专利名称：一种气态热解产物收集器和应用该收集器的碳质材料热解或干馏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气态热解产物收集器和使用该收集器的碳质材料热解或干馏装置。
背景技术：
产生热、化学产物、或提质燃料的碳质材料热解或干馏可伴随有一系列热化学反应过程。常规热化学反应过程，如热解、气化和液化典型地是平衡反应过程，并产生一系列 价值较低的平衡产物，包括数量占大多数的固体，如焦、半焦等；液体，如焦油、含水溶液等；和气体，如co2、co、ch4等。通常，气化产生应用受限的低级燃料气体，而热解所形成的有价值液态或气态产物的产率又较低。因此，如何提高碳质材料热解或干馏的有价值液态产物的产率是一个非常令人感兴趣的和具有广阔经济价值的课题。由碳质材料热解或干馏而获得的有价值液态产物的产率受多种因素的影响，其既取决于碳质材料的种类和特性，也取决于热解或干馏的具体操作条件，特别是取决于热解或干馏的温度，以及气态热解或干馏产物在热解或干馏条件下的停留时间，因为长时间地停留在热解或干馏条件下会使气态热解产物中所含的气态焦油或油发生二次裂解，从而使冷凝后的液态产物的产率大大降低。因此，通常为了维持或改善热解或干馏液态产物的产率，尽量使气态热解产物在其形成后立即或迅速离开热解或干馏条件，并被迅速激冷以冻结包含气态焦油或油的气态热解产物，以保持随后由气态冷凝为液态的热解产物的产率。然而，由于热解或干馏设备或装置结构的缺陷、以及碳质材料本身对气态热解产物流动的阻碍作用，很难做到热解或干馏的气态产物在其形成后立即就被移出热解或干馏条件或环境。例如，Lurgi-Spuelgas低温热解炉由干燥段、干馏段、冷却段组成。在干燥段中，逆流而上约250°C热气体将煤加热至150°C ;在干馏段中，干燥原煤被燃烧气体加热至500°C 850°C，在煤受热发生热分解后，燃烧气体被冷却至约250°C，生成的半焦进入冷却段被循环气冷却，从干馏段顶部经气管引出的热解气经过冷却、冷凝和分离，变为焦油、热解水和净煤气。该热解炉无法及时排出煤干馏产生的焦油，因此，液态热解产物-焦油的产率较低，而蓄热结构又复杂，并且烟气废热利用也不足。CN1005987B公开了一种“带蓄热室单排炭化室型连续式直立炭化炉”，其由下小烟道、下蓄热室、下斜道、下水平道、燃烧室、炭化室、上水平道、上斜道、上蓄热室及上小烟道等组成，此炉具有炉体热效率高，炉体寿命长，使用砖型种类少等特点，但是增设的蓄热室及连接燃烧室与蓄热室的斜道区使炉体内部结构变得复杂，维修困难，设备投资及维修费用也相应增加，同时在煤料的干馏过程中，因煤料的堆积，干馏产生的气态焦油不能及时排出，因为煤气孔设置在炉顶部，在气态焦油上升的过程中会发生二次裂解，所以液态热解产物-焦油的产率并不高。
CN201071352Y公开了一种“封闭干馏分层炭化管状立式焦炉”，其炭化室采用锥体管式结构，每个炭化室从上到下依次分为烘干段、挥发段、干馏段、炭化段和夹套水冷干熄焦室，各段采用锥体管状炭化管，段与段之间设有煤气排气孔，焦炉本体内设有多组锥体管式炭化室，每组锥体管式炭化室之间密封隔开，每组内的多个锥体管式炭化室沿径向平行均布，在螺旋给煤机末端和螺旋分煤机始端之间设有缓冲流煤管，螺旋分煤机末端和斗式提升机之间设有余煤溢流管，从斗式提升机到余煤溢流管之间封闭且相通，整个过程全封闭，煤气循环利用。上述焦炉虽然设置了烟气热交换管，但其热效率较蓄热结构欠佳，而且大型换热结构的使用，会增加设备的投资及维修费用，另外，上述焦炉的炭化室虽分为多段，但在干馏段中同样存在气态焦油不能及时排出，从而发生二次热解或裂解的问题，所以液态产物-焦油的产率较低。US5636580公开了一种热解系统，该热解系统可用于各种入料的热解蒸馏，其包括一个热解气体抽取口，经过所述热解气体抽取口的热解气体直接被冷凝，从而产生各种冷凝产物。在该热解系统中入料与热解气体的流向正好相反，因此上述热解气体抽取口其实仅是热解气体出口，由于所处的位置，其并不能使热解产生的含有气态焦油的热解气体迅 速或立即离开热解系统，所以，二次热解或裂解仍然无法避免，因此，这一热解系统的液态产物-焦油的产率也较低。上述对比文献的公开内容在此全文引入以作参考。通过对以上现有技术的描述和分析可知提高液态热解产物产率的关键是尽量避免可冷凝的热解产物发生二次裂解，这样就要求包含可冷凝产物的气态热解产物在其形成后尽可能快地离开热解或干馏环境，最好是立即或迅速离开热解或干馏系统，因此，气态热解产物在干馏或热解系统中的停留时间对于提高液态热解产物的产率至关重要。通常，如果气态热解产物在其形成后的10秒内离开热解或干馏环境，并且其温度被迅速降低，发生二次裂解的机会就会大大降低。通常认为只要气态热解产物被激冷到250°c以下，气态焦油的二次裂解和/或热解反应就会立即被终止。综上所述，为了克服上述现有技术中的缺陷，并显著提高液态热解产物的产率，迫切需要对上述现有的热解设备或系统进行改进，在提高设备热效率的同时，改善液态热解
