本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种烟气分配器及烧结烟气循环装置。
背景技术：
烧结是钢铁冶炼中的以这个重要环节，在燃烧过程中将产生大量烟气，据统计，每生产一顿烧结矿大约产生4000～6000m3的烟气，其携带粉尘量较大，而且含有部分腐蚀性气体，造成了大气污染和金属部件的持续腐蚀。随着国家环保政策的日益严格，合理的对烧结烟气进行处理已经成为了一项迫在眉睫的任务。
其中，烧结烟气循环利用技术，是指烧结生产过程中产生的一部分热烟气不排入大气，而是经过简单处理后返回烧结料层再次利用。采用烧结烟气循环利用技术，可明显减少排入大气的烟气量(指单位烧结面积或单位产品对应的排放量)，降低烧结烟气处理设施的投资、运行费用以及固体燃料消耗，提高热利用效率，增加烧结矿产量等优点。因此，烧结燃气循环利用技术既能为治理烧结烟气污染创造有利条件，又能回收一部分烟气显热，是烧结工艺向绿色发展模式转变的有效手段之一。
根据循环烟气来源，烧结烟气循环工艺分为内循环和外循环两种工艺：内循环工艺过程如图1所示：将主厂房内温度较高、O2含量较高、SO2含量较低的烧结烟气进行循环，与环冷循环热废气在烟气混合器中混匀，进入烧结机车台上的循环烟气罩内，再次通过烧结料层参与烧结过程；外循环工艺过程如图2所示：将主抽后烟道内的烧结烟气加以循环利用，同时为了提高烧结料层用风的风温和氧含量，将环冷机中低温段的热废气也兑入到这部分烟气中，经烟气混合器混匀后，进入烧结机车台上的循环烟气罩内，再次通过烧结料层参与烧结过程。
而烧结机抽风烧结的工作过程为：当空的烧结机台车运行到烧结机头部的布料机下面时，铺底料和烧结混合料依次装在烧结机台车上，经过点火器时混合料中固体燃料被点燃，与此同时，台车下部的真空室开始抽风，与烧结机台车面接触的烟气便被向下抽走，使烧结过程自上而下的进行，控制台车速度，保证台车到达烧结机尾部时，全部料都已烧结完毕。
所以回到烧结机台车面的烟气必须均匀分布才有利于烧结过程的顺利进行。因此，在烧结烟气循环利用过程中，在烟气混合器之后，还需安装一种烟气分配器，目的是将经过烟气混合器充分混合后的烟气合理的分布到烧结机车台上，提高烧结矿产质量，为整个烧结烟气循环工艺能发挥节能减排和增产降耗提供保障。
现有的烟气分配器的主要形式主要分为两种：一种如图3和图4所示：将烧结生产中用于循环的烟气(包括大烟道内烟气和环冷机上热废气在烟气混合器内充分混合后的烟气、大烟道内烟气和冷空气在烟气混合器混合后的烟气、直接循环大烟道上的烟气、直接循环冷机上热废气的烟气)通过一根圆管充当的分配器进行分配后，送入烧结机台车上的循环烟气罩内参与烧结生产；另一种如图5所示：是直接在循环烟道上进行烟气分配，再将分配后，送入烧结机台车上的循环烟气罩内参与烧结生产。而烟气回到烧结机台面一般是通过一个四通阀或者五通阀，由一个大管道分配成四、五个管道沿着烧结机厂房往上爬到烧结机台车面平台，将烟气送入烧结机台车上的循环烟气罩内参与烧结生产。
上述的两种烟气分配器形式，均没有考虑到循环烟气在烧结机台车上的合理均匀分布，存在直观烟气流量、烟气温度和烟气成分分布不均的问题，导致在烧结生产过程中，整个烧结烟气循环工艺的节能减排和增产降耗效果较差。而且，一般是通过手动蝶阀调节流量，进行烟气分配，但是操作难度大，很难调均匀，大大增加了现场施工、运行及检修成本。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种烟气分配器及烧结烟气循环装置，以解决现有的烧结烟气循环利用技术存在的烟气分配器不能将循环烟气在烧结机台车上合理均匀分布，导致节能减排和增产降耗效果较差的问题。
