Способ и устройство для сжигания топлива при высокой температуре и высоком давлении и соответствующие система и средства

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ И ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СИСТЕМА И СРЕДСТВА В патенте описано устройство камеры сгорания, содержащее смесительную установку,предназначенную для смешивания углеродного топлива с обогащенным кислородом и рабочим телом с образованием топливной смеси. Камера сгорания, по меньшей мере,частично сформирована испарительным элементом. Испарительный элемент, по меньшей мере,частично охвачен элементом защитной оболочки высокого давления. Камера сгорания имеет противолежащие входную и выходную части. Входная часть камеры сгорания выполнена с возможностью приема топливной смеси для ее сжигания при некоторой температуре горения. Камера сгорания выполнена с возможностью направления получающихся продуктов горения к выходной части. Испарительный элемент направляет сквозь себя испаряющуюся субстанцию в камеру сгорания для предотвращения непосредственного взаимодействия между продуктами горения и испарительным элементом. Описаны также соответствующие системы, устройства и способы. Область техники Изобретение относится к способами и устройствам для сжигания углеродного топлива с кислородом при высоком давлении и высокой температуре с получением продуктов горения, обладающих или окислительными свойствами при избытке кислорода, или содержащими восстановительные компоненты и имеющие нулевое содержание кислорода. Одним из практических применений может быть производство энергии, такой как электрическая, с использованием рабочего тела (текучей среды) для преобразования энергии, получаемой при высокоэффективном сжигании топлива. В частности, в таких способах и устройствах в качестве рабочего тела могут быть использованы диоксид углерода или пар. В других частных вариантах выполнения изобретения способы и устройства могут использоваться для выработки газа, содержащего водород и (или) монооксид углерода. Уровень техники По оценкам в ближайшие 100 лет основная потребность мирового производства электроэнергии будет удовлетворяться за счет использования органических топлив, хотя одновременно будут развиваться и использоваться неуглеродные источники энергии. Однако известным способам производства энергии путем сжигания органических топлив и (или) биомассы присущи увеличение стоимости энергии и возрастание выхода диоксида углерода (СО 2) и других вредных выбросов. Все больше и больше подтверждается, что глобальное потепление из-за увеличения выбросов углерода развитыми и развивающимися странами потенциально влечет за собой катастрофические последствия. Как представляется, солнечная и ветровая энергия не способны заместить сжигание органического топлива в ближайшей перспективе, а с ядерной энергией связаны такие угрозы, как распространение ядерных материалов и необходимость в захоронении ядерных отходов. На обычные устройства для производства энергии из органических топлив или соответствующей биомассы в настоящее время накладываются все большие требования по улавливанию СО 2 при высоком давлении для доставки его на изолированные пункты. Как доказано, такие требования трудновыполнимы, так как существующие технологии обеспечивают очень низкую эффективность улавливания СО 2 даже в лучших конструкциях. Кроме того, капитальные затраты на улавливание СО 2 высоки, что может привести к существенному удорожанию электроэнергии по сравнению с сисетмами, выбрасывающими СО 2 в атмосферу. Соответственно, в мире существует все большая потребность в устройствах и способах для высокоэффективного производства энергии при пониженном выбросе СО 2 и (или) упрощенном улавливании и удалении выработанного СО 2. Сжигание в кислородной атмосфере углеродных топлив включает выделение в основном чистого кислорода из воздуха (или обеспечение иным способом в основном чистого кислорода для использования в процессе горения) и использование кислорода в качестве среды горения для получения продуктов горения, в основном свободных от азота и содержащих диоксид углерода и водяной пар. Существующие камеры сгорания, работающие с воздушной и кислородной атмосферой при сжигании топлива, действуют при ограниченных температурах и давлениях для предотвращения повреждения избыточной температурой стенок камеры сгорании и (или) других компонент системы, таких как турбинные лопатки. В некоторых случаях ограничение рабочей температуры и (или) давления могут привести к нежелательному увеличению длительности процесса горения и (или) требованию увеличения объема камеры сгорания. Кроме того, процесс горения, конструкция камеры сгорания и (или) расположенные ниже по потоку средства обработки выхлопных газов могут нежелательно зависеть также от типа используемого в процессе топлива. Кроме того, из-за больших объемов продуктов горения, возникающих в обычных бойлерных системах, известных в современном уровне техники, и выброса этих газов в атмосферу современные способы удаления загрязнений из поступающих в дымовые трубы выхлопных газов и системы сжигания в атмосфере кислорода в высокой степени зависят от конкретной конструкции установки и от конкретного вида топлива, сжигаемого в установке. Каждый вид топлива имеет свой химический состав и количество загрязнений. Таким образом в настоящее время существуют нежелательные требования, чтобы системы очистки выхлопных газов или модификации конструкций камер сгорания с кислородным горением топлива для каждой установки проектировались индивидуально под заданный вид топлива с заданным химическим составом. В современном уровне техники, например для угля, обычно используется очень большая единичная камера сгорания, снабженная вертикальными полыми стенками или спиралевидными полыми стенками,в которых вырабатывается пар под высоким давлением и доводится до перегретого состояния в отдельной секции пароперегревателя. В крупногабаритной камере сгорания могут возникать значительные тепловые потери, и вообще она подвержена повреждениям, а также образованию нагара в горелках и на передающих тепло радиационным и конвективным способом поверхностях и других компонентах, формируемого угольной золой, шлаком и коррозийными компонентами, такими как SOX, HCl, NOX и т.д., содержание которых в продуктах горения зависит от конкретного используемого угля. Такие приведенные в качестве примера недостатки могут в конечном итоге вызвать необходимость периодического прекращения работы всей установки для ремонта или замены поврежденных или корродированных деталей и(или) других компонент и может таким образом привести к снижению возможности использования установки и нежелательным трудностям в компенсации потерь в производительной мощности установки за период простоя. Сущность изобретения Вышеперечисленные и другие запросы должны быть удовлетворены в вариантах выполнения настоящего изобретения, в которых в соответствии с одним из частных вариантов обеспечивается устройство камеры сгорания, содержащее смесительную установку, выполненную с возможностью смешивания углеродного топлива с обогащенным кислородом и рабочим телом с образованием топливной смеси. Камера сгорания по меньшей мере частично сформирована транспирационным элементом, по меньшей мере частично охваченным элементом защитной оболочки высокого (относительно повышенного) давления. Камера сгорания имеет входную часть и противолежащую ей выходную часть, причем входная часть камеры сгорания выполнена с возможностью приема топливной смеси для ее сжигания в камере сгорания при некоторой температуре горения с образованием продуктов горения. Камера сгорания выполнена с возможностью направления продуктов горения к выходной части. Транспирационный элемент(т.е. имеющий поры, сквозь которые проникает текучая среда) выполнен с возможностью направления сквозь него транспирационной субстанции (проникающей и выделяющейся через поры текучей среды) в камеру сгорания для предотвращения непосредственного взаимодействия между продуктами горения и транспирационным элементом. Кроме того, в камеру сгорания для обеспечения требуемой выходной температуры продуктов горения может быть введена транспирационная субстанция. В другом частном варианте выполнения настоящего изобретения обеспечивается способ сжигания,изначально включающий смешивание углеродного топлива с обогащенным кислородом и рабочим телом с использованием смесительной установки для формирования топливной смеси. Топливную смесь подают во входную часть камеры сгорания, сформированную транспирационным элементом, по меньшей мере, частично охваченным элементом защитной оболочки высокого давления. Топливную смесь сжигают в камере сгорания при некоторой температуре горения с образованием продуктов горения, которые затем направляются к выходной части камеры сгорания. Транспирационную субстанцию направляют сквозь транспирационный элемент в камеру сгорания, так чтобы она предотвращала непосредственное взаимодействие между продуктами горения и транспирационным элементом. Кроме того, в камеру сгорания для обеспечения требуемой выходной температуры продуктов горения может быть введена транспирационная субстанция. В еще одном частном варианте выполнения настоящего изобретения обеспечивается система производства энергии. Такая система содержит смесительную установку, выполненную с возможностью смешивания углеродного топлива с обогащенным кислородом и рабочим телом для образования топливной смеси. Камера сгорания по меньшей мере частично сформирована транспирационным элементом, по меньшей мере частично охваченным элементом защитной оболочки высокого давления. Камера сгорания имеет входную часть и противолежащую ей выходную часть. Входная часть камеры сгорания выполнена с возможностью приема топливной смеси для ее сжигания в камере сгорания при некоторой температуре горения с образованием продуктов горения. Камера сгорания выполнена с возможностью направления продуктов горения к выходной части. Транспирационный элемент выполнен с возможностью направления сквозь него транспирационной субстанции в камеру сгорания для предотвращения непосредственного взаимодействия между продуктами горения и транспирационным элементом. Кроме того, транспирационный элемент может быть введен в камеру сгорания для обеспечения требуемой выходной температуры продуктов горения. Устройство преобразования выполнено с возможностью приема продуктов горения и реагирует на поступление продуктов горения преобразованием заключенной в них тепловой энергии в кинетическую энергию. В еще одном частном варианте выполнения настоящего изобретения обеспечивается разделительное устройство, приспособленное для использования вместе с устройством камеры сгорания, выполненным с возможностью сжигания твердого углеродного топлива с образованием продуктов горения, так чтобы любые негорючие компоненты, содержащиеся в твердом углеродном топливе, присутствовали в продуктах горения в сжиженном состоянии. Такое разделительное устройство содержит группу установленных последовательно устройств центробежного сепаратора, включая входное устройство центробежного сепаратора, выполненное с возможностью приема продуктов горения и связанных с ними сжиженных негорючих компонент, выходное устройство центробежного сепаратора, выполненное с возможностью выпуска продуктов горения, из которых в основном удалены негорючие компоненты. Каждое устройство центробежного сепаратора включает группу элементов центробежного разделения, в рабочем состоянии расположенных параллельно, причем каждый элемент центробежного разделения выполнен так, чтобы удалять по меньшей мере часть сжиженных негорючих компонент из продуктов горения и направлять по меньшей мере часть сжиженных негорючих компонент в отстойник. Наружный корпус высокого давления выполнен с возможностью размещения в нем устройств центробежного сепаратора и отстойника. В другом частном варианте выполнения кислородное сжигание углеродного топлива (и (или) углеводородного топлива) может также включать отделение в основном чистого кислорода от воздуха (или обеспечение другим способом в основном чистого кислорода) и его использование в процессе горения для получения продуктов горения, в основном свободных от азота и содержащих диоксид углерода и водяной пар. Обогащенные диоксидом углерода продукты горения (впоследствии охлажденные и конденсированные) могут быть затем сделаны пригодными для последующего коммерческого использования, например при добыче нефти вторичными методами или при добыче природного газа вторичными методами, или для закачки в изолированный геологический пласт (с