产物的产率。
发明内容
本发明的目的是提供一种可大幅度提高液态热解产物产率和设备热效率的热解碳质材料的新装置和新方法，其旨在克服上述缺陷或解决上述问题的至少一部分、甚至全部，更具体地说，本发明提供了一种气态热解产物收集器和一种包含上述收集器和蓄热体的固态碳质材料热解或干馏装置。根据本发明第一方面，提供一种气态热解产物收集器，所述收集器包括顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部；至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道；
位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。优选地，上述气态热解产物收集器进一步包括至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动，更优选地，在上述气态热解产物收集器中，所述挡料板的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角。根据本发明第二方面，提供一种气态热解产物收集器，所述收集器包括顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部；至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道；至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动；位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。根据本发明第三方面，提供一种气态热解产物收集器，所述收集器包括顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部；至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道，并且所述挡料板的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角；至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动；位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。根据本发明第一至第三方面，在所述气态热解产物收集器中，上述贯穿通道优选为孔、槽、和/或任何规则形状的贯穿开口，更优选为螺旋状的槽口 ；所述气态热解产物出口通常与一个气体收集管相连；而所述桶壁的横截面优选为圆形、椭圆形、方形、矩形、多边形、和/或任何规则形状；所述挡料板沿垂直方向与所述桶壁的外表面优选形成75° -85°的角度，并且所述挡料板沿垂直方向与所述桶壁的外表面形成的角度根据操作要求是可调节的；所述气流导向板沿垂直方向与所述桶壁内表面优选形成35° -55°的角度，并且所述气流导向板沿垂直方向与所述桶壁内表面形成的角度根据操作要求也是可调节的，更优选地，所述气流导向板可覆盖所述贯穿通道，以便必要时清洗所述收集器内部，同时气流导向板也可进一步用于防止由气态冷凝为液态的热解产物回流到所述收集器的外面。根据本发明第四方面，提供一种固态碳质材料热解或干馏装置，该装置包括至少一个热解区或干馏区；其中在每个热解区或干馏区中布置至少一个气态热解产物或气态干馏产物的收集器，所述收集器包括顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部；