为此目的，第一方面，本发明提供一种烟气分配器，所述烟气分配器包括：主风管和至少两个断面直径不同的第一从风管，所述主风管的断面直径大于所述第一从风管中最大的断面直径；
所述主风管的第一端与所述第一从风管中断面直径最大的从风管连通，所述第一从风管依次连通，且连通后第一从风管的断面直径沿远离所述主风管的方向依次递减，所述主风管上设有烟气进口和烟气出口，所述第一从风管上均设有烟气出口。
其中，所述烟气分配器还包括至少两个断面直径不同的第二从风管，所述主风管的断面直径大于所述第二从风管中最大的断面直径；
所述主风管的第二端与所述第二从风管中断面直径最大的从风管连通，所述第二从风管依次连通，且连通后第二从风管的断面直径沿远离所述主风管的方向依次递减，所述第二从风管上均设有烟气出口。
其中，所述主风管的第二端为封闭状态。
其中，所述烟气进口设置在所述主风管的第二端。
其中，根据所述主风管上的烟气出口和所述第一从风管上的烟气出口中每两个烟气出口处的静压相等和烟气流量相等，计算所述主风管的断面直径、所述第一从风管的断面直径、所述主风管上的烟气进口和烟气出口的尺寸以及所述第一从风管上的烟气出口的尺寸。
其中，在所述烟气进口未设置在所述主风管侧壁中心处时，所述主风管内还设有导流板。
其中，所述主风管上的烟气出口处、所述第一从风管上的烟气出口处均设有测温装置、测压装置和测烟气流量装置中的至少一项。
其中，所述主风管上的烟气出口、所述第一从风管上的烟气出口为方形或圆形。
第二方面，本发明提供一种烧结烟气循环装置，所述烧结烟气循环装置包括如上所述的烟气分配器。
其中，所述烟气分配器上的烟气出口通过烟气分配支管与烧结机车台上的循环烟气罩连接，所述烟气分配器上的烟气进口与烟气进气管连接。
本发明提供的一种烟气分配器和烧结循环烟气装置，将主风管和至少两个断面直径不同的第一从风管连通构成烟气分配器，其中，主风管的断面直径大于第一从风管中最大的断面直径，构成的烟气分配器中的第一从风管的断面直径沿远离主风管的方向上依次递减，形成梯级递减形状。可有效将进入其中的循环烟气合理均匀的送入烧结机台车上的循环烟气罩内，提高了烧结矿产质量，降低了固体燃料的消耗，保证了烧结烟气循环处理过程的节能减排和增产降耗的效果。而且，该烟气分配器结构简单，便于大规模生产，不需要转动部件和任何动力，容易安装运行；利用该烟气分配器能稳定烟道烟气成分、稳定烟气流量、避免烟道积灰和磨损。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为现有技术中提出的烧结烟气内循环工艺的模式示意图；
图2为现有技术中提出的烧结烟气外循环工艺的模式示意图；
图3为现有技术中提出的将圆管充当分配器的结构示意图；
图4为现有技术中提出的将圆管充当分配器的结构示意图；
图5为现有技术中提出的直接在循环烟道上进行烟气分配的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图9为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图10为本发明一实施例提供的一种烟气分配器结构示意图；
图11为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图12为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图13为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图14为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图15为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图16为本发明一实施例提供的一种烟气分配器的结构示意图；
