浅析汽化旋风燃硫炉进风量对清混汁纯度差的影响

韦信冰，何金艳，罗永宁，俞林林（来宾东糖桂宝有限公司，广西来宾546100）



浅析汽化旋风燃硫炉进风量对清混汁纯度差的影响

韦信冰，何金艳，罗永宁，俞林林
（来宾东糖桂宝有限公司，广西来宾546100）

摘 要：燃硫炉内硫磺的燃烧情况与进风量密切相关，而燃硫炉产生二氧化硫的品质直接影响澄清汁的质量，本文旨在通过生产实际运用探讨控制汽化旋风燃硫炉进风量对清混汁纯度差的影响，为生产中使用燃硫炉调节进风量提供参考。

关键词：燃硫炉；风量控制；清混汁纯度差

0 概述

亚硫酸法制糖工艺是以二氧化硫作为主要的澄清剂，将二氧化硫通入蔗汁中，与蔗汁中的水反应生成亚硫酸，再与石灰反应生成CaSO3沉淀，除去蔗汁中杂质得到清汁。SO2质量的好坏，直接影响到蔗汁的澄清效果。糖厂SO2的供应是通过燃硫炉（又称硫磺炉）燃烧硫磺的方法获得的，硫磺在燃烧过程中若进风量控制不好，会导致产生SO3或最终硫气中残留升华硫S2，对制糖生产过程造成很大的危害。燃硫炉进风量不足易生成升华硫S2冷却后又重新凝结成固体，沉积在管路设备中，甚至将管路堵塞；进风量过大会使SO2进一步氧化形成的SO3溶于水生成H2SO4，与Ca2+反应生成的CaSO4较CaSO3更易溶于清汁中，在蒸发浓缩时析出成为罐垢，且部分钙盐直接进入后工段，影响产品的回收及质量，因此，硫磺燃烧的控制非常重要，糖厂使用的燃硫炉要尽量减少SO3的生成和最终硫气中残留的升华硫S2。提高清混汁纯度差对提高煮炼收回起着重要的作用，因此SO2质量的好坏是衡量澄清效果好坏的主要指标之一，减少CaSO4的生成是提高清混汁纯度差的有效方法之一。

1 燃硫炉燃烧状况数理分析

1.1 燃烧动力学分析[1]

二次燃烧室内液态硫和空气要快速混合均匀，实现燃烧过程均相反应。若混合不均匀，SO2浓度高的区域，容易生成SO3；SO2浓度低的区域，容易残留未燃烧的升华硫。

1.2 燃烧温度分析[2]

温度对SO2进一步氧化为SO3的过程有重要的影响，如图1所示。

图1 温度对SO2氧化为SO3的影响

从图1可见，在600～900℃范围，SO2容易进一步氧化生成SO3，因此，燃烧室温度要均且宜低于600℃。当温度高于1000℃时，虽然也可以减少SO3的生成，但因温度过高，冷却过程不可避免地与金属接触，容易造成金属容器的严重腐蚀，而且在冷却过程中，当硫气经历600～900℃范围时，会使一部分SO2氧化生成SO3。

图2 过量空气系数a与出口SO2的摩尔分数关系曲线

从图2、图3可看出，增大过量空气系数a可以提高燃烧产物中SO2的量 ,相应降低S2、SO3的量，但是当a增大到一定程度后，不能再提高SO2的量，也不能降低S2、SO3的量，而且增大a,增加了大量的N2气体，导致出口气体中SO2的摩尔浓度相对降低。综合考虑各种因素，工业生产中取a为1.4～1.6较为合适。

1.3 空气过量系数的分析[3]

过量空气系数大，空气过量多，SO2容易进一步氧化生成SO3；过量空气系数小，空气不足，燃烧不充分，浓度低的区域，容易残留有未燃烧的升华硫。图2、图3为过量空气系数与出口SO2、S2、SO3的关系。

