MVR在硫酸铜蒸发中的应用

汪超勤

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335400）

1 前言

MVR技术成熟，已经广泛应用到工业上，例如运用到硫酸镍蒸发结晶、硫酸铵蒸发结晶等方面，由于传统蒸发蒸汽用量大，降低蒸汽用量对于降本增效、节能减排有重要的意义。引进MVR蒸发浓缩硫酸铜溶液，较传统单效蒸发，不仅回收了冷凝水潜热，也利用二次蒸汽加热物料，大大降低了能源消耗。

2 MVR技术原理与特点

2.1 MVR技术原理

本厂采用的MVR强制循环蒸发系统,蒸发产生二次蒸汽从物料中溢出，二次蒸汽经过气液分离器被压缩机抽走，把二次蒸汽经压缩后输送到换热器中加热物料，后在循环泵作用下物料回到蒸发室中，物料被浓缩，这样实现热能循环连续蒸发[1-2]，同时只需要补充少量鲜蒸汽就能完成蒸发浓缩。

2.2 MVR技术特点

2.2.1 显著的节能优势

净液MVR蒸发器投入运行，累计开动150天，最长运行周期36天，累计如下：

表1 MVR技术参数

其平均蒸发1吨水需要蒸汽：1393/8183=0.170t

表2 传统蒸汽用量

而传统真空蒸发器平均蒸发1吨水需要蒸汽1.27t，相比较而言，MVR较传统蒸发蒸汽用量大大降低。

节约蒸汽 ：（1.27-0.170）＊8183=8999.41t

折算费用：8999.41＊180=161.9893万元

用电核算：

表3 传统蒸发设备功率

表4 MVR蒸发设备功率

多用电 ：150＊24＊（355-145）=756000KW·h

折算费用：756000＊0.51=38.5560万元

合计节约费用：161.9893-38.5560=123.4303万元

通过对比，MVR系统减少了蒸汽用量，同时降低了运行成本。MVR的工艺流程如图1所示。

图1 MVR工艺流程图

从蒸发室出来的二次蒸汽，经过压缩机压缩，送到主板片中作加热蒸汽使用，使硫酸铜料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水，冷凝水收集到冷凝水罐再进入预热器，对原料液进行一段预热，真空泵抽取冷凝罐内不凝气来二段预热，MVR压缩回收二次蒸汽和利用蒸发器冷凝水预热料液，减少废液排放[3-4]。

2.2.2 自动化程度高

与传统蒸发器相比，MVR蒸发器由DCS、PLC组态控制，自动化程度更高。

通过PLC、单片机、组态等形式来控制系统温度、压力与转速等，保持系统蒸发平衡，同时关注各仪表参数是否正常，有异常情况及时进行针对性调节。

3 MVR技术在硫酸铜蒸发结晶中的应用

单效传统蒸发生产硫酸铜，产生的热水输送到硫酸车间进行废水处理，大大增加了运行成本。采用MVR技术替代传统蒸发，既能满足硫酸铜的生产，又能降低能源消耗、减少运行成本。

本厂自投产一套硫酸铜MVR蒸发浓缩装备，振动是MVR技术中压缩机运行稳定的重要参数，在运行过程中对压缩机频率、蒸发温度等因素进行调节，压缩机运行正常。

3.1 蒸发器材质选择

根据多年传统单效蒸发采用强制循环蒸发器，同时由于硫酸铜溶液含酸性且含氯根离子，在高温下腐蚀性强，故采用钛材，设备运行1年至今未发现腐蚀现象。

3.2 压缩机频率

调节频率是压缩机运行稳定的技术核心，而电流的大小反应出压缩机喘气量的大小的依据，电流大反应出釜体内蒸汽多，更反应出压缩机喘气量多，利于蒸发浓缩生产硫酸铜。启动压缩机时，要调节频率当当前频率达到给定频率时，点击加频率同时注意压缩机电流与振动数值，电流不得超过45A，振动值上下波动幅度不得超过30μm。在生产运行过程中，频率在48Hz左右时，电流不会超过额定电流，且压缩机喘振阀开度小、不喘振，硫酸铜比重最优。生产一段时间后压缩机会出现喘振现象（振动数值波动幅度超过30μm）时，一旦出现喘振，及时加大喘振阀开度，稳定压缩机振动值，找到异常参数进行针对性调节，调整过程中待电流稳定后再慢慢降低喘振阀开度，待所有参数恢复正常，关闭喘振阀，保持压缩机平稳运行。停压缩机时，也要对压缩机频率调节。

3.3 蒸发温度

蒸发温度是影响硫酸铜和压缩机运行稳定的数据参数。压缩机开启前，装液二到三个立方，启动强制循环泵，打开主蒸汽仪表阀、打开预热蒸汽仪表阀，对釜体内电解液进行加温，当釜体温度达到90℃，方可启动压缩机。压缩机启动后，压缩机使釜体内真空，在真空状态下，料液的沸点降低到85℃左右，电解液与二次蒸汽在换热装置不断换热至沸腾，蒸发掉其中的水分，当电解液的比重达到要求，液即放出。应注意釜内液位与温度，定时测出液比重，及时调整相应阀门，控制液位与温度在上下限之间，确保终点比重在指令范围。

MVR真空度差,釜体温度内蒸发温度高，压缩机进口温度高，压缩机出口压力大，导致抽气量不足，压缩机会出现喘振，高蒸发温度也会对设备和管道会造成不同程度的损坏。所以控制在一定的温度下，既能保证硫酸铜的比重，同时MVR系统运行稳定。

3.4 系统保温

为了减少系统的热损失，要对设备进行保温。此外温度低，达到比重的硫酸铜容易结晶析出引起管道堵塞，MVR系统使用一段时间后进、出口管道堵塞。在生产实践过程中，生产停下来时排尽料液，再加入一定量的热水（防止残留的料液析出硫酸铜堵塞管道）循环后排出水，然后对设备及管道定期清洗[5]。

现阶段冬天天气昼夜温差大，对主设备MVR包裹一层保温层。

3.5 蒸发浓缩终点

硫酸铜蒸发浓缩通过MVR自装密度计测密度并且设置自动出料，本厂终点比重控制在1.40-1.42，低于1.40，浓缩率低，出料液水分高，杂质浓度低，影响后续脱杂，高于1.42，其他杂质以硫酸盐形式析出，不利于离心。

4 结论

（1）传统蒸发工艺还在且技术成熟，但是蒸汽消耗大，而MVR技术成功应用在硫酸铜蒸发浓缩工序中，大大减少了蒸汽的使用，并且利用了冷凝水潜热[6]，在节能降耗、降低生产成本等方面有着明显优势。

（2）MVR技术在冶金行业成功应用并逐渐在该行业获得推广，该技术为传统单效蒸发浓缩的高能耗单元指明了新的发展方向，带来了巨大的经济效应，发展空间较大，具有较好的应用前景。