Спосіб, пристрій та установка для газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива

1. Спосіб газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива, за яким у спрямованому нагору внутрішньому циркулюючому висхідному потоці з використанням першого газифікувального агента, що містить кисень, здійснюють а) практично повну газифікацію компонентів твердого палива, що містять вуглець, б) термічну обробку неочищених газів як продукту газифікації і в) гранулювання золи при температурі, що перевищує температуру розм'якшення золи, з одержанням залишків, що містять вуглець, гранульованої золи і неочищених газів, що містять пил, при цьому неочищені гази, що містять пил, при температурі нижче критичної температури спікання золи виводять з висхідного потоку нагору в буферну зону і з неї направляють на подальшу обробку, причому у висхідний потік вводять перший газифікувальний агент таким чином, що формують спрямований нагору, нагрітий до високої температури, висхідний потік і спрямований донизу "холодний" пристінний потік, при цьому в розташованому під висхідним потоком рухливому шарі при використанні другого, збідненого киснем, газифікувального агента здійснюють глибоке повне окиснення залишків газифікації, що падають 2 (19) 1 3 95338 4 9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що перший газифікувальний агент впорскують в зону газифікації зі швидкістю від 10 до 80 м/сек. 10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізняється тим, що до твердого палива, у якого критична температура спікання золи нижче необхідної температури газифікації, додають присадки для підвищення температури плавлення і спікання золи. 11. Реактор газифікації для газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива, що містить охолоджувану камеру високого тиску (3) і оснащену теплоізоляцією внутрішню обичайку(7), причому у верхній частині циліндричної камери високого тиску (3) розміщений щонайменше один патрубок (8) для відводу неочищених газів, а в нижній частині - щонайменше один патрубок (9) для відводу нижніх продуктів, причому камера високого тиску (3) містить щонайменше зону для рухливого шару і зону над поверхнею (12) рухливого шару для внутрішнього циркулюючого висхідного потоку, а також буферну зону, при цьому на висоті 1-3 м від поверхні (12) рухливого шару (13) розміщені патрубки (15) для введення пилоподібного палива і сопла (16) для упорскування газифікувального агента (17), при цьому сопла для упорскування газифікувального агента виконані з можливістю вводити перший газифікувальний агент у висхідний потік так, щоб сформувати спрямований нагору "гарячий" центральний потік і спрямований донизу "холодний" пристінний потік, при цьому на патрубку (9) для відводу нижнього продукту розташований щонайменше один пристрій для введення другого газифікувального агента. 12. Реактор газифікації за п. 11, який відрізняється тим, що сопла (16) для упорскування газифікувального агента рівномірно розподілені по периметру зовнішньої обичайки (5) і спрямовані радіально нагору під кутом від 10 до 30°. 13. Реактор газифікації за п. 11 або 12, який відрізняється тим, що камера високого тиску (3) виконана у вигляді циліндричної обичайки із практично постійним поперечним перерізом. 14. Реактор газифікації за будь-яким з пп. 11-13, який відрізняється тим, що внутрішня обичайка (7) оснащена теплоізоляцією і керамічним покриттям з SiC і/або з іншого вогнестійкого керамічного матеріалу. 15. Реактор газифікації за будь-яким з пп. 11-13, який відрізняється тим, що камера високого тиску оснащена стінками сильфонного типу з водяним охолодженням. 16. Реактор газифікації за будь-яким з пп. 11-15, який відрізняється тим, що патрубки (15) для введення твердого палива розташовані на одній висоті або нижче сопел для упорскування газифікувального агента. 17. Реактор газифікації за будь-яким з пп. 11-15, який відрізняється тим, що відвід нижнього продукту виконаний у вигляді обертових ґрат. 18. Установка для газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива, що містить щонайменше один реактор газифікації за будь-яким з пп. 11-17 з відповідними пристроями для подачі газифікувальних агентів і твердого палива, для обробки неочищених газів і відводу золи, причому патрубок (8) для відводу неочищених газів з реактора газифікації з'єднаний з теплообмінником (25) для утилізації тепла, що відходить, після якого передбачені пиловіддільник (26) для вилучення з неочищених газів пилу і пристрій аерозольного транспорту для повернення вилученого пилу, що містить вуглець, до внутрішнього циркулюючого висхідного потоку (11). 