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1、硫和二氧化硫 

硫亦稱硫黃，是黃色晶狀固體，有菱形硫和單斜晶硫兩種。它們的熔點(diǎn)分別為110.2℃和114.5℃。初熔化的硫?yàn)闇\黃色液體，在溫度更高時(shí)變成紅色以至黑色的粘稠液，再冷卻時(shí)形成黑色的無(wú)定形硫。硫的熔化熱為49.8kj/kg(菱形硫)和38.5kj/kg(單斜晶硫)，液體硫的比熱為0.96kj/kg·℃，密度為1799～1770kg/m³。
　　液體硫在150℃以下的粘度不大，但在160℃以上則急劇升高。在150℃的粘度(n·s/m²)為0.0066，165℃為0.5 ，187℃時(shí)升高到93。
　　硫在高溫下氣化，硫蒸汽的分壓力隨溫度升高而增大，在360℃以上氣化十分強(qiáng)烈，不同溫度下的硫蒸汽分壓如下表。

硫的氣化通常稱為升華，它主要是由熔融的硫黃產(chǎn)生，液體硫在444.6℃沸騰變成紅褐色的蒸汽。
　　液體硫在250℃著火燃燒。在其上方3～5cm之處測(cè)量，火焰溫度在280～460℃之間?；鹧娴念伾c其溫度有關(guān)。280～360℃的火焰呈藍(lán)紫色，360～420℃呈紅黃色，420～460℃由紅轉(zhuǎn)白色。溫度升高時(shí)顏色的變化是由于火焰中所含的未及燃燒的硫蒸汽的含量增加，火焰的輻射增強(qiáng)。
　　溫度高時(shí)硫迅速氣化，如果它未及燃燒就被帶走，在以后冷卻時(shí)，又復(fù)凝結(jié)成固體，沉積在管路設(shè)備中，甚至將管路堵塞。為避免硫黃升華堵塞管路，燃燒溫度不宜過(guò)高。
　　硫燃燒時(shí)放出大量熱能，其燃燒熱為9287kj/kg(2218 kcal/kg)。為防止燃硫爐溫度過(guò)高，爐體必須用水冷卻。
　　硫燃燒時(shí)生成二氧化硫so₂。它是無(wú)色氣體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，在空氣中的含量1ppm就能感覺(jué)到，英美等國(guó)規(guī)定環(huán)境中的so₂含量極限為2～5ppm。so₂的密度為空氣的2.26倍，泄漏的so₂會(huì)沉積在空氣的下部。
　　so₂的比熱為0.645kj/kg℃。
　　so₂易溶于水，溶解度隨溫度升高而降低。在0℃為185g/l，在50℃為43g/l，比糖汁硫熏的需要量大很多。
　　so₂會(huì)被氧化成so₃，后者對(duì)制糖過(guò)程非常有害。因?yàn)樗苡谒闪蛩?，與石灰反應(yīng)生成的硫酸鈣能溶于清汁中，在蒸發(fā)濃縮時(shí)則析出成為罐垢。硫酸鈣是糖廠積垢和白糖灰份的主要成份。
　　據(jù)廣東幾個(gè)糖廠的測(cè)定，燃硫爐的燃燒氣中so₃的含量為0.1～0.6%，與設(shè)備和操作有關(guān)。
　　so2氧化成so3的速度，首先決定于氣體的溫度和含氧量。在700～800℃及含氧較多時(shí)進(jìn)行得較快。
　　為減少這種有害的反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)將燃燒生成的氣體迅速冷卻和減少進(jìn)入燃硫爐的過(guò)量空氣。此外，金屬及其氧化物對(duì)此反應(yīng)有明顯的催化作用。一般來(lái)說(shuō)，用鑄鐵制的燃燒爐的這種反應(yīng)較弱，而且較為耐用。

2、燃硫爐
　　燃硫爐有多種結(jié)構(gòu)形式。其工作壓力有正壓和負(fù)壓兩類，燃燒方式有燒固體硫和液體硫兩類。早期不少燃硫爐是正壓工作，用壓縮機(jī)壓入空氣燃燒，由于容易泄漏二氧化硫污染環(huán)境并要用壓縮機(jī)，設(shè)備較復(fù)雜，后期多數(shù)轉(zhuǎn)用負(fù)壓工作。早期的一些燃硫爐直接燒固體硫，燃燒不穩(wěn)定，以后多數(shù)改進(jìn)為燒液體硫，將固體硫熔化后燃燒。將硫熔化有兩種方式，一種是利用燃硫產(chǎn)生的熱量自行將硫熔化，設(shè)備較簡(jiǎn)單，可用人工管理；另一種是用蒸汽將硫加熱熔化，它要多用熱能，設(shè)備較復(fù)雜，但可以集中熔硫和用儀表控制，適于大型和自控管理。燃燒方式多數(shù)為平面燃燒，但也有空間燃燒（壓力噴燃）的，后者的設(shè)計(jì)與管理水平要求較高。

上世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)糖廠研究成功自熔式液體燃硫爐。它利用燃硫產(chǎn)生的熱量將固體硫熔化成液體，均勻連續(xù)地流入燃燒盤，盤中布滿熔硫液及燃燒火焰，燃燒穩(wěn)定。在設(shè)備設(shè)計(jì)和操作良好的情況下，不產(chǎn)生升華硫，燃?xì)夂?span lang="EN-US">so₂濃度較高，如12％或以上，含so3較少。

