PL237169B1

PL237169B1 - High-pressure gasification device and method for controlling its operation

Info

Publication number: PL237169B1
Application number: PL422701A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Borowczyk; Grzegorz Cyra; Piotr Hardt; Władysław Mitianiec; Mikołaj Spadło
Original assignee: Filen Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Piotr Hardt
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2021-03-22
Also published as: PL422701A1

Abstract

Zgazowarka zawierająca układ podawania zgazowywanej masy, układy podawania czynników zgazowujących, komorę zgazowania, układ odbioru produktów zgazowania, zbiornik gazu oraz układ sterowania, charakteryzuje się tym, że jej układ podawania masy oraz układy podawania czynników zgazowujących tworzą jeden układ a układ ten nazywany dalej układem podawania (UP), posiada tylko jedno wyjście, wspólne dla zgazowywanej masy i czynników zgazowujących w postaci wody oraz w postaci gazu zawierającego tlen, korzystnie 100% tlenu i wyjście to połączone jest hydraulicznie z wnętrzem wysokociśnieniowej komory zgazowania (K) i komora ta ma tylko jedno wyjście, wspólne dla wszystkich produktów zgazowania i wyjście to połączone jest hydraulicznie z wejściem do układu odbioru produktów zgazowania (UOP), a wyjście gazu syntezowego z tego układu połączone jest hydraulicznie ze zbiornikiem tego gazu (ZG) i ponadto, zawarte w wyżej opisanej strukturze sterowane zawory, napędy elektryczne oraz czujniki i mierniki ciśnienia i temperatury, połączone są elektrycznie z centralną jednostką sterującą układu sterowania zgazowarki (US).A gasifier containing a system for feeding the gasified mass, feeding systems for gasifying agents, a gasification chamber, a system for collecting gasified products, a gas tank and a control system, is characterized in that its mass feeding system and the systems for feeding gasifying agents form one system, and this system is hereinafter referred to as the feeding system (UP) has only one exit, common for the gasified mass and gasification agents in the form of water and oxygen-containing gas, preferably 100% oxygen, and this exit is hydraulically connected to the interior of the high-pressure gasification chamber (K) and this chamber has only one output, common for all gasification products, and this output is hydraulically connected to the input to the gasification products collection system (UOP), and the syngas output from this system is hydraulically connected to the gas tank (ZG) and, moreover, included in the structure described above, is controlled valves, electric drives as well as sensors and measuring instruments The pressure and temperature controls are electrically connected to the central control unit of the gasifier control system (US).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zgazowarka wysokociśnieniowa przeznaczona do zgazowania węgla, biomasy i innych substancji stałych zawierających węgiel, w tym do zgazowania biomasy w osadach ściekowych. Wynalazek obejmuje również sposób sterowania pracą tej zgazowarki.The subject of the invention is a high-pressure gasifier intended for gasification of coal, biomass and other solid substances containing carbon, including gasification of biomass in sewage sludge. The invention also includes a method of controlling the operation of this gasifier.

Zgazowanie składa się z dwóch zasadniczych procesów - procesu pirolizy /odgazowania/, w wyniku którego ze zgazowywanej substancji, powstają gazy pirolityczne i karbonizat oraz procesu właściwego zgazowania, w którym węgiel zawarty w karbonizacie reaguje z lotnym czynnikiem zgazowując ym zwykle z tlenem /najczęściej z powietrza/ lub parą wodną. Gdy czynnikiem zgazowującym jest tlen, to lotnym efektem reakcji jest tlenek węgla a gdy czynnikiem tym jest para wodna, to lotnym efektem reakcji są tlenek węgla i wodór a jeśli ciśnienie procesu jest wysokie, to również metan. W obu przypadkach z karbonizatu pozostają niepalne stałe składniki mineralne w postaci popiołu.Gasification consists of two main processes - the pyrolysis / degassing / process, as a result of which the gasified substance produces pyrolysis gases and char, and the actual gasification process, in which the carbon contained in the char reacts with a volatile gasifying agent, usually with oxygen / most often from air / or steam. When the gasifying agent is oxygen, the volatile reaction effect is carbon monoxide, and when the gasifying agent is water vapor, the volatile reaction effect is carbon monoxide and hydrogen, and if the process pressure is high, also methane. In both cases, non-flammable solid minerals in the form of ash remain from the char.

Do przeprowadzenia procesu zgazowania potrzebne jest jeszcze ciepło, bo bilans cieplny zarówno procesu pirolizy jak i właściwego zgazowania wykazuje przewagę procesów endotermicznych. Proces pirolizy ma szczególne znaczenie przy zgazowywaniu substancji zawierających oprócz węgla również tlen i wodór. W przypadku zgazowywania węgla kamiennego udział tego procesu jest niewielki. Istnieje wiele rodzajów zgazowarek. Poniżej opisane zostaną cztery z nich.To carry out the gasification process, heat is still needed, because the heat balance of both the pyrolysis process and the actual gasification shows the advantage of endothermic processes. The pyrolysis process is of particular importance in the gasification of substances containing, apart from carbon, also oxygen and hydrogen. In the case of hard coal gasification, the share of this process is small. There are many types of gasifiers. Four of them will be described below.

Pierwszy rodzaj najbardziej tradycyjny, stosowany do zgazowywania drewna, to taki w których komora reakcyjna, w której zachodzi piroliza a następnie właściwe zgazowanie, tworzy jedną objętość z komorą spalania biomasy. W zgazowarkach tych ciepło potrzebne do procesu pochodzi z częściowego spalenia zgazowywanego drewna. Zgazowarki takie przypominają swoją budową zwykłe rusztowe piece, z tym, że do ich rozbudowanej komory spalania doprowadza się w odpowiednich miejscach specjalnymi króćcami powietrze i ewentualnie parę wodną /gdy para jest czynnikiem zgazowującym/. Zgazowarki takie posiadają również odpowiednie króćce wylotowe, którymi wyprowadzana jest na zewnątrz powstająca w nich mieszanina gazów. Do zgazowarek takich drewno jest podawane od góry, nieraz poprzez śluzę, w celu lepszej kontroli ilości powietrza podawanego do komory reakcyjnej. Drewno przesuwa się grawitacyjnie w dół komory reakcyjnej, rozgrzewa się, odgazowuje i w części ulega zgazowaniu. Część drewna w zasadzie w postaci karbonizatu, opadając w dół dociera do właściwej komory spalania i spala się na ruszcie dostarczając ciepło do drewna znajdującego się w górnej części komory. Procesem steruje się regulując ilości powietrza i czynnika zgazowującego dostarczane do komory wymienionymi wyżej króćcami. Odbierany ze zgazowarki gaz palny jest bardzo zanieczyszczony i wędruje do układu filtrująco-separacyjnego. Popiół z drewna zbiera się pod rusztem i jest stamtąd cyklicznie usuwany.The first, most traditional type, used for gasification of wood, is the one in which the reaction chamber, in which pyrolysis takes place and then proper gasification, forms one volume with the biomass combustion chamber. In these gasifiers, the heat needed for the process comes from partial combustion of the gasified wood. Such gasifiers resemble conventional grate furnaces, except that air and possibly water vapor are supplied to their extended combustion chamber in appropriate places with special nozzles (when steam is a gasifying agent). Such gasifiers also have appropriate outlet nozzles through which the gas mixture formed in them is discharged to the outside. Wood is fed to such gasifiers from above, sometimes through a lock, in order to better control the amount of air supplied to the reaction chamber. The wood moves down the reaction chamber by gravity, heats up, degasses and is partially gasified. Part of the wood, essentially in the form of char, goes down to the proper combustion chamber and burns on the grate, supplying heat to the wood in the upper part of the chamber. The process is controlled by regulating the amount of air and gasifying agent supplied to the chamber with the above-mentioned nozzles. The combustible gas taken from the gasifier is very polluted and goes to the filtering and separation system. Wood ash is collected under the grate and is periodically removed from there.

Drugi rodzaj istniejących zgazowarek to taki, w których komora reakcyjna jest zamknięta a ciepło do komory dostarcza się membranowo tzn. poprzez nagrzewanie jej ścian np. palnikami gazowymi zasilanymi pewną częścią wytwarzanego w procesie zgazowania gazu palnego. Do zamkniętej komory reakcyjnej jednym króćcem doprowadza się czynnik zgazowujący a drugim wyprowadza powstałe gazy. Ponadto komora posiada system usuwania pozostałości mineralnych. Tego typu zgazowarki pracują cyklicznie tzn. wprowadza się do ich komory poprzez śluzę partię zgazowywanej masy a następnie po określonym czasie trwania procesu wprowadza się kolejną partię. Pozostałości mineralne wyprowadzane są również cyklicznie na zewnątrz. Wyprowadzane gazy wędrują do systemu chłodząco-separacyjnego, w którym są chłodzone, odpylane i separuje się z nich niekorzystne składniki np. części smoliste.The second type of existing gasifiers is one in which the reaction chamber is closed and the heat is supplied to the chamber in a membrane manner, i.e. by heating its walls, e.g. with gas burners fed with a certain part of the fuel gas produced in the gasification process. The gasifying agent is supplied to the closed reaction chamber through one stub pipe and the gases produced by the other pipe. In addition, the chamber has a system for removing mineral residues. These types of gasifiers work cyclically, i.e. a batch of gasified mass is introduced into their chamber through the lock, and then, after a specified duration of the process, another batch is introduced. The mineral residues are also discharged cyclically outside. The discharged gases go to the cooling and separation system, where they are cooled, dedusted and unfavorable components are separated, e.g. tar particles.

Trzeci rodzaj zgazowarek, których projekt pojawił się stosunkowo niedawno, to zgazowarki przeznaczone do zgazowywania różnych substancji, w których zastosowano reaktor ciekło-metaliczny RCM. Zbudowany jest on z ceramicznego pojemnika, w którym znajduje się roztopiony metal. Temperatura metalu utrzymywana jest poprzez generowanie w nim prądów indukcyjnych lub przy pomocy palników gazowych. W zgazowarkach takich komora reakcyjna to przestrzeń znajdująca się między powierzchnią roztopionego metalu a czaszą /zwykle ceramiczną/ zamykającą pojemnik od góry. Zgazowywana masa podawana jest do komory reakcyjnej od góry, poprzez śluzę zasypową w czaszy. Odpowiedni króciec dostarcza do komory parę wodną lub rozpyloną wodę. Inny króciec wyprowadza z komory powstałą tam mieszaninę gazów. Powstałe w procesie stałe części mineralne unoszą się na powierzchni roztopionego metalu i są co jakiś czas usuwane poprzez upust z pojemnika.The third type of gasifiers, the design of which has appeared relatively recently, are gasifiers intended for gasification of various substances, in which a liquid-metal RCM reactor was used. It is made of a ceramic container in which there is a molten metal. The temperature of the metal is maintained by generating induction currents in it or by means of gas burners. In such gasifiers, the reaction chamber is the space between the surface of the molten metal and the bowl (usually ceramic) that closes the container from the top. The gasified mass is fed to the reaction chamber from the top, through the hopper in the bowl. A suitable stub pipe delivers steam or water spray to the chamber. Another pipe leads out of the chamber the gas mixture formed there. Solid mineral particles formed in the process float on the surface of the molten metal and are periodically removed through the vent from the container.

Wreszcie czwarty rodzaj to zgazowarka strumieniowa opisana w zgłoszeniu nr P.411765 złożonym do Urzędu Patentowego RP przez Piotra Hardta.Finally, the fourth type is the jet gasifier described in the application No. P.411765 submitted to the Patent Office of the Republic of Poland by Piotr Hardt.

PL 237 169 B1PL 237 169 B1

Zgazowarka ta zawiera układ podawania zgazowywanej masy, układ podawania czynników zgazowujących, wysokociśnieniową komorę zgazowania, układ odbioru produktów zgazowania oraz układ sterowania. Zgazowywaną masę podaje się do komory zgazowania w sposób ciągły za pomocą brykieciarki i w komorze tej rozdrabnia się podawany brykiet za pomocą wirującej tarczy. Do kom ory zgazowania podaje się również dwoma oddzielnymi wejściami czynniki zgazowujące w postaci pary wodnej i tlenu. Zgazowywaną masę podaje się od góry komory zgazowania a produkty zgazowania odbiera się jednym wyjściem znajdującym się u dołu pionowej komory zgazowania. Produkty te kierowane są dalej do wysokociśnieniowego zbiornika a konkretnie do wody częściowo wypełniającej ten zbiornik, w której to wodzie są chłodzone. Drobiny mineralne, w postaci popiołu, opadają w wodzie na dno tego zbiornika a gaz syntezowy zbiera się w nim ponad wodą, tworząc poduszkę gazową. Gaz ten z tej poduszki kierowany jest dalej zaworem zwrotnym do wysokociśnieniowego zbiornika gazu a stamtąd w zależności od przeznaczenia do konkretnych dalszych instalacji.This gasifier includes a system for feeding the gasified mass, a system for feeding gasifying agents, a high-pressure gasification chamber, a gasification products collection system and a control system. The gasified mass is continuously fed to the gasification chamber by means of a briquetting press, and the supplied briquette is comminuted in this chamber by means of a rotating disc. Gasifying agents in the form of steam and oxygen are also supplied to the gasification chamber through two separate inputs. The gasified mass is fed from the top of the gasification chamber and the gasification products are collected through one exit located at the bottom of the vertical gasification chamber. These products are directed further to the high-pressure tank, namely to the water partially filling this tank, in which they are cooled. Mineral particles, in the form of ash, fall in the water to the bottom of this tank and the synthesis gas is collected in it above the water, creating a gas cushion. The gas from this cushion is then directed through a non-return valve to the high-pressure gas tank and from there, depending on its intended use, to specific further installations.

Proponowana zgazowarka jest najbliższa czwartemu, czyli ostatniemu opisanemu rozwiązaniu, ale różni się od niego budową układu podawania masy czyli zgazowywanej substancji, budową układu podawania czynników zgazowujących oraz budową komory zgazowania. Ponadto proponowana zgazowarka zawiera również alternatywne rozwiązania układu odbioru produktów zgazowania. Powyższe zmiany powodują, że praca proponowanej zgazowarki wymaga również innego sposobu sterowania.The proposed gasifier is the closest to the fourth, i.e. the last described solution, but it differs from it in the structure of the mass feeding system, i.e. the gasified substance, the structure of the gasification agent feeding system and the structure of the gasification chamber. In addition, the proposed gasifier also includes alternative solutions for the gasification products collection system. Due to the above changes, the operation of the proposed gasifier also requires a different control method.

Przedstawiony dalej opis proponowanego rozwiązania pomija usytuowanie niektórych elementów, takich jak czujniki i mierniki ciśnienia i temperatury, pomija również usytuowanie zaworów i klap bezpieczeństwa, których położenie wynika ze standardowej wiedzy inżynierskiej. Załączone rysunki mają tylko charakter poglądowy i nie odzwierciedlają rzeczywistych wymiarów przedstawianych na nich instalacji ani proporcji między poszczególnymi ich wymiarami. W dalszej części opisu oraz w zastrzeżeniach patentowych, zamiast określenia „zgazowarka wysokociśnieniowa” używane będzie określenie „zgazowarka”.The following description of the proposed solution omits the positioning of some elements, such as pressure and temperature sensors and gauges, and also omits the positioning of valves and safety flaps, the position of which is based on standard engineering knowledge. The attached drawings are for illustrative purposes only and do not reflect the actual dimensions of the installations presented on them or the proportions between their individual dimensions. In the following parts of the description and in the claims, the term "gasifier" will be used instead of the term "high pressure gasifier".

Według wynalazku istota budowy zgazowarki, która zawiera układ podawania zgazowywanej masy, układy podawania czynników zgazowujących, komorę zgazowania, układ odbioru produktów zgazowania, zbiornik gazu oraz układ sterowania, polega na tym, że jej układ podawania masy oraz układy podawania czynników zgazowujących tworzą jeden układ a układ ten nazywany dalej układem podawania UP (fig. 1), posiada tylko jedno wyjście, wspólne dla zgazowywanej masy i czynników zgazowujących w postaci wody oraz w postaci gazu zawierającego tlen, korzystnie 100% tlenu i wyjście to połączone jest hydraulicznie z wnętrzem wysokociśnieniowej komory zgazowania K i komora ta ma tylko jedno wyjście, wspólne dla wszystkich produktów zgazowania i wyjście to połączone jest hydraulicznie z wejściem do układu odbioru produktów zgazowania UOP a wyjście gazu syntezowego z tego układu połączone jest hydraulicznie ze zbiornikiem tego gazu ZG i ponadto, zawarte w wyżej opisanej strukturze sterowane zawory, napędy elektryczne oraz czujniki i mierniki ciśnienia i temperatury, połączone są elektrycznie z centralną jednostką sterującą układu sterowania zgazowarki US.According to the invention, the essence of the construction of the gasifier, which includes the gasification mass feeding system, gasification agent feeding systems, gasification chamber, gasification products collection system, gas tank and control system, consists in the fact that its mass feeding system and gasification agent feeding systems form one system and this system, hereinafter referred to as the UP feed system (Fig. 1), has only one outlet, common for the gasified mass and gasifying agents in the form of water and in the form of oxygen-containing gas, preferably 100% oxygen, and this outlet is connected hydraulically with the interior of the high-pressure gasification chamber K and this chamber has only one outlet, common to all gasification products, and this outlet is connected hydraulically with the input to the UOP gasification product receiving system, and the syngas output from this system is hydraulically connected to the gas tank ZG and, moreover, included in the above-described structure controlled valves, electric drives pressure and temperature sensors and meters are electrically connected to the central control unit of the US gasifier control system.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że zawiera ona wymiennik ciepła W (fig. 2) i wspólne wyjście zgazowywanej masy i czynników zgazowujących z układu UP, połączone jest hydraulicznie z komorą zgazowania K poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło a ponadto jedno z połączeń hydraulicznych pomiędzy elementami tej zgazowarki, przeznaczone do przepływu gorących produktów zgazowania, korzystnie tylko lotnych, realizowane jest poprzez gorącą część tego wymiennika, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło.Another advantageous feature of the gasifier structure according to the invention consists in the fact that it comprises a heat exchanger W (Fig. 2) and a common outlet of the gasified mass and gasifying agents from the UP system, connected hydraulically with the gasification chamber K through the cold part of the exchanger W, i.e. the one intended for for the medium collecting heat in this exchanger, and moreover, one of the hydraulic connections between the elements of this gasifier, intended for the flow of hot gasification products, preferably only volatile, is realized through the hot part of this exchanger, i.e. the one intended for the medium giving off heat in this exchanger.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ podawania UP zawiera zbiornik Z (fig. 3), z przeznaczoną do zgazowania, rozdrobnioną odpowiednio masą, wymieszaną z wodą i tworzącą z tą wodą zawiesinę, korzystnie koloidalną, oraz zawiera, co najmniej jeden, wysokociśnieniowy, wyporowy, tłokowy układ pompowo-sprężarkowy UPS, w którym pompa i sprężarka mają tę samą wspólną przestrzeń roboczą, a ponadto jej układ podawania UP zawiera również źródło Ź wstępnie sprężonego gazu zawierającego tlen a wszystkie te elementy połączone są ze sobą i z innymi elementami zgazowarki, w taki sposób, że wyjście zawiesiny ze zbiornika zawiesiny Z jak i wyjście gazu zawierającego tlen z jego źródła Ź, połączone są hydraulicznie z przestrzenią roboczą układu UPS, przy czym każde z tych dwóch połączeń hydraulicznych realizowane jest poprzez swoje oddzielne wejście do tej przestrzeni roboczej a ponadto jedyne wyjście z przestrzeni roboczej układu UPS połączone jest hydraulicznie z wysokociśnieniową komorą zgazowania K.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that its feeding system UP comprises a tank Z (Fig. 3), with the gasification tank, suitably comminuted mass, mixed with water and forming a suspension with this water, preferably colloidal, and contains, at least one UPS high-pressure positive displacement piston pump-compressor system, in which the pump and compressor have the same working space, and its supply system UP also includes a source wstępnie of pre-compressed oxygen-containing gas and all these elements are connected to each other and with other components of the gasifier, in such a way that the slurry outlet from the slurry tank Z and the oxygen-containing gas outlet from its source Z are hydraulically connected to the working space of the UPS system, each of these two hydraulic connections being carried out through its separate inlet to this working space and moreover, the only exit from the working space of the UPS system is connected by a hydra street with a high-pressure gasification chamber K.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że w zgazowarce tej w jej układzie UPS wspólna przestrzeń robocza pompy i sprężarki jest wnętrzem cylindra CAnother advantageous feature of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that in the gasifier in its UPS system, the common working space of the pump and the compressor is inside the C cylinder.

