专利名称：一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及二氧化硫气体的生产方法及装置，尤其涉及一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及装置。
背景技术：
SO2是制糖生产过程重要的辅助原料，它在澄清过程中与Ca(OH)2反应生成CaSO3,从而使胶体色素被吸附除去从而使糖汁得到澄清；此外，SO2能够减弱或抑制制糖过程中，包括澄清、蒸发和煮炼过程中新色素的生成作用，并能减少白糖存放时的变色，对减少各种糖品中的有色物质有相当明显的效果。因此，SO2在糖厂生产过程中具有非常重要的作用。糖厂使用的SO2目前都是通过燃烧硫磺方法获得的，在硫磺燃烧过程中，若燃烧控制不好，会导致硫的升华形成升华硫或SO3的生成，这两种情况都对制糖生产过程造成很大的不良影响:升华硫冷却后又复凝结成固体，沉积在管路设备中，甚至将管路堵塞；而302进一步氧化形成的SO3对制糖过程非常有害，因为它溶于水生成硫酸，与石灰反应生成的硫酸钙能溶于清汁中，在蒸发浓缩时则析出时成为罐垢，硫酸钙是糖厂积垢和白糖灰份的主要成分。因此，硫磺燃烧的控制非常重要，糖厂的燃炉要尽量减少硫的升华和SO3这种有害气体的生成。然而，目前所采用的液态硫或汽态硫直接与空气直接接触混合燃烧的方式，常常会有较多的SO3生成，这是由于为了使硫磺充分燃烧，通常要求空气要过量，且燃烧区域温度较高，当温度高于650°C时，过量的空气会导致SO2进一步氧化生成SO3 ;而若空气不过量，又常常会导致S未燃尽。尽管许多设计者曾经试图改进连续燃硫炉，然而在工艺中遇到的上述种种困难并没有完全克服。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种硫磺燃烧充分，燃烧产生的汽体中SO2浓度高、无未燃尽S、极少有SO3生成的“一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及装置，以解决已有技术存在的上述问题。解决上述技术问题的技术方案是:一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法，是一种基于硫磺燃烧产生SO2气体的方法，其特征在于:该制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法采用对硫磺实施分级燃烧以及硫磺贫氧-富氧组合燃烧的连续燃烧方式，其具体方法是:
A.对硫磺实施分级燃烧:将液态硫或汽态硫分η级在η个燃烧室中燃烧；η级燃烧室以串联的方式相连，即上一级燃烧室产生的燃烧产物-气体直接进入下一级燃烧室；在第I级燃烧室以及第η级燃烧室中必须加入空气，其余各级或加入空气，或不加入空气；
B.硫磺贫氧-富氧组合燃烧:硫磺在第1 η-1级燃烧室中进行贫氧燃烧，即在第1 η-1级燃烧室中硫磺过量、氧气不足，在第η级燃烧室中氧气过量，进行富氧燃烧；在1 η-1级燃烧室中的燃烧温度TR随着通入的空气量不同而不同，TR的取值范围是:TR=300 1000°C之间的任意数值；n的取值范围是:3 < η < 6。其进一步技术方案是:在最后一级燃烧室燃烧过程中燃烧室温度低于650°C。其相关的另一技术方案是:一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置，包括由密闭容器构成的燃烧室，燃烧室有空气入口、硫磺或含硫的液体或气体入口，同时有燃烧产物出口 ；其特征在于:该制糖工艺用二氧化硫气体的生产装置为柱形燃烧室，包括η级燃烧室，该η级燃烧室或是由I个燃烧室分隔成η级燃烧室；或是由η个独立的燃烧室组成一组η级燃烧室；第I级燃烧室的硫磺或含硫的液体或气体入口分布在燃烧产物出口的另一端或另一侧，而空气入口在硫磺入口附近切向通入，燃烧产物切向导出；第2 第η级燃烧室空气入口、硫磺或含硫的液体或气体入口均切向进入燃烧室，燃烧产物切向导出。所述一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置的进一步技术方案是:在第I 第η级燃烧室中的任意I个或几个的燃烧室外壁设计有冷却装置，其中，最后一级燃烧室外壁必须有冷却装置。