乳粉生产四效降膜式蒸发器设计与制造

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1、1 0 4 中国乳制品工业协会第十五次年会文件汇编 乳粉生产四效降膜式蒸发器设计与制造 李增鑫 ( 北京中轻机乳品设备有限责任公司，北京，1 0 0 0 3 8 ) 降膜式蒸发器具有物料受热时间短、蒸汽利 用率高和操作维修方便等优点，非常适宜热敏性 物料的浓缩，因而在乳品工业得到广泛使用。 近年来随着我国乳品工业的快速发展，国内 新建乳品厂规模越来越大，蒸发器能力也随之越 来越大，新建乳品厂几乎都选择四效降膜蒸发器， 自控水平也相应不断提高。为了适应市场多品种 需要，要求一台蒸发器能生产多种产品，加之目前 国家对节能减排和环保的要求。这些都对蒸发器 的设计与制造就提出了更高的要求。 北京中轻机

2、乳品设备公司是设计制造乳品设 备的专业公司，已经设计制造了几百套降膜式蒸 发器。在设计制造乳品生产所用降膜蒸发器方 面，积累了丰富的经验。在消化吸收国外蒸发器 设计先进理念和制造技术基础上结合我国实际情 况，不断提高我公司的设计制造水平，产品质量得 到了广大用户的好评。在国内乳品蒸发设备占有 率连年名列国产品牌首位，是国内乳品企业最主 要的蒸发器供应商。 目前我们设计制造的四效降膜蒸发器已有 R N J M 0 4 8 0 0 0 、R N J M 0 4 1 3 0 0 0 、R N J M 0 4 1 6 0 0 0 和R N J M 0 4 2 1 0 0 0 等多个型号。下面仅 就四效

3、降膜式蒸发器的设计工作做一些简要介 绍： 一、采用板盘式多次布膜结构，强化布膜效果 液体分配器是降膜蒸发器的关键部件，其设 计的合理与否直接影响蒸发器的成膜效果、传热 效率及操作的稳定性，从而影响生产能力、产品质 量及连续运行时间。 我们通过对分配盘采用圆角过渡的卫生设 计，采用三级板盘布液分配结构，对液体分布器进 行合理的设计，使乳液均匀地分布到每根降膜管 中，并沿着降膜管周边均匀布膜，并可使二次蒸汽 在每根管内流量基本一致，起到拉膜作用。 板盘式分布器制造和安装质量对布膜效果有 很大影响。为使分布器获得良好的性能，在制造 过程中要确保管板和分布板盘平整并保持良好的 平面度和刚性。分布盘上小

4、孔要做倒角处理，不 得有飞边毛刺，以使料液能在盘上均匀流动，防止 小孔挂垢。安装时，要利用专用工具使管板和分 布板盘保持水平。总之，只有在设计、制造、安装 和操作等方面都得到保证时，才能使分布器得以 稳定运行，达到均匀布膜的目的。 二、采用多喷嘴热压泵，降低热压泵噪声 热压泵是多效降膜式蒸发器中的一个关键部 件，热压泵工作需要较高压力的蒸汽抽吸二次蒸 汽来达到节能的目的。早期热压泵蒸汽压力一般 为0 5 M p a 0 8 M p a ，现在热压泵蒸汽压力提高 到1 3 1 6 M p a 、甚至2 2 M p a ，这样可使抽汽系 数达到2 3 ，提高了二次蒸汽的利用率。但当蒸 汽流量超过一

5、定值时，就应考虑采用多喷嘴的结 构型式的热压泵，并通过合理的热泵结构设计可 使蒸汽得到有效的利用并能减小噪声。通过我们 对多喷嘴热压泵乳品厂工作的实测，多喷嘴热压 泵工作时的噪声明显比单喷嘴的小，大大地改善 了操作者劳动条件。 另外，要注意热压泵安装的位置，它可以安装 在一效和二效之间，也可安装于一效和三效间或 一效和四效间，不同的配置方式对于节约蒸汽和 投资费用影响很大，具体安置在哪里还要看所能 提供的蒸汽压力。 加工制造时要保证制造精度，保证热压泵的 喷嘴与扩散管的同轴度在允许的误差范围内，保 证多喷嘴高速的蒸汽流成一定的夹角汇集到热压 泵轴线某一点。 三、采用长降膜管。增加降膜管周边润湿

6、量 在保持降膜管周边润湿量在同一水平的前提 中国乳制品工业协会第十五次年会文件汇编1 0 5 下，蒸发器设计制造的趋势是将降膜管做得更长， 以便获得更大的加热表面积。我们设计制造的四 效降膜蒸发器采用精轧定尺的1 2 1 4 m 长降膜 管，其优点是，既可以获得足够大的周边润湿量， 又可以使用更少的泵和缩短产品停留时间。 当采用1 2 1 4 m 管长降膜管后仍满足不了 周边润湿量要求就采用多流程。虽然每个流程需 要增加一台循环泵以及相应的管道和隔板，但其 可以大幅增加周边流量避免焦管。采用长降膜管 后，用户反映很少有挂垢情况发生。 四、采用错流技术。提高出料效传热性能 对于四效的蒸发器可采用