19. Установка за п. 18, яка відрізняється тим, що вихідний патрубок неочищених газів пиловіддільника (26) з'єднаний з установкою очищення газів. Даний винахід стосується способу та пристрою для газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива. Відповідно до відомих способів газифікації палива у висхідному потоці, пилоподібне паливо, що містить вуглець (С), за допомогою газифікуючих агентів, які складаються, переважно, з кисню, при температурах, що перевищують температуру плинності золи, перетворюються в продукти газифікації - неочищені гази і шлаки. Для плавлення золи в зоні газифікації повинна підтримуватися висока температура. Залежно від температури плинності золи вона становить від 1400 до 1600 °С. Неочищені гази і шлаки при такій високій температурі повинні бути відведені на виході газифікатору з висхідним потоком. Питома потреба в кисні, віднесена до пилоподібного палива, на 2030% вище в порівнянні з газифікацією твердого палива в псевдозрідженному шарі, при якій температура вихідного неочищеного газу на 400-600 К нижче. Тверде паливо з високим ступенем зольності стосовно сухої маси (понад 20 мас. %) і висо кою температурою плинності золи (понад 1400 °С) не підлягають газифікації відомими способами газифікації у висхідному потоці внаслідок їх енергетичної і економічної неефективності. Крім того, істотним недоліком відомих способів є високі експлуатаційні витрати, обумовлені тим, що перед подальшим використанням неочищених газів вони повинні бути відділені від золи. Особливо цей недолік проявляється в тому випадку, коли тепло газів, які виходять із газифікатора з висхідним потоком при високій температурі неочищених повинно бути використане для генерування водяної пари. Для цього неочищені гази безпосередньо після виходу із зони газифікації газифікатора з висхідним потоком і перед надходженням у газовий теплообмінник повинні бути різко охолоджені або загартовані. Розроблено велику кількість технічних рішень по загартуванню неочищеного газу, у тому числі хімічні і технічні методи загартування. Використання методу загартування вихідного газу призводить до втрат корисної теплової енергії (єксергії). У випадку хімічного загартування, при якому у 5 нагрітий до високої температури потік неочищених газів підмішуються речовини, що містять вуглець, вказаний вище недолік виключається. Однак, хімічне загартування неочищених газів пов'язане з високими технічними витратами, а також характеризується такими істотними недоліками, як, наприклад, утворення смоли і сажі, а також утворення відкладень на конструктивних елементах установки. Щоб уникнути високих витрат при використанні тепла, що відходить, виходячі з газифікатора з висхідним потоком нагріті до високої температури і що містять золу неочищені гази піддаються охолодженню шляхом загартування з використанням води. Хоча цей спосіб і характеризується простотою і надійністю, йому властивий недолік, що полягає в тім, що отримане в результаті випару води низькотемпературне тепло практично не підлягає подальшому використанню. Відповідно до патенту DE 26 40 180 В відомий спосіб газифікації твердого палива з різним розміром часток (від пилоподібного до грубозернистого) у нерухливому шарі з верхньою зоною газифікації пилу, при цьому над нерухливим шаром формується псевдозріджений шар, над яким протікає газифікація пилу. Тверде паливо подається в псевдозріджений шар. У ході процесу газифікації широка фракція твердого палива розділяється на фракції із частками різного розміру. Пропонований відповідно до патенту DE 26 40 180 В спосіб непридатний для повної газифікації твердого палива, тому що значна кількість коксового пилу, що містить золу, попадає в газ, що утворюється, і потім цей пил повинен бути відділений від газу. Повернення цього пилу в процес виключається, тому що протягом невеликого відрізка часу перебування в зоні газифікації він насичується настільки, що стає непридатним для подальшої газифікації. Крім того, не вирішені інші принципові технічні питання, зокрема проблеми керування процесом газифікації, обумовлені частою і неконтрольованою зміною розміру часток твердого палива, коливаннями вмісту золи як у твердому паливі в цілому, так і по окремих фракціях. Якщо, наприклад, тверде паливо характеризується високим вмістом великих часток і виходячи з балансових і динамічних обмежень у нерухливий шар не може бути введено достатньої кількості газифікуючого агента, нерухливий шар може переходити в псевдозріджений шар. Таким чином, по вищезгаданих причинах пропонований відповідно до патенту DE 26 40 180 В спосіб газифікації твердого палива в технічному плані практично нездійснений. Виходячи з вищенаведених недоліків відомих способів газифікації твердого палива завданням даного винаходу є розробка принципово нового способу газифікації у висхідному потоці, що виключає ці недоліки і придатний для газифікації твердого палива з високим вмістом золи і високою температурою плинності золи. При цьому виходячі з газифікатора неочищені гази без проміжного загартування надходять у газовий теплообмінник, а виходяча з газифікатора зола або шлаки без використання додаткового встаткування виводяться з газифікатора і відділяються від неочищених газів і 95338 6 при цьому забезпечується практично повна газифікація використовуваного пилоподібного твердого палива. Поставлене завдання вирішене