至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道；位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。 在上述热解或干馏装置中，所述热解区或干馏区可是热解室或干馏室。优选地，上述热解或干馏装置进一步包括至少一个燃烧室，其中在每个燃烧室中布置一对位于燃烧室上下两端的燃烧喷嘴，每个燃烧喷嘴附近布置蓄热体，以便使燃烧产生的热烟气在离开燃烧室前加热所述蓄热体、或冷空气或常温空气在进入燃烧室中经燃烧喷嘴与燃料进行燃烧之前被所述蓄热体预热。根据本发明第五方面，提供一种固态碳质材料热解或干馏装置，该装置包括至少一个热解区或干馏区，其中在每个热解区或干馏区中布置至少一个气态热解产物或干馏产物的收集器，所述收集器包括顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部；至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道；位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口 ；和至少一个燃烧区或燃烧室，其中在每个燃烧区或燃烧室中布置一对位于燃烧区或燃烧室上下两端的燃烧喷嘴，每个燃烧喷嘴附近布置蓄热体，以便使燃烧产生的热烟气在离开燃烧区或燃烧室前加热所述蓄热体、或冷空气或常温空气在进入燃烧区或燃烧室中经燃烧喷嘴与燃料进行燃烧之前被所述蓄热体预热。根据本发明第四和第五方面，在所述的热解或干馏装置中，所述收集器进一步包括至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动，优选地，所述收集器中的所述挡料板的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角；位于所述燃烧区或燃烧室中的所述烧嘴与蓄热体顶部之间优选存在一个空间，以便储存被蓄热体加热的空气，同时所述蓄热体的下部通常经管道与换向阀相连，以便所述蓄热体在一定的时间间隔内交错地预热冷空气或常温空气和排出热交换后的热烟气，所述蓄热体优选为耐1000°c以上高温的硅酸盐材料颗粒、氧化铁或四氧化三铁颗粒、和/或陶瓷颗粒，更优选为多孔颗粒；所述一对燃烧喷嘴可以间歇交错地工作，以便间歇交错地使热气体加热蓄热体和蓄热体预热冷空气或常温空气。根据本发明第六方面，提供一种上述热解或干馏装置的用途，其被用于热解或干馏固态碳质材料，所述固态碳质材料可选自于煤、煤直接液化残渣、重质渣油、焦、石油焦、油砂、页岩油、碳质工业废料或尾矿、生物质、合成塑料、合成聚合物、废轮胎、市政工业废料、浙青、和它们的混合物，所述煤可进一步为含水量大于15重量％和挥发分大于25重量％的低品位煤，例如褐煤或长焰煤。
图I为本发明气态热解产物收集器一个技术方案的示意图2为本发明气态热解产物收集器一个优选技术方案的示意图；图3为本发明气态热解产物收集器又一个优选技术方案的示意图；图4为本发明包括图3所示的气态热解产物收集器和图5所示的蓄热体的热解或干馏装置一个技术方案的示意图；图5为图4所示的热解或干馏装置的燃烧室结构示意图，其给出了蓄热体和烧嘴的相对位置。
具体实施例方式通过下面参考附图的描述进一步详细解释本发明，其中附图中所示的相对应的或等同的部件或特征用相同的标记数表示。如图I所示，本发明气态热解产物收集器通常可由顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道(16)，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部；至少一个位于所述通道(16)上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板(15)，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板(15)的垂直投影面覆盖上述贯穿通道(16);和位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口(7)。如图2所示，上述气态热解产物收集器优选地可进一步包括至少一个位于所述贯穿通道(16)上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板(17)，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动。