图3 过量空气系数a与出口S2、SO3的摩尔分数关系曲线

2 实际生产中燃硫炉风量控制对清混汁纯度差的影响分析

我厂目前采用的燃硫炉为EP-S8000A型汽化旋风式燃硫炉，配备的一次风机风量为5.11 m³/min，二次风机风量为2074～2650 m³/h，硫磺的燃烧工况根据一、二次风机来进行调节，图4为SO2制取工艺流程图。

一、二次风机进风量的调节直接影响SO2的浓度或SO3生成的速率，形成的SO3会对清混汁纯度差造成影响。由于导致清混汁纯度差变化的因素较多，为确定燃硫炉进风量对纯度差造成的影响，在分析记录前将澄清各工艺参数稳定，只更改一、二次风机进风量，记录并得出表1、表2数据。

图4 SO2制取工艺流程图

表1 7500 t/d榨量燃硫炉进风量调节记录表

表2 8000 t/d榨量燃硫炉进风量调节记录表

从表1表2可知，在澄清各工艺参数基本恒定的条件下，通过调节燃硫炉一、二次风量会对清混汁纯度差造成较大影响，在风量过量的情况下，二次燃烧室温度过高，生成SO3速率增快，造成清混汁纯度差降0.3个百分点左右。

3 结语

硫磺在一次燃烧室内，液态硫磺过量并保持一定的液位，少量的空气通入一次燃烧室内使部分硫磺燃烧，燃烧产生的热量同时使周围的硫磺汽化变为硫蒸汽，但过量的空气会造成液硫汽化沸腾，一次燃烧室温度升高，加快硫蒸汽的生成速率，使硫蒸汽在进入二燃室与空气混合很不均匀，导致燃烧不均匀，从而使出口硫气中存在大量的升华硫S2和SO3；在硫蒸汽混合物进入二次燃烧室，同时通入过量的二次空气会使硫蒸汽进一步氧化生成SO3，进入中和汁后生成可溶性较高的CaSO4，造成清混汁纯度差下降。因此，合理的进风量按7500 t/d榨蔗量应调节在一次风频率16～18 Hz，二次风频率18～20 Hz；8000 t/d榨蔗量调节一次风频率19～20 Hz，二次风频率20～22 Hz较为适宜，一、二次风频率差为1.5 Hz左右。

参考文献

[1] 黄映成，蓝红勇，蓝胜宇，等. 汽化旋风燃硫炉及其在糖厂的应用[J]. 广西蔗糖，2011(3)：19-22.

[2] 于春英. 燃硫炉出口温度与三氧化硫气体浓度的关系[J]. 齐齐哈尔大学学报（自然科学版），2010，26(4)：60.

[3] 黄永春，唐军，杨锋，等. 自熔式燃硫炉燃烧过程的数值模拟[J]. 计算机与应用化学，2010，27(5)：610-616.

(本篇责任编校：朱涤荃)

The Influence of Vaporization Whirlwind Brimstone Furnace Air Volume Control on Purity Difference Value between Clarified Juice and Mixed Juice

WEI Xin-bing, HE Jin-yan, LUO Yong-ning, YU Lin-lin
(Laibin Dongtang Guibao Co. Ltd., Laibin, Guangxi 546100)

Abstract:Burning sulfur was closely related to air supply rate in the brimstone furnace, and the quality of sulphur dioxide produced by brimstone furnace directly affected the quality of clarified juice. This paper studied the influence of the air volume control of vaporization whirlwind brimstone furnace on purity difference value between clarified juice and mixed juice through actual production application, and provided the production reference for controlling the air volume of brimstone furnace.

Keywords:Brimstone furnace; Air volume control; Purity difference value between clarified juice and mixed juice

收稿日期：2015-11-06；修回日期：2016-01-08

中图分类号：TS244+.2

文献标识码：A

文章编号：1005-9695(2016)01-0012-04

引文格式：韦信冰，何金艳，罗永宁，等. 浅析汽化旋风燃硫炉进风量对清混汁纯度差的影响[J]. 甘蔗糖业，2016(1)：12-15.