шляхом розробки способу газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива, при якому тверде паливо при використанні газифікуючого агента, що містить в основному кисень, у висхідному потоці перетворюється в продукти газифікації - неочищені гази і шлаки і у якому в спрямованому нагору внутрішньому циркулюючому потоці з використанням першого газифікуючого агента, що містить кисень, здійснюється а) практично повна газифікація твердого палива, що містить вуглець, б) термічна обробка неочищених газів як продукту газифікації і в) гранулювання золи при температурах, що перевищують температуру розм'якшення золи, при цьому утворюються що містять вуглець залишки, гранульована зола і що містять пил неочищені гази. Неочищені гази, що містять пил, при температурах нижче критичної температури спікання золи виводяться з висхідного потоку нагору в буферну зону і з неї направляються на подальшу обробку, причому перший газифікуючий агент вводиться у висхідний потік таким чином, що формуються спрямований нагору, нагрітий до високої температури, висхідний потік і спрямований долілиць «холодний» пристінний потік, при цьому в розташованому під висхідним потоком рухливому шарі при використанні другого, збідненого киснем, газифікуючого агента здійснюється глибоке, аж до повного, окиснення залишків газифікації, що опускаються долілиць із висхідного потоку, і гранул золи при температурах нижче температури розм'якшення золи і при цьому утворюються виходячі із зони газифікації неочищені гази і окиснені нижні продукти. Другий газифікуючий агент у відповідній кількості і з відповідним складом підводиться таким чином, щоб, з одного боку, температура в рухливому шарі не перевищувала температуру розм'якшення золи і, з іншого боку, щоб рухливий шар рівномірно продувався газифікуючим агентом і при цьому окиснені нижні продукти з рухливого шару надходили долілиць противострумом до другого газифікуючого агенту, а неочищені гази, що утворюються в процесі газифікації, з рухливого шару надходили нагору у висхідний потік. У якості твердого палива використовуються, переважно, тверді види викопного палива, що містять пилоподібні горючі речовини, і пил з вмістом вуглецю. Крім того, можуть бути використані особливі форми твердого палива, як, наприклад, суспензії тверде паливо/вода або тверде паливо/рідке паливо з різним вмістом твердого компоненту суспензії. Для процесу газифікації у висхідному потоці тверде паливо може використовуватися як у сухому виді, так і у вигляді однієї або декількох особливих форм – це широкий спектр вугілля, біомаса різного походження або відходи, що містять вуглець, і навіть невелика частина рідких або газоподібних палив і відходів. Відокремлювані з висхідного потоку і що містять пил неочищені гази направляється в теплоо 7 бмінник, а потім - у пиловіддільник. У пиловіддільнику від неочищених газів, що містять пил, майже повністю відділяється пил, що містить вуглець, що потім направляється у висхідний потік. Пропонований, відповідно до винаходу, спосіб дозволяє зробити вивід, що шляхом газифікації у висхідному шарі із внутрішнім циркулюючим потоком у сполученні з газифікацією палива в розташованому під висхідним потоком псевдозрідженому шарі можливо практично повністю перетворити пилоподібне тверде паливо в окиснену золу, шлаки і неочищені гази, причому таким чином, що містять пил неочищені гази відводяться з висхідного потоку при температурах, що відповідають температурі на виході неочищених газів із зони газифікації в псевдозрідженому шарі, а окиснена зола і шлаки при температурах менш 600 °С, переважно менш 500 °С, особливо переважно менш 400 °С, відводяться із псевдозрідженого шару. Висхідний потік у вертикальному напрямку простирається від виходу неочищених газів у верхній частині газифікатору з висхідним потоком до верхньої поверхні псевдозрідженого шару. Псевдозріджений шар простирається долілиць до патрубку для відводу нижніх продуктів, що розміщений на нижньому кінці реактору газифікації у висхідному потоці. Істотною ознакою пропонованого, відповідно до винаходу, способу є те, що має місце саморегульована взаємодія процесів газифікації твердого палива і агломерації золи в грубозернисті агломерати в циркулюючому потоці з формуванням під циркулюючим висхідним потоком псевдозрідженого шару, який утворений, в основному, грубозернистими агломератами, при цьому фізичні властивості твердого палива можуть варіюватися в широкому діапазоні без негативного впливу на хід процесу газифікації. Таким чином, дане технічне рішення істотно відрізняється від пропонованих, відповідно до патенту DE 26 40 180 В, технічних рішень. Це відноситься як до процесу в цілому (різний принцип формування «гарячої» і «холодної» реакційних зон або різних зон газифікації рухливий шар, псевдозріджений шар, висхідний потік), так і до окремих стадій процесу, таких, як введення твердого палива (від пилоподібного до грубозернистого), вивід залишків процесу газифікації з рухливого або нерухливого