PL 237 169 B1 (fig. 4 i 5), zamkniętego z jednej strony głowicą G a z drugiej tłokiem T i przestrzeń ta połączona jest hydraulicznie poprzez, co najmniej jeden, zawór dolotowy zawiesiny ZDZ ze zbiornikiem zawiesiny Z, poprzez, co najmniej jeden, zawór dolotowy gazu ZDG ze źródłem Ź gazu zawierającego tlen i poprzez, co najmniej jeden, zawór wylotowy mieszaniny zawiesiny i gazu zawierającego tlen ZWM z komorą zgazowania K a ponadto tłok T ma napęd, korzystnie hydrauliczny, ruchu posuwisto-zwrotnego.4 and 5), closed on one side with the head G and on the other with the piston T, and this space is connected hydraulically through at least one slurry inlet valve ZDZ with the slurry tank Z, through at least one valve a gas inlet ZDG with an oxygen-containing gas source and, through at least one, a slurry-oxygen-containing gas mixture outlet valve ZWM with a gasification chamber K, and furthermore the piston T is driven, preferably hydraulically, for a reciprocating movement.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ UPS zbudowany jest w taki sposób, że oprócz cylindra C (fig. 4), zamkniętego z jednej strony głowicą G a z drugiej tłokiem T, zawiera również siłownik, korzystnie hydrauliczny, z tłoczyskiem TS oraz zawory, korzystnie zamontowane w głowicy G, cylindra C, w tym co najmniej jeden, korzystnie sterowany, zawór dolotowy zawiesiny ZDZ, co najmniej jeden, korzystnie sterowany, zawór dolotowy gazu zawierającego tlen ZDG oraz co najmniej jeden, korzystnie zwrotny, zawór wylotowy do mieszaniny zawiesiny i gazu zawierającego tlen ZWM a elementy te połączone są w taki sposób, że cylinder C połączony jest nieruchomo z korpusem siłownika a tłok T osadzony jest na tłoczysku TS tego siłownika a ponadto przestrzeń robocza układu UPS we wnętrzu cylindra C połączona jest hydraulicznie odpowiednio, poprzez zawór dolotowy zawiesiny ZDZ ze zbiornikiem Z tej zawiesiny, poprzez zawór dolotowy gazu zawierającego tlen ZDG z wyjściem tego gazu z jego źródła Ź i w końcu poprzez zawór wylotowy mieszaniny zawiesiny i gazu zawierającego tlen ZWM z komorą zgazowania K a ponadto układ cylinder C - tłok T tworzy parę precyzyjną, korzystnie wykonaną z ceramiki i w takim przypadku ten ceramiczny cylinder C osadzony jest nieruchomo w metalowym korpusie MK.Another advantageous feature of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that its UPS system is constructed in such a way that, apart from the cylinder C (Fig. 4), closed on one side with the head G and on the other side with the piston T, it also includes an actuator, preferably a hydraulic one, with piston rod TS and valves, preferably mounted in cylinder head G, of cylinder C, including at least one, preferably controlled, slurry inlet valve ZDZ, at least one preferably controlled oxygen-containing gas inlet valve ZDG and at least one, preferably non-return valve outlet to the mixture of suspension and oxygen-containing gas ZWM, and these elements are connected in such a way that the cylinder C is fixedly connected to the cylinder body and the piston T is mounted on the piston rod TS of this cylinder, and moreover, the working space of the UPS system inside cylinder C is connected hydraulically respectively, through the inlet valve of the slurry ZDZ with the tank Z of this slurry, through the inlet valve of the oxygen-containing gas ZDG zw the gas output from its source Ź and finally through the outlet valve of the mixture of the suspension and oxygen-containing gas ZWM with the gasification chamber K, and moreover, the cylinder C - piston T system forms a precise pair, preferably made of ceramics, in which case this ceramic cylinder C is immobile in metal body MK.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ UPS zbudowany jest w taki sposób, że zawiera cylinder C (fig. 5), zamknięty z obu stron głowicami, w tym głowicą G, w którym to cylindrze, zamontowany jest swobodny tłok T z pierścieniami uszczelniającymi i tłok ten ma dwie objętości nadtłokowe, z których jedna objętość nadtłokowa zamknięta głowicą G jest przestrzenią roboczą układu UPS i połączona jest hydraulicznie, stosownymi zaworami ZDZ, ZDG oraz ZWM odpowiednio ze zbiornikiem zawiesiny Z, ze źródłem Ź gazu zawierającego tlen oraz z komorą zgazowania K a druga z kolei objętość nadtłokowa, po drugiej stronie tego tłoka jest przestrzenią roboczą typowego siłownika hydraulicznego i połączona jest hydraulicznie w znany sposób, z typowym układem podawania czynnika roboczego tego siłownika a ponadto w drugiej z dwóch objętości nadtłokowych zamontowana jest sprężyna śrubowa SŚ przytwierdzona jednym końcem do tłoka T a drugim do głowicy zamykającej tę objętość a długość tej sprężyny jest taka, że gdy tłok T jest w górnym martwym położeniu w przestrzeni roboczej układu UPS, to sprężyna SŚ jest napięta a gdy w objętości, w której znajduje się ta sprężyna spada ciśnienie czynnika roboczego, to sprężyna ta wymusza ruch powrotny tłoka T do wybranego położenia.Another advantageous feature of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that its UPS system is constructed in such a way that it includes cylinder C (Fig. 5), closed on both sides with heads, including the head G, in which cylinder is freely mounted. T piston with sealing rings and this piston has two over piston volumes, of which one over piston volume closed by the G head is the working space of the UPS system and is hydraulically connected with the relevant valves ZDZ, ZDG and ZWM with the suspension tank Z, respectively, with a source of oxygen-containing gas and the gasification chamber K, and the second, in turn, the super piston volume, on the other side of the piston is the working space of a typical hydraulic cylinder and is hydraulically connected in a known manner, with a typical working medium supply system of this cylinder, and in addition, a spring is installed in the second of the two super piston volumes screw SŚ attached with one end to the piston T and the other to the head closing this o The volume and length of this spring is such that when the piston T is in the upper dead center position in the UPS system operating space, the SŚ spring is under tension, and when the pressure of the operating medium drops in the volume in which this spring is located, the spring forces the return movement T piston to the selected position.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że w jej układzie UPS denko tłoka T (fig. 4 i 5), ma kształt stożka zakończonego walcem WT a powierzchnia głowicy G cylindra C ma odpowiednie stożkowe wybranie u szczytu którego, znajduje się cylindryczna przestrzeń CP zamknięta płaską powierzchnią, w której zamontowany jest zawór wylotowy ZWM i geometria tłoka T i głowicy G jest taka, że kiedy tłok ten jest w górnym martwym położeniu, to stożkowe ścianki denka tłoka T i głowicy G przylegają do siebie a walcowe zakończenie WT stożkowego denka tłoka T mieści się w całości w cylindrycznej przestrzeni CP zamykającej stożkowe wybranie w głowicy G a poza tym cylinder C usytuowany jest pionowo i skierowany głowicą G ku dołowi a ponadto przestrzeń robocza układu UPS połączona jest zaworami ZDZ i ZDG odpowiednio ze zbiornikiem zawiesiny Z oraz ze źródłem Ź gazu zawierającego tlen a zawory ZDZ i ZDG korzystnie zamontowane są w stożkowej powierzchni głowicy G.Another advantageous feature of the gasifier, according to the invention, is that in its UPS system, the bottom of the T piston (Fig. 4 and 5) has the shape of a cone ending with a WT cylinder, and the surface of the C cylinder head G has a corresponding conical recess at the top of which there is a cylindrical the space CP closed by a flat surface, in which the ZWM exhaust valve is mounted, and the geometry of the piston T and the head G is such that when the piston is in the upper dead center position, the conical walls of the piston head T and the head G abut against each other and the cylindrical end of the WT conical the top of the T piston fits entirely in the cylindrical space CP that closes the conical recess in the head G, and the cylinder C is located vertically and with the head G downwards, and moreover, the working space of the UPS system is connected by valves ZDZ and ZDG with the suspension tank Z and with the suspension tank, respectively source Ź of oxygen-containing gas, and the valves ZDZ and ZDG are preferably mounted in the conical surface of the head G.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ pompowo-sprężarkowy UPS w jej układzie podawania UP, zawiera układ wtryskowy wody a wtryskiwacz tego układu wtryskowego zamontowany jest w taki sposób, że jego dysza wtryskowa znajduje się w przestrzeni roboczej układu UPS.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that its UPS pump-compressor system in its UP supply system includes a water injection system and the injector of this injection system is mounted in such a way that its injection nozzle is located in the working space of the UPS system. .

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ podawania UP (fig. 3) zawiera dwa układy UPS i wyjścia mieszaniny zawiesiny i gazu zawierającego tlen z tych układów, połączone są hydraulicznie z komorą K, korzystnie, każde wyjście oddzielnie.Another advantageous feature of the gasifier structure according to the invention is that its feed system UP (Fig. 3) comprises two UPS systems and the outputs of the slurry and oxygen-containing gas mixture from these systems are hydraulically connected to the chamber K, preferably each outlet separately.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej wysokociśnieniowa komora zgazowania K (fig. 6), jest metalowym cylindrem o wysokości większej niż jego średnica, zamkniętym z obu stron metalowymi uszczelnionymi głowicami odpowiednio górną GG i dolną GD i komora ta usytuowana jest w taki sposób, że głowica GG znajduje się wyżej od GD a korzystnie usytuowana jest pionowo a poza tym komora zgazowania K połączona jest hydraulicznie z wyjściemAnother, according to the invention, advantageous design feature of the gasifier consists in the fact that its high-pressure gasification chamber K (Fig. 6) is a metal cylinder with a height greater than its diameter, closed on both sides with metal heads, respectively upper GG and lower GD, and the chamber located it is in such a way that the GG head is higher than the GD and is preferably vertically located, and besides, the gasification chamber K is connected hydraulically with the outlet

PL 237 169 B1 układu podawania UP a połączenie to znajduje się w górnej części tej komory, korzystnie w najwyższej a poza tym głowica GD tej komory jest głowicą wylotową, i w głowicy tej znajduje się kanał wylotowy w kształcie dyszy i ujście tej dyszy połączone jest hydraulicznie, korzystnie poprzez zawór zwrotny z układem odbioru produktów zgazowania UOP a ponadto głowice te przykręcone są śrubami do cylindrycznej ściany komory K.The connection is located in the upper part of this chamber, preferably in the uppermost part, and besides, the GD head of this chamber is the outlet head, and in this head there is a nozzle-shaped outlet channel and the outlet of this nozzle is hydraulically connected, preferably through a check valve with the UOP gasification product collection system and, moreover, these heads are bolted to the cylindrical wall of chamber K.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że część jej komory zgazowania K (fig. 6), korzystnie jak największa, ma podwójną ściankę tj. ściankę zewnętrzną ŚZ i wewnętrzną ŚW, przy czym ścianka zewnętrzna ŚZ jest grubościenna i zapewnia tej komorze wytrzymałość na wysokie ciśnienie oraz izolacyjność termiczną a ścianka wewnętrzna ŚW wykonana jest z żarowytrzymałej blachy metalowej, korzystnie z inconelu.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that a part of its gasification chamber K (Fig. 6), preferably as large as possible, has a double wall, i.e. the outer wall of the CO and the inner wall of the gasifier, while the outer wall of the CO is thick-walled and provides this chamber with resistance to high pressure and thermal insulation, and the internal wall of the LW is made of heat-resistant metal sheet, preferably inconel.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że w jej komorze zgazowania K (fig. 6), pomiędzy jej zewnętrzną ścianką ŚZ i wewnętrzną ŚW, znajduje się izolacja termiczna a zarazem elektryczna ITE, korzystnie z ceramiki.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that in its gasification chamber K (Fig. 6), between its outer wall CA and the inner wall HW, there is thermal and electric insulation ITE, preferably made of ceramics.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że w jej komorze zgazowania K (fig. 6), jej głowica górna GG ma uszczelnienie UIE, które jest izolatorem elektrycznym i izoluje elektrycznie tę głowicę od cylindrycznej ścianki zewnętrznej ŚZ tej komory, a jednocześnie głowica ta jest połączona elektrycznie z górną krawędzią cylindrycznej ścianki wewnętrzną ŚW tej komory, a z kolei dolna krawędź cylindrycznej ścianki wewnętrznej ŚW połączona jest elektrycznie z głowicą dolną GD a poza tym głowice górna GG i dolna GD połączone są elektrycznie na zewnątrz komory K, poprzez sterowany włącznik, ze źródłem napięcia elektrycznego, korzystnie impulsowym i po włączeniu tego włącznika, ścianka ŚW stanowi źródło ciepła a poza tym głowica GG przykręcona jest do cylindrycznej ścianki zewnętrznej ŚZ śrubami, izolowanymi elektrycznie od tej głowicy, korzystnie w taki sposób, że łby tych śrub mają podkładki z izolatora elektrycznego i prowadzone są przez tę głowicę w ceramicznych tulejach.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that in its gasification chamber K (Fig. 6), its upper head GG has a UIE seal, which is an electrical insulator and electrically isolates this head from the cylindrical outer wall of the chamber, and at the same time this head is electrically connected with the upper edge of the cylindrical inner wall of this chamber, and the lower edge of the cylindrical inner wall of the SW of this chamber is electrically connected with the lower GD head, and besides, the upper GG and lower GD heads are electrically connected outside the K chamber, through a controlled switch , with an electric voltage source, preferably impulse, and after switching on this switch, the LW wall is a heat source, and besides, the GG head is screwed to the cylindrical outer wall of the ZZ with screws electrically insulated from this head, preferably in such a way that the heads of these bolts have washers from an electrical insulator and are led through this head into a ceramic ch sleeves.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ UOP, zawiera wysokociśnieniowy zbiornik wody, gazu i popiołu ZWGP (fig. 7), oraz układ separacji wody i popiołu USWP i zbiornik ZWGP jest pionowym cylindrem, zamkniętym od góry i dołu, przykręconymi do niego śrubami, uszczelnionymi głowicami, odpowiednio górną GGZ i dolną GDZ i cylinder ten wypełniony jest do wybranego poziomu wodą i w pionowej ścianie tego cylindra zamontowane są dwa zawory, z których sterowany zawór dolotowy wody ZDW znajduje się poniżej poziomu tej wody, a wylotowy zawór zwrotny gazu syntezowego ZZG znajduje się ponad poziomem tej wody i ponadto zbiornik ZWGP połączony jest hydraulicznie poprzez króciec KK, korzystnie przykręcony do jego górnej głowicy GGZ, z wyjściem produktów zgazowania z komory K a poza tym zbiornik ten ma w swojej dolnej głowicy GDZ ujście U w kształcie leja, korzystnie zakończonego dyszą ze sterowanym zaworem odcinającym i poprzez to ujście połączony jest hydraulicznie z układem USWP a ponadto zbiornik ZWGP połączony jest hydraulicznie poprzez zawór ZZG ze zbiornikiem ZG a poprzez zawór ZDW z wyjściem pozbawionej popiołu wody w układzie USWP.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention is that its UOP system includes a high-pressure water, gas and ash tank ZWGP (Fig. 7), and a water-ash separation system USWP and the ZWGP tank is a vertical cylinder, closed at the top and bottom. , with bolts screwed to it, sealed heads, the upper GGZ and the lower GDZ, respectively, and this cylinder is filled to the selected level with water and two valves are installed in the vertical wall of the cylinder, of which the controlled water inlet valve ZDW is below the water level, and the outlet the ZZG synthesis gas check valve is above the water level and the ZWGP tank is hydraulically connected through the KK stub, preferably screwed to its upper GGZ head, with the gasification products outlet from the K chamber, and in addition, the tank has a U outlet in its lower GDZ head in the shape of a funnel, preferably terminating in a nozzle, with a controllable shut-off valve, and through this outlet a hyd It is connected hydraulically with the USWP system and, moreover, the ZWGP tank is connected hydraulically through the ZZG valve with the ZG tank and through the ZDW valve with the output of ash-free water in the USWP system.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ separacji wody i popiołu USWP, zawiera niskociśnieniowy zbiornik wody i popiołu ZWP (fig. 8), filtr wody FW, chłodnicę wody CW, wysokociśnieniową pompę wody PW i zbiornik mokrego popiołu ZP a elementy te połączone są ze sobą i z innymi elementami zgazowarki w taki sposób, że zbiornik ZWP połączony jest od góry hydraulicznie z ujściem U zbiornika ZWGP a od dołu zakończony jest lejem, którego ujście połączone jest hydraulicznie poprzez zawór spustowy, korzystnie sterowany, ze zbiornikiem ZP i ponadto zbiornik ZWP połączony jest hydraulicznie poprzez filtr wody FW, chłodnicę tej wody CW oraz pompę PW z zaworem dolotowym wody ZDW w zbiorniku ZWGP.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention is that its water-ash separation system USWP includes a low-pressure water and ash tank ZWP (Fig. 8), a FW water filter, a CW water cooler, a high-pressure water pump PW and a wet ash tank ZP and these elements are connected with each other and with other elements of the gasifier in such a way that the ZWP tank is connected hydraulically at the top with the mouth U of the ZWGP tank, and at the bottom it ends with a funnel, the outlet of which is connected hydraulically through a drain valve, preferably controlled, with the ZP tank Moreover, the ZWP tank is hydraulically connected through the FW water filter, the CW water cooler and the PW pump with the ZDW water inlet valve in the ZWGP tank.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że zbiornik ZWGP (fig. 9) połączony jest hydraulicznie z komorą K poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło a ponadto wspólne wyjście zawiesiny i gazu zawierającego tlen z jej układu UPS połączone jest hydraulicznie z komorą K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that the ZWGP tank (Fig. 9) is connected hydraulically with the K chamber through the hot part of the exchanger W, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger and, moreover, the common outlet of the suspension and the oxygen-containing gas. from its system, the UPS is hydraulically connected to the K chamber, through the cold part of the W exchanger, i.e. the one intended for the medium collecting heat in this exchanger.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ UOP, zawiera komorę filtra KF (fig. 10), w której zamontowany jest co najmniej jeden, wysokotemperaturowy filtr pyłu, korzystnie wykonany z inconelu a ponadto zawiera pojemnik pyłu PP, wysokociśnieniowy pojemnik gazu PG, korzystnie azotu, oraz sterowane zawory odcinające i zawór zwrotny a elementy te połączone są ze sobą i z pozostałymi elementami zgazowarki w taki sposób, że wejście nieodpylonego gazu do komory filtra KF połączone jest hydraulicznie, poprzez sterowany zawórAnother advantageous feature of the gasifier, according to the invention, is that its UOP system comprises a KF filter chamber (Fig. 10) in which at least one high-temperature dust filter, preferably made of Inconel, is mounted, and also contains a PP dust container, high-pressure PG gas container, preferably nitrogen, and controlled shut-off valves and a check valve, and these elements are connected with each other and with other elements of the gasifier in such a way that the dust-free gas input to the KF filter chamber is connected hydraulically through a controlled valve

PL 237 169 B1 odcinający ZO1, korzystnie kulowy, z wyjściem z komory zgazowania K a wyjście odpylonego gazu z komory KF połączone jest, poprzez sterowany zawór odcinający ZO2, korzystnie kulowy oraz zawór zwrotny ZZ ze zbiornikiem ZG a ponadto ta część komory KF, w której znajduje się gaz nieodpylony, połączona jest hydraulicznie, poprzez kolejny sterowany zawór odcinający ZO3, korzystnie kulowy, z pojemnikiem pyłu PP i na koniec ta część komory filtra KF, w której znajduje się gaz odpylony, połączona jest hydraulicznie, poprzez kolejny, czwarty już sterowany zawór odcinający ZO4, korzystnie kulowy, z pojemnikiem PG.The shut-off valve ZO1, preferably a ball valve, is connected to the outlet from the gasification chamber K, and the outlet of the dust-free gas from the chamber KF is connected by a controlled cut-off valve ZO2, preferably a ball, and a check valve ZZ with the ZG tank, and also the part of the chamber KF in which there is a dust-free gas, it is hydraulically connected through another controlled shut-off valve ZO3, preferably a ball, with the PP dust container and finally the part of the KF filter chamber containing the dust-free gas is connected hydraulically through the next, fourth already controllable valve shut-off ZO4, preferably ball type, with a PG container.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że wyjście odpylonego gazu syntezowego z komory filtra KF (fig. 11) połączone jest ze zbiornikiem ZG poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło a ponadto wspólne wyjście zawiesiny i gazu zawierającego tlen z jej układu UPS połączone jest hydraulicznie z komorą K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło.Another advantageous feature of the gasifier construction according to the invention consists in the fact that the output of the dedusted synthesis gas from the KF filter chamber (Fig. 11) is connected with the ZG tank through the hot part of the exchanger W, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger and, moreover, a common outlet suspension and oxygen-containing gas from its UPS system is hydraulically connected to the chamber K, through the cold part of the exchanger W, that is, the one intended for the medium absorbing heat in this exchanger.

