制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备

技术领域

本发明属于二氧化硫制备方法及设备的技术领域，具体涉及制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备。

背景技术

我国甘蔗制糖目前很多工厂采用亚硫酸法工艺生产白砂糖，在生产过程中需要使用二氧化硫为澄清剂和脱色剂。现有技术中，经燃硫炉生产出来的二氧化硫气体可达350～1300℃（低温燃硫炉燃烧后为350～600℃，高温燃硫炉燃烧后为1000～1300℃），二氧化硫气体中还含有三氧化硫气体，然而后续工艺使用的二氧化硫温度为60～90℃，因而，需要将高温二氧化硫气体冷却和净化，因为原料硫磺里夹杂有机物杂质（主要有升华硫或不容易溶解的含硫有机化合物），如果杂质无法及时清理会造成输送设备和管路堵塞。除此之外，由于二氧化硫进入冷却塔的过程中温度较高，容易造成输送气体设备和管道管腐蚀损坏，甚至导致二氧化硫泄露，造成二氧化硫污染的情况发生。此外，二氧化硫气体中含有的三氧化硫气体与混合蔗汁中的二氧化钙产生硫酸钙，使得中和蔗汁沉淀物过多，白糖的质量下降。

经检索我们发现目前相关公开的文献报道有：

1、中国专利名称：燃硫炉热气雾化喷硫系统，申请号201120152703.8；申请人：吴英克，申请日：2011-05-13 ；发明人：吴英克；摘要:一种燃硫炉热气雾化喷硫系统,该系统主要由熔硫箱、硫磺喷枪、气体加热器、电机和硫磺泵组成;硫磺喷枪由喷枪头、喷枪夹套和硫磺输送管组成,硫磺喷枪与输送硫磺管路连接,输送硫磺管路由输硫管夹套和输硫管组成,输硫管与输硫软管一端连接,输硫软管另一端连接硫磺泵,硫磺泵由电机带动运转;气体加热器通过输气管连接输硫管夹套。本实用新型采用热空气或氧气对喷枪和输硫管道保温,同时以热空气或氧气作为雾化介质,实现了无需烘炉即可助燃点火、雾化效率高燃烧效果好、输硫管路不易堵塞,解决了燃硫炉启停频繁、燃硫量变化大、夹套保温等造成的各种问题。该仅仅公开了燃硫炉热气雾化喷硫系统，没有提到二氧化硫的后续净化过程。

2、中国专利名称：高温二氧化硫气体塔式雾化冷却系统，申请号，201120358838.X；申请人：吴英克，申请日：2011-09-23；发明人：吴英克，摘要:一种高温二氧化硫气体塔式雾化冷却系统，该系统主要由冷却塔、平衡箱和循环泵组成，冷却塔经其底部的溢流管与平衡箱连接，循环泵一端直接连接平衡箱另一端经循环管与冷却塔内的雾化喷枪连接。本实用新型设计科学合理、结构简单实用，无需担心设备腐蚀、管路堵塞、系统漏水等传统冷却设备存在的问题，而且换热效率较高，能够有效保证生产作业地正常进行。该文献报道了高温二氧化硫气体塔式雾化冷却系统，该系统主要由冷却塔、平衡箱和循环泵组成；但是该文献仅仅阐述高温二氧化硫气体塔式雾化冷却过程，没有提出如何对二氧化硫气体进行净化，保证制糖过程的纯净二氧化硫的质量。

还有，现有技术中，高温的二氧化硫气体大多采用水接触冷却的工艺条件，水洗以后的液体属于含酸性废水，不能直接排放，存在着造成对糖厂的环境污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种糖厂硫熏过程使用的干净的二氧化硫气体制备方法及设备，能够解决目前糖厂二氧化硫制备的气体不够纯净的问题，将过程产生的废气和废水消除，达到环境保护的最佳效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

将食品级硫磺熔融后放到燃硫炉中燃烧得到二氧化硫气体，经过冷却，洗涤和吸收三氧化硫和杂质，并过滤以后进入硫熏中和器，与加热后含氢氧化钙的混合蔗汁混合，得到中和蔗汁，再输出到蔗汁浓缩车间；而洗涤冷却吸收塔出来的含酸废液则输送到锅炉冲灰水的混合器或除尘器中和得到中性废水进入糖厂污水处理工段进一步处理。