шару (процес відводу регулюється залежно від частки грубозернистого вугілля), вертикальна циркуляція газу в зоні газифікації пилу («гарячий» спрямований нагору центральний потік і спрямований долілиць потік газів, що вводяться). Газифікація в циркулюючому висхідному потоці провадиться в такий спосіб. У висхідний потік вводиться підлягаюче газифікації пилоподібне тверде паливо і рециркулюючий пил, що містить вуглець, а також неочищені гази газифікації і перший газифікуючий агент. Газифікуючі агенти вводяться в процес у такій кількості і в такому складі щодо твердого палива, що на виході неочищених газів встановлюється температура, що нижче критичної температури спікання золи. Однак, рівень цієї температури повинен забезпечити практично повну газифікацію компонентів твердого палива, що містять вуглець. Пил, що надходить разом з 95338 8 неочищеними газами, містить від 30 до 80 мас. % вуглецю. Пил, що містить вуглець, після його відділення від неочищених газів майже повністю повертається в процес і повторно піддається газифікації. Важливим фактором для можливо повної газифікації твердого палива є використання газифікуючого агента з високим вмістом кисню. Концентрація кисню в газифікуючому агенті становить від 21 до 100 об. %, переважно від 40 до 70 об. %. При використанні у якості газифікучого агента водяної пари співвідношення пара/кисень становить 3 від 0 до 1,5 кг/м . Чим вище вміст золи в пилоподібному твердому паливі і чим вище температура плинності золи, тим більше необхідна концентрація кисню в газифікучому агенті. У якості критичної температури спікання золи tsp приймається значення температури, що не може бути перевищена для виключення утворення відкладень і нальотів золи в реакторі газифікації і при охолодженні неочищених газів, що містять пил. Типові значення цієї температури становлять, наприклад, 700 °С для біомаси, 1000 °С для бурого вугілля і 1100 °С для кам'яного вугілля. У випадку використання бурого вугілля, критична температура для яких становить, наприклад, 1000 °С, практична повна газифікація можлива в тому випадку, якщо температура неочищених газів на виході становить від 900 до 950 °С (різниця температур від 50 до 100 К). Таким чином, у пропонованому, відповідно до винаходу, способі використовується різниця значень між обома характерними значеннями температури. Якщо критична температура спікання золи tsp нижче температури, необхідної для газифікації твердого палива, як, наприклад, при використанні деяких видів біомаси, у газифікатор з висхідним потоком повинні додаватися присадки для підвищення температури плинності і спікання золи. При додаванні такого роду присадок критична температура спікання золи tsp підвищується до значення, що перевищує температуру газифікації. Присадки для підвищення температури плинності і спікання золи можуть вводитися в процес разом із твердим паливом або додаватися окремо. Циркулюючий внутрішній висхідний потік формується в такий спосіб. Тверде паливо, як і перший газифікуючий агент, вводяться окремо в зону газифікації, а саме - у нижню зону висхідного потоку. Введення твердого палива провадиться методом аерозольного транспорту, що зарекомендував себе, можливо також введення твердого палива у вигляді суспензії. Залежно від термічної потужності газифікатора з висхідним потоком і фізичних властивостей твердого палива, що вводиться, передбачено один або кілька, розподілених по периметру газифікатора переважно в одній площині патрубків для його вводу. Перший газифікуючий агент вводиться в процес через призначені для цього сопла, при цьому упорскування газифікуючого агенту через сопла здійснюється, переважно, у горизонтальній площині і у радіальному напрямку до осі потоку в зоні газифікації. При цьому швидкість потоку газифікуючого агента становить від 10 до 80 м/с. Сопла для упорскування газифікуючого агента також розташовуються, пе 9 реважно, в одній площині. Допускається також роздільне введення твердого палива і газифікуючого агента через один або кілька пиловугільних пальників. Завдяки дуже високій швидкості нагрівання і швидкому розподілу в реакційній зоні, газифікації в циркулюючому висхідному потоці можуть піддаватися спікливе вугілля і вугілля, що спучуються, а також вугілля з високою зольністю і високою температурою плинності золи. При цьому вирішальне значення має той факт, що в зоні горіння мають місце температури, які приблизно на 1000 К перевищують температуру плинності золи. За рахунок того, що газифікуючий агент вводиться в реактор газифікації з високою швидкістю, у зоні перед соплами упорскування газифікуючого агента утворюється зона горіння з температурою близько 2000 °С, що формує спрямований нагору «гарячий», переважно центральний, потік. У зоні горіння і у нагрітій до високої температури зоні сформованого центрального потоку відбувається розм'якшення, плавлення і агломерація золи. При цьому розмір зерен агломерату золи збільшується доти (від 1 до 5 мм), поки агломерат не осаджується долілиць