所述气流导向板(17)还可防止进入所述收集器内部的由气态冷凝为液态的热解产物回流到所述收集器外，从而导致液态热解产物产率的降低。如图3所示，在上述气态热解产物收集器中，更优选地，所述挡料板(15)的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角，这样的结构可不改变碳质材料在热解区或干馏区的流动方向，同时可进一步阻止固态碳质材料进入上述收集器内部。如上所述，所述气态热解产物收集器有多种表现形式，其组成部分、例如桶壁、挡料板(15)、贯穿通道(16)、气流导向板(17)、以及气态热解产物出口(7)也有多种结构和操作方式，在本发明上述描述的启示下，本领域普通技术人员凭借自己的专业常识可很容易地构思或设计出这些结构和操作方式。这里，为了节省篇幅，省去其详细描述。上述气态热解产物收集器在热解区或干馏区中可沿着碳质材料流动的方向布置，通常讲，所述收集器内外之间会有一个温度差，这样，气态热解产物不仅经所述收集器被立即或迅速移出热解或干馏环境之外，而且进入所述收集器中的气态热解产物温度还会有一定的降低，结果可最大程度地保留或提高液态热解产物的产率。为了使所述收集器内外温差变得明显，更优选地，上述气态热解产物收集器的组成部分、例如桶壁、挡料板(15)、贯穿通道(16)、气流导向板(17)、以及气态热解产物出口(7)的至少一个表面涂覆有绝热涂层，例如耐高温陶瓷涂层，这样的示范性实例例如是氧化锆陶瓷涂层或碳化硅陶瓷涂层。上述气态热解产物收集器可被广泛用在各种间接传热和直接传热的热解或干馏装置或系统中，其可使所述装置和系统的液态热解产物的产率获得大幅度的提高，优选地，上述气态热解产物收集器被用在间接传热的热解或干馏装置或系统中，更优选地，上述气态热解产物收集器被用在具有独立炭化室和独立燃烧室的热解或干馏装置或系统中。当上述气态热解产物收集器被用在具有独立炭化室和独立燃烧室的炭化炉中时，在每个独立燃烧室中优选布置一对位于燃烧室上下两端的燃烧喷嘴，每个燃烧喷嘴附近布置蓄热体，以便使燃烧产生的热烟气或热气体在离开燃烧室前加热所述蓄热体、或冷空气或常温空气在进入燃烧室中经燃烧喷嘴与燃料进行燃烧之前被所述蓄热体预热。在燃烧喷嘴附近设置蓄热体的好处是显而易见的，其可充分利用燃烧产生的热烟气或热气体的余热预热冷空气或常温空气，从而提高炭化炉的热效率。同样，如上所述，燃烧喷嘴和所述蓄热体也可具有多种结构和操作方式，在本发明上述描述的启示下，本领域普通技术人员凭借自己的专业常识可很容易地构思或设计出这些结构和操作方式。这里，为了节省篇幅，省去其详细描述。除了所述烧嘴与蓄热体顶部之间可存在一个空间，以便储存被蓄热体加热的空气外，所述蓄热体的下部还可经管道与换向阀相连，以便所述蓄热体在一定的时间间隔内交错地预热冷空气或常温空气和排出热交换后的热烟气，这样，所述一对燃烧喷嘴就可间歇交错地工作或运行。优选地，所述蓄热体为耐1000°C以上高温的硅酸盐材料颗粒、氧化铁或四氧化三铁颗粒、和/或陶瓷颗粒，更优选地，它们是多孔的颗粒，这样的蓄热体既可以商购，也可以自己制备。硅酸盐材料多孔颗粒或陶瓷多孔颗粒的示范性实例可例如是粘土烧结多孔颗粒或氧化铝多孔颗粒。在使用时，大量的上述颗粒聚集或堆积形成一个蓄热体整体，其间会有空气穿越的通道，冷空气或常温空气在穿越这些通道时与上述热颗粒表面接触而被加热。包括上述气态热解产物收集器和/或上述蓄热体的热解或干馏装置或系统可被用于热解或干馏各种固态碳质材料，例如煤、煤直接液化残渣、重质渣油、焦、石油焦、油砂、页岩油、碳质工业废料或尾矿、生物质、合成塑料、合成聚合物、废轮胎、市政工业废料、浙青、和它们的混合物，而优选地被用于热解含水量高、挥发分也高的低级煤种，例如含水量大于15重量％和挥发分大于25重量％的低品位煤，而特别优选地被用于热解或干馏褐煤或长焰煤。图4给出了本发明包括图3所示的气态热解产物收集器和图5所示的蓄热体的热解或干馏装置一个技术方案的示意图。其为一个具有独立炭化室和独立燃烧室的炭化炉。所述炭化炉的炉体结构如图4所示，炉顶部为加煤车(1)，加煤车(I)通过轨道机构运动，其下部设置有气动锁斗阀(2)，炭化室(3)与燃烧室(4)交错相间排布，炭化室(3)中设置有上述图3所示的气态热解产物收集器(5)，燃烧室(4)中设置有燃烧喷嘴出口