7、错流技术，物料经 一效、二效、四效、三效蒸发，这样三效出料浓度高 但温度也高，可避免粘度增高而引起的乳液流动 性变差传热系数低的问题。同时这种流程的安排 可更好地与后续的喷雾干燥工段衔接，三效出来 的浓奶可直接去喷雾干燥，省去了浓奶加热器。 五、采用切换技术。实现一机多用 现在多数乳品厂由于市场需求等各种原因， 要求降膜式蒸发器能够适应加工脱脂粉、全脂粉 和配方粉等不同产品。同一台喷雾干燥塔在处理 不同产品时要求浓缩设备提供的浓缩液量变化不 大，但不同产品进入浓缩设备的固形物含量不同， 这就使得蒸发器在生产不同产品时蒸发能力变化 很大。 当用户要求一机多用时，我们设计制造的四 效蒸发器，通常要

8、确定一个主产品，按主产品进行 四效蒸发器的设计，确保最佳的降膜管周边润湿 量，同时还能够适用于其它产品。 通过安装转换板和阀门，经特殊设计和简单 操作可实现切换改效，以适应不同产品的生产要 求。目前我们的四效切换式蒸发器可以适应脱脂 粉、全脂粉和配方粉生产要求。 六、采用沸点进料技术，最大化利用蒸发面积 牛奶进入四效蒸发器，加工的第一步是预热。 一般因质量原因，牛奶贮存温度为5 0 C 左右。牛 奶蒸发之前必须预热到第一效的沸点温度以上， 这样牛奶一进入蒸发器便立即开始蒸发，蒸发器 的加热面积全部用于蒸发，提高了蒸发效率。牛 奶第一效蒸发沸点温度一般为6 8 左右，采用二 次蒸汽将牛奶逐步预热

9、到杀菌温度，并保持一定 时间后( 或闪蒸到稍微高于一效沸点温度后) 进入 一效。 一般进料量不小于l O t h 时，都采用盘管式预 热器，盘管式预热器装在蒸发器壳体内。盘管式 预热器结构紧凑，成本较低。但进料量大时盘管 加粗制造困难，如果仍采用细管则因管长阻力太 大而无法运行。 当进料量大于l O t h 时，我们采用直管式预热 器，这种预热器安装在蒸发器效体外，成本较高。 七、采用切线进口型汽液分离器，汽液分离效 果好 分离器是用来分离二次蒸汽与其挟带的乳 滴，保证分离器内稳定的真空度。离心式分离器 不仅要设计正确的分离器直径、高度、二次蒸汽进 出口接管尺寸外，还要设计合适的分离器结构。

10、采用蜗壳式切线结构分离器，二次蒸汽切线 进入分离器后，二次蒸汽与牛奶液滴分离彻底，避 免二次蒸汽挟带牛奶造成下一效加热管表面结 垢，影响传热效果和污染冷凝水。 八、采用列管式冷凝器、实现冷却水的循环利用 列管式冷凝器虽然制造成本较高，但冷却水 和二次蒸汽冷凝液相互独立。既不会因为冷却水 倒灌影响产品质量，也不会因为跑奶而污染冷却 水，冷却水可以循环利用，节省大量水资源。 九、循环泵和进料泵选型合理，确保降膜换热 如何配套管式降膜蒸发器的循环泵和进料 泵，直接影响到蒸发器加热室的“降膜”传热效果， 泵的流量扬程和泵型选择是两个关键问题。对于 泵性能问题，参考国外先进蒸发器选用的泵作为 参考，在与

11、厂家商量的基础上，参阅有关技术资 料，掌握了料流速度、器内料位、循环次数、过料流 量、布置高度等与蒸发过程密切相关的参数，确定 了泵的流量扬程。对于泵型问题，关键是如何提 高泵轴密封使用寿命和避免冷却水进人流程，经 多方比较、深入研究、筛选确定，选用国际上先进 双端面机械密封泵，确保了冷却水不进入流程，减 轻了蒸发器的负荷。冷却水循环使用、适当补充。 1 0 6中国乳制品工业协会第十五次年会文件汇编 十、采用P L C 自控，降低生产成本 目前国内生产的蒸发器主要为手动操作，而 配置国外的自控方案，价格昂贵。我公司设计制 造的四效蒸发器，采用关键点自控的工作方式，可 以实现进料量、出料浓度、杀菌温度和真空度的 P L C 电脑自控。整个系统的配置合理、运行可靠、 人机对话非常方便并具有很好的价格比，保证浓 缩工艺过程的稳定运行，生产效率高，节省大量人 力，给用户创造了直接的经济效益。 经过我们不断努力，我公司设计制造的四效 降膜式蒸发器，完全可以满足广大用户生产要求， 其主要性能指标基本达到进口同类设备水平，但 在白控程度、和产品外观质量等方面距国外先进 水平还有一定差距。在今后的工作中，我们会加 倍努力，争取在不远的将来，北京中轻机乳品设备 公司的降膜式蒸发器达到国际水平，为中国乳品 工业的腾飞提供最先进的技术装备。