Kolejna według wynalazku korzystna cecha budowy zgazowarki polega na tym, że jej układ sterowania US zawiera różnego rodzaju znane mierniki i czujniki, które zamontowane są w różnych elementach zgazowarki i połączone są elektrycznie z centralną jednostką sterującą tego układu a ponadto z jednostką tą połączone są elektrycznie wszystkie sterowane zawory zgazowarki oraz napędy elektryczne jej różnych układów, takie między innymi jak napędy pomp i w tej centralnej jednostce sterującej zapisany jest program sterowania pracą zgazowarki, uwzględniający specyfikę jej budowy, wybrane w niej parametry pracy oraz specyfikę zgazowywanej w niej masy.Another advantageous feature of the gasifier structure, according to the invention, consists in the fact that its US control system includes various types of known meters and sensors, which are installed in various components of the gasifier and are electrically connected to the central control unit of this system, and all of them are electrically connected to this unit. controlled valves of the gasifier and electric drives of its various systems, such as pump drives, and in this central control unit there is a program for controlling the operation of the gasifier, taking into account the specificity of its construction, selected operating parameters and the specificity of the mass gasified in it.

Istota według wynalazku, sposobu sterowania pracą zgazowarki, w trakcie którego do komory zgazowania podaje się zgazowywaną masę oraz czynniki zgazowujące, podnosi w niej temperaturę, zgazowuje podaną masę i wyprowadza z niej produkty zgazowania, polega na tym, że pracuje ona strumieniowo i odpowiednio rozdrobnioną, zgazowywaną masę, wymieszaną z wodą i tworzącą z tą wodą zawiesinę, korzystnie koloidalną oraz gaz zawierający tlen, korzystnie 100% tlenu, podaje się układem podawania UP, jednym wspólnym wejściem, do komory zgazowania K i w komorze tej zgazowuje się tę masę przy ciśnieniu kilkuset bar, korzystnie wyższym od 400 bar i w temperaturze kilkuset stopni, korzystnie wyższej od 1000 st. C, a następnie powstałe w komorze K produkty zgazowania usuwa się z tej komory jednym wspólnym wyjściem i kieruje się je do układu odbioru produktów zgazowania UOP i w układzie tym separuje się części lotne produktów zgazowania od pozostałych produktów i gromadzi rozseparowane produkty w oddzielnych zbiornikach a proces ten monitoruje się i kieruje nim poprzez układ sterowania zgazowarki US.The essence of the invention, the method of controlling the operation of the gasifier, during which the gasified mass and gasifying agents are fed to the gasification chamber, the temperature is raised in it, the given mass is gasified and the gasification products are extracted from it, is that it works in a blasting process and is properly comminuted, the gasified mass, mixed with water and forming a suspension with this water, preferably colloidal and oxygen-containing gas, preferably 100% oxygen, are fed through the UP feeding system, with one common entrance, to the gasification chamber K, and this mass is gasified in this chamber at a pressure of several hundred bar , preferably higher than 400 bar and at a temperature of several hundred degrees, preferably higher than 1000 degrees C, and then the gasification products formed in chamber K are removed from this chamber through one common exit and directed to the UOP gasification products collection system and separated in this system volatile parts of gasification products from other products and collects separated products into a separate one This process is monitored and controlled by the US gasifier control system.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że gorące produkty zgazowania, korzystnie tylko lotne, kieruje się do gorącej części wymiennika ciepła W, czyli tej przeznaczonej dla czynnika oddającego ciepło i w wymienniku tym ochładza się te produkty do wybranej temperatury a ponadto zawiesinę i gaz zawierający tlen, z ich wspólnego wyjścia z układu UP, kieruje się do zimnej części wymiennika W, czyli tej przeznaczonej dla czynnika pobierającego ciepło i w wymienniku tym ogrzewa się tę zawiesinę i gaz zawierający tlen do wybranej temperatury i z wymiennika tego kieruje do komory K a wyżej opisane przepływy wymusza się różnicą ciśnień pomiędzy komorą K, wymiennikiem W, układem UP i innymi elementami zgazowarki a poza tym procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, is that the hot gasification products, preferably only volatile, are directed to the hot part of the heat exchanger W, i.e. the one intended for the heat transfer medium, and in this exchanger these products are cooled to a selected temperature. and moreover, the slurry and the oxygen-containing gas, from their joint output from the UP system, are directed to the cold part of the exchanger W, i.e. the one intended for the heat-collecting medium, and in this exchanger this slurry is heated and the oxygen-containing gas to a selected temperature and directed from this exchanger to chambers K and the above-described flows are forced by the pressure difference between the chamber K, the exchanger W, the UP system and other elements of the gasifier, and besides, these processes are monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że pracę układu UPS wchodzącego w skład jej układu UP rozpoczyna się przy takim położeniu jego tłoka T w cylindrze C, w którym objętość przestrzeni roboczej tego układu jest minimalna, korzystnie zbliżona do zerowej i wtedy rozpoczyna się suw tego tłoka i otwiera się zawór dolotowy zawiesiny ZDZ i poprzez suw tłoka T zasysa się do przestrzeni roboczej układu UPS zawiesinę ze zbiornika Z przy ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze nie wyższej od kilkudziesięciu stopni C, a następnie zamyka się zawór ZDZ i otwiera się zawór dolotowy gazu zawierającego tlen ZDG i z jego źródła Ź dostarcza się ten gaz tym zaworem do tej samej przestrzeni roboczej, pod wybranym ciśnieniem p1 wyższym od atmosferycznego i w temperaturze nie wyższej od kilkudziesięciu stopni C i jednocześnie kontynuuje się suw tłoka T powiększając przestrzeń roboczą w układzie UPS i po osiągnięciu wybranej objętości tej przestrzeni i tym samym dostarczeniu wybranej masy gazu zawierającego tlen, zatrzymuje się ten tłok i zmienia kierunek jego ruchu na przeciwny, zamyka zawór dolotowy ZDG i w przestrzeni roboczej układu UPS poprzez suw jego tłoka T, spręża się gaz zawierający tlen oraz podnosi się ciśnienie zawiesiny utworzonej z wody i zgazowywanej masy i w trakcie tego procesu rozpuszcza się część gazu zawierającego tlen w tej zawiesinie a ponadto odparowuje się część wody z tej zawiesiny i w ten sposóbAnother advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that the operation of the UPS system, which is part of its UP system, is started at such a position of its piston T in the cylinder C, in which the volume of the operating space of this system is minimal, preferably close to zero and then the piston's stroke begins and the ZDZ suspension inlet valve opens and, through the T-piston stroke, the suspension from the Z tank is sucked into the working space of the UPS system at atmospheric pressure and a temperature not higher than several dozen degrees C, and then the ZDZ valve is closed and the inlet valve of the oxygen-containing gas ZDG opens and from its source the gas is supplied through this valve to the same working space, at a selected pressure p1 above atmospheric and at a temperature not higher than several dozen degrees C, and at the same time the stroke of the piston T is continued, increasing the working space in the UPS system and after reaching the selected volume of this space i thus supplying a selected mass of oxygen-containing gas, the piston is stopped and its direction of movement reversed, the inlet valve ZDG closes and in the working space of the UPS system by the stroke of its piston T, the oxygen-containing gas is compressed and the pressure of the suspension made of water is increased, and gasified mass and during this process part of the oxygen-containing gas in this suspension is dissolved, and moreover, part of the water from this suspension is evaporated and thus

PL 237 169 B1 chłodzi się sprężany gaz zawierający tlen a po osiągnięciu w przestrzeni roboczej wybranego ciśnienia p2 wynoszącego co najmniej kilkaset bar, korzystnie wyższego od 400 bar, oraz temperatury T1 wyższej od początkowej, otwiera się w układzie UPS zawór wylotowy ZWM i kontynuuje się suw tłoka T w przestrzeni roboczej tego układu i przetłacza się mieszaninę zawiesiny i sprężonego gazu zawierającego tlen z cylindra C do komory zgazowania K a następnie zmienia się na przeciwny kierunek ruchu tłoka T w cylindrze C, zamyka się zawór wylotowy ZWM i cykl pracy tego układu powtarza się a suwy tłoka T wymusza się odpowiednim napędem, korzystnie hydraulicznym a pracę tego układu monitoruje się i kieruje nią poprzez układ sterowania zgazowarki US.The compressed oxygen-containing gas is cooled, and after reaching a selected pressure p2 in the working space of at least several hundred bar, preferably higher than 400 bar, and a temperature T1 higher than the initial temperature, the ZWM outlet valve in the UPS system opens and the stroke is continued piston T in the working space of this system and the mixture of the suspension and compressed oxygen-containing gas is forced from cylinder C to the gasification chamber K, and then the piston T moves in the opposite direction in cylinder C, the ZWM outlet valve closes and the cycle of this system is repeated and the strokes of the piston T are forced by a suitable drive, preferably hydraulic, and the operation of this system is monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że dzięki geometrii denka tłoka T i powierzchni głowicy G a także dzięki pionowemu usytuowaniu cylindra C, głowicą G ku dołowi, w trakcie zasysania przez tłok T zawiesiny zaworem ZDZ, zawiesinę tę gromadzi się w cylindrycznej przestrzeni CP w głowicy G a ponad tą zawiesiną gromadzi się gaz zawierający tlen i podczas suwu sprężania tłoka T w pierwszej kolejności przetłacza się zaworem ZWM zawiesinę a następnie dopiero gaz zawierający tlen a dzięki temu izoluje się tę zawiesinę od kontaktu z uszczelnieniem tłoka T w cylindrze C oraz w każdym cyklu oczyszcza z zawiesiny zawór ZWM a proces ten monitoruje się i kieruje nim poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, is that due to the geometry of the piston crown T and the surface of the head G, and also due to the vertical positioning of the cylinder C, with the head G downwards, the suspension is sucked through the piston T with the valve ZDZ, the suspension is accumulates in the cylindrical space CP in the head G and above this suspension gas containing oxygen accumulates and during the compression stroke of piston T, the suspension is first forced through the ZWM valve, and then the oxygen containing gas, thus isolating the suspension from contact with the piston seal T in cylinder C and in each cycle cleans the ZWM valve from the suspension, and this process is monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że w układzie UPS, po rozpoczęciu przez tłok T suwu sprężania, korzystnie w chwili rozpoczęcia tego suwu, wtryskuje się do tej części przestrzeni roboczej tego układu, która wypełniona jest gazem zawierającym tlen, wybraną ilość wody w postaci mgły wodnej a następnie kontynuuje się suw tego tłoka i w trakcie sprężania tego gazu chłodzi się go poprzez częściowe odparowanie wtryśniętej wody a proces ten monitoruje się i kieruje nim poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, is that in the UPS system, after the piston T has started the compression stroke, preferably at the start of this stroke, it is injected into the part of the working space of this system which is filled with gas containing oxygen, a selected amount of water in the form of a water mist, and then the stroke of this piston is continued and, while compressing this gas, it is cooled by partial evaporation of the injected water, and this process is monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że w zgazowarce wykorzystuje się dwa układy UPS i mieszaninę zawiesiny i gazu zawierającego tlen, podaje się tymi układami do komory K naprzemiennie, korzystnie dwoma oddzielnymi wejściami.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that two UPS systems are used in the gasifier and the mixture of the suspension and oxygen-containing gas is fed by these systems alternately to the chamber K, preferably two separate inputs.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że po przetłoczeniu pod ciśnieniem p2, mieszaniny zawiesiny i gazu zawierającego tlen z układu UP do komory K, w komorze tej wykorzystuje się efekt uwalniania gazu zawierającego tlen oraz efekt rozprężania wody i w ten sposób rozprasza się w tej komorze tę mieszaninę i następnie w komorze K zgazowuje się podaną masę wg znanych reakcji chemicznych a ciągłe procesy endotermicznego odparowania wody i zgazowania, prowadzi się w komorze K, kosztem energii uzyskanej poprzez spalanie, przy pomocy tlenu, części zgazowywanej masy i produktów zgazowania a powyższe procesy prowadzi się w stałej temperaturze T2 wynoszącej co najmniej kilkaset stopni C, korzystnie wyższej od 1000 st. C i stałym ciśnieniu p3, z uwagi na straty przetłaczania, nieco niższym od p2 a jednocześnie w komorze K, spowalnia się grawitacyjne opadanie cząstek rozdrobnionej zgazowywanej masy i w tym celu wykorzystuje się to, że niewielkie rozmiary geometryczne drobin tej masy, zmniejszające się jeszcze w trakcie zgazowywania, natrafiają podczas tego opadania, na bardzo duży opór sprężonego do kilkuset bar, gazu znajdującego się w komorze zgazowania K a ponadto do spowalniania opadania drobin wykorzystuje się również to, że siła wyporu gazu, którą działa się na te drobiny w komorze K, z uwagi na wysokie ciśnienie tego gazu, jest wiele razy większa od siły wyporu powietrza atmosferycznego a wszystkie produkty opisanego powyżej procesu zgazowania, czyli gaz syntezowy i popiół, odprowadza się z komory K, jednym wyjściem poprzez głowicę GD a korzystnie poprzez dyszę i korzystnie poprzez zawór zwrotny w tej głowicy, do układu odbioru produktów zgazowania UOP a przepływ tych produktów z komory K do układu UOP wymusza się poprzez zadanie w układzie UOP niższego ciśnienia od p3, czyli tego panującego w komorze K i procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.According to the invention, another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier consists in the fact that after pumping the mixture of the slurry and the oxygen-containing gas from the UP system under the pressure p2 into the chamber K, this chamber uses the effect of releasing the oxygen-containing gas and the effect of expanding the water and this way the mixture is dispersed in this chamber and the given mass is gasified in the K chamber according to known chemical reactions, and the continuous endothermic water evaporation and gasification processes are carried out in the K chamber at the expense of energy obtained by burning, with the help of oxygen, part of the gasified mass and gasification products, and the above processes are carried out at a constant temperature T2 of at least several hundred degrees C, preferably higher than 1000 degrees C, and a constant pressure p3, due to the discharge losses, slightly lower than p2 and at the same time in the K chamber, gravity is slower the falling particles of the comminuted gasified mass, and for this purpose it is used that the small The geometric dimensions of the particles of this mass, which are still decreasing during the gasification process, encounter during this fall, a very high resistance of the gas in the gasification chamber K, compressed to several hundred bar, and, moreover, the fact that the gas buoyancy force is used to slow down the fall of the particles. which is acted on these particles in chamber K, due to the high pressure of this gas, is many times greater than the buoyancy force of the atmospheric air, and all products of the gasification process described above, i.e. synthesis gas and ash, are removed from chamber K through one exit through the GD head, preferably through the nozzle and preferably through the check valve in this head, to the UOP gasification product collection system, and the flow of these products from the K chamber to the UOP system is forced by setting the UOP system to a pressure lower than p3, i.e. the one prevailing in the K chamber and these processes are monitored and controlled by the US gasifier control system.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że część ciepła potrzebnego w komorze K do podtrzymania w niej ciągłego, endotermicznego procesu zgazowania, doprowadza się do komory K w taki sposób, że do wewnętrznej ścianki WŚ tej komory podaje się wybrane napięcie i przepuszcza się, korzystnie impulsowo, prąd przez tę ściankę i wykorzystuje się ją jako grzejnik i grzeje się tą ścianką gazy wewnątrz tej komory i zapobiega osadzaniu drobin zgazowywanej masy i popiołu na tej ściance a proces ten monitoruje się i kieruje nim poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that part of the heat needed in the chamber K to sustain a continuous, endothermic gasification process therein is supplied to the chamber K in such a way that the inner wall of this chamber is fed to the inner wall of this chamber. selected voltage and current is passed, preferably in pulses, through this wall and it is used as a heater and the gas inside the chamber is heated with this wall and prevents the deposition of particles of gasified mass and ash on this wall and this process is monitored and controlled by the control system US gasifiers.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że produkty zgazowania skierowane do układu UOP są w tym układzie podawane, poprzez króciec KK, do zbiornika ZWGP i w zbiorniku tym, przy ciśnieniu p4 mniejszym od p3 a ustalonym poprzezAnother advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that the gasification products directed to the UOP system are fed in this system, through the KK connector, to the ZWGP tank and in this tank, at the pressure p4 lower than p3 and set by

