一种糖厂燃硫炉硫气的混合冷却方法及装置与流程

本发明专利属于制糖生产技术领域，尤其涉及一种糖厂燃硫炉硫气的冷却方法。

背景技术：

二氧化硫是制糖生产中的重要助剂，主要作为澄清剂用于糖汁的澄清过程，利用SO₂与石灰乳反应生成CaSO₃沉淀吸附糖汁中的非糖分，或利用SO₂进行硫漂脱色。

现有生产SO₂气体的方法是，将硫磺放入燃硫炉中燃烧得到含有SO₂的高温硫气，经过夹套水冷却，得到温度符合生产要求的硫气。由于硫磺在燃硫炉中燃烧不充分，仍有部分硫磺未燃烧而成为升华硫，同时又有部分硫磺燃烧生成了SO₃气体，因此硫气中除了SO₂外，还含有升华硫和SO₃。

采用现有的夹套式冷却方式，硫气中的升华硫在冷却过程中会凝结于管路中形成积垢，影响冷却并阻塞管道；SO₃则在冷却过程中与硫气中的凝结水结合生成硫酸而腐蚀管路，或最终进入糖汁生成硫酸盐，在后续的蒸发生产中形成积垢，影响生产过程。

技术实现要素：

为了解决现有燃硫炉生产二氧化硫过程存在的硫气管道中升华硫凝聚积垢、三氧化硫腐蚀等问题，本发明提供一种燃硫炉高温硫气的直接混合冷却方法，达到冷却硫气的同时，除去其中的升华硫和三氧化硫。

本发明的糖厂燃硫炉硫气净化和冷却技术方案由水浴冷却装置(1)和糖汁接触冷却装置(2)组成，其特征在于：

A.待冷却的燃硫炉硫气首先进入水浴冷却装置，与水充分混合，将硫气净化并冷却至130℃以下；

B.硫气再进入糖汁接触冷却装置，采用低温糖汁与硫气进行两相流动接触式冷却，将硫气冷却至要求的温度。

所述水浴冷却装置由水槽(3)、气水分离室(4)、捕雾填料(5)、高温硫气进气管(6)、水浴头(9)、水浴冷却排气管(7)、进水管(8)、和排水管(10)组成等，硫气冷却步骤为：

A.待冷却硫气从高温硫气进气管进入，在水浴头出口处与水槽中的水混合；

B.水槽维持稳定的水位；

C.控制水槽的水位线在水浴头出口以上，使硫气与水混合。

D.通过气水分离室和捕雾填料进行气-水分离。

所述的水浴头的结构为喷头、喷管、截流板、锯齿板等具有分布气体的结构形式。

所述的捕雾填料为能提供流动气体接触固体表面的填料结构，如波形折板、波纹网、拉西环、鲍尔环、阶梯环等。

所述的糖汁接触冷却装置为一种气液两相在流动中接触混合的装置。

设备运行中，SO₃不断溶解于水浴冷却装置的水槽中，当SO₃溶解于水中形成的硫酸的浓度达到10％～98％时，则将水槽中的水排出，重新进水。

工业燃硫炉生产中，硫磺燃烧主要生成二氧化硫，但由于燃烧不完全则会含有升华硫，同时还会有部分生成三氧化硫。升华硫在110℃以下会凝固，三氧化硫极易溶于水，二氧化硫则不易溶于水。依据这些特性，本发明根据水浴除尘原理，采用气液直接混合方法，使升华硫在水中凝结，而SO₃则溶解于水中，达到净化硫气的目的。同时水浴可将高温硫气冷却至100℃左右。

亚硫酸法糖厂一般需要将硫气冷却至60～70℃，因此需要对水浴后的硫气进一步冷却。为了避免冷却过程中硫气中的蒸汽冷凝，从而引起SO₂溶解形成亚硫酸，对管道产生腐蚀，本发明的技术方案是采用低温糖汁进行进一步接触冷却。所使用的低温糖汁为后续工序需要硫熏的糖汁，如未加热的预灰混合汁等。

本发明的优点包括：

1.避免硫气冷却过程升华硫凝结堵塞管道和硫气成分溶解成酸对管道的腐蚀；

2.减少糖汁澄清所得清汁中硫酸根和钙盐含量；

3.有利于减少蒸发积垢的形成，等。

4.与间壁式冷却不同，气液直接混合冷却方法可采用耐腐蚀非金属材料制作设备，从而避免酸的腐蚀。

附图说明

图1是本发明装置流程示意图。

图2是本发明实施例1的水浴冷却装置结构示意图。

图3是本发明实施例2的水浴冷却装置结构示意图。

图4是图3的A-A剖面俯视图。

图5是本发明实施例3的水浴冷却装置结构示意图。

图6是图5的左视图。

图7是本发明实施例1的糖汁接触冷却装置结构示意图。

图8是本发明实施例2的糖汁接触冷却装置结构示意图。

图9是本发明实施例3的糖汁接触冷却装置结构示意图。

图10是本发明实施例4的装置结构示意图。

图中：1-水浴冷却装置，2-糖汁接触冷却装置，3-水槽，31-水位检测变送装置，4-气水分离室，5-捕雾填料，6-高温硫气进气管，7-水浴冷却排气管，8-进水管，81-进水阀，9-水浴头，10-排水管，11-糖汁冷却进气管，12-气汁混合筒，13-冷却硫气排出管，14-进汁管，15-气液板，16-排汁管。