последующими конденсацией и очисткой). При работе системы производства энергии с кислородным сжиганием топлива может быть также обеспечена возможность извлечения диоксида углерода из топлива, получаемого при высоком давлении,что дает экономию энергии за счет снижения или устранения необходимости в сжатии диоксида углерода. Кроме того, работа при высоком давлении может обеспечить возможность использования в энергетическом цикле очищенных продуктов горения при их смешивании с соответствующим нагретым рабочим телом, таким как СО 2 или пар. Работа энергетической системы при высоком давлении может также привести к снижению объемного расхода текучей среды в энергетическом цикле, что снижает габариты оборудования и капитальные затраты. Другим важным частным вариантом является камера сгорания с кислородным сжиганием топлива, работающая при высоком давлении, которая обеспечена средством регулирования температуры. Циклическое использование соответствующей текучей среды, такой как газообразные продукты горения, или диоксид углерода, или вода, или пар (например из рециркуляционного потока), для транспирационного охлаждения и защиты стенок камеры сгорания/внутреннего пространства может также служить для регулирования температуры. Поток транспирационной текучей среды сквозь стенки камеры сгорания может также служить для устранения повреждений стенок камеры сгорания из-за воздействия тепла или ударов золы или жидкого шлака. Таким образом обеспечиваются действенные высокое давление и высокая температура горения, которые могут быть использованы для сжигания различных газообразных, жидких или твердых топлив или топливных смесей при удовлетворении различных требований, что является свойством системы производства энергии, работающей со значительно большей эффективностью и при более низких капитальных затратах, чем при существующих технологиях. В некоторых вариантах выполнения камера сгорания может работать так, чтобы создавать продукты горения, содержащие водород и монооксид углерода, которые могут удовлетворять требованиям последующих процессов, отличных от производства энергии. В еще одном частном варианте выполнения настоящего изобретения обеспечиваются способы и устройства, связанные с камерой сгорания, работающей на кислородном сжигании топлива при высоком давлении и высокой температуре, с высокой эффективностью и защищенной транспирационной текучей средой, которая предназначена для применения, например, при производстве энергии, например, в энергетическим цикле, использующем CO2 и (или) H2O в качестве рабочего тела. В таком применении камера сгорания может быть задействована в окислительном режиме, при котором вырабатываемые продукты горения содержат кислород с концентрацией в диапазоне приблизительно между 500 ppm и 3 мол.% и монооксид углерода с содержанием приблизительно ниже 50 ppm, предпочтительно приблизительно ниже 10 ppm молярных. В другом частном варианте выполнения камера сгорания может быть задействована в восстановительном режиме, при котором полученные продукты горения имеют нулевую концентрацию кислорода и содержат некоторое количество СО и H2. Работа в восстановительном режиме может быть организована так, чтобы максимизировать выработку Н 2 и СО и минимизировать потребление O2. Восстановительный режим работы может иметь преимущества не только при производстве энергии, но также при производстве Н 2 или синтетического газа Н 2+СО. В частных вариантах выполнения рабочее давление может лежать в диапазоне приблизительно между 40 и 500 бар, и предпочтительно по меньшей мере 80 бар, и температура продуктов горения может в основном лежать в диапазоне приблизительно между 1300 и 3500 С. В вариантах выполнения, включающих производство энергии, часть рабочего тела вводится в камеру сгорания вместе с топливом и окислителем (то есть обогащенным кислородом) для сжигания, так что получается поток текучей среды (продуктов горения) под высоким давлением и с высокой температурой,содержащий рабочее тело и продукты горения. Рабочее тело может вводиться сквозь защищенные испарением стенки камеры сгорании и (или) через дополнительные точки впрыскивания, существующие в камере сгорания. Рабочее тело, следуя процессу горения и смешиваясь с продуктами горения, может иметь температуру, пригодную (то есть достаточно низкую) для введения непосредственно в средство производства энергии, такое как турбина. В таких случаях общее количество рабочего тела, вводимого в камеру сгорания в качестве разбавителя продуктов горения, может быть подобрано таким, чтобы обеспечивать выходные параметры общего потока рабочего тела, выходящего из камеры сгорания, которые соответствуют входной рабочей температуре и давлению энергетической турбины. Преимущество изобретения заключается в том, что поток текучей среды при расширении в турбине может поддерживаться при относительно высоком давлении, так что коэффициент давления в турбине (то есть отношение давления на входе к давлению на выходе турбины) остается менее приблизительно 12. Поток текучей среды может быть дополнительно обработан в процессе разделения его компонент, который может включать пропускание потока текучей среды через теплообменник. В частности, расширенное рабочее тело (по меньшей мере часть которого может быть отведено обратно из потока текучей среды) может быть пропущено через такой же теплообменник для поднятия давления рабочего тела до введения его в камеру сгорания. В некоторых вариантах выполнения изобретения обеспечивается работающая при высоком давлении с кислородным горением топлива камера сгорания, предназначенная для применения в системах производства энергии, вырабатывающих энергию с высокой эффективностью и при низких капитальных затратах, а также производящих в основном чистый СО 2 под давлением, пригодным для передачи по трубопроводу, направляемый на коммерческое использование или удаление. СО 2 может быть также рециклирован в систему производства энергии. В других вариантах выполнения изобретения способы и системы сжигания могут быть выполнены с возможностью использования самых разнообразных источников топлива. Например, в предлагаемой в изобретении высокоэффективной камере сгорания могут использоваться газообразные (например, природный газ или извлеченный из угля газ), жидкие (например, углеводороды, битумы) и (или) твердые(например, уголь, лигнит, нефтяные отходы) топлива. Как альтернатива к перечисленным, могут быть даже использованы другие топлива, такие как водоросли, биомасса или любые другие пригодные горючие органические материалы. В других частных вариантах раскрытые способы и системы, при их комбинации с энергетическими системами с улавливанием СО 2 под давлением, могут быть полезны тем, что их эффективность может превышать эффективность лучших современных электростанций, работающих в паровом цикле со сжиганием угля, в которых не обеспечивается улавливание СОг. Например, такие существующие электростанции в лучшем случае могут достичь коэффициента полезного действия, равного 45%, при работе на смолистом угле и давлении в конденсоре 1,7 дюйма Hg (43 мм рт.ст.). В представленных вариантах выполнения системы такой КПД может быть превышен, например, при подаче СО 2 под давлением 200 бар. В другом частном варианте выполнения изобретения обеспечивается возможность снижения физических размеров и капитальных затрат для системы производства энергии по сравнению с существующими, в которых используется аналогичное топливо. Следовательно, предлагаемые в изобретении способы и системы могут вносить свой вклад или иным образом способствовать существенному снижению стоимости строительства для таких систем производства энергии, а относительно высокая эффективность таких систем может привести к снижению стоимости вырабатываемых электричества или энергии,а также к снижению использования органических топлив. В одном из частных вариантов выполнения настоящего изобретения предлагается способ производства энергии, включающий использование такого рабочего тела, как СО 2 и (или) Н 2 О. В некоторых вариантах выполнения способ может включать введение в камеру сгорания нагретого, сжатого СО 2 и (или) перегретого пара. Предпочтительно СО 2 и (или) пар могут вводиться в камеру сгорания под давлением по меньшей мере приблизительно 80 бар. СО 2 и (или) Н 2 О могут вводиться в камеру сгорания с двух или нескольких отдельных местоположений. Часть СО 2 и (или) Н 2 О может смешиваться с О 2 и твердым,жидким, газообразным или сверхкритическим топливом, так чтобы температуру в камере сгорания можно было определять, исходя из расчетного объема камеры сгорания. Остальная часть СО 2 и (или) перегретого пара затем вводится в камеру сгорания для охлаждения продуктов горения путем смешивания с ними до заданной общей выходной температуры потока текучей среды, равной приблизительно 500 С,которая может требоваться для системы производства энергии. В таких условиях СО 2 и (или) Н 2 О могут смешиваться с продуктами горения, образующимися при сжигании топлива, и с окислителем, таким как кислород с содержанием выше 85 мол.%, для получения потока текучей среды с заданной температурой,содержащего СО 2 и (или) Н 2 О. В конкретных частных вариантах выходная температура потока текучей среды может лежать в диапазоне приблизительно между 1000 и 1600 С. В других частных вариантах выходной поток текучей среды может расширяться в турбине, производя энергию (то есть вырабатывая электричество из энергии, вводимой в турбину). В некоторых частных вариантах выполнения изобретения может быть полезным нагревать рабочее тело даже до более высокой температуры перед введением в камеру сгорания. Например, СО 2 и (или) Н 2 О могут быть нагреты перед введением в камеру сгорания до температуры по меньшей мере приблизительно 700 С. В других частных вариантах СО 2 и (или) Н 2 О могут быть нагреты перед введением в камеру сгорания до температуры приблизительно между 700 и 1000 С. В некоторых частных вариантах такое нагревание может быть выполнено с использованием теплообменного устройства. Как также раскрыто в данном описании, аналогичный теплообменник может быть использован для охлаждения потока текучей среды, выходящего из вырабатывающей энергию турбины. Аналогично камера сгорания может с успехом работать при высоком давлении, создавая рабочее тело, способное обеспечить очень высокую эффективность цикла выработки энергии. Например, камера сгорания и введенная часть рабочего тела на основе СО 2 и (или) Н 2 О могут находиться под давлением по меньшей мере приблизительно 200 бар. В других частных вариантах выполнения давление может лежать в диапазоне приблизительно между 200 и 500 бар. В некоторых частных вариантах часть рабочего тела, введенного в камеру сгорания, может быть использована как рециклированный поток в основном чистого СО 2, так что некоторое количство воды в рабочем теле появляется из топлива. Конечно, в качестве рабочего тела может быть использован СО 2 от внешнего источника. Поток текучей среды, выходящий из камеры сгорания, может содержать рабочее тело на основе СО 2 и (или) Н 2 О, а также одну или несколько других компонент, таких как продукты горения, получаю-4 024852 щиеся из топлива в процессе его сжигания. Поток текучей среды может содержать такие компоненты,как Н 2 О, SO2, SO3, NO, NO2, Hg, HCl плюс избыточный кислород с содержанем в диапазоне приблизительно между 300 ppm и 3 мол.