PL 237 169 B1 zawór ZZG, chłodzi się te produkty w wodzie do temperatury T3 i wykorzystuje się siłę wyporu wody oraz siłę ciężkości i dzięki nim gazowe produkty zgazowania, czyli gaz syntezowy, gromadzi się, w tym zbiorniku, w postaci poduszki gazowej, ponad powierzchnią wody a z kolei stałe produkty zgazowania, czyli popiół, gromadzi się w wodzie, w leju u dołu zbiornika ZWGP i gaz syntezowy z nad powierzchni wody, kieruje się poprzez zawór zwrotny ZZG do wysokociśnieniowego zbiornika tego gazu ZG a z kolei popiół usuwa się w ciągły sposób z leja zbiornika ZWGP wraz ze strumieniem wody, która przepływa przez dyszę na dnie tego leja, do układu separacji wody i popiołu USWP a przepływ ten wymusza się poprzez różnicę ciśnień wody w zbiorniku ZWGP oraz w układzie USWP i mieszaninę wody i popiołu skierowaną do układu USWP gromadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym w zbiorniku wody i popiołu ZWP a stamtąd po sedymentacji popiołu, co pewien wybrany okres czasu, usuwa się ten popiół grawitacyjnie, zaworem spustowym i kieruje go do zbiornika mokrego popiołu ZP a ponadto wodę z górnej części zbiornika ZWP, kieruje się poprzez filtr wody FW i chłodnicę wody CW do ciśnieniowej pompy wody PW i w niej podnosi się ciśnienie tej wody do ciśnienia nieco wyższego niż p4 i podaje się ją poprzez zawór dolotowy ZDW do zbiornika ZWGP a poza tym do zbiornika ZWP podaje się wodę, korzystnie destylowaną, z zewnętrznego źródła i w ten sposób uzupełnia się wszystkie możliwe ubytki wody w obiegu, przede wszystkim te wynikające z usuwania popiołu zaworem spustowym do zbiornika mokrego popiołu ZP a wszystkie te procesy monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.In the ZZG valve, these products are cooled in water to the temperature T3 and the buoyancy force of the water and the force of gravity are used, and thanks to them, the gaseous products of gasification, i.e. synthesis gas, accumulate in this tank, in the form of a gas cushion, above the surface In turn, solid gasification products, i.e. ash, are collected in the water, in the funnel at the bottom of the ZWGP tank, and the synthesis gas from above the water surface is directed through the ZZG check valve to the high-pressure ZG tank, and the ash is continuously removed from ZWGP tank funnel together with the water stream that flows through the nozzle at the bottom of the funnel, to the USWP water and ash separation system, and this flow is forced through the water pressure difference in the ZWGP tank and in the USWP system and the water and ash mixture directed to the USWP system is collected under atmospheric pressure in the water and ash tank of the ZWP, and from there, after ash sedimentation, every selected period of time, this ash is removed by gravity not, through the drain valve and directs it to the wet ash tank ZP and, moreover, the water from the upper part of the ZWP tank is directed through the FW water filter and the CW water cooler to the pressure water pump PW, where the pressure of this water is raised to a pressure slightly higher than p4 and it is fed through the ZDW inlet valve to the ZWGP tank and besides, the ZWP tank is fed with water, preferably distilled, from an external source and thus all possible water losses in the circulation are supplemented, mainly those resulting from ash removal with a drain valve to the wet tank ash ZP and all these processes are monitored and managed by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że produkty zgazowania z wyjścia komory zgazowania K kieruje się do króćca KK w zbiorniku ZWGP poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło a ponadto zawiesinę i gaz zawierający tlen z układu UPS kieruje się do komory K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło a przepływy te wymusza się różnicą ciśnień pomiędzy komorą K, wymiennikiem W i zbiornikiem ZWGP oraz pomiędzy układem UPS, wymiennikiem W i komorą K a poza tym podczas przepływu przez wymiennik W, chłodzi się produkty zgazowania a ogrzewa się mieszaninę zawiesiny i gazu zawierającego tlen do wybranych temperatur a poza tym w wyżej opisanym procesie zapobiega się osadzaniu drobin popiołu na ściankach wymiennika W poprzez nadanie strumieniowi produktów zgazowania w tym wymienniku dużej prędkości przepływowej a procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, consists in the fact that the gasification products from the output of the K gasification chamber are directed to the KK connector in the ZWGP tank through the hot part of the W exchanger, i.e. the one intended for the medium giving off heat in this exchanger and, moreover, the suspension and the oxygen-containing gas from the UPS system is directed to chamber K, through the cold part of the exchanger W, i.e. the one intended for the medium collecting heat in this exchanger, and these flows are forced by the pressure difference between the chamber K, the exchanger W and the ZWGP tank and between the UPS system, in the exchanger W and the chamber K, and besides, during the flow through the exchanger W, the gasification products are cooled and the mixture of suspension and oxygen-containing gas is heated to selected temperatures, and besides, in the above-described process, the deposition of ash particles on the walls of the exchanger W is prevented by giving the stream of products gasification in this exchanger of high flow velocity and percent These are monitored and controlled by the US gasifier control system.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że produkty zgazowania skierowane do układu UOP, podaje się w tym układzie do komory filtra KF, przy otwartych zaworach odcinających ZO1 i ZO2 oraz zamkniętych zaworach odcinających ZO3 i ZO4 i wymusza się przepływ tych produktów przez tę komorę i w trakcie tego przepływu zatrzymuje się na filtrze, drobiny popiołu a odpylony gaz syntezowy kieruje się, poprzez zawór zwrotny ZZ do zbiornika ZG, a przepływy te wymusza się różnicą ciśnień pomiędzy komorą K, komorą filtra KF, i zbiornikiem ZG a ponadto co wybrany okres czasu, filtr w komorze KF, oczyszcza się ze zgromadzonych na nim cząstek popiołu i w tym celu zamyka się zawory odcinające ZO1 i ZO2 a następnie otwiera się zawory odcinające ZO3 i ZO4 i dzięki różnicy ciśnień pomiędzy wysokociśnieniowym pojemnikiem gazu PG a pojemnikiem popiołu PP, przedmuchuje się filtr, znajdujący się w tej komorze i mocnym strumieniem gazu, korzystnie azotu, usuwa się z niego drobiny popiołu do pojemnika popiołu PP a następnie zamyka się zawory odcinające ZO3 i ZO4 a potem otwiera zawory odcinające ZO1 i ZO2 i kontynuuje się w zgazowarce proces zgazowania a procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, is that the gasification products directed to the UOP system are fed in this system to the KF filter chamber, with open shut-off valves ZO1 and ZO2 and closed shut-off valves ZO3 and ZO4 and forced the flow of these products through this chamber and during this flow is stopped on the filter, ash particles and the dedusted synthesis gas is directed through the check valve ZZ to the ZG tank, and these flows are forced by the pressure difference between the K chamber, the KF filter chamber, and the ZG tank Moreover, at a selected period of time, the filter in the KF chamber is cleaned of ash particles accumulated therein, and for this purpose, shut-off valves ZO1 and ZO2 are closed, and then shut-off valves ZO3 and ZO4 are opened and thanks to the pressure difference between the high-pressure gas container PG and the container PP ash, the filter in this chamber is blown through and a strong stream of gas, preferably nitrogen, the ash particles are transferred to the PP ash container, then the shut-off valves ZO3 and ZO4 are closed, and then shut-off valves ZO1 and ZO2 are opened and the gasification process is continued in the gasifier, and these processes are monitored and managed by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że odpylony gaz syntezowy z komory filtra KF kieruje się do zbiornika ZG poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło a ponadto zawiesinę i gaz zawierający tlen z układu UPS kieruje się do komory K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło a przepływy te wymusza się różnicą ciśnień pomiędzy komorą KF, wymiennikiem W i zbiornikiem ZG oraz pomiędzy układem UPS, wymiennikiem W i komorą K a poza tym podczas przepływu przez wymiennik W, chłodzi się odpylony gaz syntezowy i ogrzewa się mieszaninę zawiesiny i gazu zawierającego tlen do wybranych temperatur a procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, is that the dedusted synthesis gas from the KF filter chamber is directed to the ZG tank through the hot part of the W exchanger, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger, as well as the suspension and gas containing oxygen from the UPS system is directed to the K chamber through the cold part of the W exchanger, i.e. the one intended for the medium collecting heat in this exchanger, and these flows are forced by the pressure difference between the KF chamber, the W exchanger and the ZG tank, and between the UPS system, the W exchanger and chamber K, and during the flow through the exchanger W, the dedusted synthesis gas is cooled and the mixture of the slurry and oxygen-containing gas is heated to selected temperatures, and these processes are monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

Kolejna według wynalazku, korzystna cecha sposobu sterowania pracą zgazowarki, polega na tym, że proces zgazowania inicjuje się w ten sposób, że do komory zgazowania K podaje się jednorazowo, pod wysokim ciśnieniem, korzystnie z butli ciśnieniowej, wybrany gaz, korzystnie azot i gaz tenAnother advantageous feature of the method of controlling the operation of the gasifier, according to the invention, is that the gasification process is initiated in such a way that the gasification chamber K is fed once, under high pressure, preferably from a pressure cylinder, with the selected gas, preferably nitrogen, and the gas.

PL 237 169 B1 podaje się tak długo, aż w układzie UOP oraz w komorze K ustabilizuje się wybrane ciśnienie, korzystnie rzędu 100 bar i następnie do wewnętrznej ścianki WŚ komory K podaje się wybrane napięcie i przepuszcza się, korzystnie impulsowo, prąd przez tę ściankę i wykorzystuje się ją jako grzejnik i grzeje się tą ścianką gaz wewnątrz komory K a w trakcie tego grzania podnosi się oprócz temperatury również ciśnienie tego gazu w tej komorze i poprzez ten wzrost ciśnienia wymusza się przepływ części tego gazu z komory K do układu UOP i proces ten prowadzi się tak długo, aż ciśnienie i temperatura gazu w komorze K osiągną wybrane wartości a wtedy kończy się proces ogrzewania gazu i włącza się układ UPS w układzie podawania UP i zaczyna się podawać do komory K mieszaninę zawiesiny zgazowywanej masy i gazu zawierającego tlen i w ten sposób rozpoczyna się w zgazowarce jej właściwą pracę a wszystkie te procesy monitoruje się i kieruje się nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.The selected pressure is stabilized in the UOP system and the chamber K, preferably of the order of 100 bar, and then the selected voltage is applied to the inner WW wall of chamber K and the current is passed, preferably in pulses, through this wall and it is used as a heater and the gas inside the chamber K is heated with this wall, and during this heating, apart from the temperature, the pressure of this gas in this chamber is also increased and through this pressure increase, part of this gas is forced to flow from chamber K to the UOP system and this process is carried out until the pressure and temperature of the gas in the K chamber reach the selected values, then the gas heating process ends and the UPS system is turned on in the UP feeding system and the mixture of the gasified mass suspension and oxygen-containing gas is fed to chamber K, thus starting proper operation in the gasifier, and all these processes are monitored and managed by the control system of the US gasifier.

Przykłady realizacjiImplementation examples

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Przykładowa zgazowarka, według wynalazku (fig. 1) zawiera układ podawania UP, komorę zgazowania K, układ odbioru produktów zgazowania UOP, zbiornik gazu syntezowego ZG oraz układ sterowania US. Układ podawania UP, posiada tylko jedno wyjście, wspólne dla zgazowywanej masy w postaci węgla i czynników zgazowujących w postaci wody oraz w postaci tlenu o czystości 90%. Wyjście to połączone jest hydraulicznie z wnętrzem wysokociśnieniowej komory zgazowania K a komora ta ma tylko jedno wyjście, wspólne dla wszystkich produktów zgazowania. Wyjście to połączone jest hydraulicznie z wejściem do układu odbioru produktów zgazowania UOP. Z kolei wyjście gazu syntezowego z tego układu połączone jest hydraulicznie ze zbiornikiem tego gazu ZG. Ponadto, wyżej opisana struktura zawiera sterowane zawory, napędy elektryczne oraz czujniki i mierniki ciśnienia i temperatury, które połączone są elektrycznie z centralną jednostką sterującą układu sterowania zgazowarki US.An exemplary gasifier according to the invention (Fig. 1) includes the UP feeding system, the K gasification chamber, the UOP gasification product collection system, the ZG synthesis gas tank and the US control system. The UP feeding system has only one output, common to the gasified mass in the form of coal and gasifying agents in the form of water and in the form of 90% pure oxygen. This outlet is connected hydraulically with the inside of the high-pressure gasification chamber K, and this chamber has only one outlet, common to all gasification products. This output is connected hydraulically with the input to the UOP gasification product collection system. In turn, the syngas output from this system is hydraulically connected to the ZG tank of this gas. Moreover, the above-described structure includes controllable valves, electric drives, and pressure and temperature sensors and meters, which are electrically connected to the central control unit of the US gasifier control system.

Układ podawania UP przykładowej zgazowarki zawiera zbiornik Z (fig. 3), dwa bliźniacze układy UPS, oraz źródło Ź gazu zawierającego tlen, którym to źródłem jest generator tlenu. W zbiorniku Z znajduje się przeznaczony do zgazowania, rozdrobniony odpowiednio węgiel kamienny o kaloryczności 23 MJ/kg, wymieszany z wodą i tworzący z tą wodą stabilną zawiesinę. Proporcje masowe węgla i wody to ok. 1:1. Najlepszym rozwiązaniem jest zawiesina koloidalna, ale wystarczy, że będzie ona na tyle stabilna, że nie nastąpi sedymentacja węgla w zbiorniku Z przed podaniem zawiesiny do komory K. Można to dodatkowo zapewnić, przez zamontowanie w zbiorniku Z mieszadła. Zbiornik ten jest pionowym cylindrem, zakończonym u dołu lejem. Ujście tego leja jest połączone, poprzez sterowany zawór odcinający, wężami lub rurami z przestrzenią roboczą układów UPS. Zbiornik ten wykonanym jest z metalu lub z tworzywa, a zawiesina znajduje się w nim pod ciśnieniem atmosferycznym.The feed system UP of an exemplary gasifier includes a tank Z (Fig. 3), two twin UPS systems, and an oxygen-containing gas source Ź, the source of which is an oxygen generator. In the Z tank, there is properly comminuted hard coal with a calorific value of 23 MJ / kg, mixed with water and forming a stable suspension with this water. The mass ratio of coal and water is approximately 1: 1. The best solution is a colloidal suspension, but it is sufficient that it is sufficiently stable that no carbon sedimentation will occur in the tank Z before the suspension is fed to the chamber K. This can be additionally ensured by installing an agitator in the tank Z. The tank is a vertical cylinder with a funnel at the bottom. The outlet of this funnel is connected by a controlled shut-off valve by hoses or pipes to the working space of the UPS systems. This tank is made of metal or plastic, and the suspension is under atmospheric pressure.

Każdy z dwóch bliźniaczych układów UPS jest wysokociśnieniowym, wyporowym, tłokowym układem pompowo-sprężarkowym. Budowę tych układów opiszemy na przykładzie jednego z nich. Głównym elementem układu UPS jest pompo-sprężarka, czyli pompa i sprężarka, które mają tę samą wspólną przestrzeń roboczą. Układ ten przeznaczony jest do podnoszenia ciśnienia wyżej opisanej zawiesiny oraz do sprężania tlenu a następnie do wysokociśnieniowego przetłaczania tych składników do komory zgazowania K. Źródłem Ź gazu zawierającego tlen jest w przykładowej zgazowarce generator tlenu, który podaje 90% tlen pod ciśnieniem ok. 5 bar.Each of the twin UPS systems is a high pressure positive displacement reciprocating pump-compressor system. We will describe the construction of these systems on the example of one of them. The main element of the UPS system is the pump-compressor, i.e. pump and compressor, which share the same working space. This system is designed to increase the pressure of the above-described suspension and to compress oxygen, and then for high-pressure forcing these components into the gasification chamber K. The source of the oxygen-containing gas in the exemplary gasifier is an oxygen generator, which supplies 90% oxygen at a pressure of approx. 5 bar.

Wyżej opisane elementy połączone są ze sobą i z innymi elementami zgazowarki, w taki sposób, że zarówno wyjście zawiesiny ze zbiornika Z jak i wyjście tlenu z jego źródła Ź, czyli z generatora tlenu, połączone są hydraulicznie wężem lub rurami z przestrzenią roboczą układu UPS, przy czym każde z tych dwóch połączeń hydraulicznych realizowane jest poprzez swoje oddzielne wejście do tej przestrzeni roboczej. Z kolei jedyne wyjście z przestrzeni roboczej układu UPS połączone jest hydraulicznie z komorą zgazowania K.The above-described elements are connected with each other and with other elements of the gasifier in such a way that both the slurry outlet from the tank Z and the oxygen outlet from its source, i.e. the oxygen generator, are hydraulically connected with a hose or pipes to the working space of the UPS system, at each of these two hydraulic connections is realized through its separate entrance to this working space. In turn, the only exit from the working space of the UPS system is hydraulically connected to the gasification chamber K.

W przykładowej zgazowarce układ UPS zbudowany jest w taki sposób, że zawiera między innymi ceramiczny cylinder C (fig. 4) zamknięty z jednej strony metalową głowicą G a z drugiej ceramicznym tłokiem T i objętość nadtłokowa tego cylindra jest przestrzenią roboczą układu UPS. Cylinder ten i zamontowany w nim tłok T tworzą parę precyzyjną, co oznacza, że objętość nadtłokowa w tym cylindrze zachowuje szczelność pomimo, że tłok T nie ma pierścieni uszczelniających. Ponadto cylinder C osadzony jest w metalowym korpusie MK. Układ UPS zawiera również siłownik hydrauliczny z tłoczyskiem TS oraz zawory, zamontowane w głowicy G cylindra C, w tym jeden sterowany, zawór dolotowy zawiesiny ZDZ, jeden sterowany zawór dolotowy tlenu ZDG oraz jeden zawór wylotowy zwrotny mieszaniny zawiesiny i tlenu ZWM. Powyższe elementy połączone są w taki sposób, że metalowy korpus MKz osadzonym w nim ceramicznym cylindrem C, połączony jest nieruchomo, kołnierzowo z cylindrem siłownika a ceramiczny tłok T osadzony jest na toczysku TS tego siłownika. Ponadto zawór dolotowy zawiesinyIn the exemplary gasifier, the UPS system is constructed in such a way that it includes, inter alia, a ceramic cylinder C (Fig. 4) closed on one side with a metal head G and on the other with a ceramic piston T, and the piston volume of this cylinder is the working space of the UPS system. This cylinder and the T-piston mounted in it form a precision pair, which means that the piston volume in this cylinder remains tight despite the fact that the piston T has no sealing rings. In addition, the C cylinder is seated in a metal MK body. The UPS system also includes a TS piston-rod hydraulic actuator and valves, mounted in the C cylinder head G, including one controlled, ZDZ slurry inlet valve, one ZDG controlled oxygen inlet valve, and one ZWM slurry-oxygen check outlet valve. The above elements are connected in such a way that the metal body MK with a ceramic cylinder C embedded in it is fixed, flange-like with the cylinder of the actuator, and the ceramic piston T is mounted on the rod TS of this cylinder. In addition, a slurry inlet valve

PL 237 169 B1PL 237 169 B1

ZDZ połączony jest hydraulicznie wężem lub rurą ze zbiornikiem Z tej zawiesiny, zawór dolotowy tlenu ZDG połączony jest hydraulicznie wężem lub rurą z wyjściem tlenu z jego źródła Ź, czyli z generatora tlenu i w końcu zawór wylotowy zwrotny mieszaniny zawiesiny i tlenu ZWM, połączony jest hydraulicznie z komorą zgazowania K a to ostatnie połączenie realizowane jest poprzez kanał w ścianie tej komory. Denko tłoka T pary precyzyjnej tłok T - cylinder C ma kształt stożka zakończonego walcem WT a powierzchnia głowicy G cylindra C ma odpowiednio stożkowe wybranie, u szczytu którego znajduje się cylindryczna przestrzeń CP zamknięta płaską powierzchnią, w której zamontowany jest zawór wylotowy zwrotny mieszaniny zawiesiny i tlenu ZWM. Geometria tłoka T i głowicy G jest taka, że kiedy tłok ten jest w górnym martwym położeniu, to stożkowe ścianki denka tłoka T i głowicy G przylegają do siebie a walcowe zakończenie WT stożkowego denka tłoka T mieści się w całości w cylindrycznej przestrzeni CP zamykającej stożkowe wybranie w głowicy G. Ponadto cylinder C usytuowany jest pionowo i skierowany głowicą G ku dołowi.ZDZ is connected hydraulically with a hose or pipe with the tank. From this suspension, the oxygen inlet valve ZDG is connected hydraulically with a hose or pipe with the oxygen outlet from its source czyli, i.e. from the oxygen generator, and finally the return valve of the suspension and oxygen mixture ZWM is connected hydraulically with gasification chamber K and the latter connection is made through a channel in the wall of this chamber. The head of the precision steam piston T piston T - cylinder C has the shape of a cone ended with a WT cylinder and the surface of the head G of the cylinder C has a correspondingly conical recess, at the top of which there is a cylindrical space CP closed with a flat surface, in which the return valve of the suspension and oxygen mixture is mounted. ZWM. The geometry of the piston T and the head G is such that when the piston is in upper dead center position, the conical walls of the piston crown T and the head G abut against each other and the cylindrical end WT of the conical crown of the piston T fits entirely in the cylindrical space CP closing the conical recess in the head G. Moreover, the cylinder C is positioned vertically and with the head G downwards.

Zaletą opisanego wyżej układu UPS jest to, że w parze precyzyjnej tłok T - cylinder C , minimalna szczelina pomiędzy tym tłokiem a tym cylindrem, praktycznie nie ma kontaktu z zawiesiną. Ponadto podczas przetłaczania mieszaniny zawiesiny i tlenu zaworem wylotowym ZWM, z objętości nadtłokowej do komory zgazowania K, ostatnim składnikiem wypływającym z tej objętości przez ten zawór jest tlen. Ta ostatnia cecha opisanego układu UPS powoduje, że z przestrzeni roboczej tego układu przy każdym cyklu jego pracy przetłaczana jest cała zawiesina. Ponadto w minimalnej objętości szkodliwej powstającej między denkiem tłoka T a głowicą G, gdy znajduje się on w górnym martwym położeniu, pozostaje tylko tlen. W tym przypadku określenie „górne martwe położenie tłoka” rozumiemy tak samo jak rozumie się to określenie w tłokowym silniku spalinowym.The advantage of the above-described UPS system is that in a precision pair, the piston T - cylinder C, the minimum gap between this piston and this cylinder, has practically no contact with the suspension. Moreover, when forcing the suspension and oxygen mixture through the ZWM outlet valve, from the head volume to the gasification chamber K, the last component flowing out of this volume through this valve is oxygen. This last feature of the described UPS system causes that the entire suspension is pumped out of the working space of this system at each cycle of its operation. Moreover, only oxygen remains in the minimum harmful volume between the piston crown T and the piston head G when it is in its top dead center. In this case, the term "top piston dead center" is understood in the same way as in a reciprocating internal combustion engine.