图17为本发明一实施例提供的一种烧结循环烟气装置的结构示意图。
附图标记说明
图中：1：烟气分配器 2：主风管 3-1：第一从风管A 3-2：第一从风管B 3-3：第一从风管C 3-4：第一从风管D 4-1：第二从风管A 4-2：第二从风管B 4-3：第二从风管C 4-4：第二从风管D 5：烟气进口 6：烟气出口 6-1：第一烟气出口A 6-2：第一烟气出口B 6-3：第一烟气出口C 6-4：第一烟气出口D 7：烟气分配支管7-1：第一烟气分配支管A 7-2：第一烟气分配支管B 7-3：第一烟气分配支管C 7-4：第一烟气分配支管D 7-5：第二烟气分配支管A7-6：第二烟气分配支管B 7-7：第二烟气分配支管C 7-8：第二烟气分配支管D 7-9：烟气分配支管A 7-10：烟气分配支管B 8：导流板 9：烧结机台车 10：循环烟气罩 9-1：第一除尘器 9-2：第二除尘器 9-3：第三除尘器 9-4：脱硫系统 9-5：烟气分配室 10-1烧结循环风机 10-2：环冷循环风机 10-3：第一风机 10-4：第二风机。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
如图6所示，本公开一实施例提供了一种烟气分配器，该烟气分配器包括：主风管2、断面直径不同的第一从风管A(3-1)、第二从风管B(3-2)、第三从风管C(3-3)及第一从风管D(3-4)；而且，主风管2的断面直径最大；第一从风管A(3-1)、第一从风管B(3-2)、第一从风管C(3-3)及第一从风管D(3-4)的断面直径依次递减，且均小于主风管2的断面直径；主风管2的第一端与第一从风管A(3-1)、第一从风管B(3-2)、第一从风管C(3-3)及第一从风管D(3-4)依次连通，主风管2上设有烟气进口5和烟气出口6，第一从风管A(3-1)、第一从风管B(3-2)、第一从风管C(3-3)及第一从风管D(3-4)上依次设有第一烟气出口、第一烟气出口、第一烟气出口、第一烟气出口。
本实施例提供的一种烟气分配器，将主风管和至少两个断面直径不同的第一从风管连通构成烟气分配器，其中，主风管的断面直径大于第一从风管中最大的断面直径，构成的烟气分配器中的第一从风管的断面直径沿远离主风管的方向上依次递减，形成梯级递减形状。可有效将进入其中的循环烟气合理均匀的送入烧结机台车上的循环烟气罩内，提高了烧结矿产质量，降低了固体燃料的消耗，保证了烧结烟气循环处理过程的节能减排和增产降耗的效果。而且，该烟气分配器结构简单，便于大规模生产，不需要转动部件和任何动力，容易安装运行；利用该烟气分配器能稳定烟道烟气成分、稳定烟气流量、避免烟道积灰和磨损。
在上述实施例中，主风管2、至少两个第一从风管为断面直径不同的筒体。
在上述实施例中，通过变径管将主风管2、第一从风管A(3-1)、第二从风管B(3-2)、第三从风管C(3-3)及第一从风管D(3-4)依次连通。
需要说明的是，本实施例中的从风管的数量仅为举例说明，本实施例不限定从风管的具体数量，本领域技术人员可根据实际情况改变从风管的数量。
