多管冷卻器是利用風管表面散熱的原理，通過管內(nèi)高溫煙氣與管外空氣的熱交換達到管內(nèi)煙氣降溫的目的。多管冷卻器分為自然對流風冷與強制風冷兩種方式。自然對流風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比較龐大，投資費用也會相應增高，難于滿足要求。強制風冷方式將自然對流速度從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，國內(nèi)1500～2200t/d水泥生產(chǎn)線多采用強制風冷的多管冷卻器，為了適應更大規(guī)模水泥企業(yè)的發(fā)展，研制6000t/d及以上大型篦冷機出口余風冷卻器是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。中聯(lián)青州水泥有限公司（以下簡稱青州公司）對大型多管冷卻器的成功使用，為大型水泥企業(yè)篦冷機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)計參數(shù)見右表。
多管冷卻器工作原理
篦冷機產(chǎn)生的廢氣有量大、溫度高且波動范圍廣等特點，溫度一般在290～360℃，瞬時溫度可達450℃；煙氣粉塵濃度為10～30g/m3，出黃料時可達80g/m3；粉塵顆粒硬度大、比電阻高。
從篦冷機出來的高溫煙氣首先進入換熱器上部的集氣箱，集氣箱分為3個單元，每個單元供應2個模塊，進入3個單元的煙氣分別進入6個模塊的列管中，每個模塊由若干個無縫鋼管的管束組成。高溫煙氣進入管束內(nèi)部，大型軸流風機吹入的冷風與管束相互垂直，強制冷風在冷卻管外表面使列管迅速降溫，以達到冷卻管內(nèi)高溫煙氣的目的。冷卻后的煙氣進入灰斗，大顆粒粉塵落入拉鏈機輸出，其余煙氣（130℃左右）經(jīng)灰斗出口排出后，進入窯頭袋除塵器。
青州公司多管冷卻器的設(shè)計
換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于青州公司換熱器的處理風量較大，散熱面積達5500平方米，考慮到運輸、安裝等原因，換熱器主體分為6個模塊設(shè)計，每一個模塊由4根立柱組成一個框架，在設(shè)計管板和管束時，應充分考慮熱膨脹。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重，為此設(shè)計一耐磨短管，當管束出現(xiàn)磨損時可插入耐磨短管，不影響整個管束的使用壽命。或在運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)計中，應盡量避免受迫振動頻率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，則冷卻器振動嚴重，無法正常使用。為了解決這一問題，冷卻管的長度不能太長。當冷卻管長度為11000～12000mm時，應將管束長度控制在6000mm以內(nèi)，并用管板隔開。管板和管子之間密閉焊接，考慮到熱膨脹效應，管板和立柱及橫梁之間應留有一定的間隙。支座模塊與現(xiàn)場混凝土框架采用活動連接。