у рухливий шар. Зі збільшенням висоти зона горіння або центральний потік розширюються і на виході неочищених газів вони займають весь поперечний переріз зони газифікації аналогічно газовому потоку в трубі. Одночасно, внаслідок протікання ендотермічних реакцій висхідний потік у міру підйому до виходу неочищених газів охолоджується до температури, що відповідає значенню температури при припиненні ендотермічних реакцій. Розігрітий до високої температури центральний потік перебуває усередині спрямованого долілиць «холодного» пристінного потоку, у якому також протікають переважно ендотермічні реакції. Пристінний потік підхоплює частки, що випадають із зони горіння і центрального потоку під дією сили ваги і опускаються долілиць, внаслідок чого в ньому підвищується вміст твердої фази. У нижній частині газифікатора пристінний потік, що опускається, знову підхоплюється потоком, що піднімається, при цьому великі частки осаджуються долілиць. Таким чином, вся реакційна зона циркулюючого висхідного потоку складається з однієї або декількох центральних «гарячих» реакційних зон, у яких протікають, переважно, екзотермічні реакції окиснення і у яких відбувається гранулювання золи, і розташованої поблизу головки газифікатора і поверхні рухливого шару «холодної» реакційної зони, у якій домінують ендотермічні реакції газифікації і відбувається хімічне перетворення вуглецю. Зона трубного потоку у верхній частині зони газифікації формує свого роду буферну зону, у якій відбувається зниження температури неочищених газів перед їх виходом із газифікатора. Уже при першому проходженні уведеного пилоподібного твердого палива через реакційну зону гранулюється більша частина золи, при цьому гранули, що утворилися, осаджуються долілиць і попадають у рухливий шар. За рахунок сприятливих умов для грануляції золи в центральній «гарячій» реакційній зоні, кількість підлягаючого введенню з неочищеними газами пилу знижується до 95338 10 дуже низького рівня, що відповідає 1 - 2-х кратній кількості золи, введеній у реакційну зону разом з пилоподібним твердим паливом. Завдяки особливим умовам протікання реакцій газифікації і формування потоків у відносно невеликій зоні створюються реакційний умови, які дозволяють одержати неочищені гази з низьким вмістом золи і при температурі, що нижче критичної температури спікання золи tsp, які для утилізації тепла направляються безпосередньо в газовий теплообмінник без дорогого проміжного етапу охолодження в парогенераторах. Якщо при використанні важкого пилоподібного твердого палива, внаслідок неминучого забруднення і утворення відкладень із газів, що містять пил, що відводяться з газифікатора з висхідним потоком, потрібне подальше охолодження газів, у верхню частину газифікатора з висхідним потоком впорскується вода або вводиться водяна пара залежно від необхідного ступеня охолодження (високий ступінь охолодження - понад 200, переважно понад 100 К; низький ступінь охолодження - нижче 200, переважно 100 К). При такого роду додатковому охолодженні протікають, переважно, ендотермічні реакції завершального процесу газифікації (гартівна конверсія). Настроювання параметрів рухливого шару на потреби висхідного потоку провадиться в такий спосіб. Другий газифікуючий агент, у відповідній кількості і з відповідним складом, подається таким чином, що, з одного боку, не перевищується температура розм'якшення золи і, з іншого боку, він проходить через рухливий шар без утворення каналів і формування псевдозрідженого шару. За рахунок низького вмісту кисню в цьому газифікуючому агенті, зола і гранулят золи практично повністю доокиснюються без їх розм'якшення і плавлення. Завдяки цьому виключається утворення відкладень і шлаків у зоні рухливого шару. Залежно від температури розм'якшення золи та використовуваного твердого палива оптимальний вміст кисню становить від 5 до 20 об. %. Подаваний із другим газифікуючим агентом кисень становить від 10 до 30% загальної кількості кисню, введеного в процес. Більш високі значення варто використовувати стосовно до вугілля з високим вмістом золи, тому що підвищене виділення золи обумовлює високі дози введеного вуглецю. Перевага пропонованого, відповідно до винаходу, способу полягає в тім, що хімічна потреба в кисні для окиснення компонентів золи нижніх продуктів або золи твердого палива нижче в порівнянні із класичним процесом газифікації в нерухливому шарі, що відповідає принципу Лургі. Відповідно до цього принципу відомо, що для окиснення не розплавленої золи твердого палива до більш високого ступеню окиснення витрачається кілька відсотків кисню від загальної його кількості і цей кисень випадає із процесу газифікації. У випадку пропонованого, відповідно до винаходу, способу газифікації цього не відбувається, тому що переважна кількість золи пилоподібного твердого палива у відновлювальному газовому середовищі розплавляється при мінімальному споживанні кисню, а утворений при цьому гранулят золи в рухливому шарі інертний стосовно кисню. 