如图7所示，本公开另一实施例提供了一种烟气分配器，在上述实施例提供的一种烟气分配器的基础上改变了从风管的数量，具体为增加了第二从风管A(4-1)、第二从风管B(4-2)、第二从风管C(4-3)及第二从风管D(4-4)，且第二从风管A(4-1)、第二从风管B(4-2)、第二从风管C(4-3)及第二从风管D(4-4)得断面直径依次递减且均小于主风管2的断面直径。主风管2的第二端与第二从风管A(4-1)、第二从风管B(4-2)、第二从风管C(4-3)及第二从风管D(4-4)依次连通，在第二从风管A(4-1)、第二从风管B(4-2)、第二从风管C(4-3)及第二从风管D(4-4)均设有第二烟气出口、第二烟气出口、第二烟气出口、第二烟气出口。构成以主风管2为中心的对称结构的烟气分配器。
本实施例提供的一种烟气分配器，是以主风管为中心的对称结构，烧结循环烟气进入本实施例中的烟气分配器后，一部分循环烟气向主风管的第一端流动，另一部分循环烟气向主风管的第二端流动，这种对称的结构形式加快了循环烟气的流动速度，可最大程度的将循环烟气合理均匀的分布在烧结机台车上的循环烟气罩内。
需要说明的是，本实施例中的主风管2上还设有烟气出口A、烟气出口B，烟气出口A和烟气出口B设置在主风管上烟气出口6的两侧，且为对称分布。
本实施例中的烟气分配器中的主风管2上设置多个烟气出口，可加速循环烟气的流动，使得循环烟气更快速的流向烧结机台车上的循环烟气罩内。
优选地，各风管上的烟气出口的数量为至少一个。
需要说明的是，各风管管壁上的烟气出口的数量根据烧结循环烟气量和循环烟气的流动速度确定。本领域技术人员可根据实际情况增加烟气出口的数量，但是增加后的烟气出口的总数量一般不能超过烟气分配器的节数。
但还需说明的是，在实际工业设计应用过程中，设置的烟气出口的总数量是可以超过烟气分配器的节数，因为当两个支管得烟气流动速度和风量相当时，不需要每个支管取一样的截面积。这种情况下可以在一节分配器上有多个支管，如图8和图9所示。
需要说明的是，本实施例中以将增加的从风管与主风管的第二端连通为例进行说明，本实施例不限定从风管的数量是增加还是减少，以及增加的从风管与主风管的具体连通方式，本领域技术人员可根据实际情况，将增加的从风管与主风管的第一端连通或第二端连通。
如图10所示，本公开以实施例提供了一种烟气分配器，在上述实施例的基础上减少了从风管的数量。
需要说明的是，主风管和增加后总的数量的从风管依次连通后的长度不能超过烧结机台车上的循环烟气罩的总长度。
如图11所示，本公开另一实施例提供了一种烟气分配器，在上述公开的实施例的基础上，将主风管2的第二端进行封闭，并将烟气进口5设置在主风管2的第二端上。
优选地，将烟气进口5设置在主风管2的第二端的中心位置。
需要说明的是，将烟气进口设置在中心位置，能使循环烟气更快速、均匀的进行流动，以使循环烟气合理、均匀、快速的分布在烧结机台车上。
需要说明的是，本实施例不限定烟气进口5在主风管2的第二端上的具体位置，本领域技术人员可根据实际情况将烟气进口5设置在主风管上的任意位置，具体如图12和图13所示。但是循环烟气的流动速度和分布效果都没有将烟气进口5设置在主风管2的第二端的中心位置好。
需要说明的是，本实施例中烟气分配器为非对称结构，但仅为举例说明，本实施例不限定烟气分配器的其它具体结构形式，本领域技术人员可根据实际情况，利用本实施例的思想，构造出其它非对称结构的烟气分配器。
对非对称结构形式的烟气分配器的举例说明如下：
(1)如图14所示，本实施例提供的一种非对称结构的烟气分配器，主风管的两端依次连通不同数量的从风管，且连通后的从风管的断面直径沿远离主风管2的方向依次递减。
需要说明的是，本实施例中的主风管2的两端连通的风管中，对应位置的从风管的断面直径可相同，也可不同。
举例说明，如图15所示，主风管的两端连通的风管的断面直径不相同。