所述一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置的更进一步技术方案是:所述的由η个分立的密闭容器构成的燃烧室是立式柱形密闭容器或卧式柱形密闭容器。所述一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置的更进一步技术方案或是:所述的由η个密闭容器构成的燃烧室是由一个卧式柱形密闭容器中间加入隔板隔断构成；所述的隔板的形状与柱形密闭容器横截面形状一致，其燃烧产物出口，即下一级硫磺汽体入口或在隔板的边缘，或是在隔板的中心。本发明一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及装置具有的有益效果是:硫磺燃烧充分，燃烧产生的气体中SO2浓度高、燃烧产生的气体中无未燃尽S、极少有SO3生成。(I)由于采用分级燃烧以及硫磺贫氧-富氧组合燃烧方式，能够实现真正意义上的硫磺贫氧-富 氧组合燃烧，即第I (η-1)级燃烧室中硫磺过量、氧气不足，在第η级燃烧室中氧气过量；这种燃烧模式能够使硫磺燃烧彻底且SO3生成机会大大降低，3 < η < 6。(2)燃烧室采用串联连接模式，可以使进入最后一级燃烧室(第η级燃烧室)的燃烧产物中硫磺的相对含量较低，即硫磺得到大大地稀释，使其与空气接触燃烧时，局部燃烧不过于激烈，燃烧室局部温度不致过高，燃烧室温度更加均匀；在冷却状态下，使最后一级燃烧室(第η级燃烧室)最高温度不高于650°C时，既保证燃烧能够充分燃烧(因温度均匀，不会有太低温度区域存在)，又不会有SO3生成(因没有太高温度区域存在)。(3)在每一个燃烧室中，空气切向通入，能够使燃烧室内组分实现旋流快速混合；由于在第2 η级燃烧室中，硫磺因吸热已变为汽态，因而空气和燃料(上一级的燃烧产物)均为气态，切向进入可以实现旋流快速混合、均相燃烧，极大减少由于混合不均匀、部分区域空气过量导致SO2的进一步氧化生成S03。下面，结合附图和实施例对本发明之一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及装置的技术特征作进一步的说明。
图1-1:由分离式立式柱形燃烧器组成的多级燃烧室构成的本发明之一种制糖工艺用二氧化硫气体的装置示意图1-2:组成图1-1所示分离式立式柱形燃烧器的某一级燃烧室(即第I 4级的任一级)结构示意 图2-1:由分离式卧式柱形燃烧器组成的4级燃烧室构成的本发明之一种制糖工艺用二氧化硫气体的装置示意 图2-2:组成图2-1所示分离式卧式柱形燃烧器的某一级燃烧室(即第I 4级的任一级)结构示意 图3:连体式4级燃烧室结构示意图:
图4-1 图4-2:连体式多级燃烧室中的隔板结构示意 图4-1:硫磺汽体入口在边缘，图4-2:硫磺汽体入口在中心；
图5:本发明之一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法的工艺流程示意图。图中:
1-分离式立式柱形燃烧器的某一级燃烧室，2-分离式卧式柱形燃烧器的某一级燃烧室，3-连体式4级燃烧室；la、2a-空气入口 ；lb、2b_硫磺或含硫的液体或气体入口 ；lc、2c-燃烧产物出口 ；
I1、12、13、14-立式柱形密闭容器构成的4个燃烧室；
II1、121、131、141_空气入口 ；
112、122、132、142-硫磺或含硫的液体或气体入口；
113、123、133、143— 燃烧产物出口；
21、22、23、24-卧式柱形密闭容器构成的4个燃烧室；
211、221、231、241_空气入口 ；
212、222、232、242-硫磺或含硫的液体或气体入口；
213、223、233、243_燃烧产物出口 ；
31、32、33、34- —个卧式柱形密闭容器构成的4个燃烧室；
311、321、331、341—空气入口 ；
312-硫磺或含硫的液体或气体入口；
343-燃烧产物出口 ；
4、41、42_隔板;4101、4201_隔板上的硫磺汽体出入口 ；
5-冷却装置；
K-空气，S-液态硫或汽态硫；
其余标号参见说明书实施例。