%. В других частных вариантах выходящий поток текучей среды может содержать по меньшей мере изменяющиеся доли Н 2 и СО и иметь в основном нулевое содержание О 2. Камера сгорания может содержать входное сопловое устройство, через которое вводятся топливо плюс кислород плюс часть рабочего тела в камеру сгорания, где начинается и поддерживается стабильное горение в окислительном или восстановительном режиме в заданном диапазоне значений топливного потока, составляющего обычно приблизительно от 50 до 100% проектной величины. В некоторых частных вариантах выполнения рабочее давление может превышать приблизительно 150 бар, и при таком давлении кислород может быть введен как однофазная смесь с СО 2 и топливом, таким как природный газ, или с жидкостью, такой как продукт перегонки нефти, для достижения требуемой адиабатической температуры пламени. Если при таком высоком давлении СО 2 находится при температуре ниже приблизительно 100 С, то его плотность достаточно высока для удержания значительного содержания порошкового угля с образованием суспензии, которая может быть прокачана насосом, рассчитанным на высокое давление, сооствествующее требуемому давлению горения и давлению в турбопроводе, до точки смешивания, где добавляется сверхкритическая смесь СО 2 и кислорода для получения требуемой адиабатической температуры пламени в камере сгорания. Предварительно смешанные разбавляющий СО 2 и кислород желательно должны находиться при общей температуре, которая ниже температуры воспламенении такой системы. Температура потока СО 2 может быть подобрана соответсвтующей такому критерию. Входное сопло может содержать группу отверстий в инжекторной пластине, каждое из которых выбрасывает тонкую струю топлива, что обеспечивает быструю теплопередачу и сгорание, создавая тем самым зону стабильного горения. Размеры отверстий могут лежать приблизительно между 0,5 и 3 мм в диаметре. Стенки камеры сгорания могут быть облицованы слоем пористого материала, сквозь который направляется и проходит вторая часть разбавляющего потока СО 2 и (или) Н 2 О. Поток текучей среды сквозь этот пористый транспирационный слой и, как вариант, сквозь дополнительное средство сформирован с возможностью обеспечения требуемой температуры выходного потока текучей среды, лежащей приблизительно между 500 и 2000 С. Этот поток может также служить для охлаждения транспирационного элемента до температуры ниже максимально допустимой рабочей температуры материала, из которого выполнен транспирационный элемент. Транспирационная субстанция, такая как разбавляющий поток на основе СО 2 и (или) Н 2 О, может также служить для предотвращения попадания на стенки жидкого или твердого шлака или других включений, имеющихся в топливе, которые могут привести к корродированию, загрязнению или другим повреждениям стенок. В таких случаях может быть желательным использовать для транспирационного элемента материал с надлежащей (низкой) теплопроводностью, чтобы имеющееся тепло могло отводиться в радиальном направлении наружу через пористый транспирационный элемент и затем передаваться за счет конвективной теплопередачи от поверхностей пористого слоя текучей среде, проходящей по радиусу вовнутрь к транспирационному слою. Такая конфигурация может обеспечить возможность нагрева следующей части разбавляющего потока, направляемого сквозь транспирационный элемент, до температуры, лежащей в диапазоне приблизительно между 500 и 1000 С, и одновременно поддерживть темперутуру пористого транспирационного элемента в диапазоне, допустимом для использованного в нем материала. Пригодные материалы для пористого транспирационного элемента могут включать, например, пористые керамики, сетки из тугоплавких металлических нитей,цилиндрические секции с просверленными отверстиями и (или) слои спеченного металла или спеченные металлические порошки. Второе предназначение транспирационного элемента может состоять в том,чтобы обеспечить в основном постоянный, направленный по радиусу вовнутрь поток разбавляющей,транспирационной текучей среды, в том числе в продольном направлении камеры сгорания, для достижения хорошего перемешивания между второй частью разбавляющего потока и продуктами горения при продвижении равномерного осевого потока вдоль длины камеры сгорания. Третье предназначение транспирационного элемента состоит в достижении скорости разбавляющего потока радиально вовнутрь такой, чтобы создавать буфер или другим образом препятствовать ударам твердых и (или) жидких шлаковых включений или других загрязнений, содержащихся в продуктах горения, о поверхность транспирационного элемента, приводящим к его забиванию или другим повреждениям. Такой фактор может иметь особое значение, например, при сжигании такого топлива, как уголь, после которого остается инертный негорючий компонент. Может быть также введена отдельная стенка сосуда высокого давления, которая охватывает транспирационный элемент для локализации высокотемпературного второго разбавляющего потока внутри камеры сгорания. Уголь или другие топлива с негорючим осадком могут быть введены в камеру сгорания в виде суспензии в воде или, предпочтительно, суспензии в жидком СО 2. Жидкая часть суспензии выходит из энергетической установки при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и под давлением,самым низким в энергетическом цикле. Разница в значении энтальпии на моль между входным состоянием суспензии и выходным состоянием газа в таких случаях может быть приблизительно 10 ккал/гмоль для Н 2 О и приблизительно 2,78 ккал/г-моль для СО 2, что определяет существенно большую эффек-5 024852 твность использования текучей среды в виде суспензии ни основе СО 2. Требуется незначительная дополнительная энергия в проходящем под высоким давлением энергетическом цикле с использованием СО 2 в качестве рабочего тела, чтобы получить жидкий СО 2 с температурой, лежащей в диапазоне приблизительно между -30 и 10 С. Температура горения топлив, в общем твердых, таких как уголь, и оставляющих негорючий остаток, предпочтительно лежит в диапазоне приблизительно между 1800 и 3000 С. В таких условиях шлак или другие загрязнения будут находиться в виде жидких шлаковых включений, образующихся из частиц топлива, в подаваемой топливной суспензии. Эти жидкие шлаковые включения должны быть эффективно удалены для предотвращения загрязнения энергетической турбины или другого оборудования, расположенного ниже по потоку. Удаление может быть выполнено, например, с использованием циклонных сепараторов, лопаточных сепараторов или многослойных огнеупорных фильтров, расположенных по окружности, а также с помощью их комбинации. В частных вариантах выполнения включения могут быть удалены из высокотемпературного потока рабочего тела последовательно установленными циклонными сепараторами. Для достижения эффективного удаления последовательно должны быть установлены по меньшей мере 2 и предпочтительно 3 циклонных сепаратора. Эффективность может быть усилена рядом факторов. Например, температура удаления может быть выбрана такой, чтобы обеспечить вязкость шлака достаточно низкой для отвода легко текущего жидкого шлака из сепараторов. Иногда может возникать необходимость в удалении шлака при промежуточной температуре, лежащей между температурой горения и конечной температурой выходного потока текучей среды. В таких случаях конечная температура выходного потока текучей среды может быть обеспечена смешиванием части рециклированного рабочего тела (транспирационной субстанции) непосредственно с потоком текучей среды, выходящим из установки удаления шлака. Желательно, чтобы диаметр циклонных сепараторов был относительно небольшим (то есть в диапазоне диаметров приблизительно между 20 и 50 см), в то время как диаметр шлаковых включений должен быть достаточно большим для обеспечения высокой эффективности разделения. Такие условия могут быть созданы, например, измельчением угольного топлива с получением основной фракции с размером частиц более 50 мкм в диаметре. Предпочтительно уголь разделяется на фракции, средний диаметр частиц в которых лежит приблизительно между 50 и 100 микронами,что может привести к получению в выходном потоке рабочего тела минимальных шлаковых включений,размер которых меньше 10 мкм в диаметре. В некоторых случаях за циклонными сепараторами могут следовать кольцевые фильтры, расположенные непосредственно выше турбины по потоку. В частных вариантах выполнения время пребывания продуктов горения в установке составляет от 0,2 до 2 с для природного газа и от 0,4 до 4 с для смолистого угля. Поток текучей среды, выходящий из камеры сгорания, может иметь различные свойства. Например,поток текучей среды может содержать окислительную текучую среду. По существу поток текучей среды может содержать одну или несколько компонент, которые могут быстро окисляться (например сгорать) при добавлении окислителя (например О 2). В некоторых частных вариантах выполнения поток текучей среды может быть восстановительной текучей средой, содержащей одну или несколько компонент из группы, включающей Н 2, СО, СН 4, H2S и их сочетания. Действие системы в восстановительном режиме в общем аналогично работе в окислительном режиме за исключением того, что доля вторичного разбавителя постепенно снижается, в то время как доля топлива, преобразуемого в Н 2+СО, возрастает. Может также возникнуть необходимость по мере возрастания преобразования в Н 2+CO в постепенном увеличении времени пребывания продуктов горения в диапазоне приблизительно между 2,5 и 4,5 с для природного газа, и приблизительно между 6 и 10 с для смолистого угля. Вышеприведенные и другие частные варианты выполнения изобретения призваны удовлетворить перечисленные запросы и обеспечить преимущества, подробно изложенные в данном документе. Краткое описание чертежей Далее изобретение рассмотрено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых схематически показано: на фиг. 1 - предлагаемое в некоторых частных вариантах выполнения изобретения устройство камеры сгорания с транспирационным охлаждением; на фиг. 2 - приводимое в качестве примера поперечное сечение стенки транспирационного элемента в устройстве камеры сгорания, предлагаемом в некоторых частных вариантах выполнения настоящего изобретения; на фиг. 3 А и 3 Б - процесс горячей посадки узла транспирационного элемента устройства камеры сгорания, предлагаемого в некоторых частных вариантах выполнения настоящего изобретения; на фиг. 4 - предлагаемое в некоторых частных вариантах выполнения устройство удаления загрязнений, содержащихся в продуктах горения; на фиг. 5 - кривая, отображающая траектории шлаковых включений в функции от среднего размера частиц и расхода транспирационной текучей среды в соответствии с некоторыми частными вариантами выполнения настоящего изобретения; и на фиг. 6 - перестраиваемая система производства энергии, предлагаемая в некоторых частных вариантах выполнения настоящего изобретения. Подробное описание осуществления изобретения Далее настоящее изобретение раскрыто более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых отражены некоторые, но не все, частные варианты выполнения изобретения. Действительно, изобретение может быть реализовано во многих различных вариантах и не должно рассматриваться как ограниченное приведенными ниже частными вариантами выполнения, тем более что эти частные варианты представлены так, чтобы данное описание удовлетворяло всем действующим нормативным требованиям. Везде в описании аналогичные ссылочные номера относятся к аналогичным элементам. Один из частных вариантов устройства камеры сгорания, предлагаемого в настоящем изобретении и приспособленного для работы на твердом топливе, схематически изображен на фиг. 1, на которой устройство камеры сгорания в общем обозначено ссылочным номером 220. В данном примере устройство 220 может быть выполнено с возможностью сжигания сыпучего твердого материала, такого как уголь, с образованием продуктов горения, хотя другие подходящие горючие органические материалы, рассмотренные в данном описании, также могут быть использованы в качестве топлива. Камера 222 сгорания может быть сформирована транспирационным элементом 230, выполненным с возможностью пропускания сквозь него проникающей текучей среды в камеру 222 сгорания (то есть формирования транспирационного охлаждения (или) буферного взаимодействия между продуктами горения и транспирационным элементом 230). Для специалиста в данной области техники понятно, что транспирационный элемент 230 может быть в основном цилиндрическим, так чтобы формировать в основном цилиндрическую камеру 222 сгорания, имеющую входную часть 222 А и противолежащую выходную часть 222 В. Транспирационный элемент 230 может быть по меньшей мере частчно охвачен элементом 338 защитной оболочки высокого давления. Входная часть 222 А камеры 222 сгорания может быть приспособлена для приема топливной смеси из смесительной установки, обозначенной в общем ссылочным номером 250. Согласно частным вариантам выполнения изобретения топливная смесь сжигается внутри камеры 222 сгорания при определенной температуре горения с образованием продуктов горения, причем камера 222 сгорания выполнена с возможностью направления этих продуктов к выходной части 222 В. С элементом 338 защитной оболочки высокого давления может быть соединено средство 350 теплоотвода (смотри, например, фиг. 2), приспособленное для регулирования температуры этого элемента. В частных вариантах выполнения средство 350 теплоотвода может содержать теплообменный кожух, по меньше мере частично образованный стенкой 336, противолежащей элементу 338 защитной оболочки высокого давления, при этом в образованных между ними водяных рубашках 337 может циркулировать охлаждающая жидкость. В частных вариантах выполнения циркулирующей жидкостью может быть вода. Смесительная установка 250 выполнена с возможностью смешивания углеродного топлива 254 с обогащенным кислородом 242 и рабочим телом 236 для образования топливной смеси 200. Углеродное топливо 250 может быть обеспечено в виде твердого углеродного топлива, жидкого углеродного топлива и (или) газообразного углеродного топлива. Обогащенный кислород 242 может быть кислородом, имеющим молярное содержание приблизительно больше 85%. Обогащенный кислород 242 может подаваться, например, из любой известной в предшествующем уровне техники системы (процесса), например из процесса криогенного разделения воздуха или из высокотемпературного процесса выделения кислорода на ионных мембранах (из воздуха). Рабочим телом 236 может быть двуокись углерода и (или) вода. В случаях, когда углеродное топливо 254 предствляет собой сыпучее твердое вещество, например порошковый уголь 254 А, смесительная установка 250 может быть также выполнена с возможностью смешивания этого топлива 254 А с псевдоожижающей субстанцией 255. В соответствии с одним из частных вариантов выполнения изобретения твердое сыпучее углеродное топливо 254 А может иметь средний размер частиц приблизительно между 50 и 200 микронами. В соответствии с еще одним частным вариантом выполнения изобретения псевдоожижающая субстанция 255 может содержать воду и (или) жидкий СО 2 с плотностью, лежащей приблизительно между 450 и 1100 кг/м 3. В частности, псевдоожижающая субстанция 255 может быть смешана с сыпучим твердым углеродным топливом 254 А, образуя суспензию 250 А,содержащую, например, приблизительно между 25 и 55 мас.