Maksymalna objętość nadtłokowa w cylindrze C, czyli maksymalna objętość przestrzeni roboczej układu UPS wynika z wybranej wydajności zgazowarki i z częstotliwości cyklów pracy układu UPS. Przykładowa zgazowarka przy częstotliwości pracy układu UPS 1 cykl/sek., wydajności 10 g węgla na sekundę potrzebuje do zgazowania tego strumienia masy węgla ok. 9 g wody i 2-3 g tlenu. Parametry te wymuszają maksymalną objętość przestrzeni roboczej ok. 350-450 cm³. Dokładne proporcje masowe oraz parametry pracy zgazowarki wynikają z tego jaki chcemy uzyskać skład gazu syntezowego.The maximum head volume in cylinder C, i.e. the maximum volume of the UPS system working space, results from the selected gasifier capacity and the frequency of the UPS system operation cycles. An exemplary gasifier, with the UPS system operating frequency of 1 cycle / sec, and the efficiency of 10 g of coal per second, requires about 9 g of water and 2-3 g of oxygen to gasify this stream of coal mass. These parameters require the maximum volume of the working space to be approx. 350-450 cm ³ . The exact mass proportions and operating parameters of the gasifier result from what we want to obtain the synthesis gas composition.

W przykładowej zgazowarce, wysokociśnieniowa komora zgazowania K (fig. 6) jest pionowym cylindrem ze stali nierdzewnej o wysokości ok. 80 cm. Zewnętrzna średnica tego cylindra wynosi 50 cm a wewnętrzna 6 cm. Cylinder ten zamknięty jest z obu stron głowicami z tej samej stali, odpowiednio górną GG i dolną GD. Wnętrze tego cylindra połączone jest hydraulicznie z wyjściem układu podawania UP a konkretnie z dwoma zaworami ZWM, z których każdy należy do innego z dwóch bliźniaczych układów UPS. Połączenie to realizowane jest przez kanał znajdujący się w cylindrycznej ścianie komory K a ujście tego kanału znajduje się kilka centymetrów poniżej górnej głowicy GG i skierowane jest pod niewielkim kątem ku tej głowicy. Głowica GD tej komory jest głowicą wylotową i w głowicy tej znajduje się kanał wylotowy w kształcie dyszy i ujście tej dyszy połączone jest hydraulicznie z układem odbioru produktów zgazowania UOP. W przykładowej zgazowarce cylindryczna stalowa ścianka jej komory zgazowania K jest podwójna i składa się ze ścianki zewnętrznej ŚZ i wewnętrznej ŚW. Ścianka zewnętrzna ŚZ jest grubościenna i zapewnia tej komorze wytrzymałość na wysokie ciśnienie oraz izolacyjność termiczną a ścianka wewnętrzna ŚW wykonana jest z żaroodpornej stalowej blachy o grubości 2-3 mm.In the exemplary gasifier, the high pressure gasification chamber K (Fig. 6) is a vertical stainless steel cylinder approximately 80 cm high. The outer diameter of this cylinder is 50 cm and the inner diameter is 6 cm. The cylinder is closed on both sides with heads made of the same steel, the upper GG and the lower GD, respectively. The inside of this cylinder is hydraulically connected to the output of the UP feed system, namely to two ZWM valves, each of which belongs to a different of the twin UPS systems. This connection is made through a channel located in the cylindrical wall of the chamber K, and the mouth of this channel is located a few centimeters below the upper head GG and points at a slight angle towards this head. The GD head of this chamber is an outlet head and in this head there is a nozzle-shaped outlet channel and the outlet of this nozzle is hydraulically connected to the UOP gasification product collection system. In the exemplary gasifier, the cylindrical steel wall of its gasification chamber K is double and consists of an outer wall CA and an inner wall SW. The external wall of the ŚZ is thick-walled and provides this chamber with high pressure resistance and thermal insulation, and the internal wall of the ŚW is made of heat-resistant steel sheet with a thickness of 2-3 mm.

Pomiędzy tymi dwoma ściankami, znajduje się izolacja termiczna a zarazem elektryczna ITE, o grubości rzędu 2-3 cm, wykonana z ceramiki alundowej. Izolację tę stanowi ceramiczny cylinder znajdujący się w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy obu tymi ściankami, przy czym cylinder ten złożony jest z co najmniej kilkunastu kawałków powstałych z wcześniejszego jego pocięcia. Dzięki temu unika się ryzykownego i trudnego technicznie, ciasnego osadzania ceramicznego cylindra w ściance zewnętrznej ŚZ.Between these two walls there is thermal and electric insulation ITE, 2-3 cm thick, made of alumina ceramics. This insulation is made of a ceramic cylinder located in the annular space between these two walls, the cylinder consisting of at least a dozen pieces made from its earlier cutting. This avoids the risky and technically difficult tight fitting of the ceramic cylinder in the outer wall of the CA.

Ponadto ścianka wewnętrzna ŚW ma u swojego dołu kilka otworów lub wycięcia w dolnej krawędzi, dzięki czemu pierścieniowa przestrzeń pomiędzy obu ściankami jest połączona hydraulicznie z wnętrzem tej komory zgazowania. Połączenie to zapewnia, że po obu stronach ścianki wewnętrznej ŚW panuje zawsze to samo ciśnienie.Moreover, the inner wall of the LW has at its bottom several openings or cutouts in its lower edge, thanks to which the annular space between both walls is hydraulically connected to the interior of this gasification chamber. This connection ensures that the same pressure always prevails on both sides of the LW inner wall.

W przykładowej zgazowarce głowica górna GG jej komory K ma uszczelnienie UIE, które jest izolatorem elektrycznym i izoluje elektrycznie tę głowicę od cylindrycznej ścianki zewnętrznej ŚZ. Głowica ta jest natomiast połączona elektrycznie z górną krawędzią cylindrycznej ścianki ŚW, a z kolei dolna krawędź cylindrycznej ścianki ŚW połączona jest elektrycznie z głowicą dolną GD. Ponadto głowice górna GG i dolna GD połączone są elektrycznie na zewnątrz komory K poprzez sterowany włącznikIn the exemplary gasifier, the upper head GG of its chamber K has a UIE seal, which is an electrical insulator and electrically isolates this head from the cylindrical outer wall of the CA. The head is electrically connected with the upper edge of the cylindrical wall of the ŚW, and the lower edge of the cylindrical wall of the ŚW is electrically connected with the lower head GD. Moreover, the upper GG and lower GD heads are electrically connected outside the K chamber by a controlled switch

PL 237 169 B1 z impulsowym źródłem napięcia elektrycznego i po włączeniu tego włącznika, ścianka ŚW stanowi źródło ciepła. Głowice GG i GD przykręcone są do ścianki ŚZ śrubami. W tym miejscu trzeba dodać, że w przypadku głowicy GG, śruby te są izolowane elektrycznie od tej głowicy. Zrealizowane jest to w ten sposób, że łby tych śrub mają podkładki z ceramiki i prowadzone są przez tę głowicę w ceramicznych tulejach. Trzeba też dodać, że głowica GD ma również swoje uszczelnienie.With an impulse source of electric voltage, and after turning on this switch, the wall of the LW is a source of heat. The GG and GD heads are screwed to the ŚZ wall. It should be added here that in the case of the GG head, these bolts are electrically insulated from this head. This is done in that the heads of these bolts have ceramic washers and are guided through this head in ceramic sleeves. It should also be added that the GD head also has its own seal.

W przykładowej zgazowarce układ odbioru produktów zgazowania UOP, zawiera wysokociśnieniowy zbiornik wody, gazu i popiołu ZWGP (fig. 7) oraz układ separacji wody i popiołu USWP. Zbiornik ZWGP jest pionowym stalowym cylindrem, zamkniętym od góry i dołu stalowymi głowicami, odpowiednio górną GGZ i dolną GDZ, wypełnionym do wybranego poziomu wodą. W pionowej ścianie tego cylindra zamontowane są dwa zawory, z których sterowany zawór dolotowy wody ZDW znajduje się poniżej poziomu tej wody, a wylotowy zawór zwrotny gazu syntezowego ZZG znajduje się ponad poziomem tej wody. Zbiornik ZWGP połączony jest hydraulicznie poprzez stalowy króciec KK przechodzący przez jego górną głowicę GGZ, z wyjściem produktów zgazowania z komory K. W dolnej głowicy GDZ tego zbiornika znajduje się ujście U, w kształcie leja, zakończonego dyszą ze sterowanym zaworem odcinającym i poprzez to ujście zbiornik ten połączony jest hydraulicznie z układem separacji wody i popiołu USWP. Ponadto zbiornik ten połączony jest hydraulicznie poprzez zawór ZZG ze zbiornikiem ZG a poprzez zawór ZDW z wyjściem pozbawionej popiołu wody w układzie USWP.In the exemplary gasifier, the UOP gasification product collection system includes the ZWGP high-pressure water, gas and ash tank (Fig. 7) and the USWP water-ash separation system. The ZWGP tank is a vertical steel cylinder, closed at the top and bottom with steel heads, respectively upper GGZ and lower GDZ, filled to the selected level with water. Two valves are mounted in the vertical wall of this cylinder, of which the controlled water inlet valve ZDW is below the water level, and the synthesis gas outlet check valve ZZG is above the water level. The ZWGP tank is connected hydraulically through a steel KK connector passing through its upper GGZ head, with the output of gasification products from the K chamber. In the lower GDZ head of this tank there is a U mouth, shaped like a funnel, ended with a nozzle with a controlled cut-off valve, and through this outlet, the tank this one is connected hydraulically with the water-ash separation system of the USWP. Moreover, the tank is hydraulically connected via the ZZG valve to the ZG tank, and via the ZDW valve to the output of ash-free water in the USWP system.

Przykładowa zgazowarka ma również dodatkowy znany układ chłodzenia wody w zbiorniku ZWGP. Układ ten zawiera wężownicę z wodą połączoną hydraulicznie z chłodnicą wody i pompą obiegową, przy czym wężownica ta zamontowana jest w wodzie wewnątrz zbiornika ZWGP a chłodnica i pompa na zewnątrz tego zbiornika. Zbiornik ZG jest stalowym zbiornikiem o pojemności ok. 100 I połączony jest z układem podawania paliwa, gazowego silnika spalinowego w generatorze prądu. W zbiorniku tym panuje wybrane ciśnienie niższe niż w zbiorniku ZWGP.The exemplary gasifier also has an additional known water cooling system in the ZWGP tank. The system includes a coil with water connected hydraulically with a water cooler and a circulating pump, the coil mounted in the water inside the ZWGP tank, and the radiator and pump outside the tank. The ZG tank is a steel tank with a capacity of approx. 100 l and is connected to the fuel supply system, the gas combustion engine in the power generator. The selected pressure in this tank is lower than in the ZWGP tank.

W przykładowej zgazowarce układ separacji wody i popiołu USWP, zawiera niskociśnieniowy zbiornik wody i popiołu ZWP (fig. 8), filtr wody FW, chłodnicę wody CW, wysokociśnieniową pompę wody PW i zbiornik mokrego popiołu ZP. Stalowy zbiornik ZWP połączony jest od góry hydraulicznie przy pomocy węża lub rury z ujściem U zbiornika ZWGP a od dołu zakończony jest lejem, którego ujście połączone jest hydraulicznie poprzez sterowany zawór spustowy ze stalowym zbiornikiem ZP. Ponadto zbiornik ZWP ma sterowany zawór wylotowy wody, zamontowany poniżej poziomu wody w tym zbiorniku i zaworem tym połączony jest hydraulicznie poprzez filtr wody FW, chłodnicę tej wody CW oraz pompę PW z zaworem dolotowym wody ZDW w zbiorniku ZWGP. W obu zbiornikach tj. w ZWP i ZP panuje ciśnienie atmosferyczne. Objętość zbiornika ZWP wynosi 100 I a zbiornika ZP 30 I.In the exemplary gasifier, the USWP water-ash separation system includes the ZWP low-pressure water and ash tank (Fig. 8), the FW water filter, the CW water cooler, the PW high-pressure water pump and the ZP wet ash tank. The steel ZWP tank is hydraulically connected at the top with a hose or pipe to the outlet U of the ZWGP tank, and at the bottom it ends with a funnel, the outlet of which is hydraulically connected via a controlled drain valve to the steel ZP tank. In addition, the ZWP tank has a controlled water outlet valve, mounted below the water level in this tank, and this valve is connected hydraulically through the FW water filter, the CW water cooler and the PW pump with the ZDW water inlet valve in the ZWGP tank. Atmospheric pressure prevails in both tanks, i.e. in ZWP and ZP. The volume of the ZWP tank is 100 I and the volume of the ZP tank is 30 I.

Przykładowa zgazowarka wyposażona jest w elektroniczny układ sterowania US. Układ ten zawiera różnego rodzaju znane mierniki i czujniki temperatury, ciśnienia i położenia, które zamontowane są w różnych elementach zgazowarki i połączone są elektrycznie z centralną jednostką sterującą tego układu. Ponadto z jednostką tą połączone są elektrycznie wszystkie sterowane zawory zgazowarki oraz napędy elektryczne jej różnych układów, takie między innymi jak napędy pomp. Poza tym w centralnej jednostce sterującej zapisany jest program sterowania pracą zgazowarki, uwzględniający specyfikę jej budowy, wybrane w niej parametry pracy oraz specyfikę zgazowywanej w niej masy w tym wypadku węgla kamiennego.An exemplary gasifier is equipped with an electronic US control system. The system comprises various types of known temperature, pressure and position gauges and sensors, which are mounted in various components of the gasifier and are electrically connected to the central control unit of the system. In addition, all controlled valves of the gasifier and electric drives of its various systems, such as pump drives, are electrically connected to this unit. In addition, the central control unit has a program for controlling the operation of the gasifier, taking into account the specificity of its construction, selected operating parameters and the specificity of the mass gasified in it, in this case, hard coal.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Następna przykładowa zgazowarka według wynalazku, zbudowana jest tak jak ta w przykładzie 1, ale różni się od niej układem podawania UP, a precyzyjniej tym, że ma inaczej zbudowany układ pompowo sprężarkowy UPS.The next exemplary gasifier according to the invention is constructed as in example 1, but differs from it in the UP feeding system, more precisely in that it has a differently built UPS compressor and pumping system.

W tej kolejnej przykładowej zgazowarce układ UPS zawiera cylinder C (fig. 5) zamknięty z obu stron głowicami, w tym głowicą G, w którym to cylindrze, zamontowany jest swobodny tłok T z pierścieniami uszczelniającymi. Powyższy swobodny tłok T ma dwie objętości nadtłokowe. Jedna objętość nadtłokowa, ta zamknięta głowicą G, jest przestrzenią roboczą układu UPS i połączona jest hydraulicznie, stosownymi zaworami ZDZ, ZDG oraz ZWM odpowiednio ze zbiornikiem zawiesiny Z, ze źródłem tlenu Ś, czyli z generatorem tlenu oraz z komorą zgazowania K. Druga objętość nadtłokowa, po drugiej stronie tego tłoka jest przestrzenią roboczą dla oleju hydraulicznego, typowego siłownika hydraulicznego i połączona jest hydraulicznie w znany sposób, z typowym układem podawania tego oleju. Ponadto w tej drugiej objętości nadtłokowej zamontowana jest sprężyna śrubowa SŚ przytwierdzona jednym końcem do tłoka T a drugim do głowicy zamykającej tę objętość. Długość tej sprężyny jest taka, że gdy tłok T jest w górnym martwym położeniu w przestrzeni roboczej układu UPS, to sprężyna ta jest napięta a gdyIn this further exemplary gasifier, the UPS system comprises a cylinder C (Fig. 5) closed on both sides by the heads, including the head G, in which cylinder a free piston T with sealing rings is mounted. The above free piston T has two piston volumes. One over piston volume, the one closed with a G head, is the working space of the UPS system and is connected hydraulically with the ZDZ, ZDG and ZWM valves, respectively, with the suspension tank Z, with the oxygen source Ś, i.e. with the oxygen generator and with the gasification chamber K. The second super piston volume on the other side of the piston is a working space for a hydraulic oil, a typical hydraulic cylinder, and is hydraulically connected in a known manner to a typical oil supply system. Moreover, a helical spring SŚ is mounted in this second head volume, fixed with one end to the piston T and the other end to the head closing the volume. The length of this spring is such that when the piston T is in the top dead center position in the working space of the UPS system, the spring is charged and when

PL 237 169 B1 w objętości, w której znajduje się ta sprężyna spada ciśnienie oleju hydraulicznego, to sprężyna ta wymusza ruch powrotny tłoka T do wybranego położenia. Zaletą opisanego wyżej układu UPS jest to, że po obu stronach występującego w tym układzie tłoka T, panuje zbliżone ciśnienie, dzięki czemu łatwiej tłok ten uszczelnić w cylindrze C.When the pressure of the hydraulic oil drops in the volume in which this spring is located, this spring forces the piston T to return to the selected position. The advantage of the above-described UPS system is that the pressure on both sides of the T piston used in this system is similar, making it easier to seal the piston in the C cylinder.

Ponadto w opisanym powyżej układzie UPS denko tłoka T i powierzchnia głowicy G, ograniczające przestrzeń roboczą układu UPS, mają takie same kształty jak w układzie opisanym w przykładzie 1. Takie samo jak w przykładzie 1 jest również usytuowanie w przestrzeni cylindra C i skutkuje ono tymi samymi, opisanymi w tamtym przykładzie, zaletami.Moreover, in the above-described UPS system, the piston head T and the head surface G, limiting the working space of the UPS system, have the same shapes as in the system described in Example 1. The positioning in the cylinder space C is also the same as in Example 1 and results in the same advantages described in that example.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Kolejna przykładowa zgazowarka według wynalazku, zbudowana jest tak jak ta w przykładzie 2, z tą różnicą, że jej układ pompowo-sprężarkowy UPS w jej układzie podawania UP, zawiera układ wtryskowy wody a wtryskiwacz tego układu wtryskowego zamontowany jest w taki sposób, że jego dysza wtryskowa znajduje się w przestrzeni roboczej układu UPS. Powyższy układ wtryskowy zbudowany jest w oparciu o wtryskiwacze wody stosowane w tuningowanych silnikach samochodowych. Wtrysk mgły wodnej do przestrzeni roboczej układu UPS powoduje, że zwiększa się wymiana ciepła pomiędzy rozgrzewającym się podczas sprężania tlenem a wodą, co obniża nakład pracy potrzebny do tego sprężania.Another exemplary gasifier according to the invention is constructed as in example 2, with the difference that its UPS compressor system in its UP delivery system includes a water injection system and the injector for this injection system is mounted such that its nozzle the injection unit is located in the working space of the UPS system. The above injection system is based on water injectors used in tuned car engines. The injection of water mist into the working space of the UPS system increases the heat exchange between the oxygen which heats up during compression and the water, which reduces the amount of work required for this compression.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Kolejna przykładowa zgazowarka według wynalazku, zbudowana jest tak jak ta w przykładzie 1, z tą różnicą, że wyposażona jest w alternatywny układ odbioru produktów zgazowania UOP. Układ ten, zawiera komorę filtra KF (fig. 10), w której zamontowany jest co najmniej jeden, wysokotemperaturowy filtr pyłu, wykonany z inconelu a ponadto zawiera pojemnik pyłu PP, wysokociśnieniowy pojemnik gazu PG oraz sterowane zawory odcinające oraz zawór zwrotny. Elementy te połączone są ze sobą i z pozostałymi elementami zgazowarki w taki sposób, że wejście nieodpylonego gazu do komory filtra KF połączone jest hydraulicznie, poprzez sterowany, kulowy zawór odcinający ZO1, z wyjściem z komory zgazowania K a wyjście odpylonego gazu z komory KF połączone jest hydraulicznie, poprzez sterowany, kulowy zawór odcinający ZO2 oraz zawór zwrotny ZZ ze zbiornikiem ZG a ponadto ta część komory KF, w której znajduje się gaz nieodpylony, połączona jest hydraulicznie, poprzez kolejny sterowany, kulowy zawór odcinający ZO3, z pojemnikiem pyłu PP i na koniec ta część komory filtra KF, w której znajduje się gaz odpylony, połączona jest hydraulicznie, poprzez kolejny, czwarty już sterowany, kulowy zawór odcinający ZO4, z pojemnikiem PG.Another exemplary gasifier according to the invention is built like the one in example 1, with the difference that it is equipped with an alternative gasification product collection system UOP. The system comprises a KF filter chamber (Fig. 10) in which at least one Inconel high temperature dust filter is mounted and further comprises a PP dust container, a PG high pressure gas container, and controllable shut-off valves and a check valve. These elements are connected with each other and with other elements of the gasifier in such a way that the inlet of dust-free gas into the KF filter chamber is connected hydraulically, through the controlled ball cut-off valve ZO1, with the outlet from the K gasification chamber, and the outlet of the dust-free gas from the KF chamber is connected hydraulically , through the controlled ball shut-off valve ZO2 and the check valve ZZ with the ZG tank, and moreover, the part of the KF chamber, in which the dust-free gas is located, is hydraulically connected, through another controlled ball shut-off valve ZO3, with the dust container PP and finally the part of the KF filter chamber, in which the dust-free gas is located, is connected hydraulically, through the next, fourth, already controlled, ball shut-off valve ZO4, with the PG container.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Kolejna przykładowa zgazowarka według wynalazku, zbudowana jest tak jak ta w przykładzie 4, ale różni się od niej tym, że zawiera ona wymiennik ciepła W (fig. 11), w którym odzyskuje się ciepło z gorącego odpylonego gazu syntezowego. W tej przykładowej zgazowarce wyjście gorącego odpylonego gazu syntezowego z komory filtra KF połączone jest hydraulicznie ze zbiornikiem ZG poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło. Ponadto wspólne wyjście zawiesiny i tlenu z jej układu UPS połączone jest hydraulicznie z komorą K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło.Another exemplary gasifier according to the invention is constructed as in Example 4, but differs from that in that it includes a heat exchanger W (Fig. 11) in which heat is recovered from the hot dedusted synthesis gas. In this exemplary gasifier, the output of the hot dedusted synthesis gas from the KF filter chamber is hydraulically connected to the ZG tank through the hot part of the W exchanger, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger. Moreover, the common outlet of the slurry and oxygen from its UPS system is hydraulically connected to the chamber K, through the cold part of the exchanger W, that is the one intended for the medium collecting heat in this exchanger.