具体实施例方式实施例一:一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法。该制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法，是一种基于硫磺燃烧产生SO2气体的方法，该方法采用对硫磺实施分级燃烧以及硫磺贫氧-富氧组合燃烧的连续燃烧方式，其具体方法是:
A.对硫磺实施分级燃烧:将液态硫或汽态硫分η级在η个燃烧室中燃烧；η级燃烧室以串联的方式相连，即上一级燃烧室产生的燃烧产物-气体直接进入下一级燃烧室；在第I级燃烧室必须加入空气，其余各级或加入空气，或不加入空气；
B.硫磺贫氧-富氧组合燃烧:硫磺在第I η-1级燃烧室中进行贫氧燃烧，即在第I n-1级燃烧室中硫磺过量、氧气不足，在第n级燃烧室中氧气过量，进行富氧燃烧；在I η-1级燃烧室中的燃烧温度TR随着通入的空气量不同而不同，TR的取值范围是:TR=300 1000°C之间的任意数值；在最后一级燃烧室燃烧过程中燃烧室温度为300 650°C ；n的取值范围是:3彡η彡6。图5所示为一种对硫磺实施6级燃烧的一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法，作为本发明实施例一的一种变换，所述一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法中，分级燃烧的级数还可以减少为3、4或5级。实施例二: 一种由4个独立柱形密闭容器构成的制糖工艺用二氧化硫气体生产
装直。如图1-1所示，该制糖工艺用二氧化硫气体的生产装置，由4个立式柱形密闭容器构成的4个燃烧室11、12、13和14连接组成，对硫磺实施4级分级燃烧，每个燃烧室有空气入口、含硫的液体或气体入口，同时有燃烧产物出口 ；第I级燃烧室11的硫磺或含硫的液体或气体入口 112分布在燃烧产物出口的另一端，而空气入口 111在硫磺或含硫的液体或气体入口 112附近切向通入，燃烧产物从燃烧产物出口 113切向导出；第2 第4级燃烧室空气入口 121 141、硫磺或含硫的液体或气体入口 122 142均切向进入燃烧室12、13、14，燃烧产物从燃烧产物出口 123、133、143切向导出，(参见图1_1、图1_2)。作为本发明实施例的一种变换，所述的独立式柱形密闭容器也可以换成是由卧式柱形密闭容器构成(参见图2-1、图2-2)，还可以是立-卧式组合的形式。作为本发明实施例的又一种变换，燃烧室的个数也可以减少为3个或增加为5个、6个，构成3级、5级或6级燃烧室，每个燃烧室的空气入口上有控制开关，以控制空气的加入或不加入或加入量的多少。作为本发明实施例的一种变换，所述立式柱形密闭容器或卧式柱形密闭容器的横截面形状除为图1-2、图2-2中所示的圆形外，也可以是横截面为椭圆形、方形或六边形、八边形的柱形容器，但以圆形为最好。实施例三:一种由I个独立柱形密闭容器构成的制糖工艺用二氧化硫气体生产
>J-U ρ α装直。如图3所示，该连续生产制糖工艺用二氧化硫气体的生产装置是由I个独立柱形卧式密闭容器3构成的连体式4级燃烧室31、32、33、34结构；所述的隔板4的形状与柱形密闭容器横截面形状一致，其燃烧产物出口，即下一级硫磺汽体入口或在隔板的边缘4101(参见图4-1)，或是在隔板的中心4201 (参见图4-2)每个燃烧室分别设有带控制开关的空气入口 311、321、331、341 ;第一级燃烧室设有硫磺或含硫的液体或气体入口 312 ;最后一级燃烧室设有燃烧产物出口 343 ;在1-4级燃烧室中的燃烧温度TR随着通入的空气量不同而不同；可以在1-4级燃烧室中的任意I个、2个、3个或4个燃烧室的外壁设计有冷却装置；也可以只在最后一级燃烧室34外壁设计有冷却装置5。作为本发明实施例的一种变换，所述卧式柱形密闭容器的横截面形状除为图3所示的圆形外，也可以是横截面为椭圆形、方形或六边形、八边形的柱形容器，但以圆形为最好。本发明各实施例中，所述制糖工艺用二氧化硫气体生产装置可以在第I到η个燃烧室都设置冷却装置5，也可以在η个燃烧室中任意选择I个或几个设置冷却装置5 ;但在最后一级燃烧室外壁必须设置有冷却装置5，以保证在最后一级燃烧室燃烧过程中燃烧室温度低于650°C ;关于冷却装置5的结构，由于是公知技术，此处不再赘述；例如，在实施例一中，可以在4个燃烧室11、12、13和14都设置冷却装置5，也可以在4个燃烧室11、12、13和14中任意选择I个或几个设置冷却装置5 ;冷却装置5可以是高度和燃烧室11、12、13和14 一样、半径大于燃烧室的圆筒夹套式冷却套，也就是冷却水基本上与燃烧室的圆形壁面的外面完全接触，也可以是其他·形式的冷却装置。