具体实施方式

实施例1：设备流程如图1所示，实施时，

[1]从糖厂的燃硫炉的硫气管安装连接管路至高温硫气进气管(6)；

[2]从糖厂的混合汁管安装连接管路至进汁管(14)，接入未加热预灰混合汁；

[3]从排汁管(16)安装连接管路至糖厂的混合汁箱；

[4]从冷却硫气排出管(13)安装连接管路至糖厂的硫熏中和装置；

[5]关闭排水管(10)；

[6]通过水位检测变送装置(31)控制进水阀(81)，以维持水槽(3)的水位稳定，并控制水位线在水浴头(9)出口以上。

实施过程中，待冷却的燃硫炉高温硫气从高温硫气进气管(6)进入水浴冷却装置(1)，在其中产生以下作用：

①在水浴头(9)出口处产生气-液混合，升华硫在水中凝结，SO₃溶解于水中，同时硫气被冷却至130℃以下；

②在气水分离室(9)中，由于气体流速带出的液滴在重力作用下返回水槽，并在返回过程中继续与上升硫气接触；

③液沫夹带在捕雾填料(5)中被拦截，在重力作用下返回水槽。

水浴冷却硫气再进入糖汁接触冷却装置(2)，在气汁混合筒(12)中通过气液板(15)产生气液两相流动的多次接触混合，硫气被冷却，糖汁被加热。调节接入的未加热预灰混合汁流量，以满足硫气冷却温度要求。

本实施例所采用的水浴冷却装置如图2所示，罐体为圆柱体，水浴头(9)为多组喷头，气体设计流速为30m/s；捕雾填料(5)为波纹板组；水位检测变送装置(31)为浮球式液位控制器。

本实施例所采用的糖汁接触冷却装置如图7所示，气液板为大于半圆溢流板结构。

实施例2：某糖厂采用混合汁上浮的亚硫酸法工艺，混合汁上浮温度为50℃，硫熏中和要求硫气温度为70℃。本实施例采用混合汁上浮清汁作为糖汁接触冷却装置(2)的硫气冷 却糖汁，设备流程如图1所示，实施过程为：

[1]从糖厂的燃硫炉的硫气管安装连接管路至高温硫气进气管(6)；

[2]从糖厂的上浮清汁箱安装连接管路至进汁管(14)；

[3]从排汁管(16)安装连接管路至糖厂的混合汁箱；

[4]从冷却硫气排出管(13)安装连接管路至糖厂的硫熏中和装置；

[5]关闭排水管(10)；

[6]通过水位检测变送装置(31)控制进水阀(81)，以维持水槽(3)的水位稳定，并控制水位线在水浴头(9)出口以上。

实施过程中，燃硫炉硫气从高温硫气进气管(6)进入水浴冷却装置(1)，水浴冷却硫气再进入糖汁接触冷却装置(2)，在气汁混合筒(12)中通过气液板(15)产生气液两相流动的多次接触混合，硫气被冷却，糖汁被加热。调节接入的上浮清汁流量，以满足硫气冷却温度要求。

本实施例所采用的水浴冷却装置如图3和图4所示，罐体为圆柱体，水浴头(9)为环管喷头，气体设计流速为30m/s；捕雾填料为拉西环填料；水位检测变送装置(31)为压力变送装置。

本实施例所采用的糖汁接触冷却装置如图8所示，气液板为上下两块圆板，其中下圆板开中心孔，两板之间用螺栓固定。

实施例3：某糖厂采用混合汁碱性上浮的亚硫酸法工艺，混合汁上浮温度为50℃，硫熏中和要求硫气温度为70℃。为了实现碱性泥汁的过滤，本实施例采用混合汁上浮泥汁作为糖汁接触冷却装置(2)的硫气冷却糖汁，以实现对碱性泥汁的硫熏中和。设备流程如图1所示，实施过程为：

[1]从糖厂的燃硫炉的硫气管安装连接管路至高温硫气进气管(6)；

[2]从糖厂的上浮泥汁箱安装连接管路至进汁管(14)，采用隔膜泵泵送；

[3]从排汁管(16)安装连接管路至糖厂的泥汁加热箱；

[4]从冷却硫气排出管(13)安装连接管路至糖厂的硫熏中和装置；

[5]关闭排水管(10)；

[6]通过水位检测变送装置(31)控制进水阀(81)，以维持水槽(3)的水位稳定，并控制水位线在水浴头(9)出口以上。

实施过程中，燃硫炉硫气从高温硫气进气管(6)进入水浴冷却装置(1)，水浴冷却硫气再进入糖汁接触冷却装置(2)，在气汁混合筒(12)中通过气液板(15)产生气液两相流动的多次接触混合，硫气被冷却，糖汁被加热。

本实施例所采用的水浴冷却装置如图5和图6所示，罐体为长方体，水浴头(9)为截流挡板，挡板底端低于水面，硫气在挡板的作用下穿过水面，从而与水混合；捕雾填料为鲍尔环填料；水位检测变送装置(31)为压力变送装置。

本实施例所采用的糖汁接触冷却装置如图9所示，气汁混合筒(12)为圆筒，气液板为截流挡板，挡板底端低于液面，硫气在挡板的作用下穿过糖汁液面，从而与之混合。

实施例4：参照图10，本实施例将水浴冷却装置和糖汁接触冷却装置合为一体，将水浴冷却装置的水浴冷却排气管(7)制作成数根弯管，离开水浴冷却装置的硫气在弯管出口处与糖汁鼓泡混合。实施过程为：

[1]从糖厂的燃硫炉的硫气管安装连接管路至高温硫气进气管(6)；

[2]从糖厂的混合汁管安装连接管路至进汁管(14)，接入未加热预灰混合汁；

[3]从排汁管(16)安装连接管路至糖厂的混合汁箱；

[4]从冷却硫气排出管(13)安装连接管路至糖厂的硫熏中和装置；

[5]关闭排水管(10)；

[6]通过水位检测变送装置(31)控制进水阀(81)，以维持水槽(3)的水位稳定，并控制水位线在水浴头(9)出口以上。