粉 及结焦物的一部分燃烧，剩余是通过热分解而作为挥发物(CO、H₂、低 级烃)而释放出的部分。燃烧室13采用喷流床式。然而，当然也可以是 流化床式、固定床式。

在燃烧室13及气化室14分别设有燃烧室喷灯13a及气化室喷灯14a， 煤粉从煤供给设备10向上述喷灯13a、14a供给。

来自空气升压机17的压缩空气与在空气分离装置15处分离的氧(O₂) 一同向燃烧室喷灯13a供给。如此，向燃烧室喷灯13a供给氧浓度调整后 的空气。

在气化室14中，利用来自燃烧室13的高温燃烧气体而使煤粉气化。 由此，由煤生成CO、H₂等可燃性气体。煤气化反应是煤粉及结焦物中的 碳与高温气体中的CO₂及H₂O反应而生成CO、H₂的吸热反应。

在煤气化炉3的气体冷却器3b设置有多个换热器，从自气化室14导 出的气体获得显热而产生蒸汽。在换热器中产生的蒸汽主要用作蒸汽轮机 7b的驱动用蒸汽。

气体冷却器3b是如图1所示那样的结构，换热器的高度为以往的约 1/2，从而实现小型化。

通过气体冷却器3b后的生成气体2被导向结焦物回收设备20。该结 焦物回收设备20具备多孔过滤器，通过使生成气体2通过多孔过滤器来 捕捉混杂于生成气体2的结焦物并进行回收。如此回收的结焦物与在空气 分离装置15处分离的氮一同返回煤气化炉3的燃烧室喷灯13a而被再利 用。

通过结焦物回收设备20后的生成气体2作为燃料气体而向燃气轮机 设备5的燃烧器5a输送。

在结焦物回收设备20与燃气轮机设备5的燃烧器5a之间设有具有将 生成气体2从煤气化炉3的出口侧导向火炬系统24的开闭阀23的分支路 22。

燃气轮机设备5具备：使气化后的气体燃烧的燃烧器5a；由燃烧气体 驱动的燃气轮机5b；向燃烧器5a送出高压空气的压缩机5c。燃气轮机5b 与压缩机5c由相同的旋转轴5d连接。在压缩机5c处被压缩的空气与燃 烧器5a分开地也被导向空气升压器17。

通过燃气轮机5b后的燃烧废气(燃气轮机排气气体)被导向废热回 收锅炉(HRSG)25。

蒸汽轮机设备7的蒸汽轮机7b连接于与燃气轮机设备5同轴的旋转 轴5d，形成为所谓的一轴式的联合系统。高压蒸汽从煤气化炉3及废热回 收锅炉25向蒸汽轮机7b供给。需要说明的是，并不局限于一轴式的联合 系统，当然也可以是分轴式的联合系统。

从由燃气轮机5b及蒸汽轮机7b驱动的旋转轴5d输出电气的发电机G 夹着蒸汽轮机设备7而设于燃气轮机设备5的相反侧。需要说明的是，关 于发电机G的配置位置，并不局限于该位置，只要是能够从旋转轴5d获 得电气输出、也可以是任意的位置。

废热回收锅炉25借助来自燃气轮机5b的燃烧废气而产生蒸汽，在内 部设有对该燃烧废气中的硫磺氧化物进行脱硫的脱硫装置。

通过废热回收锅炉25后的气体根据需要通过湿式电气集尘机而从烟 囱26向大气释放。

接着，对上述结构的煤气化复合发电装置1的动作进行说明。

原料炭在由粉碎机(未图示)粉碎之后，被导向漏斗11而存积。存积 于漏斗11的煤粉与在空气分离装置15处分离的氮一同向气化室喷灯14a 及燃烧室喷灯13a供给。此外，不仅向燃烧室喷灯13a供给煤粉，还供给 在结焦物回收设备20处回收的结焦物。

作为燃烧室喷灯13a的燃烧用空气使用向将从压缩机5c抽出的压缩空 气进一步由空气升压机17升压后的压缩空气添加了在空气分离机13处分 离的氧的空气。在燃烧室13中，煤粉及结焦物借助燃烧用空气而部分燃 烧，剩余部分被热分解为挥发物(CO、H₂、低级烃)。