P r z y k ł a d 6P r z k ł a d 6

Kolejna przykładowa zgazowarka według wynalazku, zbudowana jest tak jak ta w przykładzie 1, ale różni się od niej tym, że zawiera dodatkowo wymiennik ciepła W (fig. 9) i w wymienniku tym odzyskuje się ciepło od gorących produktów zgazowania.Another exemplary gasifier according to the invention is constructed as in example 1, but differs from it in that it additionally includes a heat exchanger W (Fig. 9) and recovers heat from the hot gasification products in this exchanger.

W tej przykładowej zgazowarce wyjście gorących produktów zgazowania z komory zgazowania K połączone jest hydraulicznie z króćcem KK zbiornika ZWGP, poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło. Ponadto wspólne wyjście zawiesiny i tlenu z jej układu UPS połączone jest hydraulicznie z komorą K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika pobierającego w tym wymienniku ciepło.In this exemplary gasifier, the outlet of hot gasification products from the K gasification chamber is connected hydraulically with the KK stub pipe of the ZWGP tank through the hot part of the W exchanger, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger. Moreover, the common outlet of the slurry and oxygen from its UPS system is hydraulically connected to the chamber K, through the cold part of the exchanger W, that is the one intended for the medium collecting heat in this exchanger.

P r z y k ł a d 7P r z k ł a d 7

Przykładowy sposób sterowania pracą zgazowarki według wynalazku, zostanie przedstawiony w oparciu o pracę zgazowarki opisanej w przykładzie 1 i 2. Będziemy używać dalej liczby pojedynczej mówiąc o zgazowarce, ale będzie się to odnosić do obu przykładowych zgazowarek. Przykładowa zgazowarka pracuje strumieniowo a zgazowywaną masą jest w niej węgiel kamienny a czynnikami zgazowującymi woda i tlen o 90% czystości. Przeznaczony do zgazowania węgiel, odpowiednio rozdrobniony,An exemplary method of controlling the operation of the gasifier according to the invention will be presented based on the operation of the gasifier described in Examples 1 and 2. We will continue to use the singular when referring to the gasifier, but this will apply to both of the exemplary gasifiers. An exemplary gasifier works in a blasting process and the gasified mass is hard coal and the gasifying agents are water and oxygen of 90% purity. Coal intended for gasification, properly fragmented,

PL 237 169 B1 wymieszany z wodą i tworzący z tą wodą zawiesinę oraz tlen o czystości 90%, podaje się w tej zgazowarce układem podawania UP, jednym wspólnym wejściem, do komory zgazowania K i w komorze tej zgazowuje się tę masę przy ciśnieniu 500 bar i w temperaturze 1200 st. C a następnie powstałe w komorze K produkty zgazowania usuwa się z tej komory jednym wspólnym wyjściem i kieruje się je do układu odbioru produktów zgazowania UOP. W układzie tym separuje się części lotne produktów zgazowania od pozostałych produktów i gromadzi rozseparowane produkty w oddzielnych zbiornikach a proces ten monitoruje się i kieruje nim poprzez układ sterowania zgazowarki US. Wysokie ciśnienie na wyjściu z układu podawania UP osiąga się dzięki pracy układu pompowo-sprężarkowego UPS w tym układzie.PL 237 169 B1 mixed with water and forming a suspension with this water, and oxygen with a purity of 90%, is fed in this gasifier through the UP feeding system, one common entrance to the gasification chamber K, and this mass is gasified in this chamber at a pressure of 500 bar and a temperature of 1200 ° C and then the gasification products formed in the K chamber are removed from this chamber through one common exit and directed to the UOP gasification products reception system. This system separates the volatile parts of the gasification products from the remaining products and collects the separated products in separate tanks, and this process is monitored and controlled by the US gasifier control system. High pressure at the outlet from the UP feeding system is achieved thanks to the operation of the UPS pumping-compressor system in this system.

Pracę układu UPS rozpoczyna się gdy jego tłok T w cylindrze C znajduje się w górnym martwym położeniu, czyli takim, w którym objętość przestrzeni roboczej układu UPS jest minimalna i wtedy rozpoczyna się suw tego tłoka i otwiera się zawór dolotowy zawiesiny ZDZ i poprzez suw tłoka T zasysa się do przestrzeni roboczej układu UPS zawiesinę ze zbiornika Z przy ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze nie wyższej od kilkudziesięciu stopni C, a następnie zamyka się zawór ZDZ i otwiera się zawór dolotowy tlenu ZDG i dostarcza ten tlen tym zaworem do tej samej przestrzeni roboczej, pod wybranym ciśnieniem p1 wynoszącym 5 bar i w temperaturze nie wyższej od kilkudziesięciu stopni C i jednocześnie kontynuuje się suw tłoka T powiększając przestrzeń roboczą w układzie UPS i po osiągnięciu wybranej objętości tej przestrzeni i tym samym dostarczeniu wybranej masy tlenu, zatrzymuje się ten tłok, zmienia kierunek jego ruchu na przeciwny i zamyka zawór dolotowy ZDG. Po zmianie kierunku ruchu tłoka T na przeciwny zaczyna się w przestrzeni roboczej układu UPS, sprężać tlen oraz podnosić ciśnienie zawiesiny utworzonej z wody i zgazowywanego węgla i w trakcie tego procesu rozpuszcza się część tlenu w tej zawiesinie a ponadto odparowuje się część wody z tej zawiesiny i w ten sposób chłodzi się sprężany tlen a po osiągnięciu w przestrzeni roboczej wybranego ciśnienia p2 wynosząc ego 500 bar, oraz temperatury T1 wyższej od początkowej, otwiera się w układzie UPS zwrotny zawór wylotowy ZWM i kontynuuje się suw tłoka T w przestrzeni roboczej układu UPS i przetłacza się mieszaninę zawiesiny i sprężonego tlenu z cylindra C do komory zgazowania K a następnie zmienia się na przeciwny kierunek ruchu tłoka T w cylindrze C, zamyka się zwrotny zawór wylotowy ZWM i cykl pracy tego układu powtarza się a pracę tego układu monitoruje się i kieruje nią poprzez układ sterowania zgazowarki US.The operation of the UPS system begins when its piston T in cylinder C is in its top dead center, i.e. the one in which the volume of the UPS system's working space is minimal, and then the stroke of this piston begins and the suspension inlet valve ZDZ opens and through the stroke of the piston T the suspension from the tank Z is sucked into the working space of the UPS system at atmospheric pressure and a temperature not higher than several dozen degrees C, then the ZDZ valve is closed and the ZDG oxygen inlet valve opens and supplies this oxygen through this valve to the same working space, under the selected pressure p1 of 5 bar and at a temperature not higher than several dozen degrees C and at the same time the stroke of the T piston is continued, increasing the working space in the UPS system and after reaching the selected volume of this space and thus delivering the selected mass of oxygen, the piston stops and changes its direction opposite and closes the intake valve ZDG. After changing the direction of movement of the T piston to the opposite, in the working space of the UPS system, oxygen is compressed and the pressure of the suspension made of water and gasified coal is increased, and during this process part of the oxygen in this suspension is dissolved, and part of the water from this suspension is evaporated, and so on. the method is used to cool the compressed oxygen, and after reaching a selected pressure p2 of ego 500 bar in the working space and a temperature T1 higher than the initial temperature, the ZWM outlet check valve in the UPS system opens and the piston stroke T continues in the working space of the UPS system and the mixture is forced through suspension and compressed oxygen from cylinder C to gasification chamber K, and then changes to the opposite direction of movement of piston T in cylinder C, the ZWM exhaust check valve closes and the cycle of this system is repeated and the operation of this system is monitored and controlled by the control system US gasifiers.

Po przetłoczeniu mieszaniny zawiesiny i tlenu do komory zgazowania K, w komorze tej wykorzystuje się efekt uwalniania tlenu z zawiesiny oraz efekt rozprężania wody i w ten sposób rozprasza się w tej komorze tę mieszaninę i następnie w komorze K zgazowuje się podany węgiel wg znanych reakcji chemicznych a ciągłe procesy endotermicznego odparowania wody i zgazowania, prowadzi się w komorze K, kosztem energii uzyskanej poprzez spalanie, przy pomocy tlenu, części węgla i części produktów zgazowania a powyższe procesy prowadzi się w stałej temperaturze T2 wynoszącej 1200 stopni C i stałym ciśnieniu p3, z uwagi na straty przetłaczania, nieco niższym od p2. W komorze K w trakcie zgazowania spowalnia się grawitacyjne opadanie cząstek rozdrobnionego węgla i w tym celu wykorzystuje się to, że niewielkie rozmiary geometryczne drobin węgla, zmniejszają się jeszcze w trakcie zgazowywania a ponadto natrafiają podczas tego opadania, na bardzo duży opór sprężonego do ciśnienia p3, bliskiego 500 bar, gazu znajdującego się w tej komorze a poza tym do spowalniania opadania drobin wykorzystuje się również to, że siła wyporu gazu, którą działa się na te drobiny w komorze K, z uwagi na wysokie ciśnienie tego gazu, jest wiele razy większa od siły wyporu powietrza atmosferycznego. Po zgazowaniu, wszystkie jego produkty, czyli gaz syntezowy i popiół, odprowadza się z komory K, jednym wyjściem poprzez dyszę w głowicy GD do układu odbioru produktów zgazowania UOP a przepływ tych produktów z komory K do układu UOP wymusza się poprzez zadanie w układzie UOP niższego ciśnienia od p3, czyli tego panującego w komorze K i procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.After forcing the mixture of suspension and oxygen into the gasification chamber K, this chamber uses the effect of releasing oxygen from the suspension and the effect of expanding the water, and thus the mixture is dispersed in this chamber, and then the coal is gasified in the K chamber according to known chemical reactions and continuous endothermic water evaporation and gasification processes are carried out in the K chamber at the expense of the energy obtained by combustion, with the help of oxygen, of part of the coal and part of the gasification products, and the above processes are carried out at a constant temperature T2 of 1200 degrees C and a constant pressure p3, due to discharge loss, slightly lower than p2. In the K chamber, during gasification, the gravitational fall of the crushed coal particles is slowed down, and for this purpose it is used that the small geometrical size of the coal particles continues to decrease during the gasification process and, moreover, during this fall, they encounter a very high resistance, compressed to the pressure p3, close to 500 bar, of the gas in this chamber, and besides, to slow down the settling of particles, the fact that the gas buoyant force that acts on these particles in the K chamber, due to the high pressure of this gas, is many times greater than the force atmospheric air buoyancy. After gasification, all its products, i.e. synthesis gas and ash, are discharged from chamber K, through one exit through the nozzle in the GD head to the UOP gasification product collection system, and the flow of these products from chamber K to the UOP system is forced by assigning a lower pressure from p3, i.e. the one prevailing in the chamber K, and these processes are monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

W zgazowarce zbudowanej według przykładu 1 po skierowaniu produktów zgazowania z komory K do układu UOP kieruje się wszystkie te produkty, poprzez króciec KK, do zbiornika ZWGP. W zbiorniku tym, chłodzi się te produkty w wodzie i wykorzystuje się siłę wyporu wody oraz siłę ciężkości i dzięki nim gazowe produkty zgazowania, czyli gaz syntezowy, gromadzi się, w tym zbiorniku, w postaci poduszki gazowej, ponad powierzchnią wody a z kolei stałe produkty zgazowania, czyli popiół, gromadzi się w wodzie, w leju u dołu zbiornika ZWGP. Ponadto gaz syntezowy z nad powierzchni wody, kieruje się poprzez zawór zwrotny ZZG do wysokociśnieniowego zbiornika tego gazu ZG. Popiół z leja w zbiorniku ZWGP usuwa się w ciągły sposób wraz ze strumieniem wody, która przepływa przez dyszę na dnie tego leja, do układu separacji wody i popiołu USWP a przepływ ten wymusza się poprzez różnicę ciśnieńIn the gasifier built according to example 1, after directing the gasification products from the chamber K to the UOP system, all these products are directed through the KK connector to the ZWGP tank. In this tank, these products are cooled in water and the buoyant force of water and the force of gravity are used, and thanks to them gaseous products of gasification, i.e. synthesis gas, accumulate in this tank, in the form of a gas cushion, above the water surface and, in turn, solid gasification products , i.e. ash, accumulates in the water in the funnel at the bottom of the ZWGP tank. Moreover, the synthesis gas from above the water surface is directed through the check valve ZZG to the high pressure tank of this gas ZG. The ash from the hopper in the ZWGP tank is continuously removed along with the water stream that flows through the nozzle at the bottom of the hopper, to the water-ash separation system of the USWP, and this flow is forced by the pressure difference

PL 237 169 B1 wody w zbiorniku ZWGP oraz w układzie USWP. W układzie USWP mieszaninę wody i popiołu gromadzi się przy ciśnieniu atmosferycznym w zbiorniku wody i popiołu ZWP a stamtąd po sedymentacji popiołu, co pewien wybrany okres czasu, usuwa się ten popiół grawitacyjnie zaworem spustowym i kieruje go do zbiornika mokrego popiołu ZP. Ponadto wodę z górnej części zbiornika ZWP, kieruje się poprzez filtr wody FW i chłodnicę wody CW do ciśnieniowej pompy wody PW i w niej podnosi się ciśnienie tej wody do wybranej wartości nieco mniejszej od 500 bar i podaje się ją poprzez zawór dolotowy ZDW do zbiornika ZWGP. Część wody ze zbiornika ZWGP nie wraca do niego, bo pozostaje w mokrym popiole w zbiorniku ZP dlatego do zbiornika ZWP podaje się wodę, korzystnie destylowaną, z zewnętrznego źródła i w ten sposób uzupełnia się wszystkie możliwe jej ubytki. Wszystkie te procesy monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.Of water in the ZWGP tank and in the USWP system. In the USWP system, the mixture of water and ash is collected at atmospheric pressure in the ZWP water and ash tank, and from there, after ash sedimentation, every selected period of time, this ash is removed by gravity with a drain valve and directed to the wet ash tank of the ZP. In addition, water from the upper part of the ZWP tank is directed through the FW water filter and the CW water cooler to the PW pressure water pump, where the water pressure is raised to a selected value slightly lower than 500 bar and it is fed through the ZDW inlet valve to the ZWGP tank. Part of the water from the ZWGP tank does not return to it, because it remains in the wet ash in the ZP tank, therefore the ZWP tank is fed with water, preferably distilled, from an external source and thus all possible losses are filled. All these processes are monitored and managed by the US gasifier control system.

Rozpoczęcie procesu zgazowania wymaga specjalnej procedury. W zgazowarce z przykładu 1 proces zgazowania inicjuje się w ten sposób, że do komory zgazowania K podaje się jednorazowo z butli ciśnieniowej, pod wysokim ciśnieniem, azot i azot ten podaje się tak długo, aż w układzie UOP oraz w komorze K ustabilizuje się wybrane ciśnienie, korzystnie rzędu 100 bar i następnie do wewnętrznej ścianki WŚ komory K podaje się impulsowo wybrane napięcie elektryczne i przepuszcza się prąd przez tę ściankę i wykorzystuje się ją jako grzejnik i grzeje się tą ścianką azot wewnątrz komory K a w trakcie tego grzania podnosi się oprócz temperatury również ciśnienie tego azo tu w tej komorze i poprzez ten wzrost ciśnienia wymusza się przepływ części tego azotu z komory K do układu UOP i proces ten prowadzi się tak długo, aż ciśnienie i temperatura azotu w komorze K i układzie UOP osiągną wybrane wartości - ciśnienie rzędu 400 bar przy temperaturze w komorze K rzędu 1000 st. C. Po zakończeniu ogrzewania, w zgazowarce włączają się układy UPS w układzie podawania UP i zaczyna się podawać do komory K mieszaninę zawiesiny zgazowywanego węgla i tlenu i w ten sposób rozpoczyna się w zgazowarce, jej właściwą pracę. Powyższy proces inicjowania pracy przykładowej zgazowarki monitoruje się i kieruje się nim poprzez jej układ sterowania US. Na koniec trzeba dodać, że w układach UPS ruch tłoka T w cylindrze C zarówno w zgazowarce z przykładu 1 jak i z przykładu 2 wymusza się siłownikiem hydraulicznym tyle tylko, że w zgazowarce z przykładu 1 siłownik ten stanowi odrębny element względem cylindra C, a w zgazowarce 2 cylinder C i tłok T są równocześnie tłokiem i cylindrem tego siłownika.A special procedure is required to start the gasification process. In the gasifier from example 1, the gasification process is initiated in such a way that the gasification chamber K is fed once from a pressure cylinder, under high pressure, and nitrogen and nitrogen are fed until the selected pressure is stabilized in the UOP system and in the chamber K. , preferably of the order of 100 bar, and then the selected electric voltage is pulsed to the inner WW wall of chamber K and the current is passed through this wall and it is used as a heater and nitrogen inside the chamber K is heated with this wall, and during this heating, in addition to the temperature, also pressure of this nitrogen in this chamber and through this pressure increase, a part of this nitrogen is forced to flow from the K chamber to the UOP system, and this process is continued until the pressure and temperature of nitrogen in the K chamber and the UOP system reach selected values - a pressure of 400 bar at a temperature in the K chamber of 1000 degrees C. After the end of heating, the UPS systems in the UP feeding system are turned on in the gasifier and a mixture of a suspension of gasified coal and oxygen begins to be fed to chamber K, and thus begins its proper operation in the gasifier. The above process of initiating the operation of an exemplary gasifier is monitored and controlled by its US control system. Finally, it should be added that in UPS systems, the movement of the piston T in cylinder C in both the gasifier from example 1 and from example 2 is forced by a hydraulic actuator, only that in the gasifier from example 1 this actuator is a separate element from the cylinder C, and in the gasifier 2 cylinder C and piston T are simultaneously the piston and cylinder of this cylinder.