(2)如图16所示，本实施例提供的一种非对称结构的烟气分配器，主风管2的两端依次连通数量相同的从风管，但对应位置上的从风管的断面直径不相同。
需要说明的是，上述实施例中的烟气分配器的对称结构和非对称结构仅为举例说明，本领域技术人员可根据实际情况，利用本实施例的思想，构造其它形状的烟气分配器。
具体地，在上述实施例中，根据主风管2上的烟气出口处、从风管上的烟气出口处的静压相等和循环烟气流量相等，计算主风管2的断面直径、第一从风管和第二从风管的断面直径、主风管2上的烟气进口和烟气出口的尺寸以及第一从风管上和第二从风管的烟气出口的尺寸。
需要说明的是，静压保持相等的条件为：烟气分配器上的任意两个烟气出口间的动压降等于这两个烟气出口间的阻力。烟气出口处的流量系数相等的条件与各烟气出口的形状、烟气出口的出流角、沿其出口的流出风量以及烟气出口前的风量之比有关。
具体地，根据每个烟气出口处的静压相等及循环烟气流量系数相等计算每个风管的断面直径，根据每个烟气出口处的循环烟气的流量计算烟气进口的尺寸，根据各烟气出口处的循环烟气的流量和循环烟气流动速度计算每个烟气出口的尺寸。
举例说明，在烧结循环烟气为35000m3/min，循环烟气流动速度为22m/s，可设置10个烟气出口，1个烟气进口，8个从风管，分别为第一从风管A(3-1)、第一从风管B(3-2)、第一从风管C(3-3)、第一从风管D(3-4)、第二从风管A(4-1)、第二从风管B(4-2)、第二从风管C(4-3)及第二从风管D(4-4)，其中，主风管2的断面直径为6m，第一从风管和第二从风管的断面直径从大到小均依次为5.1m、4.4m、3.7m、2.7m，烟气出口处的循环烟气流动速度为32m/s，烟气分配支管的长度为2.2m、宽度为1.2m。
在烧结循环烟气量为8500m3/min，循环烟气流动速度为24m/s，可设置4个烟气出口，1个烟气进口，4个从风管，分别为2各第一从风管和2个第二从风管，主风管2的断面直径为4m，第一从风管和第二从风管的断面直径从大到小均依次为3m、2.3m，烟气出口处的循环烟气流动速度为33m/s，烟气分配支管的长度为1.5m、宽度为0.6m。
在上述实施例中，当烟气进口5未设置在主风管2侧壁中心位置时，主风管2内还设有导流板8。
具体地，在主风管2内设有两块导流板8，可将进入主风管2中的循环烟气平均的分成两部分，分别流向主风管2的两端。
需要说明的是，如果不在主风管内设有导流板，进入主风管中循环烟气会出现向主风管两侧分布不均匀的情况，导致进入烧结机台车上的循环烟气分布情况不理想。
本实施例提供的一种烟气分配器，当烟气进口未设置在主风管的中心位置时，在主风管内设有导流板，将循环烟气快速均匀度分成两部分，便于循环烟气进入主风管后快速充分的像主风管的两侧分布流动。
具体地，主风管2为三通形式管件。
具体地，主风管2与其余风管呈焊接形式连接或配对法兰形式连接。
具体地，循环烟气通过烟气混合器进行混合后，进入上述烟气分配器后进行分配的原理为：
(1)循环烟气从烟气进口5进入烟气分配器1后，首先进入三通切换阀，经过两块导流板导流后，均匀的分成两部分烟气向烟气分配器1的左侧和右侧流出。
(2)流向左侧的一半循环烟气流动到烟气出口B(6-10)时，1/5的烟气通过烟气出口B(6-10)进入烧结机台车面的循环烟气罩10内；剩余4/5烟气进入第二从风管A(4-1)内，当循环烟气流动到第二烟气出口A(6-5)时，又有1/5的循环烟气通过第二烟气出口A(6-5)进入烧结机台车面；剩余3/5烟气进入第二从风管B(4-2)，移动到第二烟气出口B(6-6)时，又有1/5的烟气通过第二烟气出口B(6-6)进入烧结机台车面；剩余2/5烟气进入第二从风管C(4-3)，移动到第二烟气出口C(6-7)时，又有1/5的烟气通过第二烟气出口C(6-7)进入烧结机台车面；剩余1/5烟气进入第二从风管D(4-4)，移动到第二烟气出口D(6-8)时，剩余1/5的烟气通过第二烟气出口D(6-8)进入烧结机台车面。