在气化室14中，从气化室喷灯14a供给的煤粉及在燃烧室13内释放 出挥发物后的结焦物借助从燃烧室13上升来的高温气体而气化，从而生 成CO、H₂等可燃性气体。

通过气化室14后的气体通过煤气化炉3的气体冷却器3b并且向各换 热器赋予其显热，从而产生蒸汽。由气体冷却器3b产生的蒸汽主要用于 蒸汽轮机7b的驱动。

在气体冷却器3b中使换热器的管组抵接或者接近，因此将导热面设 为与以往同等且粒子堆积物的堆积变少。

通过气体冷却器3b后的生成气体2被导向结焦物回收设备20，结焦 物被回收。回收的结焦物被送回煤气化炉3。

通过结焦物回收设备20后的生成气体2被导向燃气轮机设备5的燃 烧器5a，与从压缩机5c供给的压缩空气一同燃烧。利用该燃烧气体使燃 气轮机5b旋转，从而驱动旋转轴5d。

通过燃气轮机5b后的燃烧废气被导向废热回收锅炉25，通过利用该 燃烧废气的显热而产生蒸汽。在废热回收锅炉25处产生的蒸汽主要用于 蒸汽轮机7b的驱动。

蒸汽轮机7b借助来自煤气化炉3的蒸汽及来自废热回收锅炉25的蒸 汽而旋转，从而驱动与燃气轮机设备5同轴的旋转轴5d。旋转轴5d的旋 转力借助发电机G而转换为电气输出。

通过废热回收锅炉25后的燃烧废气利用脱硫装置而去除硫磺成分。 然后，净化后的燃烧气体从烟囱26向大气释放出。

在本实施例中，虽然对使用氧作为氧化剂的氧燃烧方式的系统进行了 说明，但本申请发明并不局限于此，还能够应用于使用空气代替氧作为氧 化剂的空气燃烧方式(还称作“喷出空气”)的系统。

在本实施例中，虽然例示出含碳燃料煤而进行说明，但作为向本申请 发明所涉及的气化炉供给而部分氧化的燃料，并不局限于煤，例如只要是 含有褐煤、重油、石油焦炭、生物量、天然气等碳质成分的燃料，都可以 使用其中的任一种燃料。

另外，在本实施例中，虽然以煤气化复合发电装置(IGCC)为例进行 了说明，但作为使用含碳燃料而在气化炉部分氧化后的生成气体的应用， 也可以获得例如甲醇(CH₃OH)的液体燃料、甲烷(CH₄)等气体燃料等 化学原料。

附图标记说明如下：

1  煤气化复合发电装置(IGCC)

2  生成气体

3  煤气化炉

3a  煤气化部

3b  气体冷却器

5  燃气轮机设备

7  蒸汽轮机设备

25  废热回收锅炉(HRSG)

26  烟囱

30  压力容器

50  管组

51  管

52  粒子

53  粒子堆积物

G  发电机

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种气体冷却器，该气体冷却器对利用压力容器内的气 化炉将含碳燃料部分氧化而气化了的生成气体在该生成气体的出口侧进 行冷却，

所述气体冷却器的特征在于，

构成设于该气体冷却器内的换热器的管组的管与管的在所述生成气 体的气体流动方向上的管彼此的距离SL与管的外径d的比率SL/d为大于 1且在1.4以下。

2.(删除)

3.(修改后)根据权利要求1所述的气体冷却器，其特征在于，

所述气体冷却器内的生成气体温度在灰熔点以下，并且粉尘浓度在 50～20000g/m³的范围内。

4.(修改后)根据权利要求1或3所述的气体冷却器，其特征在于，

所述压力容器内的压力为0.5MPa～10MPa。

5.(修改后)一种气化炉，其特征在于，

具备权利要求1、3、4中任一项所述的气体冷却器。

6.(修改后)一种含碳燃料气化复合发电装置，其特征在于，包括：

具备权利要求1、3、4中任一项所述的气体冷却器的气化炉；

作为燃料而被供给由该气化炉得到的生成气体的燃气轮机设备；

从来自该燃气轮机设备的废气中进行废热回收的废热回收锅炉。

7.根据权利要求6所述的含碳燃料气化复合发电装置，其特征在于，

还包括被供给所得到的蒸汽的蒸汽轮机设备。