MVR在硫酸銅蒸發(fā)中的應(yīng)用

汪超勤

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

1 前言

MVR技術(shù)成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)上，例如運用到硫酸鎳蒸發(fā)結(jié)晶、硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶等方面，由于傳統(tǒng)蒸發(fā)蒸汽用量大，降低蒸汽用量對于降本增效、節(jié)能減排有重要的意義。引進(jìn)MVR蒸發(fā)濃縮硫酸銅溶液，較傳統(tǒng)單效蒸發(fā)，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(shù)原理與特點

2.1 MVR技術(shù)原理

本廠采用的MVR強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng),蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽從物料中溢出，二次蒸汽經(jīng)過氣液分離器被壓縮機(jī)抽走，把二次蒸汽經(jīng)壓縮后輸送到換熱器中加熱物料，后在循環(huán)泵作用下物料回到蒸發(fā)室中，物料被濃縮，這樣實現(xiàn)熱能循環(huán)連續(xù)蒸發(fā)[1-2]，同時只需要補充少量鮮蒸汽就能完成蒸發(fā)濃縮。

2.2 MVR技術(shù)特點

2.2.1 顯著的節(jié)能優(yōu)勢

凈液MVR蒸發(fā)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(shù)參數(shù)

其平均蒸發(fā)1噸水需要蒸汽：1393/8183=0.170t

表2 傳統(tǒng)蒸汽用量

而傳統(tǒng)真空蒸發(fā)器平均蒸發(fā)1噸水需要蒸汽1.27t，相比較而言，MVR較傳統(tǒng)蒸發(fā)蒸汽用量大大降低。

節(jié)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(tǒng)蒸發(fā)設(shè)備功率

表4 MVR蒸發(fā)設(shè)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(jié)約費用：161.9893-38.5560=123.4303萬元

通過對比，MVR系統(tǒng)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(fā)室出來的二次蒸汽，經(jīng)過壓縮機(jī)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(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水，冷凝水收集到冷凝水罐再進(jìn)入預(yù)熱器，對原料液進(jìn)行一段預(yù)熱，真空泵抽取冷凝罐內(nèi)不凝氣來二段預(yù)熱，MVR壓縮回收二次蒸汽和利用蒸發(fā)器冷凝水預(yù)熱料液，減少廢液排放[3-4]。

2.2.2 自動化程度高

與傳統(tǒng)蒸發(fā)器相比，MVR蒸發(fā)器由DCS、PLC組態(tài)控制，自動化程度更高。

通過PLC、單片機(jī)、組態(tài)等形式來控制系統(tǒng)溫度、壓力與轉(zhuǎn)速等，保持系統(tǒng)蒸發(fā)平衡，同時關(guān)注各儀表參數(shù)是否正常，有異常情況及時進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)。

3 MVR技術(shù)在硫酸銅蒸發(fā)結(jié)晶中的應(yīng)用

單效傳統(tǒng)蒸發(fā)生產(chǎn)硫酸銅，產(chǎn)生的熱水輸送到硫酸車間進(jìn)行廢水處理，大大增加了運行成本。采用MVR技術(shù)替代傳統(tǒng)蒸發(fā)，既能滿足硫酸銅的生產(chǎn)，又能降低能源消耗、減少運行成本。

本廠自投產(chǎn)一套硫酸銅MVR蒸發(fā)濃縮裝備，振動是MVR技術(shù)中壓縮機(jī)運行穩(wěn)定的重要參數(shù)，在運行過程中對壓縮機(jī)頻率、蒸發(fā)溫度等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓縮機(jī)運行正常。

3.1 蒸發(fā)器材質(zhì)選擇

根據(jù)多年傳統(tǒng)單效蒸發(fā)采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)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(qiáng)，故采用鈦材，設(shè)備運行1年至今未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