(2)流向右侧的一半循环烟气移动到烟气出口A时，1/5的烟气通过烟气出口A进入烧结机台车面；剩余4/5烟气进入第一从风管A(3-1)，移动到第一烟气出口A(6-1)时，又有1/5的烟气通过第一烟气出口A(6-1)进入烧结机台车面；剩余3/5烟气进入第一从风管B(3-2)，移动到第一烟气出口B(6-2)时，又有1/5的烟气通过第一烟气出口B(6-2)进入烧结机台车面；剩余2/5烟气进入第一从风管C(3-3)，移动到第一烟气出口C(6-3)时，又有1/5的烟气通过第一烟气出口C(6-3)进入烧结机台车面；剩余1/5烟气进入第一从风管D(3-4)，移动到第一烟气出口D(6-4)时，剩余1/5的烟气通过第一烟气出口D(6-4)进入烧结机台车面。
在上述实施例中，在主风管2上的烟气出口处、第一从风管上的烟气出口处、第二从风管上的烟气出口处均设有测温装置、测压装置和测烟气流量装置中的至少一项。
需要说明的是，测温装置、测压装置以及测循环烟气流量装置可以准确的测量出通过烟气分配支管的循环烟气的温度、流动速度所产生的压力以及流量的情况，可以直观地根据测量的烧结烟气循环工艺过程的数据，查看循环烟气分配是否均匀。整个过程自动化，不需要人工现场调节，节省了运行成本。
优选地，上述实施例中的各烟气出口为方形。
优选地，上述实施例中的各烟气出口为长方形。
需要说明的是，本实施例中的各烟气出口为方形，能够增加烟气散开面，使得烟气在短时间内均匀分布在烧结机台车上，尤其是长方形的烟气出口，其长度方向与台车平行，可保证烟气匀速平铺散开。
需要说明的是。本实施例中的各烟气出口的形状为方形，但本实施例不限定各烟气出口的具体形状，本领域技术人员可根据实际情况，将各烟气出口设定为圆形或其它形状。
可选地，循环烟气可以水平的进入烟气分配器内，也可以垂直的进入烟气分配器内。
可选地，烟气进口的形状为方形或圆形。
需要说明的是，本实施例不限定烟气进口的具体形状，本领域技术人员可根据实际情况，将烟气进口设置为其它的形状。
如图17所示，本公开另一实施例提供了一种烧结烟气循环装置，该装置包括上述实施例公开的烟气分配器。
在本实施例中，烟气分配器上的各个烟气出口通过烟气分配支管与烧结机车台上的循环烟气罩连接，烟气分配器上的烟气进口与烟气管进气连接。
具体地，烟气分配支管的尺寸根据循环烟气量和循环烟气的流动速度计算得到。
具体地，烟气分配支管为方形或圆管形。
优选地，烧结机台车上的循环烟气罩为弧形。
需要说明的是，本实施例中的循环烟气罩的形状为弧形，但本实施例不限定循环烟气罩的具体形状，本领域技术人员可根据实际情况采用方形或者其它形式。但采用弧形有利于循环烟气的充分流动。
需要说明的是，该烟气分配器与循环烟气罩可位于同一水平上，也可不位于同一水平上。当烟气分配器与循环烟气罩没有位于同一水平上时，可通过烟气分配支管的长度和高度来调节烟气分配器和循环烟气罩的高度落差。
本实施例提供的一种烧结烟气循环装置，通过采用上述实施例公开的烟气分配器，将循环烟气通过烟气分配器合理均匀的送入烧结机车台上的循环烟气罩内，有效的实现了循环烟气在烧结机车台上的均匀分布，提高烧结矿产质量，降低了固体燃料的消耗，保证了烧结烟气循环处理过程的节能减排和增产降耗的效果。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。