% сыпучего твердого углеродного топлива 254 А. Хотя на фиг. 2 изображено, что кислород 242 смешивается с топливом 254 и рабочим телом 236 до введения в камеру 222 сгорания, специалисту в данной области понятно, что в некоторых случаях кислород 242 может вводиться в камеру 222 сгорания отдельно, если возникает такая необходимость или желание. В некоторых вариантах выполнения смесительная установка 250 может содержать, например, группу разнесенных друг от друга распылительных сопел (не показаны), размещенных у торцевой стенки 223 транспирационного элемента 230, связанной с входной частью 222 А цилиндрической камеры 222 сгорания. Впрыскивание таким способом топлива/топливной смеси в камеру 222 сгорания может обеспечить,например, большую площадь поверхности входного потока распыленной топливной смеси, что может в свою очередь способствовать быстрой передаче тепла этому входному потоку распыленной топливной смеси за счет радиации. Следовательно, температуру распыленной топливной смеси можно быстро поднять до температуры воспламенения топлива (то есть угольных частиц), что может привести в результате к компактному горению. Скорость впрыскивания топливной смеси может лежать, например, в диапазоне приблизительно между 10 и 40 м/с, хотя эти величины зависят от многих факторов, таких как конфигу-7 024852 рация конкретных распылительных сопел. Эта конфигурация распыления может иметь различный вид. Например, конфигурация распыления может включать группу отверстий, например, с диаметром, лежащим в диапазоне приблизительно между 0,5 и 3 мм, причем распыляемое топливо должно впрыскиваться через них со скоростью приблизительно от 10 до 40 м/с. Как более подробно показано на фиг. 2, камера 222 сгорания сформирована транспирационным элементом 230, который может быть по меньшей мере частично охвачен элементом 338 защитной оболочки высокого давления. В некоторых вариантах элемент 338 защитной оболочки высокого давления может быть, по меньшей мере, частично окружен теплопередающим кожухом 336, взаимодействующим с элементом 338 защитной оболочки высокого давления, образуя с ним один или несколько каналов 337,через которые может циркулировать поток воды под низким давлением. Следовательно, за счет испарения прогоняемая вода может быть использована для регулирования и (или) поддержания выбранной температуры элемента 338 защитной оболочки высокого давления, например, в диапазоне приблизительно между 100 и 250 С. В некоторых частных вариантах между транспирационным элементом 230 и элементом 338 защитной оболочки высокого давления может быть расположен изоляционный слой 339. В некоторых ваниантах транспирационный элемент 230 может содержать, например, наружный транспирационный элемент 331 и внутренний транспирационный элемент 332, при этом внутренний транспирационный элемент 332 располагается против наружного транспирационного элемента 331 относительно элемента 338 защитной оболочки высокого давления и ограничивает камеру 222 сгорания. Наружный транспирационный элемент 331 может быть составлен из любого подходящего термостойкого материала, такого как, например, сталь и легированные стали, включая нержавеющую сталь и никелевые сплавы. В некоторых вариантах наружный транспирационный элемент 331 может быть выполнен со сформированными в нем первыми каналами 333 А подачи транспирационной текучей среды, проходящими через него от его поверхности, прилегающей к изоляционному слою 339, к его поверхности, прилегающей к внутреннему транспирационному элементу 332. Первый канал 333 А подачи транспирационной текучей среды может в некоторых вариантах совпадать со вторым каналам 333 В подачи транспирационной текучей среды, сформированным элементом 338 защитной оболочки высокого давления, теплопередающим кожухом 336 и (или) изоляционным слоем 339. Таким образом первые и вторые каналы 333 А, 333 В подачи транспирационной текучей среды могут быть выполнены так, чтобы взаимодействовать при направлении транспирационной текучей среды через них к внутреннему транспирационному элементу 332. В некоторых вариантах, как показано, например, на фиг. 1, транспирационная текучая среда 210 может включать рабочее тело 236 и может поступать от некоего присоединенного источника. При необходимости первые и вторые каналы 333 А, 333 Б подачи транспирационной текучей среды могут быть изолированы с целью доставки транспирационной текучей среды 210 (то есть СО 2) в достаточном количестве и при достаточном давлении, так чтобы транспирационная текучая среда 210 направлялась через внутренний транспирационный элемент 332 в камеру 222 сгорания. Такие меры, включающие рассмотренное введение транспирационного элемента 230 и соответствующей транспирационной текучей среды, могут дать возможность устройству 220 камеры сгорания работать при относительно более высоких давлениях и относительно более высоких температурах, отличных от указанных ранее. При этом внутренний транспирационных элемент 332 может быть выполнен, например, из пористого керамического материала, перфорированного материала, ламинированного материала, проницаемого слоя, состоящего из волокон, произвольно ориентированных в двух измерениях и упорядоченных в третьем измерении, или из любого пригодного материала или комбинации материалов, имеющих удовлетворяющие раскрытым в данном описании требованиям, а именно имеющих многочисленные каналы или поры для прохождения потока или другие пригодные каналы 335, служащие для приема и направления транспирационной текучей среды через внутренний транспирационных элемент 332. Не служащие ограничением примеры пористых керамических и других материалов, пригодных для использования в таких системах транспирационного охлаждения, включают оксид алюминия, оксид циркония, модифицированный напряженный цирконий, медь, молибден, вольфрам, вольфрамо-медный псевдосплав, молибден с вольфрамовым покрытием, медь с вольфрамовым покрытием, различные высокотемпературные никелевые сплавы, материалы, покрытые или армированные рением. Соответствующие материалы можно приобрести, например, у CoorsTek, Inc., (Golden, CO) (цирконий), UltraMet Advanced Materials Solutions (Pacoima, CA) (жаропрочные металлические покрытия), Orsam Sylvania (Danvers, MA) (вольфрам/медь) и MarkeTech International, Inc. (Port Townsend, WA) (вольфрам). Примеры перфорированных материалов, пригодных для использования в таких системах транспирационного охлаждения, включают все вышеприведенные материалы и их поставщиков (у которых перфорированные конечные структуры могут быть получены, например, путем формирования отверстий в изначально непористых структурах известными в производстве способами). Примеры пригодных ламинированных материалов включают все вышеприведенные материалы и их поставщиков (у которых ламинированные конечные структуры могут быть получены, например, ламинированием непористых или частично пористых структур таким образом, чтобы достичь необходимой конечной пористости известными в производстве способами). На фиг. 3 А и 3 Б показано, что согласно одному из вариантов выполнения устройства 220 камеры сгорания конструкция, ограничивающая камеру 222 сгорания может быть выполнена путем горячей по-8 024852 садки между транспирационным элементом 230 и охватывающей конструкцией, такой как элемент 338 защитной оболочки высокого давления или изоляционный слой 339, расположенный между транспирационным элементом 230 и этим эементом 338. Например, это относится к случаю, когда относительно "холодный" транспирационный элемент 230 может быть в радиальном и (или) осевом направлении выполнен меньшего размера по отношению к охватывающему его элементу 338 защитной оболочки высокого давления. По существу при введении в элемент 338 защитной оболочки высокого давления между ними может быть оставлен радиальный и(или) осевой зазор (смотри, например, фиг. 3 А). Конечно такая разница размеров может облегчить введение транспирационного элемента 230 в элемент 338 защитной оболочки высокого давления. Однако транспирационный элемент 230 может быть выполнен так, что при нагревании, например, до рабочей температуры он может расшириться в радиальном и (или) осевом направлении, уменьшив или выбрав указанные зазоры (смотри, например, фиг. 3 Б). В этом случае между транспирационным элементом 230 и элементом 338 защитной оболочки высокого давления может сформироваться осевая или радиальная посадка с натягом. По существу для формирования внутреннего транспирационного элемента 332 могут использоваться подходящие высокотермостойкие хрупкие материалы, такие как пористая керамика. При такой конфигурации внутреннего транспирационного элемента 332 транспирационная субстанция 210 может содержать, например, диоксид углерода (поступающий из того же источника, что и рабочее тело 236), направляемый через внутренний транспирационный элемент 332, так что транспирационная субстанция 210 образует в камере 222 сгорания буферный слой 231 (то есть "паровую стенку"),непосредственно прилегающий в камере 222 сгорания к внутреннему транспирационному элементу 332,причем буферный слой 231 может быть сформирован так, чтобы предотвращать непосредственное взаимодействие между внутренним транспирационным элементом 332 и сжижиенными негорючими компонентами, а также теплом, выделяемым продуктами горения. То есть в некоторых вариантах выполнения транспирационная текучая среда 210 может быть доставлена через внутренний транспирационный элемент 332 по меньшей мере под давлением, соответствующим давлению в камере 222 сгорания, и при этом расход транспирационной текучей среды 210 (то есть потока СО 2) в камеру 222 сгорания может быть достаточен для смешивания транспирационной текучей среды 210 с продуктами горения и охлаждения их с образованием выходной смеси текучей среды, имеющей температуру, соответствующую требованиям последующего происходящего ниже по потоку процесса (то есть для турбины может требоваться определенная входная температура, составляющая, например, приблизительно 1225 С), но при этом выходная смесь текучих сред остается достаточно высокотемпературной, чтобы поддерживать шлаковые включения или загрязнения, содержащиеся в топливе, в газообразном или жиком состоянии. Жидкое состояние негорючих компонентов топлива может облегчить, например, отделение таких загрязнений от продуктов горения в жидкой форме, предпочтительно в высокотекучей, обладающей низкой вязкостью форме, что делает менее вероятным забивание или другое повреждение всей отводной системы,примененной для такого отделения. Практически такие требования могут зависеть от различных факторов, таких как вид используемого твердого углеродного топлива (то есть угля) и конкретные параметры шлака, образующегося в процессе горения. То есть температура горения в камере 222 сгорания предпочтительно такая, чтобы любые негорючие компоненты углеродного топлива превращались в жидкость,содержащуюся в продуктах горения. В частных вариантах выполнения изобретения пористый внутренний транспирационный элемент 332 выполняется с возможностью направления транспирационной текучей среды в