P r z y k ł a d 8P r z k ł a d 8

Kolejny przykładowy sposób sterowania pracą zgazowarki według wynalazku, zostanie przedstawiony w oparciu o pracę zgazowarki opisanej w przykładzie 3. Pracą tej zgazowarki steruje się tak samo jak tą z przykładu 2 z tą różnicą, że podczas pracy jej układu UPS, po rozpoczęciu w tym układzie przez tłok T suwu sprężania, korzystnie w chwili rozpoczęcia tego suwu, wtryskuje się do tej części przestrzeni roboczej tego układu, która wypełniona jest tlenem, wybraną ilość wody w postaci mgły wodnej a następnie kontynuuje się suw tego tłoka i w trakcie sprężania tego tlenu chłodzi się go poprzez częściowe odparowanie wtryśniętej wody a proces ten monitoruje się i kieruje nim poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another exemplary method of controlling the operation of the gasifier according to the invention will be presented based on the operation of the gasifier described in example 3. The operation of this gasifier is controlled in the same way as that of example 2, with the difference that during the operation of its UPS system, after being started in this system by piston T of the compression stroke, preferably at the commencement of this stroke, a selected amount of water is injected into the part of the working space of this system which is filled with oxygen in the form of water mist, and then the stroke of this piston is continued and, while compressing this oxygen, it is cooled by partial evaporation of the injected water and this process is monitored and controlled by the control system of the US gasifier.

P r z y k ł a d 9P r z k ł a d 9

Następny przykładowy sposób sterowania pracą zgazowarki według wynalazku, zostanie przedstawiony w oparciu o pracę zgazowarki opisanej w przykładzie 4. Pracą tej zgazowarki steruje się tak samo, jak tą z przykładu 1 a jedyna różnica w sterowaniu wynika stąd, że zgazowarka z przykładu 4 ma inny układ odbioru produktów zgazowania UOP, niż ta z przykładu 1.The next exemplary method of controlling the operation of the gasifier according to the invention will be presented based on the operation of the gasifier described in example 4. The operation of this gasifier is controlled in the same way as that of example 1 and the only difference in the control is that the gasifier of example 4 has a different configuration. receipt of UOP gasification products than the one from example 1.

W zgazowarce z przykładu 4 produkty zgazowania skierowane do układu UOP, podaje się w tym układzie do komory filtra KF, przy otwartych zaworach odcinających ZO1 i ZO2 oraz zamkniętych zaworach odcinających ZO3 i ZO4 i wymusza się przepływ tych produktów przez tę komorę i w trakcie tego przepływu zatrzymuje się na filtrze, drobiny popiołu a odpylony gaz syntezowy kieruje się poprzez zawór ZZ do zbiornika ZG a przepływy te wymusza się różnicą ciśnień pomiędzy komorą K, komorą filtra KF i zbiornikiem ZG. Ponadto co wybrany okres czasu, filtr w komorze KF, oczyszcza się ze zgromadzonych na nim cząstek popiołu i w tym celu zamyka się zawory odcinające ZO1 i ZO2 a następnie otwiera się zawory odcinające ZO3 i ZO4 i dzięki różnicy ciśnień pomiędzy wysokociśnieniowym pojemnikiem azotu PG a pojemnikiem popiołu PP, przedmuchuje się filtr, znajdujący się w tej komorze i mocnym strumieniem tego azotu, usuwa się z tego filtra drobiny popiołu do pojemnika popiołu PP. Po oczyszczeniu filtra zamyka się zawory odcinające ZO3 i ZO4 a potem otwiera zawory odcinające ZO1 i ZO2 i kontynuuje się w zgazowarce proces zgazowania a procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.In the gasifier from example 4, the gasification products directed to the UOP system are fed in this system to the KF filter chamber, with the shut-off valves ZO1 and ZO2 open and shut-off valves ZO3 and ZO4 closed, and the flow of these products through this chamber is forced and stops during this flow. on the filter, ash particles and the dedusted synthesis gas are directed through the ZZ valve to the ZG tank, and these flows are forced by the pressure difference between the K chamber, the KF filter chamber and the ZG tank. In addition, at a selected period of time, the filter in the KF chamber is cleaned of ash particles collected on it, and for this purpose, shut-off valves ZO1 and ZO2 are closed, and then shut-off valves ZO3 and ZO4 are opened and thanks to the pressure difference between the high-pressure nitrogen container PG and the ash container PP, the filter in this chamber is blown through, and with a strong stream of this nitrogen, ash particles are removed from this filter into the PP ash container. After cleaning the filter, shut-off valves ZO3 and ZO4 are closed, then shut-off valves ZO1 and ZO2 are opened and the gasification process is continued in the gasifier, and these processes are monitored and managed by the US gasifier control system.

PL 237 169 B1PL 237 169 B1

P r z y k ł a d 10P r z k ł a d 10

Kolejny przykładowy sposób sterowania pracą zgazowarki według wynalazku, zostanie przedstawiony w oparciu o pracę zgazowarki opisanej w przykładzie 5. Pracą tej zgazowarki steruje się prawie tak samo, jak pracą tej z przykładu 4. Jedyna różnica w sterowaniu bierze się stąd, że w zgazowarce z przykładu 5 zamontowany jest wymiennik ciepła W, w którym odzyskuje się ciepło od odpylonego gazu syntezowego. W przykładowej zgazowarce z przykładu 5 odpylony gaz syntezowy z komory filtra KF kieruje się do zbiornika ZG, poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło a przepływ ten wymusza się różnicą ciśnień między komorą KF, wymiennikiem W i zbiornikiem ZG. Ponadto w zgazowarce tej zawiesinę i tlen z ich wspólnego wyjścia z układu UPS, kieruje się do komory K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika odbierającego w tym wymienniku ciepło a przepływ ten wymusza się różnicą ciśnień między układem UPS, wymiennikiem W i komorą K. Poza tym podczas przepływu przez wymiennik W chłodzi się odpylony gaz syntezowy i ogrzewa mieszaninę zawiesiny i tlenu do wybranych temperatur. Procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.Another exemplary method of controlling the operation of the gasifier according to the invention will be presented based on the operation of the gasifier described in example 5. The operation of this gasifier is controlled almost in the same way as the operation of the one in example 4. The only difference in the control is that in the gasifier from the example 5, a heat exchanger W is mounted, in which heat is recovered from the dedusted synthesis gas. In the exemplary gasifier from example 5, the dedusted synthesis gas from the KF filter chamber is directed to the ZG tank through the hot part of the W exchanger, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger, and this flow is forced by the pressure difference between the KF chamber, the W exchanger and the tank Z G. Moreover, in this gasifier, the suspension and oxygen from their common output from the UPS system are directed to chamber K through the cold part of the exchanger W, i.e. the one intended for the medium receiving heat in this exchanger, and this flow is forced by the pressure difference between the UPS system and the exchanger W and chamber K. In addition, while flowing through the exchanger W, the dedusted synthesis gas is cooled and the mixture of suspension and oxygen is heated to selected temperatures. These processes are monitored and controlled by the US gasifier control system.

P r z y k ł a d 11P r x l a d 11

Następny przykładowy sposób sterowania pracą zgazowarki według wynalazku, zostanie przedstawiony w oparciu o pracę zgazowarki opisanej w przykładzie 6. Pracą tej zgazowarki steruje się prawie tak samo, jak pracą tej z przykładu 1. Jedyna różnica w sterowaniu bierze się stąd, że w zgazowarce z przykładu 6, zamontowany jest wymiennik ciepła W, w którym odzyskuje się ciepło od gorących produktów zgazowania. W przykładowej zgazowarce z przykładu 6, gorące produkty zgazowania z komory K kieruje się do króćca KK zbiornika ZWGP, poprzez gorącą część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika oddającego w tym wymienniku ciepło a przepływ ten wymusza się różnicą ciśnień między komorą K, wymiennikiem W i zbiornikiem ZWGP. Ponadto w zgazowarce tej zawiesinę i tlen z ich wspólnego wyjścia z układu UPS, kieruje się do komory K, poprzez zimną część wymiennika W, czyli tę przeznaczoną dla czynnika odbierającego w tym wymienniku ciepło a przepływ ten wymusza się różnicą ciśnień między układem UPS, wymiennikiem W i komorą K. Poza tym podczas przepływu przez wymiennik W chłodzi się produkty zgazowania i ogrzewa mieszaninę zawiesiny i tlenu do wybranych temperatur. Ponadto w wyżej opisanym procesie zapobiega się osadzaniu drobin popiołu na ściankach wymiennika W, poprzez nadanie strumieniowi produktów zgazowania w tym wymienniku dużej prędkości przepływowej. Procesy te monitoruje się i kieruje nimi poprzez układ sterowania zgazowarki US.The next exemplary method of controlling the operation of the gasifier according to the invention will be presented based on the operation of the gasifier described in example 6. The operation of this gasifier is controlled almost in the same way as the operation of the one in example 1. The only difference in the control is that in the gasifier from example 6, a heat exchanger W is installed in which heat is recovered from the hot gasification products. In the exemplary gasifier from example 6, hot gasification products from chamber K are directed to the KK connector of the ZWGP tank, through the hot part of the exchanger W, i.e. the one intended for the medium giving off heat in this exchanger, and this flow is forced by the pressure difference between the chamber K and the exchanger W and the ZWGP tank. Moreover, in this gasifier, the suspension and oxygen from their common output from the UPS system are directed to chamber K through the cold part of the exchanger W, i.e. the one intended for the medium receiving heat in this exchanger, and this flow is forced by the pressure difference between the UPS system and the exchanger W and a chamber K. In addition, while flowing through the exchanger W, the gasification products are cooled and the mixture of suspension and oxygen is heated to selected temperatures. Moreover, in the above-described process, the deposition of ash particles on the walls of the exchanger W is prevented by giving the stream of gasification products in this exchanger a high flow velocity. These processes are monitored and controlled by the US gasifier control system.

P r z y k ł a d 12P r z k ł a d 12

We wszystkich przedstawionych wyżej przykładach budowy zgazowarki i przykładach sterowania jej pracą, węgiel kamienny można zastąpić osadami ściekowymi lub biomasą. Taka zmiana oznacza tylko zmianę w proporcjach masowych pomiędzy zgazowywaną masą, wodą i tlenem. Do zgazowania osadów ściekowych lub biomasy potrzeba znacznie mniej wody i mniej tlenu. W przypadku osadów ściekowych warto jednak zaakceptować nadmiar wody w zawiesinie, bo osuszanie osadów jest kosztowne. Poza tym osady są za darmowym uciążliwym odpadem a za ich utylizację otrzymuje się wynagrodzenie. W przypadku biomasy można ograniczyć ilość wody i tlenu, co powinno doprowadzić do podwyższenia wartości opałowej otrzymanego z biomasy gazu syntezowego. Ponadto możliwe są różne rozwiązania konstrukcyjne zapewniające stabilne połączenia pomiędzy głowicą dolną GD komory zgazowania K a głowicą górną GDZ zbiornika ZWGP i króćcem KK. W szczególności głowice te i ten króciec mogą stanowić jeden element.In all of the above examples of gasifier construction and examples of its operation control, hard coal can be replaced with sewage sludge or biomass. Such a change only means a change in the mass proportions between the mass gasified, water and oxygen. Significantly less water and less oxygen are needed to gasify sewage sludge or biomass. In the case of sewage sludge, however, it is worth accepting excess water in the suspension, because drying the sludge is expensive. In addition, sludge is for free, troublesome waste, and you receive a remuneration for their disposal. In the case of biomass, the amount of water and oxygen can be limited, which should lead to an increase in the calorific value of the synthesis gas obtained from biomass. Moreover, various design solutions are possible to ensure stable connections between the lower head GD of the K gasification chamber and the upper head GDZ of the ZWGP tank and the KK stub pipe. In particular, these heads and this connector can form a single element.

Zalety zgazowarki wysokociśnieniowejAdvantages of a high pressure gasifier

Proponowana zgazowarka posiada wszystkie zalety zgazowarki opisanej w zgłoszeniu Piotra Hardta nr P.411765 do UPRP a więc:The proposed gasifier has all the advantages of the gasifier described in Piotr Hardt's application No. P.411765 to the Polish Patent Office, and thus:

1/ można w niej stosować bardzo wysokie ciśnienie zgazowania oraz bardzo wysoką temperaturę tego procesu, co sprzyja prędkości zgazowania oraz zapewnia bardzo duży strumień zgazowywanej masy w stosunku do geometrii zgazowarki.1 / it can use a very high gasification pressure and a very high temperature of the process, which favors the gasification speed and provides a very large stream of gasified mass in relation to the geometry of the gasifier.

2/ Wysoka temperatura pracy i błyskawiczny proces chłodzenia produktów zgazowania powodują, że zgazowarka ta w szczególny sposób, nadaje się do zgazowania biomasy z osadów ściekowych. Wysoka temperatura niszczy zawarte w tej biomasie hormony, antybiotyki i dioksyny a szybki proces chłodzenia produktów zgazowania zapobiega odtwarzaniu dioksyn. Ponadto zweryfikowany popiół zatrzymuje metale ciężkie.2 / The high operating temperature and the rapid cooling process of the gasification products make the gasifier particularly suitable for gasification of biomass from sewage sludge. High temperature destroys hormones, antibiotics and dioxins contained in this biomass, and the rapid process of cooling the gasification products prevents the reconstitution of dioxins. In addition, verified ash retains heavy metals.

PL 237 169 B1PL 237 169 B1

Ponadto proponowana zgazowarkaIn addition, the proposed gasifier

1/ w porównaniu do innych rozwiązań ma prosty technicznie do wykonania, układ podawania zgazowywanej masy i czynników zgazowujących, który pozwala na precyzyjniejsze dozowanie zgazowywanej masy i czynników zgazowujących oraz precyzyjniejsze utrzymywanie między nimi wybranych proporcji masowych,1 / in comparison to other solutions, it has a technically simple, system for feeding the gasified mass and gasifying agents, which allows for more precise dosing of the gasified mass and gasifying agents and for more precise maintenance of the selected mass proportions between them,

2/ ma podwójną ściankę komory zgazowania dzięki czemu jej ścianka wewnętrzna ma temperaturę prawie taką samą jak gazy i pyły w tej komorze i dzięki temu pyły te nie osadzają się na ściance tej komory a dodatkowo ewentualność tę można całkowicie wykluczyć podgrzewając wewnętrzną ściankę tej komory prądem,2 / it has a double wall of the gasification chamber, thanks to which its internal wall has a temperature almost the same as the gases and dusts in this chamber, and thanks to this, these dusts do not settle on the wall of this chamber, and additionally, this possibility can be completely excluded by heating the internal wall of this chamber with electricity,

3/ dzięki izolacji cieplnej wewnętrznej ścianki komory zgazowania, komora ta traci mniej ciepła przez swoją ściankę zewnętrzną,3 / thanks to the thermal insulation of the inner wall of the gasification chamber, this chamber loses less heat through its outer wall,

4/ ma prosty system strumieniowego usuwania popiołu z obiegu zgazowarki,4 / has a simple ash stream removal system from the gasifier circulation,

5/ można w niej stosować dwa alternatywne układy odbioru produktów zgazowania, w tym układ pozwalający na suche odpylanie gazu syntezowego i odzysk ciepła od gorącego gazu syntezowego, co podwyższa współczynnik konwersji wartości opałowej zgazowywanej masy na wartość opałową gazu syntezowego.5 / it can use two alternative gasification products collection systems, including a system that allows for dry dedusting of synthesis gas and heat recovery from hot synthesis gas, which increases the conversion factor of the calorific value of the gasified mass into the calorific value of synthesis gas.

Claims

Patent claims

1. The gasifier, which according to the invention comprises a gasification mass feeding system, gasification agents feeding systems, gasification chamber, gasification products receiving system, gas tank and control system, characterized in that its mass feeding system and gasification agent feeding systems form one system and This system, hereinafter referred to as the feeding system (UP), has only one outlet, common for the gasified mass and gasifying agents in the form of water and in the form of oxygen-containing gas, preferably 100% oxygen, and this outlet is hydraulically connected to the interior of the high-pressure gasification chamber (K) and this chamber has only one outlet, common to all gasification products and this outlet is hydraulically connected to the inlet to the gasification products receiving system (UOP) and the syngas outlet from this system is hydraulically connected to the gasification tank (ZG) and, moreover, in the above-described structure, controlled valves, electric drives and parts Vessels and pressure and temperature meters are electrically connected to the central control unit of the gasifier control system (US).

2. The gasifier according to claim 1, characterized in that it comprises a heat exchanger (W) and a common outlet of the gasified mass and gasifying agents from the system (UP), is hydraulically connected to the gasification chamber (K) through the cold part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the collecting medium in this exchanger, the heat and, moreover, one of the hydraulic connections between the elements of the gasifier, intended for the flow of hot gasification products, preferably only volatile, are realized through the hot part of the exchanger, i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger.

3. The gasifier according to claim A gasification vessel according to claim 1 or 2, characterized in that its delivery system (UP) comprises a tank (Z) with a gasification tank, suitably comminuted mass, mixed with water and forming a suspension with this water, preferably colloidal, and contains at least one high-pressure positive displacement piston compressor unit (UPS), where the pump and compressor share the same working space, and its delivery system (UP) also includes a source (() of pre-compressed oxygen-containing gas, all of which are connected to with each other and with other elements of the gasifier, in such a way that the slurry outlet from the slurry tank (Z) and the oxygen-containing gas outlet from its source (ź) are hydraulically connected to the working space of the system (UPS), each of these two connections hydraulic system is realized through its separate entrance to this working space, and moreover, the only exit from the working space of the system (UPS) is hydraulically connected to the high-pressure gas gas chamber owania (K).

4. The gasifier according to claim 3, characterized in that in the gasifier in its system (UPS), the common working space of the pump and the compressor is the inside of the cylinder (C), closed on one side with a head (G) and on the other with a piston (T), and the space is connected hydraulically by

By at least one slurry inlet valve (ZDZ) with a slurry tank (Z), through at least one gas inlet valve (ZDG) with an oxygen-containing gas source () and through at least one, an outlet valve for the mixture of slurry and oxygen-containing gas (ZWM) with a gasification chamber (K) and, moreover, the piston (T) is driven, preferably hydraulically, for a reciprocating movement.

5. The gasifier according to claim 4, characterized in that its system (UPS) is constructed in such a way that, apart from the cylinder (C), closed on one side with a head (G) and on the other with a piston (T), it also includes an actuator, preferably hydraulic, with a piston rod (TS ) and valves, preferably mounted in the cylinder head (G) (C), including at least one preferably controlled slurry inlet valve (ZDZ), at least one preferably controlled oxygen-containing gas inlet valve (ZDG) and at least one at least one, preferably non-return, outlet valve for the mixture of suspension and oxygen-containing gas (ZWM), and these elements are connected in such a way that the cylinder (C) is fixedly connected to the cylinder body and the piston (T) is mounted on the piston rod (TS) of this actuator and, moreover, the working space of the system (UPS) inside the cylinder (C) is connected hydraulically, respectively, through the suspension inlet valve (ZDZ) with the suspension tank (Z), through the oxygen-containing gas inlet valve (ZDG) with the outlet of this gas from its source and finally through the outlet valve of the mixture of the suspension and oxygen-containing gas (ZWM) with the gasification chamber (K) and, moreover, the cylinder (C) - piston (T) system forms a precise pair, preferably made of ceramics, and in this case this ceramic cylinder (C) is seated firmly in the metal body (MK).

6. The gasifier according to claim 4, characterized in that its system (UPS) is constructed in such a way that it contains a cylinder (C) closed on both sides with heads, including the head (G), in which cylinder a free piston (T) with with sealing rings and the piston has two piston volumes, one of which is closed with a head (G) is the working space of the system (UPS) and is hydraulically connected with appropriate valves (ZDZ), (ZDG) and (ZWM) with the suspension tank ( Z), with an oxygen-containing gas source (ź) and a gasification chamber (K), and the second one is the super piston volume, on the other side of this piston is the working space of a typical hydraulic cylinder and is hydraulically connected in a known manner with a typical working medium feeding system of this actuator and, moreover, in the second of the two super piston volumes, a helical spring (SŚ) is mounted, fixed with one end to the piston (T) and the other end to the head closing this volume, and the length of this spring is t aka, that when the piston (T) is in the top dead center position in the working space of the system (UPS), the spring (SŚ) is under tension, and when the pressure of the working medium drops in the volume in which the spring is located, the spring forces the return movement piston (T) to the selected position.