這種燃硫爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，操作方便。爐體為長(zhǎng)方形，內(nèi)設(shè)燃燒盤。燃燒盤的長(zhǎng)度應(yīng)比爐體短約300mm，使氣化的硫有足夠的空間燃燒完全，不產(chǎn)生升華硫。這樣，爐體的后面就不需要設(shè)輔助燃燒室。否則，如硫在爐內(nèi)未完全燃燒，其后設(shè)輔助燃燒室也不一定能夠解決問(wèn)題（因?yàn)樗臏囟容^低）?？諝鈶?yīng)由爐口進(jìn)入，從燃燒盤上方通過(guò)。要防止空氣走短路或從爐后漏入，這會(huì)降低硫氣的濃度，甚至降低硫熏強(qiáng)度。

熔硫盤的配置要適當(dāng)，使加入的固體硫能及時(shí)熔化，供給足夠的液體硫，而熔硫液的溫度亦不過(guò)高，如在150℃左右。如果熔硫盤受熱過(guò)度，硫液溫度過(guò)高，強(qiáng)烈氣化甚至自燃著火，將燃硫間空氣嚴(yán)重污染。但若熔硫盤受熱不足，熔硫量就不夠供應(yīng)。通常，熔硫盤面積為燃燒盤面積的20～30%，熔硫盤底離燃燒盤距離250～350mm，并低于冷卻盤，熔硫盤側(cè)壁應(yīng)離開水冷部分。

燃硫爐多數(shù)是單層的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但占地面積大?？梢栽跔t體內(nèi)裝兩層或多層燃燒盤，增大燃燒面積。熔硫液先入上層，再自流入下層。這種爐在上、下層燃燒盤之間必須運(yùn)水冷卻。否則上盤受下盤火焰加熱，溫度會(huì)過(guò)高會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈升華。此運(yùn)水部分要很好設(shè)計(jì)與施工，不能漏水。多層爐因熔硫量較大，要較大的熔硫面積。

自熔式液體燃硫爐的最重要工作參數(shù)是它的燃燒溫度和燃燒強(qiáng)度。燃燒溫度以320～360℃為宜，溫度過(guò)高會(huì)增加升華硫。燃燒盤每單位面積每小時(shí)燃燒硫黃量kg/m² 稱為燃燒強(qiáng)度，它與燃燒溫度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。在上述溫度下的燃燒強(qiáng)度約為20kg/m²，溫度高時(shí)燃燒強(qiáng)度較大。當(dāng)燃燒強(qiáng)度增大到25kg/m² 左右時(shí)，形成升華硫的危險(xiǎn)就明顯增加。燃燒強(qiáng)度低于20kg/m² 時(shí)很少出現(xiàn)升華硫。但燃燒溫度與強(qiáng)度過(guò)低亦不好，此時(shí)硫氣濃度較低。一組試驗(yàn)測(cè)出的燃燒溫度與燃?xì)庵?span lang="EN-US">so2濃度的關(guān)系如下表。

影響燃燒溫度和燃燒強(qiáng)度的主要因素是抽風(fēng)量、爐體的冷卻及熔硫的供應(yīng)。燃硫爐的頂部要運(yùn)水冷卻，爐口風(fēng)門的大小要和抽吸力大小適當(dāng)配合。抽吸力強(qiáng)時(shí)宜適當(dāng)關(guān)小入風(fēng)口。熔硫的供應(yīng)要充足，使整個(gè)燃燒盤上復(fù)蓋著適當(dāng)厚度的液體硫，燃燒旺盛均勻，火焰呈藍(lán)紫色，不使盤底露空，不讓灰渣占去燃燒面積(有積渣時(shí)要及時(shí)清理)。

3、主要的計(jì)算數(shù)據(jù)
　　(１) 燃燒氣體中含so₂的濃度

如果燃燒時(shí)空氣中的氧完全與硫化合，無(wú)剩余o₂，則燃燒氣體中so₂所占容積為氣體總體積的21%，但實(shí)際燃燒過(guò)程必然有過(guò)量空氣，以a代表過(guò)量空氣系數(shù)，即實(shí)際進(jìn)入空氣量與理論所需空氣量的比率；則實(shí)際燃燒氣體中so₂濃度(按體積計(jì))為(21/a)%，如 a 分別為1.5及2.0時(shí)，so₂濃度相應(yīng)為14%和10.5%。
　　現(xiàn)在多數(shù)糖廠燃硫氣中so₂濃度為10～12%。設(shè)計(jì)與操作良好者較高，最高可能達(dá)14～16%。 但也有一些較差的燃硫爐，硫氣濃度低于10%。硫氣濃度高有利于下一步so₂的吸收，提高硫熏強(qiáng)度和吸收率，硫氣濃度低會(huì)影響蔗汁硫熏強(qiáng)度不足，吸收率下降。

(２) 燃燒用空氣量與燃?xì)怏w積

理論上，燃燒1kg硫要1kg氧氣或4.33kg空氣，實(shí)際所用空氣量則為4.33a kg。 所需空氣體積按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)計(jì)算，理論值為3.33m³ ，實(shí)際值為3.33a m³ 。
　　每1kg硫燃燒后所產(chǎn)生的氣體體積可按下式計(jì)算：

式中，t 為燃燒氣的溫度℃ (此處將燃燒氣壓力與大氣壓力的微小差別忽略不計(jì))。

例如，若a =1.8，t = 60℃，則燃燒 1kg硫產(chǎn)生的燃?xì)怏w積為7.3m³。

(３) 硫氣輸送管

由燃燒爐至硫熏器的輸氣管，管中氣體流速不高(否則阻力過(guò)大)。通常取5～6m/s來(lái)計(jì)算所需管道直徑。