MVR在硫酸銅蒸發中的應用

汪超勤

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

1 前言

MVR技術成熟，已經廣泛應用到工業上，例如運用到硫酸鎳蒸發結晶、硫酸銨蒸發結晶等方面，由于傳統蒸發蒸汽用量大，降低蒸汽用量對于降本增效、節能減排有重要的意義。引進MVR蒸發濃縮硫酸銅溶液，較傳統單效蒸發，不僅回收了冷凝水潛熱，也利用二次蒸汽加熱物料，大大降低了能源消耗。

2 MVR技術原理與特點

2.1 MVR技術原理

本廠采用的MVR強制循環蒸發系統,蒸發產生二次蒸汽從物料中溢出，二次蒸汽經過氣液分離器被壓縮機抽走，把二次蒸汽經壓縮后輸送到換熱器中加熱物料，后在循環泵作用下物料回到蒸發室中，物料被濃縮，這樣實現熱能循環連續蒸發[1-2]，同時只需要補充少量鮮蒸汽就能完成蒸發濃縮。

2.2 MVR技術特點

2.2.1 顯著的節能優勢

凈液MVR蒸發器投入運行，累計開動150天，最長運行周期36天，累計如下：

表1 MVR技術參數

其平均蒸發1噸水需要蒸汽：1393/8183=0.170t

表2 傳統蒸汽用量

而傳統真空蒸發器平均蒸發1噸水需要蒸汽1.27t，相比較而言，MVR較傳統蒸發蒸汽用量大大降低。

節約蒸汽 ：（1.27-0.170）＊8183=8999.41t

折算費用：8999.41＊180=161.9893萬元

用電核算：

表3 傳統蒸發設備功率

表4 MVR蒸發設備功率

多用電 ：150＊24＊（355-145）=756000KW·h

折算費用：756000＊0.51=38.5560萬元

合計節約費用：161.9893-38.5560=123.4303萬元

通過對比，MVR系統減少了蒸汽用量，同時降低了運行成本。MVR的工藝流程如圖1所示。

圖1 MVR工藝流程圖

從蒸發室出來的二次蒸汽，經過壓縮機壓縮，送到主板片中作加熱蒸汽使用，使硫酸銅料液維持沸騰狀態，而加熱蒸汽本身則冷凝成水，冷凝水收集到冷凝水罐再進入預熱器，對原料液進行一段預熱，真空泵抽取冷凝罐內不凝氣來二段預熱，MVR壓縮回收二次蒸汽和利用蒸發器冷凝水預熱料液，減少廢液排放[3-4]。

2.2.2 自動化程度高

與傳統蒸發器相比，MVR蒸發器由DCS、PLC組態控制，自動化程度更高。

通過PLC、單片機、組態等形式來控制系統溫度、壓力與轉速等，保持系統蒸發平衡，同時關注各儀表參數是否正常，有異常情況及時進行針對性調節。

3 MVR技術在硫酸銅蒸發結晶中的應用

單效傳統蒸發生產硫酸銅，產生的熱水輸送到硫酸車間進行廢水處理，大大增加了運行成本。采用MVR技術替代傳統蒸發，既能滿足硫酸銅的生產，又能降低能源消耗、減少運行成本。

本廠自投產一套硫酸銅MVR蒸發濃縮裝備，振動是MVR技術中壓縮機運行穩定的重要參數，在運行過程中對壓縮機頻率、蒸發溫度等因素進行調節，壓縮機運行正常。

3.1 蒸發器材質選擇

根據多年傳統單效蒸發采用強制循環蒸發器，同時由于硫酸銅溶液含酸性且含氯根離子，在高溫下腐蝕性強，故采用鈦材，設備運行1年至今未發現腐蝕現象。

3.2 壓縮機頻率

調節頻率是壓縮機運行穩定的技術核心，而電流的大小反應出壓縮機喘氣量的大小的依據，電流大反應出釜體內蒸汽多，更反應出壓縮機喘氣量多，利于蒸發濃縮生產硫酸銅。啟動壓縮機時，要調節頻率當當前頻率達到給定頻率時，點擊加頻率同時注意壓縮機電流與振動數值，電流不得超過45A，振動值上下波動幅度不得超過30μm。在生產運行過程中，頻率在48Hz左右時，電流不會超過額定電流，且壓縮機喘振閥開度小、不喘振，硫酸銅比重最優。生產一段時間后壓縮機會出現喘振現象（振動數值波動幅度超過30μm）時，一旦出現喘振，及時加大喘振閥開度，穩定壓縮機振動值，找到異常參數進行針對性調節，調整過程中待電流穩定后再慢慢降低喘振閥開度，待所有參數恢復正常，關閉喘振閥，保持壓縮機平穩運行。停壓縮機時，也要對壓縮機頻率調節。

3.3 蒸發溫度

蒸發溫度是影響硫酸銅和壓縮機運行穩定的數據參數。壓縮機開啟前，裝液二到三個立方，啟動強制循環泵，打開主蒸汽儀表閥、打開預熱蒸汽儀表閥，對釜體內電解液進行加溫，當釜體溫度達到90℃，方可啟動壓縮機。壓縮機啟動后，壓縮機使釜體內真空，在真空狀態下，料液的沸點降低到85℃左右，電解液與二次蒸汽在換熱裝置不斷換熱至沸騰，蒸發掉其中的水分，當電解液的比重達到要求，液即放出。應注意釜內液位與溫度，定時測出液比重，及時調整相應閥門，控制液位與溫度在上下限之間，確保終點比重在指令范圍。

MVR真空度差,釜體溫度內蒸發溫度高，壓縮機進口溫度高，壓縮機出口壓力大，導致抽氣量不足，壓縮機會出現喘振，高蒸發溫度也會對設備和管道會造成不同程度的損壞。所以控制在一定的溫度下，既能保證硫酸銅的比重，同時MVR系統運行穩定。

3.4 系統保溫

為了減少系統的熱損失，要對設備進行保溫。此外溫度低，達到比重的硫酸銅容易結晶析出引起管道堵塞，MVR系統使用一段時間后進、出口管道堵塞。在生產實踐過程中，生產停下來時排盡料液，再加入一定量的熱水（防止殘留的料液析出硫酸銅堵塞管道）循環后排出水，然后對設備及管道定期清洗[5]。

現階段冬天天氣晝夜溫差大，對主設備MVR包裹一層保溫層。

3.5 蒸發濃縮終點

硫酸銅蒸發濃縮通過MVR自裝密度計測密度并且設置自動出料，本廠終點比重控制在1.40-1.42，低于1.40，濃縮率低，出料液水分高，雜質濃度低，影響后續脫雜，高于1.42，其他雜質以硫酸鹽形式析出，不利于離心。

4 結論

（1）傳統蒸發工藝還在且技術成熟，但是蒸汽消耗大，而MVR技術成功應用在硫酸銅蒸發濃縮工序中，大大減少了蒸汽的使用，并且利用了冷凝水潛熱[6]，在節能降耗、降低生產成本等方面有著明顯優勢。

（2）MVR技術在冶金行業成功應用并逐漸在該行業獲得推廣，該技術為傳統單效蒸發濃縮的高能耗單元指明了新的發展方向，帶來了巨大的經濟效應，發展空間較大，具有較好的應用前景。