(6)，所述收集器(5)下部设置有气态热解产物出口(7)，出口(7)与一集气管相连，炭化室
(3)下部的空间中设置有冷却喷淋结构(8)，再下面连接有排焦系统(9)-(14)。上述炭化炉的燃烧室(4)的结构如图5所示，所述一对燃烧喷嘴(18)位于燃烧室的上下两端，在每个燃烧喷嘴(18)的附近有由众多颗粒组成的蓄热体(19)，燃料管道(21)紧靠燃烧喷嘴(18)，蓄热体(19)顶部与燃烧喷嘴(18)之间有一空间用于储存被加热的空气并缓冲气体作用，而蓄热体的下部通过管道与换向阀(20)相连，以便所述蓄热体(19)在一定的时间间隔内交错地预热冷空气或常温空气和排出热交换后的热烟气，所述一对燃烧喷嘴可间歇交错地工作，换向阀(20)在控制系统作用下，定期变换废烟气与空气的流向。所述气态热解产物收集器(5)为一顶端密封的桶壁状容器，在桶壁外表面上焊接有多个形成鱼鳞状的挡料板(15)，而在桶壁内表面上焊接有多个气流导向板(17)，以确保进入所述收集器(5)中的气态热解产物向下流动，所述气流导向板(17)也可作为防止进入所述收集器(5)中的由气态冷凝为液态的热解产物回流到所述收集器(5)外面的液体挡板，收集器(5)顶端采用不锈钢材质钢板密封焊接，下端的气态热解产物出口(7)与一集气 管相连，收集器(5)内部与外部通过进气孔形式的贯穿通道(16)相通。其中，挡料板(15)呈75° 85°开度鱼鳞状，以防止碳质材料堵塞贯穿通道(16)或进入收集器(5)中；因为炭化室(3)呈负压状态，贯穿通道(16)可及时将在炭化室(3)中形成的气态热解产物从炭化室(3)中排入收集器(5)中；气流导向板(17)呈35° 55°开度齿状或倒刺状，气态热解产物经气流导向板(17)折流后进入所述收集器(5)中并向下流动，气流导向板(17)也可防止冷凝的热解产物液滴从所述收集器(5)中回流到炭化室(3)中；气态热解产物向下流动，经与下端出口(7)相通的集气管送出，这样可避免气态热解产物流经高温料层、炉体空间或炉墙，从而避免气态热解产物中所含的气态焦油或油因持续承受高温而发生二次热裂解，结果，液态热解产物的产率被大幅度提高。需要说明的是挡料板(15)和气流导向板(17)的开合程度或开合角度根据操作要求是可以调节的，其可依据气态热解产物的数量或生成量进行控制，另外，在所述收集器(5)内部污垢较多时，可闭合气流导向板(17)，以对所述收集器(5)内部进行清洗，此时气流导向板(17)可避免使洗液进入炭化室(3)中，从而损坏炭化室(3);经所述集气管送出的气态热解产物依次通过旋风机分离、初冷换热、冷凝和电捕焦油等处理，从而经分离获得焦油和纯净煤气。一部分纯净煤气可被送至燃烧室(4)中作为燃料燃烧，以便为干馏提供热量，另一部分纯净煤气可被送至半焦冷却段的喷淋冷却器(8)中作为半焦冷却介质使用，余下的纯净煤气可外送作为居民生活燃料使用；而焦油经加工分离后，可作化工原料使用。上述部分纯净煤气通过燃料管道(21)被输送至燃烧喷嘴(18)中，与被蓄热体
(19)加热的空气混合燃烧，燃烧所获得的热烟气对布置有上述收集器(5)的炭化室(3)进行加热，高温废烟气的余热被另一相对的蓄热体(19)所吸收，热交换后的低温废烟气经换向阀(20)由风机排出，并经除尘/脱硫处理后排入大气中。通过换向阀(20)变换气体流向，冷空气或常温空气通过另一相对的蓄热体(19)被加热，与煤气混合后经另一相对的燃烧喷嘴燃烧，燃烧所获得的热烟气同样对炭化室(3)进行加热，从而达到循环蓄热效果，换向阀(20)可通过控制系统变换气体流向。在碳质材料热解或干馏完成后，启动半焦冷却设备和排焦设备(9) (14)，将生成的半焦冷却并排出炭化炉外，再通过半焦输送设备，将半焦输送至存储场所。实施例实施例I采用图4所示的炭化炉对褐煤⑴进行干馏提质，所用褐煤⑴的工业分析和元素分析结果表示在下面的表I和表2中，其中工业分析和元素分析的基准均是空气干燥基，而元素分析仅针对有机物进行分析，不包括灰分和水分。表I
权利要求
1.一种气态热解产物收集器，包括 顶端密封的桶壁； 至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部； 至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道； 位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。