11 Кількість подаваного в процес другого газифікуючого агенту обмежується значенням, при якому швидкість потоку неочищених газів, що утворилися, при додатковій газифікації у верхній частині рухливого шару (віднесена до поперечного переріза потоку, що не містить твердих часток), не перевищує 0,1-0,5 м/с, переважно 0,1-0,3 м/с. Низьке значення верхньої межі швидкостей потоку дійсно для умов висхідного потоку, при яких за рахунок використання газифікуючого агента з відносно низьким змістом кисню утворюються дуже дрібнозернисті гранули золи розміром менш 0,5 мм (наприклад, при використанні пилоподібного палива, що містить золу з високою температурою плавлення і з відносно низькою температурою спікання). Високе значення верхньої межі швидкостей потоку відповідає умовам, при яких за рахунок використання газифікуючого агенту з відносно високим вмістом кисню утворюються грубозернисті гранули золи розміром більше 0,5 мм. У випадку використання пилоподібного твердого палива з високим вмістом золи рекомендується підвищена на 0,5 м/с швидкість потоку. У цьому випадку має місце більш високий ступінь перетворення вуглецю і забезпечується відповідне охолодження золи. У принципі, більш високі швидкості потоку впливають таким чином, що в рухливому шарі утворюється агломерат з більшими гранулами, за рахунок чого забезпечується добра прохідність рухливого шару. Значення швидкості потоку неочищених газів процесу газифікації при їхньому виході з рухливого шару в межах від 0,1 до 0,5 м/с є досить високими і при цих значеннях лише незначна частина подаваного на газифікацію пилоподібного твердого палива осаджується в рухливий шар. Тому, як правило, концентрація вуглецю в рухливому шарі настільки мала, що в ньому кількість кисню перевищує стехіометричне значення стосовно вуглецю. Тому має місце практичне повне хімічне перетворення вуглецю і забезпечується окиснення всіх відповідних компонентів золи. Надходячі з рухливого шару нагору в циркулюючий висхідний потік неочищені гази після додаткової газифікації змішуються з потоком, проходять термічну обробку і потім беруть участь у реакціях газифікації відповідно до параметрів процесу. Для охолодження в противострумі окиснених нижніх продуктів використовується, переважно, другий газифікуючий агент, що складається з кисню і діоксиду вуглецю (замість водяної пари) і температура якого в максимально можливому ступені відповідає температурі навколишнього середовища. За рахунок цього забезпечується можливість використання тепла окиснених нижніх продуктів для процесу газифікації твердого палива в газифікаторі з висхідним потоком, при цьому можна відмовитися від додаткового охолодження золи для її наступної обробки. Перевага використання діоксиду вуглецю полягає в тім, що при використанні другого газифікуючого агента, що включає кисень і водяну пару, температура нижніх продуктів на виході становить 650 °С, переважно 600 °С, а у випадку використання другого газифікуючого агента, що включає кисень і діоксид вуглецю (замість во 95338 12 дяної пари), ця температура може бути знижена до 400 °С, переважно 300 °С. Окиснені нижні продукти, які майже не містять вуглець, легко виводяться із процесу і піддаються наступній обробці. Інша переважна форма виконання пропонованого винаходу полягає в тім, що водяна пара, що генерується у водяній сорочці, що передбачена в корпусі реактору газифікації, частково або повністю використовується для другого газифікую чого агента. Слід також зазначити, що висота рухливого шару в процесі роботи реактора газифікації визначається, наприклад, методом радіометричного виміру рівня, а регулювання висоти і/або її підтримка на постійному рівні здійснюється шляхом регулювання обсягу відводу нижніх продуктів. Відвід нижніх продуктів провадиться, наприклад, за допомогою обертових ґрат відомої та надійної конструкції. Одночасно обертові ґрати виконують функції підведення і розподілу другого газифікуючого агента по перетину рухливого шару. Поставлене завдання даного винаходу вирішено також шляхом розробки реактора газифікації для газифікації у висхідному потоці під тиском твердого палива, що включає охолоджувану камеру високого тиску (3) і оснащену теплоізоляцією внутрішню обичайку (7), при цьому у верхній частині камери високого тиску (3) розміщений щонайменше один патрубок (8) для відводу неочищених газів, а в нижній частині - щонайменше один патрубок (9) для відводу нижніх продуктів, причому камера високого тиску (3) включає, щонайменше, зону для рухливого шару і зону над поверхнею (12) рухливого шару (13) для внутрішнього циркулюючого висхідного потоку, а також буферну зону, при цьому на висоті 1-3 м від поверхні (12) рухливого шару (13) розміщені патрубки (15) для подачі пилоподібного палива і сопла (16) для упорскування газифікуючого агента (17). Сопла (16) виконані таким чином, що перший газифікуючий агент подається у висхідний потік таким чином, що формуються спрямований нагору «гарячий» центральний потік і спрямований долілиць «холодний» пристінний потік, при цьому на патрубку (9) для відводу нижнього продукту розташований щонайменше один пристрій для введення другого газифікуючого агента. Стінки камери газифікації, які проходять від патрубка (8) для відводу неочищених газів у верхній частині реактора газифікації до патрубка (9) для відводу нижніх продуктів у нижній частині реактора газифікації, по своїй висоті утворюють циліндр із практично постійним поперечним перерізом по висоті. Увесь реактор газифікації виконаний аналогічно газифікаторам для газифікації в нерухливому шарі з водяною сорочкою, при цьому, однак, можуть бути використані стінки сильфонного типу з водяним охолодженням. Теплоізоляція внутрішньої поверхні обичайки (7) реактора газифікації з боку високих температур складається, переважно, зі звичайної теплоізоляційної насадки і тонкого керамічного покриття, наприклад, з SiC або з іншого вогнестійкого керамічного матеріалу. Відповідно до переважної форми виконання пропонованого, відповідно до винаходу, реактора 13 газифікації, сопла (16) для упорскування газифікуючого агента розподілені рівномірно по периметру зовнішньої обичайки (5) і спрямовані радіально з нахилом нагору під кутом від 10 до 30°. Патрубки (15) для подачі твердого палива розміщаються на рівні сопел для упорскування газифікуючого агента або трохи нижче. Висота розташування сопел для упорскування газифікуючого агента і патрубків для підводу палива може варіюватися в певних межах. Патрубки для підвода палива розташовані приблизно на висоті розташування сопел для упорскування газифікуючого агента або нижче на відстані до 1 м, при цьому вони розташовані мінімум на 1 м вище поверхні рухливого шару. Сопла для упорскування газифікуючого агента і патрубки для підводу твердого палива розташовані в одній площині, що розташована на 1-3 м вище поверхні рухливого шару. Витримування мінімальної вертикальної відстані від рухливого шару до патрубків для підводу гарантує безперешкодну подачу твердого палива в зону газифікації і певне їхнє положення відносно сопел для упорскування газифікуючого агента, завдяки чому виключається реакція кисню із твердим паливом поблизу стінок реактора газифікації. Пристрій для відводу нижніх продуктів (9) виконано, переважно, у вигляді обертових ґрат. Циркулюючий усередині реактора газифікації висхідний потік (11) формується над поверхнею (12) рухливого шару (13). Буферна зона розташована над внутрішнім циркулюючим висхідним потоком (11). Комбінування внутрішнього циркулюючого висхідного потоку і рухливого шару, що розташований під циркулюючим висхідним потоком, забезпечує значне спрощення апаратурного оформлення процесу газифікації і експлуатації реактора газифікації. Це відноситься, у першу чергу, до реактора газифікації у висхідному потоці. Стінки обичайки реактора газифікації, які проходять від патрубку для відводу неочищених газів у верхній частині реактора до патрубку для відводу нижніх продуктів у нижній частині реактору, формують циліндр із практично постійним поперечним перерізом. Теплоізоляція внутрішньої поверхні обичайки реактору газифікації з боку високих температур складається, переважно, зі звичайної теплоізоляційної насадки і тонкого керамічного покриття. Виконання кладки не потрібно. Завдяки використанню керамічного покриття значно скорочується час запуску і зупинки реактору газифікації. На лінії неочищеного газу відсутні циклони, гартівні газові пристрої, а також пристрої для охолодження і наступної обробки відділеного пилу, а на лінії нижніх продуктів відсутні пристрої для охолодження і наступної їхньої обробки. Процес подачі газифікуючого агента і твердого палива може бути значно спрощений за рахунок того, що замість дорогих і складних пальникових пристроїв можуть бути використані роздільні системи у вигляді труб із системою охолодження. Предметом даного винаходу є також установка для газифікації у висхідному потоці під тиском. Установка включає пропонований, відповідно до винаходу, реактор газифікації з відповідними при 95338 14 строями для подачі газифікуючого агента і твердого палива, обробки неочищених газів і відводу золи. Патрубок (8) для відводу неочищених газів з реактору газифікації з'єднаний з теплообмінником (25) для утилізації тепла, що відходить, після якого передбачені пиловіддільник (26) для відділення від неочищених газів пилу і пристрій аерозольного транспорту для повернення відділеного пилу, що містить вуглець, у внутрішній циркулюючий висхідний потік (11). Вихідні з пиловіддільника неочищені гази можуть використовуватися відразу або ж попередньо оброблятися в пристрої очищення газу. Сутність пропонованого винаходу більш детально пояснюється за допомогою представленого на фіг. приклада виконання. На фіг. у спрощеному виді представлена принципова схема реактора газифікації (1) з внутрішнім циркулюючим висхідним потоком. Зона газифікації (3) реактора газифікації у висхідному потоці (1) перебуває усередині циліндричної камери високого тиску (4), що