多管冷卻器是利用風(fēng)管表面散熱的原理，通過(guò)管內(nèi)高溫?zé)煔馀c管外空氣的熱交換達(dá)到管內(nèi)煙氣降溫的目的。多管冷卻器分為自然對(duì)流風(fēng)冷與強(qiáng)制風(fēng)冷兩種方式。自然對(duì)流風(fēng)冷方式的冷空氣流速低、熱交換效果不明顯。若想降溫效果好，則安裝的熱交換器的體積會(huì)比較龐大，投資費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增高，難于滿足要求。強(qiáng)制風(fēng)冷方式將自然對(duì)流速度從2～3m/s提高至10m/s以上，大大提高了散熱效果，減小了熱交換器的體積。
前幾年，國(guó)內(nèi)1500～2200t/d水泥生產(chǎn)線多采用強(qiáng)制風(fēng)冷的多管冷卻器，為了適應(yīng)更大規(guī)模水泥企業(yè)的發(fā)展，研制6000t/d及以上大型篦冷機(jī)出口余風(fēng)冷卻器是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。中聯(lián)青州水泥有限公司（以下簡(jiǎn)稱青州公司）對(duì)大型多管冷卻器的成功使用，為大型水泥企業(yè)篦冷機(jī)煙氣使用袋收塵器奠定了基礎(chǔ)。青州公司大型多管冷卻器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)右表。
多管冷卻器工作原理
篦冷機(jī)產(chǎn)生的廢氣有量大、溫度高且波動(dòng)范圍廣等特點(diǎn)，溫度一般在290～360℃，瞬時(shí)溫度可達(dá)450℃；煙氣粉塵濃度為10～30g/m3，出黃料時(shí)可達(dá)80g/m3；粉塵顆粒硬度大、比電阻高。
從篦冷機(jī)出來(lái)的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入換熱器上部的集氣箱，集氣箱分為3個(gè)單元，每個(gè)單元供應(yīng)2個(gè)模塊，進(jìn)入3個(gè)單元的煙氣分別進(jìn)入6個(gè)模塊的列管中，每個(gè)模塊由若干個(gè)無(wú)縫鋼管的管束組成。高溫?zé)煔膺M(jìn)入管束內(nèi)部，大型軸流風(fēng)機(jī)吹入的冷風(fēng)與管束相互垂直，強(qiáng)制冷風(fēng)在冷卻管外表面使列管迅速降溫，以達(dá)到冷卻管內(nèi)高溫?zé)煔獾哪康摹＠鋮s后的煙氣進(jìn)入灰斗，大顆粒粉塵落入拉鏈機(jī)輸出，其余煙氣（130℃左右）經(jīng)灰斗出口排出后，進(jìn)入窯頭袋除塵器。
青州公司多管冷卻器的設(shè)計(jì)
換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于青州公司換熱器的處理風(fēng)量較大，散熱面積達(dá)5500平方米，考慮到運(yùn)輸、安裝等原因，換熱器主體分為6個(gè)模塊設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊由4根立柱組成一個(gè)框架，在設(shè)計(jì)管板和管束時(shí)，應(yīng)充分考慮熱膨脹。工作管束高寬比為3，管板和管束成一整體，高度方向設(shè)計(jì)成完全自由膨脹，此方向的熱膨脹量最大。冷卻管口處磨損最為嚴(yán)重，為此設(shè)計(jì)一耐磨短管，當(dāng)管束出現(xiàn)磨損時(shí)可插入耐磨短管，不影響整個(gè)管束的使用壽命。或在運(yùn)行初期直接加入耐磨短管，這樣更換短管也較為方便。考慮到制作的難易及成本，短管的材質(zhì)可用高錳鋼管代替高鉻鑄鋼。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量避免受迫振動(dòng)頻率f與管子的固有頻率f0由于接近相等而出現(xiàn)的共振現(xiàn)象（f/f0<1)。如果f>f0，則冷卻器振動(dòng)嚴(yán)重，無(wú)法正常使用。為了解決這一問(wèn)題，冷卻管的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)。當(dāng)冷卻管長(zhǎng)度為11000～12000mm時(shí)，應(yīng)將管束長(zhǎng)度控制在6000mm以內(nèi)，并用管板隔開(kāi)。管板和管子之間密閉焊接，考慮到熱膨脹效應(yīng)，管板和立柱及橫梁之間應(yīng)留有一定的間隙。支座模塊與現(xiàn)場(chǎng)混凝土框架采用活動(dòng)連接。