2.根据权利要求I所述的气态热解产物收集器，进一步包括 至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动。
3.根据权利要求I或2所述的气态热解产物收集器，其中所述挡料板的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角。
4.一种气态热解产物收集器，包括 顶端密封的桶壁； 至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部； 至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道； 至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动； 位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。
5.一种气态热解产物收集器，包括 顶端密封的桶壁； 至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部； 至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道，并且所述挡料板的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角； 至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动； 位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。
6.根据权利要求1，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中上述贯穿通道为孔、槽、和/或任何规则形状的贯穿开口。
7.根据权利要求6所述的气态热解产物收集器，其中所述贯穿通道为螺旋状的槽口。
8.根据权利要求1，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中上述气态热解产物出口与气体收集管相连。
9.根据权利要求1，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中所述桶壁的横截面为圆形、椭圆形、方形、矩形、多边形、和/或任何规则形状。
10.根据权利要求I，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中所述挡料板沿垂直方向与所述桶壁的外表面形成75° -85°的角度。
11.根据权利要求1，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中所述挡料板沿垂直方向与所述桶壁的外表面形成的角度根据操作要求是可调节的。
12.根据权利要求2，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中所述气流导向板沿垂直方向与所述桶壁内表面形成35° -55°的角度。
13.根据权利要求2，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中所述气流导向板沿垂直方向与所述桶壁内表面形成的角度根据操作要求是可调节的。
14.根据权利要求2，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中所述气流导向板可覆盖所述贯穿通道，以便清洗所述收集器内部。
15.根据权利要求2，4和5任何之一所述的气态热解产物收集器，其中气流导向板进一步用于防止由气态冷凝为液态的热解产物回流到所述收集器的外面。
16.一种固态碳质材料热解或干馏装置，包括 至少一个热解区或干馏区；其中在每个热解区或干馏区中布置至少一个气态热解产物或气态干馏产物的收集器，所述收集器包括 顶端密封的桶壁； 至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部； 至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道； 位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口。