складається із зовнішньої обичайки (5), водяної сорочки (6) і внутрішньої обичайки (7). Внутрішня обичайка (7) оснащена з боку високих температур теплоізоляційною насадкою і тонким керамічним покриттям. У верхній частині газифікатора (1) у висхідному потоці розміщений патрубок (8) для відводу неочищених газів, а в нижній його частині - патрубок (9) для відводу нижніх продуктів, що на фіг. позначений тільки верхнім контуром обертових ґрат (10). Циркулюючий усередині реактора газифікації висхідний потік (11) сформований над поверхнею (12) рухливого шару (13). У площині (14), що розташована на висоті 1 м над поверхнею (12) рухливого шару (13), розміщені зміщені на 180° один щодо другого патрубки (15) для подачі пилоподібного сухого бурого вугілля (2) і шість сопел (16) для упорскування першого газифікуючого засобу (17). Сопла (16) для упорскування газифікуючого агента розподілені рівномірно по периметру зовнішньої обичайки (5). Вони спрямовані радіально і нагору під кутом 30° щодо горизонтальної площини. Патрубок (8) для відводу неочищених газів з реактора газифікації з'єднаний з теплообмінником (25) для утилізації тепла, що відходить, після якого передбачений газовий фільтр (26) для відділення від неочищених газів пилу і пристрій аерозольного, транспорту для повернення відділеного пилу (20) у внутрішній циркулюючий висхідний потік (11). У реакторі газифікації (1) у висхідному потоці здійснюється газифікація під тиском 33 бар пилоподібного сухого бурого вугілля (2) зі вмістом води 12 мас. %, вмістом золи 6 мас. % і з критичною температурою спікання золи 1000 °С. Для більш зрозумілого викладу технічних аспектів, надалі кількість першого газифікуючого агенту (17) приводиться у відносній величині на 1 кг сухого бурого вугілля (2). На 1 кг сухого бурого вугілля (2) всього 3 3 подається 0,366 м кисню (18), 0,058 м діоксиду вуглецю (29) і 0,171 кг водяної пари (19). Перший газифікуючий агент (17) при швидкості потоку 30 м/с і температурі 280 °С впорскується 15 через сопла (16) у зону газифікації (3) реактору газифікації (1). Крім першого газифікуючого агента (17) і пилоподібного сухого бурого вугілля (2) у циркулюючий висхідний потік (11) подаються рециркуляційний пил (20) і виходячі нагору з рухливого шару (12) неочищені гази (21) процесу газифікації. При інтенсивному перемішуванні речовин, що вводяться, у внутрішньому циркулюючому висхідному потоці (11) формуються спрямований нагору «гарячий» центральний потік (22), навколо якого формується спрямований долілиць «холодний» пристінний потік (23). У спрямованому нагору гарячому потоці (22) зола гранулюється в гранулят з розміром гранул переважно 2 мм, що осаджується долілиць на поверхню рухливого шару (12). Не3 очищені гази (24) зі змістом пилу близько 30 г/м (пил наполовину складається з вуглецю і золи) виходять із реактора газифікації (1) при температурі близько 950 °С через патрубок для відводу (8) і через теплообмінник (25) для утилізації тепла, що відходить, де вони охолоджуються до °250 С, надходять у газовий фільтр (26). На фільтрі (26) здійснюється практичне повне відділення пилу (20), що за допомогою пристрою для аерозольного транспорту (27) повертається в циркулюючий висхідний потік (11). Через обертові ґрати (10) у рухливий шар (13) при температурі 80 °С подається другий газифікуючий агент (28), що складається з кисню (10 об. %) і діоксиду вуглецю (90 об. %). Окиснені нижні продукти (30) при температурі 140 °С виходять з реактору газифікації (1) через нижній патрубок для відводу (9). Вміст вуглецю в цих продуктах становить менш 2 мас. %, за рахунок чого вони без наступної обробки можуть використовуватися по призначенню або піддаватися подальшій переробці. Кількість подаваного другого газифікуючого агента (28) встановлюється таким чином, щоб 95338 16 швидкість потоку на поверхні (12) рухливого шару (13), віднесена до вільного перетину потоку, становила 0,3 м/с. За рахунок того забезпечується рівномірне проходження газифікуючого агента через рухливий шар (13). Специфікація 1 реактор газифікації для газифікації у висхідному потоці 2 пилоподібне сухе буре вугілля 3 циліндрична камера високого тиску 4 камера високого тиску 5 зовнішня обичайка 6 водяна сорочка 7 внутрішня обичайка 8 патрубок для відводу неочищених газів 9 патрубок для відводу нижніх продуктів 10 верхній контур обертових ґрат 11 циркулюючий внутрішній висхідний потік 12 поверхня 13 рухливий шар 14 площина 15 патрубок для підводу 16 сопла для упорскування газифікуючого агента 17 перший газифікуючий агент 18 кисень 19 водяна пара 20 пил 21 неочищені гази додаткової газифікації 22 «гарячий» центральний потік 23 «холодний» пристінний потік 24 що містять пил неочищені гази 25 теплообмінник утилізації тепла, що відходить 26 газовий фільтр 27 пристрій аерозольного транспорту 28 другий газифікуючий агент 29 діоксид вуглецю 30 окиснені нижні продукти 17 Комп’ютерна верстка В. Мацело 95338 Підписне 18 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601