多管冷却器的节能设计优化与应用

目前，水泥窑头袋除尘器广泛采用的高温滤料耐温极限约为20 0℃，长期使用的工作温度小于18 0℃。因此，烟气在入袋除尘器前必须采取适当的降温措施。多管冷却器因其具有结构设计简单、运行稳定可靠等特点而得到广泛应用，尤其适用于窑头尚未安装余热发电装置的老厂老线或电改袋项目。

水泥窑头熟料篦冷机余风温度，正常情况下约为200～250℃左右，随着篦冷机内熟料量的增加余风温度相应增高，一旦窑内出现上述恶劣工况，余风瞬间温度就可能会高达4 0 0℃以上。目前，水泥窑头袋除尘器广泛采用的高温滤料耐温极限约为20 0℃，长期使用的工作温度小于18 0℃。因此，烟气在入袋除尘器前必须采取适当的降温措施。多管冷却器因其具有结构设计简单、运行稳定可靠等特点而得到广泛应用，尤其适用于窑头尚未安装余热发电装置的老厂老线或电改袋项目。

1 常规设计存在的问题

根据常规多管冷却器设计(见图1)及现场使用经验发现以下问题。当高温含尘烟气首先高速进入多管冷却器上部集气箱后直接进入管束内部，势必造成冷却设备内部局部阻力骤然增加。含尘烟气中高浓度、高磨蚀性颗粒物，对集气箱及管束内壁造成严重冲刷，加速设备磨损、老化;即便外界环境温度降低(如冬季)，常规多管冷却器尽管可以通过减少轴流风机运行台数，实现节能目标，但含尘烟气仍须通过上部集气箱、管束，由下部灰斗出口排出，管束内壁磨损仍不可避免然较高。

2 优化设计方案

针对现有问题我们进行了优化设计，其结构示意图如图2所示。

高温含尘烟气由冷却器一侧下部进风管道进入，进风管道内安装有由多片翅片构成的横截面呈栅格状的烟气整流装置，对进入冷却器的高速高温含尘烟气预先进行整流，以改善进风气流流态，降低局部阻力。同时，在进风管道与灰斗的结合部安装有气动百叶窗式导流装置，使含尘烟气中较大颗粒的粉尘直接落入灰斗，可有效减少其对冷却器管束、集气箱以及后续袋除尘器滤袋的冲击、磨损。

上部的集气箱内由翻板阀分隔为两个相对独立的空间，分别与相邻的两个管束单元相对应。冷却器下部相邻灰斗的结合部也安装有翻板阀。当对高温烟气进行常规冷却时，打开多管冷却器上部集气箱内的翻板阀，并关闭下部相邻灰斗结合部的翻板阀，高温含尘烟气经过进风管道内的整流、导流装置后，向上进入一侧的管束单元，由轴流风机对其进行冷却;冷却后的含尘烟气通过管束进入该侧管束单元顶端的集气箱，再穿过设置在集气箱内的翻板阀，进入另一侧相邻的管束单元进行再冷却，最终由设置在相邻灰斗上的出风管道排出。

当工艺控制温度或外界环境温度(如冬季)达到或接近烟气自然冷却所需温度时，则可停运全部或部分轴流风机，依靠上部集气箱内翻板阀与灰斗结合部翻板阀间的相互配合，调节控制开启度，含尘烟气通过整流和导流装置后，全部或部分通过灰斗可直接由出风管道排出，有效降低运行阻力。

3 实际应用效果

经优化设计后的窑头冷却器成功应用于某2 50 0t/d水泥熟料生产线，设备投运至今已近2年，平均运行阻力较之常规设备降低约3 0 0Pa，小时节电4 0kWh，年节电24万kWh，年节约运行电费约2 0万元。此外，由于进风管道内整流及导流装置的设置，多管冷却器冷却管束的使用寿命由2年提高到5年以上，同时也延长了后续袋除尘器滤袋的使用寿命(大于2年)，大大节约了运行维护费用。