17.根据权利要求16所述的热解或干馏装置，其中所述的热解区或干馏区是热解室或干馏室。
18.根据权利要求17所述的热解或干馏装置，进一步包括 至少一个燃烧室，其中在每个燃烧室中布置一对位于燃烧室上下两端的燃烧喷嘴，每个燃烧喷嘴附近布置蓄热体，以便使燃烧产生的热烟气在离开燃烧室前加热所述蓄热体、或冷空气或常温空气在进入燃烧室中经燃烧喷嘴与燃料进行燃烧之前被所述蓄热体预热。
19.一种固态碳质材料热解或干馏装置，包括 至少一个热解区或干馏区，其中在每个热解区或干馏区中布置至少一个气态热解产物或干馏产物的收集器，所述收集器包括 顶端密封的桶壁； 至少一个位于桶壁上的贯穿通道，用于使气态热解产物穿过所述通道由外面进入所述收集器内部； 至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，用于阻止固态碳质材料进入上述收集器内部，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道； 位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口 ；和 至少一个燃烧区或燃烧室，其中在每个燃烧区或燃烧室中布置一对位于燃烧区或燃烧室上下两端的燃烧喷嘴，每个燃烧喷嘴附近布置蓄热体，以便使燃烧产生的热烟气在离开燃烧区或燃烧室前加热所述蓄热体、或冷空气或常温空气在进入燃烧区或燃烧室中经燃烧喷嘴与燃料进行燃烧之前被所述蓄热体预热。
20.根据权利要求16-19任何之一所述的热解或干馏装置，其中所述收集器进一步包括 至少一个位于所述贯穿通道上方并被安装在所述桶壁内表面上的气流导向板，用于使进入上述收集器内部的气态热解产物向下流动。
21.根据权利要求16-19任何之一所述的热解或干馏装置，其中所述收集器中的所述挡料板的垂直横截面形状为由两条直线的端点交叉形成的角
22.根据权利要求18或19所述的热解或干馏装置，其中所述烧嘴与蓄热体顶部之间存在一个空间，以便储存被蓄热体加热的空气。
23.根据权利要求18或19所述的热解或干馏装置，其中所述蓄热体的下部经管道与换向阀相连，以便所述蓄热体在一定的时间间隔内交错地预热冷空气或常温空气和排出热交换后的热烟气。
24.根据权利要求18或19所述的热解或干馏装置，其中所述蓄热体为耐1000°C以上高温的硅酸盐材料颗粒、氧化铁或四氧化三铁颗粒、和/或陶瓷颗粒。
25.根据权利要求24所述的热解或干馏装置，其中所述颗粒是多孔的。
26.根据权利要求18或19所述的热解或干馏装置，其中所述一对燃烧喷嘴间歇交错地工作。
27.一种根据权利要求16-26任何之一所述的热解或干馏装置的用途，其被用于热解或干馏固态碳质材料。
28.根据权利要求27所述的热解或干馏装置的用途，其中所述固态碳质材料选自于煤、煤直接液化残渣、重质渣油、焦、石油焦、油砂、页岩油、碳质工业废料或尾矿、生物质、合成塑料、合成聚合物、废轮胎、市政工业废料、浙青、和它们的混合物。
29.根据权利要求28所述的热解或干馏装置的用途，其中所述煤进一步为含水量大于15重量％和挥发分大于25重量％的低品位煤。
30.根据权利要求29所述的热解或干馏装置的用途，其中所述煤进一步为褐煤或长焰煤。
全文摘要
本发明公开了一种气态热解产物收集器、和使用该收集器的热解或干馏装置，所述装置包括至少一个热解区或干馏区、和至少一个燃烧区或燃烧室，其中在每个热解区或干馏区中布置至少一个气态热解产物或干馏产物的收集器，所述收集器包括顶端密封的桶壁；至少一个位于桶壁上的贯穿通道；至少一个位于所述通道上方并被安装在所述桶壁外表面上的挡料板，其中所述挡料板的垂直投影面覆盖上述贯穿通道；位于桶壁底部或下部的气态热解产物出口，在每个燃烧区或燃烧室中布置一对位于燃烧区或燃烧室上下两端的燃烧喷嘴，每个燃烧喷嘴附近布置蓄热体，以便使热烟气加热蓄热体、或冷空气或常温空气被蓄热体预热。
文档编号C10B27/00GK102952555SQ20111024904
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者张永发, 郭小汾, 徐英, 翁力, 刘科, 田福海 申请人:北京低碳清洁能源研究所