自熔式燃硫炉.doc

自熔式燃硫炉硫和二氧化硫硫又称硫磺，为黄色晶状固体，分菱形硫（熔点110.2）和单斜晶硫（熔点114.5）两种，刚熔化的硫磺为浅黄色液体，在温度更高时变成红色乃至黑色粘稠液体，再冷却会形成黑色无定形硫。硫的熔化热为49.8kj/Kg（菱形硫）和38.5kj/Kg（单斜晶硫），液体硫比热为0.96kj/Kg，密度为17991770Kg/m3。液体硫在150以下粘度不大，为0.0066 ns/m2， 160以上时会急剧升高，165为0.5 ns/m2，187升高到93 ns/m2。硫在高温条件下会气化，硫汽的分压随温度升高而增大，至360以上则气化非常强烈，不同温度时硫蒸汽分压见下表：温度 140180240300360400硫气分压 pa1.29.378.546616303730熔融的硫磺液在444.6沸腾后会产生红褐色的硫蒸汽，这种现象称为升华。液体硫在250着火燃烧，硫燃烧时放出大量热能，其燃烧热为9287kj/kg（2218 kcal/Kg），在其上方35cm之处火焰温度可达280460。火焰颜色与其温度有关，280360的火焰呈蓝紫色；随着温度的升高，硫迅速气化，火焰中逐渐出现及增多的未及燃烧硫蒸汽，使火焰的辐射增强，至360420火焰呈红黄色，420460由红转为白色。高温带出的硫气冷却后，又复凝结成固体，沉积在管路设备中，甚至将管路堵塞。为防止燃硫炉温度过高，产生升华硫堵塞管路，炉体须用水冷却使火焰保持蓝色，建议保持冷却水温在4050，硫燃烧时生成二氧化硫SO2。它是无色气体，有强烈刺激性气味，在空气中的含量1ppm就能感觉到，英美等国规定环境中的SO2含量极限为25ppm。SO2的密度为空气的2.26倍，泄漏的SO2会沉积在空气的下部。SO2的比热为0.645kj/kg。SO2易溶于水，溶解度随温度升高而降低。在0为185g/l，在50为43g/l，比糖汁硫熏的需要量大很多。SO2会被氧化成SO3，后者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成为罐垢。硫酸钙是糖厂积垢和白糖灰份的主要成份。据糖厂测定，燃硫炉的硫气中SO3的含量一般为0.10.6%，主要与设备和操作有关。SO2氧化成SO3的速度，首先决定于气体的温度和含氧量，在700800及含氧较多时进行得较快。为减少这种有害的反应，应当将燃烧生成的气体迅速冷却和减少进入燃硫炉的过量空气。此外，金属及其氧化物对此反应有明显的催化作用。一般来说，用铸铁制的燃烧炉的这种反应较弱，而且较为耐用。自熔式燃硫炉目前糖厂普遍使用的是自熔式燃硫炉，这种炉为长方形，结构简单，制造容易，适宜人工操作管理.自熔式燃硫炉利用燃硫过程中产生的热量将固体硫磺熔化成液体，然后均匀连续地流下燃烧盘，盘中布满熔硫液及燃烧火焰，燃烧稳定。在良好的操作情况下，燃气SO2浓度较高，可达12或以上，较少产生升华硫，含SO3较少。燃烧盘的长度应比炉体短约300-400mm，要求有足够的空间使气化的硫燃烧完全，不至产生升华硫，炉体后面设有辅助燃烧室，有助于未燃硫气继续燃烧。空气应由炉口进入，从燃烧盘上方通过，应防止空气走短路或从炉后漏入。熔硫盘的配置应使加入的固体硫能及时熔化，供给足够的液体硫，而熔硫液的温度亦不宜过高，控制在150左右。如果熔硫盘受热过度，硫液温度过高，强烈气化甚至自燃着火，将燃硫间空气严重污染。但如熔硫盘受热不足，会引起熔硫量不够供应。通常，熔硫盘面积为燃烧盘面积的2030%，熔硫盘底离燃烧盘距离250350mm，并低于冷却盘，熔硫盘侧壁应离开水冷部分。燃硫炉的燃烧面积，建议最好使用单层，每台2.02.5 m2，最大不超4m2。自熔式液体燃硫炉的最重要的工作参数是燃烧温度和燃烧强度。燃硫炉单位面积每小时燃烧的硫磺量称为燃烧强度Kg/m2/h。它与燃烧温度有对应关系，燃烧温度以320360为宜，过高会增加升华硫。在上述温度下的燃烧强度约为20Kg/m2，温度高时燃烧强度较大，当燃烧强度增大到25kg/m2 左右时，形成升华硫的危险就明显增加。燃烧强度低于20Kg/m2 时很少出现升华硫。但燃烧温度与强度过低亦不好，此时硫气浓度较低。一般情况下，燃烧温度与燃气中SO2浓度的关系如下表：燃烧温度 285315325330338348硫气浓度 %9.811.812.413.013.414.0影响燃烧温度和燃烧强度的主要因素是抽风量、炉体的冷却及熔硫的供应。燃硫炉的顶部要运水冷却，炉口风门的大小要和抽吸力大小适当配合。抽吸力强时宜适当关小入风口。熔硫的供应要充足，使整个燃烧盘上复盖着适当厚度的液体硫，燃烧旺盛均匀，火焰呈蓝紫色，不使盘底露空，不让灰渣占去燃烧面积（有积渣时要及时清理）。主要计算数据假设燃烧时空气中氧与硫正好完全化合，无O2过剩，则燃烧气体中SO2所占容积为气体总体积的21%，但实际燃烧过程必然有过量空气，以a代表过量空气系数，即实际进入空气量与理论所需空气量的比率，则实际燃烧气体中SO2浓度（按体积计）为（21/a）%，如 a 分别为1.5及2.0时，SO2浓度相应为14%和10.5%。现在多数糖厂燃硫气中SO2浓度为1012%。设计与操作良好者较高，最高可达1416%。 但也有一些较差的燃硫炉，硫气浓度低于10%。硫气浓度高有利于SO2的吸收，提高硫熏强度。燃烧用空气量与燃气体积理论上，燃烧1kg硫要1kg氧气或4.33kg空气（按标准状态下体积约3.33m3 ，空气中氧气浓度占30%），实际所用空气量为4.33a kg（实际体积为3