камеру 222 сгорания по радиусу вовнутрь, создавая защитную стенку из текучей среды или буферный слой 231 у поверхности внутреннего транспирационного элемента 332, ограничивающего камеру 222 сгорания (смотри, например, фиг. 2). Поверхность внутреннего транспирационного элемента 332 нагревается также продуктами горения. По существу пористый внутренний транспирационный элемент 332 может быть выполнен так,чтобы иметь соответствующую теплопроводность, достаточную для того, чтобы проходящая через него транспирационная текучая среда нагревалась, в то время как пористый внутренний транспирационный элемент 332 одновременно охлаждался, приводя к тому, что температура поверхности внутреннего транспирационного элемента 332, ограничивающего камеру 222 сгорания, составляла, например, приблизительно 1000 С в области наивысшей температуры горения. Таким образом защитная стенка из текучей среды или буферный слой 231, сформированный при контакте транспирационной текучей среды с внутренним транспирационным элементом 332, препятствует непосредственному взаимодействию между этим элементом 332 и высокотемпературными продуктами горения и другими частицами загрязнения,и по существу ограждает внутренний транспирационный элемент 332 от ударов, забивания или другого повреждения. Кроме того, транспирационная текучая среда 210 вводится подобным образом в камеру 222 сгорания через внутренний транспирационный элемент 332 так, чтобы регулировать температуру выходной смеси транспирационной текучей среды 210 и продуктов горения у выходной части 222 В камеры 222 сгорания в диапазоне приблизительно между 500 и 2000 С. Согласно некоторым частным вариантам выполнения изобретения транспирационная текучая среда 210, пригодная для использования в описанном устройстве 220 камеры сгорания, может включать любую походящую текучую среду, которую можно ввести через внутренний транспирационный элемент 332 потоком достаточной величины и под достаточным давлением для образования защитной стенки из текучей среды/буферного слоя 231, и которая способна разбавить продукты горения, так чтобы получить соответствующую конечную температуру на выходе потока смеси рабочего тела/продуктов горения. В некоторых частных вариантах выполнения СО 2 может быть подходящей транспирационной текучей средой 210, так как защитная стенка из текучей среды/барьерный слой, сформированный из диоксида углерода, может проявлять хорошие термоизолирующие свойства, а также требуемые свойства поглощения видимого света и ультрафиолета. В случае применения СО 2 используется как сверхкритическая текучая среда. В других вариантах подходящая транспирационная текучая среда включает, например, воду или охлажденные газообразные продукты горения, возвращенные из выполняемого ниже по потоку процесса. При запуске устройства камеры сгорания в качестве транспирационной текучей среды могут быть использованы некоторые топлива для достижения, например, соответствующих рабочих температур и давлений в камере 222 сгорания перед впрыскиванием от источника топлива, используемого при работе. Некоторые виды топлив также могут быть использованы в качестве транспирационной текучей среды для регулировки или поддержания рабочих температур и давлений в устройстве 220 камеры сгорания во время переключения между источниками топлива, например переключения с угля на биомассу, употребляемую как топливо. В некоторых вариантах выполнения могут быть использованы две или несколько транспирационных текучих сред. Транспирационная текучая среда 210 может быть оптимизирована под режимы температуры и давления в камере 222 сгорания, в которой эта среда 210 образует защитную стенку из текучей среды/буферный слой 231. Таким образом в частных вариантах выполнения настоящего изобретения предложены устройства и способы производства энергии, например электроэнергии, путем использования работающего на высокоэффективном топливе устройства 220 камеры сгорания и соответствующего рабочего тела 236. Рабочее тело 236 вводится в устройство 220 камеры сгорания вместе с соответствующим топливом 254 и окислителем 242, а также с любыми другими соответствующими материалами, способствующими эффективному горению. В частных вариантах выполнения, в которых предлагается устройство 220 камеры сгорания,выполненное с возможностью работы при относительно высоких температурах (например, в диапазоне приблизительно между 1300 и 3500 С), рабочее тело может способствовать регулированию температуры потока текучей среды, выходящего из устройства 220 камеры сгорания, так что этот поток может быть использован для извлечения из него энергии с целью ее производства. В некоторых частных вариантах выполнения изобретения устройство 220 камеры сгорания с транспирационным охлаждением может быть введено в систему производства энергии с использованием рабочего тела 236, содержащего, например, преимущественно СО 2 и (или) Н 2 О. В первом частном варианте выполнения рабочее тело 236, поступающее в устройство 220 камеры сгорания предпочтительно содержит в основном только СО 2. В устройстве 220 камеры сгорания, работающем в окислительном режиме,СО 2 как рабочее тело может вступать во взаимодействие с одним или несколькими компонентами топлива 254, окислителя 242 и любыми продуктами процесса горения топлива. Поэтому рабочее тело, направляемое к выходной части 222 В устройства 220 камеры сгорания и покидающее его, которое в данном описании может также называться выходящим потоком текучей среды, может содержать, как показано на фиг. 1, преимущественно СО 2 (в вариантах, в которых рабочее тело представляет собой преимущественно СО 2) наряду с более малыми количествами других веществ, таких как Н 2 О, О 2, N2, Ar, SO2, SO3,NO, NO2, HCl, Hg и следы других компонент, которые могут образоваться в процессе горения (например,твердые частицы или вредные примеси, такие как зола или расплавленный шлак). Смотри блок 150 на фиг. 1. Работа устройства 220 камеры сгорания в восстановительном режиме может привести к образованию выходного потока текучей среды, содержащего целый сисок возможных компонет, включая СО 2,Н 2 О, Н 2, СО, NH3, H2S, COS, HCl, N2 и Ar, что показано блоком 175 на фиг. 1. Как здесь рассмотрено более подробно, процесс горения, связанный с устройством 220 камеры сгорания, может быть отрегулирован так, что он по основным свойствам выходного потока текучей среды станет или восстановительным или окислительным, причем оба варианта могут обеспечить конкретные преимущества. В частных вариантах выполнения изобретения устройство 220 камеры сгорания может быть выполнено как высокоэффективное устройство с транспирационным охлаждением, приспособленное для относительно полного сжигания топлива 254 при относительно высокой температуре, лежащей, например, в диапазоне приблизительно между 1300 и 3500 С. В таком устройстве 220 камеры сгорания в некотоых вариантах выполнения могут испльзоваться одна или несколько охлаждающих сред и (или) одна или несколько транспирационных сред 210. В устройство 220 камеры сгорания могут быть также введены дополнительные компоненты. Например, может быть обеспечен блок разделения воздуха, предназначенный для выделения N2 и О 2, и может быть обеспечен узел впрыскивания топлива, предназначенный для приема О 2 из блока разделения воздуха, смешивания О 2 с СО 2 и (или) Н 2 О и затем с потоком топлива,содержащим газ, жидкость, сверхкритическое топливо или твердое сыпучее топливо, взвешенное в текучем СО 2 высокой плотности. В другом частном варианте выполения изобретения устройство 220 камеры сгорания с транспирационным охлаждением может включать топливный инжектор для впрыскивания потока топлива под давлением в камеру 222 сгорания устройства 220 камеры сгорания, причем поток топлива может содер- 10024852 жать обработанное углеродное топливо 254, сжиженную среду 255 (котрая может содержать рабочее тело 236, как было рассмотрено) и кислород 242. Кислород 242 (обогащенный) и СО 2 как рабочее тело 236 могут быть соединены в виде гомогенной сверхкритической смеси. Количество присутствующего кислорода может быть достаточным для горения топлива и образования продуктов горения, имеющих требуемый состав. Устройство 220 камеры сгораня может также содержать камеру 222 сгорания, выполненную как работающий при высокой температуре и высоком давлении объем камеры сгорания, приспособленный для приема потока топлива, а также транспирационной текучей среды 210, поступающей в объем камеры сгорания через стенки пористого транспирационного элемента 230, ограничивающего камеру 222 сгорания. Скорость подачи транспирационной текучей среды может быть использована для задания на требуемом уровне температуры в выходной части устройства камеры сгорания/на входе турбины и (или) для охлаждения транспирационного элемента 230 до температуры, совместимой с материалом, из которого выполнен транспирационных элемент 230. Транспирационная текучая среда 210, направляемая сквозь транспирационный элемент 230, обеспечивает текучую среду/буферный слой у поверхности транспирационного элемента 230, ограничивающего камеру 222 сгорания, причем текучая среда/буферный слой может предотвращать непосредственное взаимодействие зольных включений или жидкого шлака, образующихся при определенном горении топлива, с незащищенными стенками транспирационного элемента 230. Некоторые варианты выполнения высокоэффективного устройства камеры сгорания могут предусматривать возможность работы с множеством источников топлива, включая, например, различные марки и типы угля, дерево, масло, топливную нефть, природный газ, получаемый из угля горючий газ, вязкие нефтепродукты из нефтяных песков, битум, биотопливо, водоросли и сортированные горючие твердые отходы. В частности, могут быть использованы угольная пыль или сыпучий угольный целик. Хотя в данном описании рассмотрено в качестве примера устройство 220 камеры сгорания, работающее на сжигании угля, специалисту в данной области техники понятно, что используемое в нем топливо не ограничено конкретным сортом угля. Кроме того, так как в описанном устройстве камеры сгорания, работающем на окислении топлива, поддерживаются высокие давление и температура, то может использоваться широкая номенклатура топлив, включая уголь, битум (включая битум, извлекаемый из нефтеносных песков), гудрон, асфальт, изношенные шины, топливная нефть, дизельное топливо, бензин, авиационный керосин (JP-5, JP-4), природный газ, газы, полученные при газификации или пиролизе углеводородных материалов, этанол, твердое и жидкое биотопливо, биомасса, водоросли и обработанные твердые отходы. Все такие топлива соответствующим образом обрабатываются перед впрыскиванием в камеру 222 сгорания до достаточных кондиций и доводятся до давления, превышающего давление в камере 222 сгорания. Такие топлива могут быть в виде жидкости, пульпы, геля или пасты с соответствующей текучестью и вязкостью при температуре окружающий среды или при повышенных температурах (например, лежащих приблизительно между 38 и 425 С). Все твердые топливные материалы размолоты, или раздроблены,или другим образом обработаны, чтобы уменьшить размер частиц до допустимого. При необходимости может быть добавлена псевдоожижающая или превращающая в суспензию среда для достижения должных кондиций и удовлетворения требований к потоку при его прокачке под высоким давлением. Конечно, псевдоожижающая среда может не понадобиться в зависимости от вида топлива (то есть если это жидкость или газ). Аналогично, в некоторых вариантах выполнения в качестве псевдоожижающей среды может быть использовано рабочее тело. В некоторых частных вариантах выполнения камера 222 сгорания выполнена с возможностью поддержания температуры в диапазоне приблизительно между 1300 и 3500 С. Кроме того, камера 222 сгорания может быть выполнена так, чтобы поток топлива (и рабочего тела 236) можно было впрыскивать или иным образом вводить в нее под давлением, большим чем давление, при котором происходит горение. Если углеродным топливом служит измельченный уголь, то он может быть переведен в состояние суспензии в сверхкритической текучей среде на основе СО 2, получаемой смешиванием СО 2 или воды с размолотым твердым топливом для образования подвижной суспензии. В таких вариантах жидкий СО 2 может иметь плотность в диапазоне между 450 и 100 кг/м 3, и массовая доля твердого топлива может составлять приблизительно от 25 до 55%. Дополнительно с состоящей из угля/СО 2 суспензией может быть смешено некоторое количество О 2, достаточное для горения угля с получением должного состава продуктов горения. Дополнительно O2 может быть отдельно инжектирован в камеру 