3.2 壓縮機(jī)頻率

調(diào)節(jié)頻率是壓縮機(jī)運行穩(wěn)定的技術(shù)核心，而電流的大小反應(yīng)出壓縮機(jī)喘氣量的大小的依據(jù)，電流大反應(yīng)出釜體內(nèi)蒸汽多，更反應(yīng)出壓縮機(jī)喘氣量多，利于蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)硫酸銅。啟動壓縮機(jī)時，要調(diào)節(jié)頻率當(dāng)當(dāng)前頻率達(dá)到給定頻率時，點擊加頻率同時注意壓縮機(jī)電流與振動數(shù)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(chǎn)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(jī)喘振閥開度小、不喘振，硫酸銅比重最優(yōu)。生產(chǎn)一段時間后壓縮機(jī)會出現(xiàn)喘振現(xiàn)象（振動數(shù)值波動幅度超過30μm）時，一旦出現(xiàn)喘振，及時加大喘振閥開度，穩(wěn)定壓縮機(jī)振動值，找到異常參數(shù)進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)，調(diào)整過程中待電流穩(wěn)定后再慢慢降低喘振閥開度，待所有參數(shù)恢復(fù)正常，關(guān)閉喘振閥，保持壓縮機(jī)平穩(wěn)運行。停壓縮機(jī)時，也要對壓縮機(jī)頻率調(diào)節(jié)。

3.3 蒸發(fā)溫度

蒸發(fā)溫度是影響硫酸銅和壓縮機(jī)運行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)參數(shù)。壓縮機(jī)開啟前，裝液二到三個立方，啟動強(qiáng)制循環(huán)泵，打開主蒸汽儀表閥、打開預(yù)熱蒸汽儀表閥，對釜體內(nèi)電解液進(jìn)行加溫，當(dāng)釜體溫度達(dá)到90℃，方可啟動壓縮機(jī)。壓縮機(jī)啟動后，壓縮機(jī)使釜體內(nèi)真空，在真空狀態(tài)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(fā)掉其中的水分，當(dāng)電解液的比重達(dá)到要求，液即放出。應(yīng)注意釜內(nèi)液位與溫度，定時測出液比重，及時調(diào)整相應(yīng)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(nèi)蒸發(fā)溫度高，壓縮機(jī)進(jìn)口溫度高，壓縮機(jī)出口壓力大，導(dǎo)致抽氣量不足，壓縮機(jī)會出現(xiàn)喘振，高蒸發(fā)溫度也會對設(shè)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(tǒng)運行穩(wěn)定。

3.4 系統(tǒng)保溫

為了減少系統(tǒng)的熱損失，要對設(shè)備進(jìn)行保溫。此外溫度低，達(dá)到比重的硫酸銅容易結(jié)晶析出引起管道堵塞，MVR系統(tǒng)使用一段時間后進(jìn)、出口管道堵塞。在生產(chǎn)實踐過程中，生產(chǎn)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(huán)后排出水，然后對設(shè)備及管道定期清洗[5]。

現(xiàn)階段冬天天氣晝夜溫差大，對主設(shè)備MVR包裹一層保溫層。

3.5 蒸發(fā)濃縮終點

硫酸銅蒸發(fā)濃縮通過MVR自裝密度計測密度并且設(shè)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(zhì)濃度低，影響后續(xù)脫雜，高于1.42，其他雜質(zhì)以硫酸鹽形式析出，不利于離心。

4 結(jié)論

（1）傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝還在且技術(shù)成熟，但是蒸汽消耗大，而MVR技術(shù)成功應(yīng)用在硫酸銅蒸發(fā)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(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本等方面有著明顯優(yōu)勢。

（2）MVR技術(shù)在冶金行業(yè)成功應(yīng)用并逐漸在該行業(yè)獲得推廣，該技術(shù)為傳統(tǒng)單效蒸發(fā)濃縮的高能耗單元指明了新的發(fā)展方向，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，發(fā)展空間較大，具有較好的應(yīng)用前景。