权利要求
1.一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法，是一种基于硫磺燃烧产生SO2气体的方法，其特征在于:该制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法采用对硫磺实施分级燃烧以及硫磺贫氧-富氧组合燃烧的连续燃烧方式，其具体方法是: A.对硫磺实施分级燃烧:将液态硫或汽态硫分η级在η个燃烧室中燃烧；η级燃烧室以串联的方式相连，即上一级燃烧室产生的燃烧产物-气体直接进入下一级燃烧室；在第I级燃烧室以及第η级燃烧室中必须加入空气，其余各级或加入空气，或不加入空气； B.硫磺贫氧-富氧组合燃烧:硫磺在第I η-1级燃烧室中进行贫氧燃烧，即在第I η-1级燃烧室中硫磺过量、氧气不足，在第η级燃烧室中氧气过量，进行富氧燃烧；在I η-1级燃烧室中的燃烧温度TR随着通入的空气量不同而不同，TR的取值范围是:TR=300 1000°C之间的任意数值；n的取值范围是:3 < η < 6。
2.根据权利要求1所述的一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法，其特征在于:在最后一级燃烧室燃烧过程中燃烧室温度低于650°C。
3.一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置，包括由密闭容器构成的燃烧室，燃烧室有空气入口、硫磺或含硫的液体或气体入口，同时有燃烧产物出口 ；其特征在于:该制糖工艺用二氧化硫气体的生产装置为柱形燃烧室，包括η级燃烧室，该η级燃烧室或是由I个燃烧室分隔成η级燃烧室；或是由η个独立的燃烧室组成一组η级燃烧室；第I级燃烧室的硫磺或含硫的液体或气体入口分布在燃烧产物出口的另一端或另一侧，而空气入口在硫磺入口附近切向通入，燃烧产物切向导出；第2 第η级燃烧室空气入口、硫磺或含硫的液体或气体入口均切向进入燃烧室，燃烧产物切向导出。
4.根据权利要求3所述的一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置，其特征在于:在第I 第η级燃烧室中的任意I个或几个的燃烧室外壁设计有冷却装置，其中，最后一级燃烧室外壁必须有冷却装置。
5.根据权利要求3所述的一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置，其特征在于:所述的由η个分立的密闭容器 构成的燃烧室是立式柱形密闭容器或卧式柱形密闭容器。
6.根据权利要求3所述的一种制糖工艺用二氧化硫气体生产装置，其特征在于:所述的由η个密闭容器构成的燃烧室是由一个卧式柱形密闭容器中间加入隔板隔断构成；所述的隔板的形状与柱形密闭容器横截面形状一致，其燃烧产物出口，即下一级硫磺汽体入口或在隔板的边缘，或是在隔板的中心。
全文摘要
一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及其装置，该方法采用对硫磺实施分级燃烧以及硫磺贫氧-富氧组合燃烧的连续燃烧方式，所述对硫磺实施分级燃烧是将液态硫或汽态硫分n级在n个燃烧室中燃烧；n级燃烧室以串联的方式相连，即上一级燃烧室产生的燃烧产物-气体直接进入下一级燃烧室；所述硫磺贫氧-富氧组合燃烧是将硫磺在第1～n-1级燃烧室中进行贫氧燃烧，即在第1～n-1级燃烧室中硫磺过量、氧气不足，在第n级燃烧室中氧气过量，进行富氧燃烧；该制糖工艺用二氧化硫气体的生产装置为柱形燃烧室，包括n级燃烧室，3≤n≤6。该生产方法及装置的优点是硫磺燃烧充分，燃烧产生的汽体中SO2浓度高、无未燃尽S、极少有SO3生成。
文档编号C01B17/54GK103112832SQ20131008371
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者黄永春, 蓝胜宇, 樊广陆 申请人:黄永春, 蓝胜宇