222 сгорания. Устройство 220 камеры сгорания может содержать элемент 338 защитной оболочки высокого давления, по меньшей мере частично охватывающий транспирационный элемент 230, и между ним и транспирационным элементом 230 может быть размещен изолирующий элемент 339. В некоторых вариантах выполнения с элементом 338 защитной оболочки высокого давления может контактировать средство 350 теплоотвода, такое как снабженная кожухом водоохлаждаемая система, формирующая рубашку 337 (то есть наружная по отношению к элементу 338 защитной оболочки высокого давления и образующая "капсулу" устройства 220 камеры сгорания). Транспирационная текучая среда 210, вводимая во взаимодействие с транспирационным элементом 230 устройства 220 камеры сгорания, может быть, например, СО 2, смешанным с небольшим количеством Н 2 О и (или) инертным газом, таким как N2 или аргон. Транспирационный элемент 230 может содержать, например, пористый металл, керамику, композитную матрицу,- 11024852 слоистую трубчатую конструкцию или любую другую подходящую конструкцию или их комбинации. В некоторых частных вариантах выполнения в процессе горения в камере 222 сгорания могут создаваться высокое давление и высокотемпературный выходной поток текучей среды, который может быть направлен в устройство производства энергии, такое как турбина, для последующего расширения в нем. Что касается вариантов выполнения устройства, иллюстрируемых фиг. 1, то устройство 220 камеры сгорания может быть выполнено с возможностью введения в него кислорода под давлением приблизительно 355 бар. Кроме того, сыпучее твердое топливо 254 (например, порошковый уголь), псевдоожижающая текучая среда 255 (например, жидкий СО 2) также могут вводиться под давлением приблизительно 355 бар. Аналогично, рабочее тело 236 (например, нагретая, находящаяся под высоким давлением, возможно рециклированная текучая среда на основе СО 2) может обеспечиваться под давлением приблизительно 355 бар и с температурой приблизительно 835 С. Однако согласно частным вариантам выполнения настоящего изобретения топливная смесь (топливо, псевдоожижающая текучая среда, кислород и рабочее тело) могут подаваться во входную часть 222 А камеры 222 сгорания под давлением, лежащим приблизительно между значениями 40 и 500 бар. Относительно высокие значения давления, используемого в рассмотренных частных вариантах выполнения устройства 220 камеры сгорания, могут предназначаться для концентрации энергии, производимой тем самым с относительно высокой интенсивностью в минимальном объеме, то есть по существу с относительно высокой плотностью энергии. Относительно высокая плотность энергии дает возможность выполнять процессы, происходящие ниже по направлению потока, более эффективным образом, чем при низких давлениях, и, следовательно,обеспечивать большую эффективность способа. Поэтому в частных вариантах выполнения изобретения может обеспечиваться плотности энергии, на порядки превосходящие величины, присущие существующим энергетическим установкам (то есть в 10-100 раз). Повышенная плотность энергии увеличивает эффективность процесса, а также снижает стоимость оборудования, необходимого для преобразования энергии из тепловой в электрическую, за счет уменьшения его размеров и массы, влияющих на стоимость. В случае использования, псевдоожижающая текучая среда 255 на основе СО 2, представляющая собой жидкость при любом давлении между давлением в тройной точке фазовой диаграммы и критическим давлением для СО 2, смешивается с порошковым угольным топливом 254, образуя смесь в пропорции приблизительно 55 мас.% СО 2 и приблизительно 45 мас.% порошкового угля или в других массовых долях, так что образующаяся суспензия может быть прокачана соответствующим насосом (как суспензия текучей среды) в камеру 222 сгорания под указанным давлением, составлющим приблизительно 355 бар. В некоторых частных вариантах выполнения СО 2 и порошковый уголь могут быть до прокачки смешены при давлении приблизительно 13 бар. Поток 242 кислорода смешивается с потоком 236 рециклированной текучей среды на основе СО 2, и это сочетание затем смешивается с суспензией порошковый уголь/СО 2,образуя однородную смесь текучей среды. Соотношение О 2 и угля может быть выбрано достаточным для полного сгорания угля при содержании избыточного О 2, составляющем 1%. В другом частном варианте выполнения количество О 2 может быть выбрано таким, чтобы обеспечивалось в основном полное окисление части угля, в то время как другая часть остается только частично окисленной, что приводит к образованию смеси текучей среды, обладающей восстановительными свойствами и содержащей некоторое количество Н 2+СО+СН 4. Таким образом при необходимости или при желании могут быть введены две стадии расширения продуктов горения с впрыскиванием некоторого количества О 2 и повторным нагревом между первой и второй стадией. В дополнительных вариантах выполнения изобретения количество СО 2, доставляемое в камеру 222 сгорания топливной смесью, выбирается достаточным для обеспечения температуры горения (адиабатического или другого), составляющей приблизительно 2400 С, хотя температура горения может лежать в диапазоне приблизительно между 1300 и 3500 С. В одном из вариантов выполнения обеспечивается топливная смесь из О 2+угольная суспензия+нагретый рециклированный СО 2 при конечной температуре, лежащей ниже температуры воспламенения топливной смеси. Для обеспечения указанных условий предпочтительно обеспечивается твердое углеродное топливо (например уголь) со средним размером частиц приблизительно между 50 и 200 микронами, например за счет размола твердого угля в углеразмольной мельнице. Такой процесс измельчения может быть выполнен в мельнице,приспособленной для обеспечения достаточной массовой доли частиц с минимальным размером ниже приблизительно 50 мкм. Таким образом любые негорючие компоненты, перешедшие в процессе горения в состояние вкраплений жидкого шлака, могут быть в диаметре больше приблизительно 10 мкм. В некоторых вариантах выполнения топливная смесь с температурой приблизительно 400 С, содержащая СО 2+О 2+суспензию порошкового угля, может быть направлена в камеру 222 сгорания под давлением приблизительно 355 бар, в то время как общее давление при горении в камере 222 сгорания может составлять приблизительно 354 бар. Температура в камере 222 сгорания может лежать в диапазоне приблизительно между 1300 и 3500 С, и в некоторых предпочтительных вариантах выполняется только одна стадия горения. В одном из вариантов выполнения рассматриваемого устройства 220 камеры сгорания система с общей электрической мощностью 500 МВт может быть выполнена с возможностью работы с топливом на основе СН 4 при кпд (на основе сниженной теплоты сгорания топлива), составляющем приблизительно 58% при следующих режимах: давление горения - 350 атм,подача топлива - 862 МВт,расход топлива - 17,2 кг/с,расход кислорода - 17,2 кг/с. СН 4 и O2 смешиваются с поступающей с раходом 155 кг/с текучей средой на основе СО 2 и сжигаются с получением выходного потока текучей среды, содержащего СО 2, H2O и некоторое количество избыточного О 2 и имеющего адиабатическую температуру 2400 С. Камера сгорания может иметь внутренний диаметр приблизительно 1 м и длину приблизительно 5 м. Поток СО 2 при расходе 395 кг/с и с температурой приблизительно 600 С направляется к транспирационному элементу, который может иметь толщину приблизительно 2,5 см, и далее сквозь транспирационный элемент. СО 2 подвергаестя конвективному нагреву за счет тепла, передаваемого через транспирационных элемент и образованного излучением от пламени в камере сгорания, направленным на транспирационный элемент. Вблизи внутренней поверхности, ограничивающей камеру сгорания, температура поверхности транспирационного элемента может составлять приблизительно 1000 С, в то время как выходной поток текучей среды с расходом 636,7 кг/с может иметь температуру приблизительно 1350 С. В некоторых случаях средняя продолжительность сгорания и разбавления продуктов горения составляет приблизительно 1,25 с. Кроме того, средняя скорость движения по радиусу вовнутрь транспирационной текучей среды, поступающей в камеру сгорания через транспирационный элемент, приблизительно равна 0,15 м/с. Усовершенствование вариантов устройства камеры сгорания, работающего на угольном топливе,приводит к конфигурации со средней продолжительностью сгорания и разбавления продуктов горения в камере сгорания, составляющей приблизительно 2,0 с при длине камере сгорания приблизительно 8 м и внутреннем диаметре приблизительно 1 м. Общий кпд системы с СО 2 как разбавляющей (транспирационной) текучей средой составляет таким образом приблизительно 54% (на основе сниженной теплоты сгорания топлива). В таких вариантах скорость поступления транспирационной текучей среды по радиусу вовнутрь может составлять приблизительно 0,07 м/с. Для такого режима на фиг. 5 изображена гипотетическая траектория жидкого шлакового включения диаметром 50 мкм, движущегося по радиусу наружу со скоростью приблизительно 50 м/с в направлении транспирационного элемента с расстояния 1 мм от него. Можно видеть, что оно должно достичь минимального расстояния в 0,19 мм от транспирационного элемента до того, как будет повернуто обратно в выходной поток текучей среды потоком транспирационной текучей среды, поступающим сквозь транспирационный элемент. В таких случаях поток транспирационной текучей среды сквозь транспирационный элемент эффективно предотвращает непосредственное взаимодействие между транспирационным элементом и жидкими шлаковыми включениями, образующимися в процессе горения. Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, представленные варианты выполнения устройства камеры сгорания могут быть использованы в соответствующих системах производства энергии, в которых применяются близкие способы. Например, такая система производства энергии может содержать один или несколько инжекторов для обеспечения топлива (и дополнительно псевдоожижающей среды), окислителя и рабочего тела на основе СО 2, а также раскрытое в данном описании устройство камеры сгорания с транспирационным охлаждением, имеющее по меньшей мере одну стадию горения при сжигании топливной смеси и обеспечивающее выходной поток текучей среды. Устройство преобразования (смотри, например, элемент 500 на фиг. 6) может быть выполнено с возможностью приема выходного потока текучей среды (продуктов горения и рабочего тела) и реализовывать функцию преобразования заключенной в этом потоке энергии, в кинетическую энергию, причем устройство преобразования может быть, например, генерирующей электроэнергию турбиной, имеющей вход и выход, в которой вырабатывается энергия при расширении выходного потока текучей среды. В частности, турбина может быть выполнена с возможностью поддержания выходного потока текучей среды с необходимым соотношением давления на входе и на выходе. Может быть также обеспечен блок генератора (смотри, например, элемент 550 на фиг. 6), предназначенный для преобразования кинетической энергии турбины в электрическую. То есть выходной поток текучей среды может расширяться с изменением давления с высокого на низкое, предавая валу энергию, которая затем может быть преобразована в электрическую энергию. Может быть обеспечен теплообменник, предназначенный для охлаждения выходного потока текучей среды, поступающего с выхода турбины и для нагрева рабочего тела на основе СО 2, подаваемого в устройство камеры сгорания. Могут быть также обеспечены одно или несколько устройств для разделения выходного потока текучей среды, выходящего из теплообменника, на чистый СО 2 и одну или несколько других компонент, идущих на повторное использование или в отвалы. Такая система может также содержать одно или несколько устройств сжатия очищенного СО 2 и подачи по меньшей мере части СО 2, выделенного из выходного потока текучей среды в герметичный трубопровод, в то время как сотальная часть возвращается в процесс в качестве рабочего тела, подогретого в теплообменнике. Однако специалисту в данной области должно быть понятно, что, хотя в данном описании речь идет о непосредственном использовании выходного потока текучей среды, в некоторых вариантах этот выходной поток с относительно высокой температурой может быть употреблен не по прямому назначению. То есть выходной поток текучей среды может быть направлен в теплообменник, в котором заключенная в нем тепловая энергия может быть использована для подогрева второго потока текучей среды, и нагретый второй поток текучей среды затем может быть направлен в устройство преобразования, например в турбину, для