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多筒式冷却机属逆流式气固换热设备，由环绕在回转窑出料端窑体上的6-15个圆筒构成，长度一般为4-7m，直径为0.8-1.40m，长径比为4.5-5.5。筒体一般由10-15mm厚的钢板卷制焊接而成，热端用弯头连接在窑的筒体上，热端和弯头内砌有耐火砖和耐热钢板，冷端装有耐热铸铁或其他材料制造的扬料板，以增加传热面积，圆筒与窑连成一体，随窑转动，不需要另设传动装置。
冷却筒入料端有方套弯头，内砌耐火砖或耐热衬板。有的厂弯头部分改用特殊瓷衬，使用周期能延长。
窑内灼热的熟料由烧成带向前移动，分别进入各个冷却筒内，冷却筒内物料运动、气体运动和热交换过程同单筒冷却机一样，冷空气逆着熟料的流向与其相遇，熟料被冷却，空气被加热成热风，作为二次风，全部入窑。
多筒式冷却机构造简单，操作可靠，因固定在窑体上，所以占地面积很小，不用专人看管。因为二次风是从窑的四周经冷却筒均匀的进入，所以火焰形状较好，有利于看火操作，没有排风热损失，也不存在排气除尘和环境污染问题。但由于多筒与窑头连成一体，增加了窑体负荷；冷却机长度较短，散热条件较差，弯头和衬板易被高温熟料烧损和烧坏，检修工作量较大，消耗材料较多；转弯接头损坏后易漏风，因此二次风温不高，一般为350-550℃，熟料冷却效果差，冷却后熟料温度较高，可达220-350℃，热效率较低，一般仅有55%-65%。
多筒式冷却机对产量较大、热耗低的窑，如立波尔窑、悬浮预热器窑、窑外分解窑等因冷却能力不足，不便于抽取三次风而不能采用，同时由于结构上的原因，筒体不能做的过大，否则窑头筒体的负荷将很大，从而限制了多筒式冷却机冷却能力的提高和新型干法回转窑上的应用，一般适用于产量较小的窑。