7. The gasifier according to claim 4, 5 or 6, characterized in that in its arrangement (UPS), the piston crown (T) has the shape of a cone ending with a cylinder (WT) and the surface of the cylinder head (G) (C) has a corresponding conical recess at its top. there is a cylindrical space (CP) closed by a flat surface in which the exhaust valve (ZWM) is mounted and the geometry of the piston (T) and the head (G) is such that when the piston is in the upper dead center position, the conical walls of the piston crown (T ) and the head (G) adjoin each other and the cylindrical end (WT) of the conical piston crown (T) fits entirely in the cylindrical space (CP) closing the conical recess in the head (G) and the cylinder (C) is located vertically and the head (G) is directed downwards and, moreover, the working space of the system (UPS) is connected by valves (ZDZ) and (ZDG) to the slurry tank (Z) and to the source (ź) of oxygen-containing gas, and the valves (ZDZ) and (ZDG) preferably they are mounted in the conical face of the head (G).

8. The gasifier according to claim 4, 5, 6 or 7, characterized in that its pump-compressor unit (UPS) in its delivery system (UP) comprises a water injection system and the injector of this injection system is mounted in such a way that its injection nozzle located in the working space of the system (UPS).

9. The gasifier according to claim 3 or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, characterized in that its supply system (UP) comprises two systems (UPS) and the outputs of the mixture of slurry and oxygen-containing gas from these systems are hydraulically connected to the chamber ( K), preferably, each output separately.

PL 237 169 B1

10. A gasifier according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, characterized in that its high-pressure gasification chamber (K) is a metal cylinder with a height greater than its diameter, closed at both sides sealed with metal heads, respectively upper (GG) and lower (GD), and this chamber is located in such a way that the head (GG) is higher than (GD) and is preferably vertically located, and besides, the gasification chamber (K) is connected hydraulically with the output of the delivery system (UP), and this connection is in the upper part of this chamber, preferably in the highest, and besides, the head (GD) of this chamber is the outlet head, and in this head there is a nozzle-shaped outlet channel and the outlet of this nozzle is connected it is hydraulically operated, preferably through a non-return valve with a gasification product reception system (UOP) and, moreover, these heads are bolted to the cylindrical wall of the chamber (K).

11. A gasifier according to claim 10. The gasification chamber according to claim 10, characterized in that a part of its gasification chamber (K), preferably as large as possible, has a double wall, i.e. an outer (ŚZ) and an inner (ŚW) wall, while the outer wall (ŚZ) is thick-walled and provides this chamber with high resistance to high pressure and thermal insulation, and the inner wall (LW) is made of heat-resistant sheet metal, preferably inconel.

12. A gasifier according to claim The method of claim 11, characterized in that in its gasification chamber (K), between its outer (ŚZ) and inner (ŚW) walls, there is thermal and also electrical insulation (ITE), preferably made of ceramics.

13. The gasifier according to claim 12, characterized in that in its gasification chamber (K), its upper head (GG) has a seal (UIE) which is an electrical insulator and electrically isolates the head from the cylindrical outer wall (CA) of the chamber, and at the same time the head is electrically connected to the upper edge of the cylindrical inner wall (LW) of this chamber, and in turn the lower edge of the cylindrical inner wall (LW) is electrically connected to the lower head (GD), and besides, the upper (GG) and lower (GD) heads are electrically connected to outside the chamber (K), through a controlled switch, with an electric voltage source, preferably impulse, and after turning this switch on, the wall (ŚW) is a heat source, and besides, the head (GG) is screwed to the cylindrical outer wall (ŚZ) with electrically insulated screws from this head, preferably in such a way that the heads of these bolts have washers made of an electrical insulator and are guided through this head in ceramic sleeves.

14. A gasifier according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, or 10, or 11, or 12, or 13, characterized in that its UOP system comprises a high-pressure reservoir water, gas and ash (ZWGP) and the water and ash separation system (USWP) and the tank (ZWGP) is a vertical cylinder, closed at the top and bottom, with bolts screwed to it, sealed heads, respectively upper (GGZ) and lower (GDZ) and this cylinder is filled to the selected level with water and two valves are mounted in the vertical wall of the cylinder, of which the controlled water inlet valve (ZDW) is below the water level, and the syngas outlet check valve (ZZG) is above the water level and, moreover, the tank (ZWGP) is hydraulically connected through a pipe stub (KK), preferably screwed to its upper head (GGZ), with the output of gasification products from the chamber (K), and besides, the tank has an outlet (U ) in the shape of a funnel, preferably terminating in a controlled nozzle with the cut-off valve and through this outlet it is hydraulically connected to the system (USWP) and the tank (ZWGP) is connected hydraulically through the valve (ZZG) with the tank (ZG) and through the valve (ZDW) with the outlet of ash-free water in the system (USWP) .

15. A gasifier according to claim 14, characterized in that its water-ash separation system (USWP) comprises a low pressure water and ash tank (ZWP), a water filter (FW), a water cooler (CW), a high pressure water pump (PW) and a wet ash tank (ZP ) and these elements are connected with each other and with other elements of the gasifier in such a way that the tank (ZWP) is connected hydraulically at the top with the mouth (U) of the tank (ZWGP) and at the bottom it ends with a funnel, the outlet of which is connected hydraulically through a drain valve preferably controlled, with the tank (ZP) and furthermore the tank (ZWP) is hydraulically connected via a water filter (FW), a water cooler (CW) and a pump (PW) with the inlet water valve (ZDW) in the tank (ZWGP).

16. A gasifier according to claim 14 or 15, characterized in that the tank (ZWGP) is connected hydraulically with the chamber (K) through the hot part of the exchanger (W), i.e. the one intended for

The heat transferring medium in this exchanger, and moreover, the common outlet of the slurry and oxygen-containing gas from its system (UPS) is hydraulically connected to the chamber (K), through the cold part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the receiving medium in this heat exchanger.

17. A gasifier according to claim 1 or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, or 7, or 8, or 9, or 10, or 11, or 12, or 13, characterized in that its arrangement (UOP) comprises a filter chamber (KF), which is fitted with at least one high temperature dust filter, preferably made of inconel, and furthermore comprises a dust container (PP), a high pressure gas (PG) container, preferably nitrogen, and controllable shut-off valves and a non-return valve, and these elements combined are with each other and with the remaining elements of the gasifier in such a way that the inlet of dust-free gas into the filter chamber (KF) is connected hydraulically, through a controlled cut-off valve (ZO1), preferably a ball valve, with the outlet from the gasification chamber (K), and the dust-free gas outlet from the chamber (KF) is connected by a controlled cut-off valve (ZO2), preferably a ball valve, and a check valve (ZZ) with the tank (ZG), and the part of the chamber (KF) with dust-free gas is connected hydraulically by another controlled shut-off valve (ZO3), advantage non-ball, with a dust container (PP) and finally the part of the filter chamber (KF) in which the dust-free gas is located, is connected hydraulically, through another, already controlled, cut-off valve (ZO4), preferably ball, with the container (PG ).

18. A gasifier according to claim 17, characterized in that the output of the dedusted synthesis gas from the filter chamber (KF) is connected to the tank (ZG) through the hot part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger, and also the common outlet of the suspension and the oxygen-containing gas from its system (UPS), it is hydraulically connected to the chamber (K) through the cold part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the medium collecting heat in this exchanger.

19. A gasifier according to claim 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8 or 9 or 10 or 11 or 12 or 13 or 14 or 15 or 16 or 17 or 18, characterized in that its control system (US) comprises various types of known meters and sensors, which are mounted in various components of the gasifier and are electrically connected to the central control unit of this system, and furthermore, all controllable valves of the gasifier are electrically connected to this unit, and electric drives of its various systems, such as pump drives, and in this central control unit there is a program for controlling the operation of the gasifier, taking into account the specificity of its construction, selected operating parameters and the specificity of the mass gasified in it.

The method, according to the invention, for controlling the operation of the gasifier, during which the gasified mass and gasifying agents are fed under high pressure to the gasification chamber, the temperature is raised in it, the given mass is gasified and the gasification products are removed from it, characterized by the fact that it is blasting and appropriately comminuted, gasified mass, mixed with water and forming a suspension with this water, preferably colloidal, and oxygen-containing gas, preferably 100% oxygen, are fed through the feeding system (UP), with one common entrance, to the gasification chamber (K) and in this chamber this mass is gasified at a pressure of several hundred bar, preferably higher than 400 bar and at a temperature of several hundred degrees, preferably higher than 1000 ° C, and then the gasification products formed in the chamber (K) are removed from this chamber through one common exit and directed to the system collection of gasification products (UOP) and in this system, volatile parts of gasification products are separated from other products and scatter is collected products in separate tanks and the process is monitored and controlled by the gasifier control system (US).

A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 20, characterized in that the hot gasification products, preferably only volatile, are directed to the hot part of the heat exchanger (W), i.e. the one intended for the heat transferring medium, and in this exchanger these products are cooled to a selected temperature, and moreover, the suspension and oxygen-containing gas, from their common exit from the system (UP), it goes to the cold part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the medium that absorbs heat, and in this exchanger this suspension is heated and the oxygen-containing gas to a selected temperature and directed from this exchanger to the chamber (K) and the above-described flows are forced by the pressure difference between the chamber (K), the exchanger (W), the system (UP) and other

In addition, these processes are monitored and controlled by the gasifier control system (US).

22. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 20 or 21, characterized in that the operation of the system (UPS) included in its system (UP) starts at such a position of its piston (T) in the cylinder (C), in which the volume of the working space of this system is minimal, preferably close to zero and then the piston stroke begins and the suspension inlet valve (ZDZ) opens and, through the piston stroke (T), the suspension from the tank (Z) is sucked into the working space of the system (UPS) at atmospheric pressure and temperature not higher than several dozen degrees C , then the valve (ZDZ) is closed and the oxygen-containing gas inlet valve (ZDG) is opened and from its source (ź) this gas is supplied through this valve to the same working space, at a selected pressure p1 higher than atmospheric and at a temperature not higher than tens of degrees C and at the same time the piston stroke (T) is continued, increasing the working space in the system (UPS) and after reaching the selected volume of this space and thus delivering the selected mass gas the piston containing oxygen, the piston stops and changes its direction to the opposite, closes the inlet valve (ZDG) and in the working space of the system (UPS) by its piston stroke (T), the oxygen-containing gas is compressed and the pressure of the suspension made of water rises and gasified mass, and during this process part of the oxygen-containing gas in this suspension is dissolved, and moreover, part of the water from this suspension is evaporated, thus cooling the compressed oxygen-containing gas and after reaching the selected pressure p2 in the working space of at least several hundred bar, preferably higher than 400 bar, and the temperature T1 higher than the initial temperature, the outlet valve (ZWM) opens in the system (UPS) and the piston stroke (T) continues in the working space of this system and the mixture of the suspension and the pressurized gas containing oxygen is forced from the cylinder ( C) to the gasification chamber (K) and then changes to the opposite direction of the piston (T) movement in the cylinder (C), the outlet valve ( ZWM) and the operation cycle of this system is repeated and the piston (T) strokes are forced with a suitable drive, preferably hydraulic, and the operation of this system is monitored and controlled by the gasifier control system (US).

23. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 22, characterized in that due to the geometry of the piston crown (T) and the surface of the head (G), and also due to the vertical position of the cylinder (C), the head (G) downwards, while sucking the suspension through the piston (T) with the valve (ZDZ), this suspension is collected in the cylindrical space (CP) in the head (G) and above this suspension the oxygen-containing gas is collected and during the compression stroke of the piston (T), the suspension is first forced through the valve (ZWM), and then the oxygen-containing gas, and thanks to this isolates the suspension from contact with the piston seal (T) in the cylinder (C) and cleans the valve (ZWM) of the suspension in each cycle, and this process is monitored and controlled by the gasifier control system (US).

24. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 22 or 23, characterized in that in the system (UPS), after the piston (T) has started the compression stroke, preferably at the commencement of this stroke, a selected quantity is injected into the part of the working space of this system which is filled with oxygen-containing gas. water in the form of a water mist, and then the stroke of this piston is continued and while this gas is compressed, it is cooled by partial evaporation of the injected water, and this process is monitored and controlled by the gasifier control system (US).

25. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 22, 23 or 24, characterized in that the gasifier uses two systems (UPS) and the mixture of the suspension and oxygen-containing gas are fed by these systems alternately to the chamber (K), preferably two separate inputs.

26. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 20, 21, or 22, or 23, or 24, or 25, characterized in that after the mixture of the slurry and the oxygen-containing gas is pushed under pressure p2 from the system (UP) into the chamber (K), this chamber uses the release effect gas containing oxygen and the effect of water expansion, thus dispersing this mixture in this chamber and then in the chamber (K) the mass is gasified according to known chemical reactions, and the continuous endothermic water evaporation and gasification processes are carried out in the chamber (K) at the expense of energy obtained by burning, with the help of oxygen, a part of the gasified mass and gasification products, and the above processes are carried out in a constant

At a temperature T2 of at least a few hundred degrees C, preferably higher than 1000 degrees C, and a constant pressure p3, due to the pressure losses, slightly lower than p2 and at the same time in the chamber (K), the gravitational fall of the particles of the comminuted gasified material slows down. mass, and for this purpose it is used that the small geometrical size of the particles of this mass, decreasing even during the gasification process, meet during this fall, a very high resistance of the gas in the gasification chamber, compressed to several hundred bar (K), and also to slow down of falling particles, it is also used that the gas buoyancy force that acts on these particles in the chamber (K), due to the high pressure of this gas, is many times greater than the atmospheric air buoyancy, and all products of the gasification process described above, i.e. synthesis gas and ash are discharged from the chamber (K) through one exit through the head (GD) and preferably through the nozzle and preferably through the back flow in this head to the gasification products collection system (UOP) and the flow of these products from the chamber (K) to the system (UOP) is forced by setting the system (UOP) to a pressure lower than p3, i.e. the one prevailing in the chamber (K) and these processes are monitored and controlled by the gasifier control system (US).

27. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 26, characterized in that part of the heat needed in the chamber (K) to support the continuous, endothermic gasification process in it, is supplied to the chamber (K) in such a way that a selected voltage is applied to the inner wall (WW) of the chamber and passed through This wall is preferably pulsed through this wall and is used as a heater and is cooled by partial vaporization of the injected water and the process is monitored and controlled by the gasifier control system (US).

28. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 20, 21, or 22, or 23, or 24, or 25, or 26, or 27, characterized in that the gasification products directed to the system (UOP) are fed in this system, through the stub pipe (KK), to the tank (ZWGP ) and in this tank, at the pressure p4 lower than p3 and set by the valve (ZZG), these products are cooled in water to the temperature T3 and the buoyancy force of the water and the force of gravity are used, thanks to which gaseous products of gasification, i.e. synthesis gas, accumulate , in this tank, in the form of a gas cushion, above the water surface, and solid gasification products, i.e. ash, accumulate in the water, in the funnel at the bottom of the tank (ZWGP) and the synthesis gas from above the water surface is directed through the check valve (ZZG ) to the high-pressure gas tank (ZG) and the ash is continuously removed from the tank funnel (ZWGP) along with the water stream that flows through the nozzle at the bottom of the funnel, to the water-ash separation system (USWP) and this flow is forced through the differential pressure water in the tank (ZWGP) and in the system (USWP) and the water-ash mixture directed to the system (USWP) is collected under atmospheric pressure in the water and ash tank (ZWP) and from there, after ash sedimentation, every selected period of time is removed this ash is pulled by gravity through the drain valve and directed to the wet ash tank (ZP) and, moreover, the water from the upper part of the tank (ZWP) is directed through the water filter (FW) and the water cooler (CW) to the pressure water pump (PW) and then the pressure of this water is raised to a pressure slightly higher than p4 and it is fed through the inlet valve (ZDW) to the tank (ZWGP), and besides, water, preferably distilled, is fed to the tank (ZWP) from an external source and thus refilled all possible losses of water in the circulation, first of all those resulting from ash removal through the drain valve to the wet ash tank (ZP), and all these processes are monitored and managed by the gasifier control system (US).

29. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 28, characterized in that the gasification products from the output of the gasification chamber (K) are directed to the stub pipe (KK) in the tank (ZWGP) through the hot part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger, as well as suspension and gas oxygen-containing from the system (UPS) is directed to the chamber (K), through the cold part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the medium collecting heat in this exchanger, and these flows are forced by the pressure difference between the chamber (K), exchanger (W) and the tank (ZWGP) and between the system (UPS), the exchanger (W) and the chamber (K), and besides, during the flow through the exchanger (W), the gasification products are cooled and the mixture of suspension and oxygen-containing gas is heated to selected temperatures and beyond in the above-described process, the deposition of ash particles on the walls of the exchanger (W) is prevented by giving the stream of gasification products

These processes are monitored and controlled by the gasifier control system (US).

30. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 20, 21, or 22, or 23, or 24, or 25, or 26, or 27, characterized in that the gasification products directed to the system (UOP) are fed in this system to the filter chamber (KF), with the valves open (ZO1) and (ZO2) and closed shut-off valves (ZO3) and (ZO4) and the flow of these products through this chamber is forced and during this flow, ash particles are stopped on the filter and the dedusted synthesis gas is directed through a check valve ( ZZ) to the tank (ZG), and these flows are forced by the pressure difference between the chamber (K), the filter chamber (KF), and the tank (ZG), and in addition, at a selected period of time, the filter in the chamber (KF) is cleaned of accumulated on it, the shut-off valves (ZO1) and (ZO2) are closed, and then the shut-off valves (ZO3) and (ZO4) are opened and thanks to the pressure difference between the high-pressure gas container (PG) and the ash container (PP), it blows there is a filter located in this chamber and a strong stream of gas, preferably nitrogen, ash particles are removed from it into the ash container (PP), and then shut-off valves (ZO3) and (ZO4) are closed, and then shut-off valves (ZO1) and (ZO2) are opened and the gasification process is continued in the gasifier, and these processes are monitored and controlled by the gasifier control system (US).

31. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 30, characterized in that the dedusted synthesis gas from the filter chamber (KF) is directed to the tank (ZG) through the hot part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the heat transfer medium in this exchanger, and also the suspension and oxygen-containing gas from the system ( UP) goes to the chamber (K), through the cold part of the exchanger (W), i.e. the one intended for the medium collecting heat in this exchanger, and these flows are forced by the pressure difference between the chamber (KF), the exchanger (W) and the tank (ZG) and between the system (UPS), the exchanger (W) and the chamber (K), and besides, while flowing through the exchanger (W), the dedusted synthesis gas is cooled and the mixture of slurry and oxygen-containing gas is heated to selected temperatures, and these processes are monitored and manages them through the control system of the gasifier (US).

32. A method of controlling the operation of a gasifier according to claim 20 or 21, or 2, or 23, or 24, or 25, or 26, or 27, or 28, or 29, or 30, or 31, characterized in that the gasification process is initiated selected gas, preferably nitrogen, is fed to the gasification chamber (K) once, under high pressure, preferably from a pressure cylinder, and this gas is fed until it stabilizes in the system (UOP) and in the chamber (K) the selected pressure is applied, preferably of the order of 100 bar, and then the selected voltage is applied to the inner wall (WW) of the chamber (K) and a current is passed, preferably in pulses, through this wall and it is used as a heater and the gas inside the chamber is heated with this wall ( K) and during this heating, apart from the temperature, the pressure of this gas in this chamber is also increased, and through this pressure increase, part of this gas is forced to flow from the chamber (K) to the system (UOP), and this process is carried out until the pressure and temperature gas in the chamber (K) os will reach the selected values and then the gas heating process is finished and the system (UPS) in the feeding system (UP) is turned on and the mixture of the gasified mass suspension and the oxygen-containing gas starts to be fed to the chamber (K), thus starting its proper operation in the gasifier and all these processes are monitored and controlled by the gasifier control system (US).