文 // 童慶 合肥水泥研究設(shè)計院

多管冷卻器的節(jié)能設(shè)計優(yōu)化與應(yīng)用

文 // 童慶 合肥水泥研究設(shè)計院

水泥窯頭熟料篦冷機余風(fēng)溫度，正常情況下約為200～250℃左右，隨著篦冷機內(nèi)熟料量的增加余風(fēng)溫度相應(yīng)增高，一旦窯內(nèi)出現(xiàn)上述惡劣工況，余風(fēng)瞬間溫度就可能會高達(dá)400℃以上。目前，水泥窯頭袋除塵器廣泛采用的高溫濾料耐溫極限約為200℃，長期使用的工作溫度小于180℃。因此，煙氣在入袋除塵器前必須采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧?。多管冷卻器因其具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、運行穩(wěn)定可靠等特點而得到廣泛應(yīng)用，尤其適用于窯頭尚未安裝余熱發(fā)電裝置的老廠老線或電改袋項目。

圖1 常規(guī)多管冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖

1 常規(guī)設(shè)計存在的問題

根據(jù)常規(guī)多管冷卻器設(shè)計（見圖1）及現(xiàn)場使用經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)以下問題。

當(dāng)高溫含塵煙氣首先高速進(jìn)入多管冷卻器上部集氣箱后直接進(jìn)入管束內(nèi)部，勢必造成冷卻設(shè)備內(nèi)部局部阻力驟然增加。

含塵煙氣中高濃度、高磨蝕性顆粒物，對集氣箱及管束內(nèi)壁造成嚴(yán)重沖刷，加速設(shè)備磨損、老化；即便外界環(huán)境溫度降低（如冬季），常規(guī)多管冷卻器盡管可以通過減少軸流風(fēng)機運行臺數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，但含塵煙氣仍須通過上部集氣箱、管束，由下部灰斗出口排出，管束內(nèi)壁磨損仍不可避免然較高。

圖2 優(yōu)化設(shè)計后多管冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖

2 優(yōu)化設(shè)計方案

針對現(xiàn)有問題我們進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

高溫含塵煙氣由冷卻器一側(cè)下部進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)入，進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)安裝有由多片翅片構(gòu)成的橫截面呈柵格狀的煙氣整流裝置，對進(jìn)入冷卻器的高速高溫含塵煙氣預(yù)先進(jìn)行整流，以改善進(jìn)風(fēng)氣流流態(tài)，降低局部阻力。同時，在進(jìn)風(fēng)管道與灰斗的結(jié)合部安裝有氣動百葉窗式導(dǎo)流裝置，使含塵煙氣中較大顆粒的粉塵直接落入灰斗，可有效減少其對冷卻器管束、集氣箱以及后續(xù)袋除塵器濾袋的沖擊、磨損。

上部的集氣箱內(nèi)由翻板閥分隔為兩個相對獨立的空間，分別與相鄰的兩個管束單元相對應(yīng)。冷卻器下部相鄰灰斗的結(jié)合部也安裝有翻板閥。當(dāng)對高溫?zé)煔膺M(jìn)行常規(guī)冷卻時，打開多管冷卻器上部集氣箱內(nèi)的翻板閥，并關(guān)閉下部相鄰灰斗結(jié)合部的翻板閥，高溫含塵煙氣經(jīng)過進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)的整流、導(dǎo)流裝置后，向上進(jìn)入一側(cè)的管束單元，由軸流風(fēng)機對其進(jìn)行冷卻；冷卻后的含塵煙氣通過管束進(jìn)入該側(cè)管束單元頂端的集氣箱，再穿過設(shè)置在集氣箱內(nèi)的翻板閥，進(jìn)入另一側(cè)相鄰的管束單元進(jìn)行再冷卻，最終由設(shè)置在相鄰灰斗上的出風(fēng)管道排出。

當(dāng)工藝控制溫度或外界環(huán)境溫度（如冬季）達(dá)到或接近煙氣自然冷卻所需溫度時，則可停運全部或部分軸流風(fēng)機，依靠上部集氣箱內(nèi)翻板閥與灰斗結(jié)合部翻板閥間的相互配合，調(diào)節(jié)控制開啟度，含塵煙氣通過整流和導(dǎo)流裝置后，全部或部分通過灰斗可直接由出風(fēng)管道排出，有效降低運行阻力。

3 實際應(yīng)用效果

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后的窯頭冷卻器成功應(yīng)用于某2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線，設(shè)備投運至今已近2年，平均運行阻力較之常規(guī)設(shè)備降低約300Pa，小時節(jié)電40kWh，年節(jié)電24萬kWh，年節(jié)約運行電費約20萬元。此外，由于進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)整流及導(dǎo)流裝置的設(shè)置，多管冷卻器冷卻管束的使用壽命由2年提高到5年以上，同時也延長了后續(xù)袋除塵器濾袋的使用壽命（大于2年），大大節(jié)約了運行維護費用。