выработки энергии. Кроме того, специалисту в данной области должно быть понятно, что могут быть предложены много других таких устройств без выхода за объем настоящего изобретения. В частных вариантах выполнения изобретения состав углеродного топлива может быть таким, что в него могут входить негорючие компоненты (то есть вредные примеси), сопровождающие процесс горения и сохраняющиеся в продуктах горения/выходном потоке текучей среды. Это относится к случаям,когда углеродное топливо представляет собой твердое вещество, например уголь. В этих вариантах непосредственное использование выходного потока текучей среды может привести к накоплению таких негорючих компонент на последующем устройстве преобразования (турбине) или к его повреждению,если выходной поток текучей среды пропускается непосредственно через него. Для специалиста в данной области ясно, что такие негорючие компоненты могут не обязательно присутствовать при использовании других видов углеродного топлива, таких как жидкие или газообразные (то есть природный газ). Соответственно, в вариантах выполнения, в которых используется источник твердого углеродного топлива и непосредственное взаимодействие между выходным потоком текучей среды и устройством преобразования, система производства энергии (устройство камеры сгорания и устройство преобразования) могут дополнительно включать разделительное устройство, установленное между устройством камеры сгорания и устройством преобразования. В таких случаях разделительное устройство может быть приспособлено для существенного удаления сжиженных негорючих компонент из продуктов горения/выходного потока текучей среды, поступающих в него, прежде чем продукты горения/выходной поток текучей среды будут направлены в устройство преобразования. Кроме того, в вариантах, в которых используется разделительное устройство, рассмотренная транспирационная субстанция может вводиться как выше по потоку, так и ниже по потоку разделительного устройства. В частности, транспирационная субстанция может быть сначала введена через транспирационный элемент в камеру сгорания выше по потоку разделительного устройства, так чтобы можно было регулировать состав смеси транспирационной субстанции и продуктов горения, поступающей в разделительное устройство при температуре, выше температуры сжижения негорючих элементов. Установленное последовательно с разделительным устройством устройство подачи транспирационной субстанции (смотри, например, элемент 475 на фиг. 6) может быть выполнено с возможностью введения транспирационной субстанции в продукты горения,выходящие из разделительного устройства, из которых в значительной мере удалены сжиженные негорючие компоненты, так чтобы регулировать состав смеси транспирационной субстанции и продуктов горения, поступающей в устройство преобразования при температуре, лежащей приблизительно между 500 и 2000 С. Как было рассмотрено ранее, варианты выполнения устройства камеры сгорания могут предусматривать возможность достижения температуры горения, приводящей в процессе горения к переводу в жидкое состояние негорючих компонент, содержащихся в твердом углеродном топливе. В подобных случаях могут быть использованы средства удаления сжиженных негорючих компонент, такие как, например, разделительное устройство 340, представляющее собой циклонный сепаратор, представленный на фиг. 4. В общем варианты выполнения такого циклонного сепаратора, задействованного в настоящем изобретении, могут включать группу последовательно расположенных устройств 100 центробежного сепаратора, включающую входное устройство 100 А центробежного сепаратора, выполненное с возможностью приема продуктов горения/выходного потока текучей среды и сопутствующих им сжиженных негорючих компонент, и выходное устройство 100 В, выполненное с возможностью выпуска продуктов горения/выходного потока текучей среды, из которых в значительной мере удалены негорючие компоненты. Каждое устройство 100 центробежного сепаратора включает группу элементов центробежного разделения или циклонов 1, в рабочем состоянии расположенных параллельно у центрального сборного трубопровода 2, причем каждый элемент центробежного разделения/циклон 1 выполнен так, чтобы удалять по меньшей мере часть сжиженных негорючих компонент из продуктов горения/выходного потока текучей среды и направлять эту удаленную часть сжиженных негорючих компонент в отстойник 20. Такое разделительное устройство 340 может быть выполнено с возможностью работы при повышенном давлении и, как таковое, может также содержать наружный корпус 125 высокого давления, приспособленный для размещения в нем устройств центробежного сепаратора и отстойника. В соответствии с такими вариантами выполнения наружный корпус 125 высокого давления может быть продолжением элемента 338 защитной оболочки высокого давления, также охватывающим устройство 220 камеры сгорания, или он может быть отдельным элементом, контактирующим с элементом 338 защитой оболочки высокого давления, связанной с устройством 220 камеры сгорания. В обоих случаях из-за повышенной температуры, воздействующей на разделительное устройство 340 со стороны выходного потока текучей среды, наружный корпус 125 высокого давления может также содержать систему рассеяния тепла, такую как теплообменная рубашка с циркулирующей в ней жидкостью (не показана), в процессе работы взаимодействующая с ним, отводя тепло. В некоторых вариантах выполнения в рабочем состоянии с тепло- 14024852 обменной рубашкой может взаимодействовать устройство рекуперации тепла (не показано), выполненное с возможностью приема циркулирующей в теплообменной рубашке жидкости и извлечения из нее тепловой энергии. В частности, представленное на фиг. 4 разделительное устройство 340, предназначенное для удаления шлака, выполнено с возможностью последовательного подключения к устройству 220 камеры сгорания у выходной части 222 В последнего с целью приема поступающего из него выходного потока текучей среды/продуктов горения. Выходной поток текучей среды транспирационного охлаждения из устройства 220 камеры сгорания вместе с вкраплениями в него жидкого шлака (негорючими компонентами) направляется через конический переходник 10 на центральный вход сборного питателя 2 А входного устройства 100 А центробежного сепаратора. В одном из частных вариантов выполнения разделительное устройство 340 может содержать три устройства 100 А, 100 В, 100 С центробежного сепаратора (хотя специалисту в данной области должно быть понятно, что такое разделительное устройство может включать одно, два,три или несколько устройств центробежного сепаратора, в зависимости от желания или небходимости). В данном примере в рабочем положении три устройства 100 А, 100 В, 100 С центробежного сепаратора установлены последовательно, образуя трехступенчатый блок циклонного разделения. Каждое устройство центробежного сепаратора содержит, например, группу элементов центробежного разделения (циклонов 1), установленных по окружности соответствующего центрально сборного трубопровода 2. Центральный сборный питатель 2 А и центральный сборный трубопровод 2 входного устройства 100 А центробежного сепаратора, а также среднее устройство 100 С центробежного сепаратора герметизированы у своих выходов. В таких вариантах выходной поток текучей среды направляется в боковой канал 11, соответствующий каждому из элементов центробежного разделения (циклонов 1) соответствующего устройства 100 центробежного сепаратора. Боковой канал 11 выполнен с возможностью соединения со входом соответствующего циклона 1, образуя направленный по касательной входной поток в нем (в результате, например, входной поток текучей среды, поступающий в циклон 1, взаимодействует со стенкой циклона 1 в виде спиральной струи). Затем выходной канал 3 каждого из циклонов 1 направляется во входную часть центрального сборного трубопровода 2 соответствующего устройства 100 центробежного сепаратора. У выхода устройства 100 В центробежного сепаратора выходной поток текучей среды (из которого в основном удаления негорючие компоненты) направляется от центрального сборного трубопровода выходного устройства 100 В центробежного сепаратора и через сборный трубопровод 12 к выходному соплу 5, так что он оказывается соединенным с устройством преобразования. Таким образом приведенное в качестве примера трехступенчатое устройство циклонного разделения дает возможность снижения содержания шлака в выходном потоке текучей среды до уровня 5 ppm по массе (частей на миллион). На каждой ступени разделительного устройства 340 отделенный жидкий шлак отводится от каждого циклона 1 через выходные трубопроводы 4, проложенные к отстойнику 20. Затем отделенный жидкий шлак направляется в выходное сопло или трубопровод 14, проходящий от отстойника 20 и наружного корпуса 125 высокого давления для дальнейшего удаления и (или) повторного использования содержащихся в нем компонент. В процессе удаления жидкий шлак может быть направлен через водоохлаждаемый участок 6 или через другой участок, соединенный с источником холодной воды под давлением, на котором взаимодействие с этой водой приводит к отверждению и (или) гранулированию жидкого шлака. Смесь затвердевшего шлака и воды затем может быть разделена в емкости (сборнике) 7 на текучую смесь шлака/воды, которая может быть удалена через соответствующий клапан 9, и остаточный газ, который может быть удален через отдельную магистраль 8. Так как разделительное устройство 340 используется во взаимодействии с относительно высокотемпературным выходным потоком текучей среды (то есть при температуре, достаточной для поддержания негорючих компонент в жидком состоянии с относительно низкой вязкостью), может быть желательным в некоторых случаях, чтобы поверхности разделительного устройства 340, испытывающие воздействие продуктов горения/выходного потока текучей среды или сжиженных негорючих компонент,содержащихся в них, включали материалы, выполненные по меньшей мере с одним из свойств из группы, охватывающей термостойкость, коррозионную стойкость и низкую теплопроводность. Примерами таких материалов могут служить оксиды циркония и алюминия, хотя эти примеры ни в коей мере не предназначены для ограничения изобретения. По существу в некоторых частных вариантах выполнения изобретения разделительное устройство 340 выполнено с возможностью удаления в значительной степени сжиженных негорючих компонент из продуктов горения/выходного потока текучей среды и поддержания нахождения негорючих компонент в жидком состоянии с низкой вязкостью по меньшей мере до удаления их из отстойника. По существу, в соответствии с раскрытием в данном описании отделение шлака для вариантов использования твердого углеродного топлива может быть выполнено отдельноым блоком (разделительным устройством 340), который может быть в некоторых вариантах легко извлечен из системы для ремонта и проверки. Однако такой вариант выполнения может обеспечить дополнительные преимущества, как показано на фиг. 6, за счет того, что система легко может быть выполнена с реализацией "многотопливного" подхода по отношению к пригодным для использования источникам конкретного вида топлива. На- 15024852 пример, выполненное в виде отдельного блока разделительное устройство 340 может быть установлено в системе между устройством 220 камеры сгорания и устройством 500 преобразования (турбиной), если в качестве топливного источника в устройстве 220 камеры сгорания используется твердое углеродное топливо. При необходимости перехода на источник жидкого или газообразного углеродного топлива разделительное устройство 340 может быть выведено из системы (то есть, как было ранее рассмотрено, необходимость в нем отпадет), так что выходной поток текучей среды из устройства 220 камеры сгорания может быть направлен непосредственно в устройство 500 преобразования. При этом система легко может быть перестроена обратно на использование разделительного устройства 340, если позже возникнет необходимость, диктующая использование источника твердого углеродного топлива. Многие модификации и другие частные варианты выполнения изобретения, отличные от приведенных в данном описании, могут придти на ум специалисту в данной области, которому данное описание предоставляет преимущества, заключающиеся в изложенных в нем идеях и сопровождающих чертежах. Поэтому должно быть понятно, что изобретение не ограничено конкретными приведенными частными вариантами выполнения и модификациями, и в объем изобретения, определяемый приложенной формулой изобретения, должны быть включены другие частные варианты выполнения. Хотя в данном описании использованы специфические термины, они используются исключительно в общепринятом и описательном смысле, а не в целях внесения ограничений. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для сжигания топлива, содержащее смесительную установку, выполненную с возможностью смешивания углеродного топлива с обогащенным кислородом и рабочим телом для образования топливной смеси; и камеру сгорания, по меньшей мере, частично сформированную транспирационным элементом, по меньшей мере, частично охваченным элементом защитной оболочки высокого давления, причем камера сгорания имеет входную часть и противолежащую выходную часть, и входная часть камеры сгорания приспособлена для приема топливной смеси, предназначенной для сжигания в камере сгорания при температуре горения с образованием продуктов горения, при этом камера сгорания выполнена с возможностью направления продуктов горения к выходной части, а транспирационный элемент выполнен с возможностью направления сквозь него транспирационной субстанции в камеру сгорания для предотвращения непосредственного взаимодействия между продуктами горения и транспирационным элементом, при этом поступление транспирационной субстанции и рабочего тела, подаваемых в смесительную установку, обеспечивается из одного и того же источника рабочего тела, причем и транспирационная субстанция, и рабочее тело содержат сверхкритический диоксид углерода. 2. Устройство для преобразования энергии, содержащее устройство для сжигания топлива по п.1 и устройство преобразования, выполненное с возможностью приема продуктов горения от выходной части камеры сгорания и реагирования на продукты горения, получаемые от устройства для сжигания топлива,для производства электрической энергии. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором смесительная установка выполнена с возможностью смешивания одного компонента из группы, включающей твердое углеродное топливо, жидкое углеродное топливо и газообразное углеродное топливо, с обогащенным кислородом и рабочим телом, и при этом обогащенный кислород имеет молярное содержание кислорода более приблизительно 85%, а рабочее тело содержит сверхкритический диоксид углерода или воду. 4. Устройство по п.1 или 2, в котором смесительная установка выполнена с возможностью смешивания углеродного топлива в виде измельченных твердых частиц с псевдоожижающей субстанцией, содержащей воду или жидкий СО 2 для образования суспензии, содержащей приблизительно от 25 до 55 мас.% сыпучего твердого углеродного топлива, причем смесительная установка выполнена с возможностью доставки суспензии в камеру сгорания. 5. Устройство по п.1 или 2, в котором камера сгорания выполнена с возможностью приема топливной смеси в свою входную часть под давлением в диапазоне приблизительно от 40 до 500 бар. 6. Устройство по п.1 или 2, в котором транспирационный элемент имеет пористую стенку, поры которой выполнены с возможностью направления транспирационной субстанции через нее и в камеру сгорания так, чтобы транспирационная субстанция, входя в камеру сгорания через поры, взаимодействовала с продуктами горения для регулирования температуры смеси продуктов горения и транспирационной субстанции вблизи выходной части камеры сгорания. 7. Устройство по п.1 или 2, в котором транспирационный элемент имеет пористую стенку, поры которой выполнены с возможностью направления транспирационной субстанции, содержащей диоксид углерода, через нее и в камеру сгорания, и поры выполнены так, чтобы транспирационная субстанция,входя через них в камеру сгорания, создавала в камере сгорания непосредственно вблизи транспирационного элемента буферный слой, сформированный так, чтобы предотвращать непосредственное взаимодействие между транспирационным элементом и сжиженными негорючими загрязнениями, а также теплом, сопутствующим продуктам горения. 8. Устройство по п.1, содержащее средство теплоотвода от камеры сгорания, соединенное с элементом защитной оболочки высокого давления и выполненное с возможностью регулировании температуры последнего, причем средство теплоотвода содержит теплообменную рубашку с циркулирующей в ней жидкостью. 9. Устройство по п.2, которое содержит разделительное устройство, если углеродное топливо представляет собой твердое вещество, причем разделительное устройство расположено между камерой сгорания и устройством преобразования и выполнено с возможностью удаления сжиженных негорючих загрязнений из принимаемых разделительным устройством продуктов горения до направления последних в устройство преобразования. 10. Устройство по п.9, содержащее отстойник, соединенный с разделительным устройством и предназначенный для собирания с возможностью последующего удаления в отстойнике сжиженных негорючих компонентов, извлеченных из продуктов горения разделительным устройством. 11. Устройство по п.9, в котором разделительное устройство выполнено заключенным в защитную оболочку высокого давления или ограниченным наружным корпусом высокого давления, и при этом разделительное устройство содержит средство рассеяния тепла, в рабочем положении сопряженное с элементом защитной оболочки высокого давления или с наружным корпусом высокого давления, так чтобы отводить от них тепло, причем средство рассеяния тепла содержит теплообменную рубашку с циркулирующей в ней жидкостью. 12. Устройство по п.9, в котором в поверхностный слой защитной оболочки разделительного устройства, подвергающийся воздействию продуктов горения или сжиженных негорючих загрязнений, содержащихся в них, включен материал, выполненный по меньшей мере с одним из свойств, включающих высокую термостойкость, высокую коррозионную стойкость и низкую теплопроводность. 13. Устройство по п.9, в котором разделительное устройство содержит группу установленных последовательно устройств центробежного сепаратора, включающую входное устройство центробежного сепаратора, выполненное с возможностью приема продуктов горения и связанных с ними сжиженных негорючих загрязнений, и выходное устройство центробежного сепаратора, выполненное с возможностью выпуска продуктов горения, из которых в основном удалены негорючие загрязнения, и при этом каждое устройство центробежного сепаратора включает группу элементов центробежного разделения, в рабочем положении установленных параллельно, каждый из которых выполнен с возможностью извлечения по меньшей мере части сжиженных негорючих загрязнений из продуктов горения и направления этой по меньшей мере части сжиженных негорючих загрязнений в отстойник; и наружный корпус высокого давления, выполненный с возможностью размещения в нем устройств центробежного сепаратора и отстойника. 14. Устройство по п.13, содержащее средство рассеяния тепла, в рабочем положении сопряженное с наружным корпусом высокого давления, так чтобы отводить от него тепло, причем средство рассеяния тепла содержит теплообменную рубашку с циркулирующей в ней жидкостью. 15. Устройство по п.13, содержащее средство рекуперации тепла, в рабочем состоянии сопряженное с теплообменной рубашкой и выполненное с возможностью приема жидкости, циркулирующей в теплообменной рубашке, и извлечения из этой жидкости тепловой энергии. 16. Устройство по п.13, в котором в поверхности разделительного устройства, подвергающиеся воздействию продуктов горения или сжиженных негорючих загрязнений, содержащихся в них, включен материал, выполненный по меньшей мере с одним из свойств, включающих термостойкость, коррозионную стойкость и низкую теплопроводность. 17. Устройство по п.13, в котором разделительное устройство выполнено с возможностью удаления сжиженных негорючих загрязнений из продуктов горения и поддержания нахождения негорючих загрязнений в жидком состоянии с низкой вязкостью, по меньшей мере, до удаления их из отстойника. 18. Устройство по п.9, в котором транспирационный элемент имеет пористую стенку и устройство выполнено с возможностью направления транспирационной субстанции через поры стенки и в камеру сгорания и регулирования подачи транспирационной субстанции через поры в камеру сгорания, тем самым контролируя температуру смеси транспирационной субстанции и продуктов горения, поступающей в разделительное устройство, обеспечивая ее величину выше температуры перехода в жидкое состояние негорючих загрязнений. 19. Устройство по п.18, содержащее установленное последовательно с разделительным устройством средство подачи транспирационной субстанции, выполненное с возможностью введения транспирационной субстанции в продукты горения, из которых в основном удалены сжиженные негорючие загрязнения, так чтобы регулировать температуру смеси транспирационной субстанции и продуктов горения,поступающей в устройство преобразования, в диапазоне приблизительно от 500 до 2000 С. 20. Устройство по п.2, в котором устройство преобразования содержит блок турбины, который в ответ на воздействие продуктов горения способен преобразовывать связанную с ними энергию в кинетическую энергию, и генераторный блок, выполненный с возможностью преобразования кинетической энергии в электричество. 21. Способ сжигания с использованием устройства по любому из пп.1-20, в котором смешивают для образования топливной смеси углеродное топливо с обогащенным кислородом и рабочим телом, используя смесительную установку; подают топливную смесь во входную часть камеры сгорания, сформированную транспирационным элементом, по меньшей мере, частично охваченным элементом защитной оболочки высокого давления; сжигают топливную смесь в камере сгорания с образованием продуктов горения и направляют транспирационную субстанцию сквозь транспирационный элемент в камеру сгорания,так чтобы транспирационная субстанция предотвращала непосредственное взаимодействие между продуктами горения и транспирационным элементом, причем транспирационную субстанцию и рабочее тело, подаваемые в смесительную установку, получают из одного и того же источника рабочего тела, при этом и транспирационная субстанция, и рабочее тело содержат сверхкритический диоксид углерода. 22. Способ по п.21, в котором смешивание углеродного топлива с обогащенным кислородом и рабочим телом включает смешивание одного из твердого углеродного топлива, жидкого углеродсодержащего топлива и газообразного углеродсодержащего топлива с обогащенным кислородом, имеющим молярное содержание более приблизительно 85%, а также с суперкритическим диоксидом углерода или водой. 23. Способ по п.21, в котором используют углеродсодержащее топливо, представляющее собой сыпучее твердое вещество, имеющее средний размер частиц приблизительно от 50 до 200 мкм, и в котором с помощью смесительной установки смешивают сыпучее твердое углеродсодержащее топливо с псевдоожижающей субстанцией, содержащей воду или жидкий СО 2 с плотностью приблизительно от 450 до 1100 кг/м 3, с образованием суспензии, содержащей приблизительно от 25 до 55 мас.% сыпучего твердого углеродсодержащего топлива. 24. Способ по п.21, в котором подают топливную смесь во входную часть камеры сгорания под давлением приблизительно от 40 до 500 бар. 25. Способ по п.21, в котором направляют транспирационную субстанцию сквозь транспирационный элемент в камеру сгорания, так чтобы продукты транспирации, вводимые в камеру сгорания через транспирационный элемент, обеспечивали температуру выходной смеси транспирационной субстанции и продуктов горения вблизи выходной части камеры сгорания в диапазоне приблизительно от 500 до 2000 С. 26. Способ по п.21, в котором сжигание топливной смеси в камере сгорания осуществляют при температуре горения, выбранной так, чтобы негорючие загрязнения, содержащиеся в углеродсодержащем топливе, переходили в жидкое состояние в продуктах горения, и в котором направление транспирационной субстанции сквозь транспирационный элемент включает направление транспирационной субстанции, содержащей диоксид углерода, сквозь транспирационный элемент, так чтобы транспирационная субстанция создавала в камере сгорания непосредственно вблизи транспирационного элемента буферный слой, сформированный так, чтобы предотвращать непосредственное взаимодействие между транспирационным элементом и сжиженными негорючими загрязнениями, а также теплом, сопутствующим продуктам горения. 27. Способ по п.21, в котором сжигание топливной смеси в камере сгорания осуществляют при температуре горения приблизительно от 1300 до 3500 С. 28. Способ по п.21, в котором осуществляют регулирование температуры элемента защитной оболочки высокого давления с помощью соединенного с ним средства теплоотвода, содержащего теплообменную рубашку с циркулирующей в ней жидкостью, соединенную с элементом защитной оболочки высокого давления.