所述的燃硫炉中燃烧得到的二氧化硫气体的温度为350-1300℃，洗涤冷却吸收塔出口的气体的温度为60-90℃，气体中的三氧化硫的重量百分浓度为3%以下，锅炉冲灰水的混合器或除尘器中吸收含酸废液以后废水pH为7-8。

以上所述的高温二氧化硫气体的温度为什么提出350-1300℃的原因：因为目前燃硫炉可以采用高温燃烧方式或低温燃烧方式，高温燃烧方式出口气体的温度为1000-1300℃，低温燃烧方式得到550-600℃中低温二氧化硫气体，但是低温燃烧方式可能引起升华硫偏高，也有可能形成硫的有机化合物，洗涤和吸收的过程要严格一些，其余工艺流程是基本相同的。

以上所述的洗涤冷却吸收设备出口的三氧化硫的重量百分浓度需要控制在3%以下，是保证蔗糖中的硫酸钙含量符合标准，锅炉冲灰水的混合器或除尘器中吸收含酸废液以后pH为7-8，这样才能够将锅炉冲灰水循环利用。

所述的锅炉冲灰水的混合器或除尘器可以加入碱性物料，所述的碱性物料为石灰或碱性造纸废液或烧碱。目前甘蔗糖厂锅炉燃烧的原料大多采用甘蔗渣或蔗髓，炉灰偏碱，一般是8.0-8.5，冲灰水也就偏碱性，洗涤冷却吸收塔出口的洗涤水偏酸性，所以冲灰水与偏酸性洗涤水能够中和作用，就能够防止洗涤酸性水排放到环境造成污染。如果糖厂锅炉燃烧的原料含有煤炭，煤炭含硫磺的时候就必须加入碱性物料，以保证锅炉冲灰水的混合器或除尘器中吸收含酸废液以后pH为7-8。

以上所述的制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法采用的设备，包括熔硫箱、燃硫炉、冷却器（采用高温燃烧方式的燃硫炉必须使用冷却器）、二氧化硫洗涤装置，混合汁混合器和中和汁箱，熔硫箱设有水蒸气夹套加热装置或电加热装置，熔硫箱内部出口的液体硫磺通过管道通到燃硫炉中，燃硫炉出口管接冷却器，冷却器出口管接二氧化硫洗涤装置，然后经SO

上述制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法所使用的设备，进入硫熏中和器的二氧化硫气体可以采用切线方式进入，加热后的混合汁与二氧化硫气体接触以后进入中和汁箱充分混合。切线方式比其它的混合方式（如鼓泡式、吸收式）接触更为充分。

以上所述的冷却器为外部喷淋水的列管式冷却器或夹套式冷却器。

所述的冷却器为外部喷淋水的列管式冷却器或水夹套式冷却器，燃硫炉出口管和气体冷却器出入口及洗涤冷却吸收塔入口设保护套，防止高温腐蚀。

所述的洗涤冷却吸收塔上部有喷淋装置，中部可以设填料层，下部可接过滤水箱，水箱出口接循环泵，通过管道将水打到喷淋装置，喷淋洗涤二氧化硫气体，管道接有补充纯净水进口管；所述的填料层为耐酸的陶瓷材料或有机耐酸材料，传统的喷淋洗涤二氧化硫装置不设填料层，所以无法保证出口二氧化硫的纯净度。洗涤冷却吸收塔冷却液遇热后部分水分蒸发，水蒸气随二氧化硫气体输出冷却塔外部，冷却液减少导致液面降低，可以经过液位计通过计算机系统补给纯净水以保证循环冷却的效果。

所述的洗涤冷却吸收塔上部还可以设置二氧化硫（SO

本发明的进入硫熏中和器的二氧化硫气体中三氧化硫气体的体积浓度能够达到0.5%以下，升华硫含量达到0.1%以下，其它有机硫和杂质在0.1%以下，色值降低，大大提高了白砂糖产品的质量。达到国家2015年颁布的药用级辅料白砂糖标准。

所述的混合汁混合器为文丘里装置，使得二氧化硫气体采用切线方式进入与蔗汁混合。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、燃烧炉组内燃烧硫磺生成二氧化硫进入洗涤冷却吸收塔进一步冷却，冷却塔内的冷却液经冷却塔喷淋层喷出并与向上流通的二氧化硫相接触，起到冷却二氧化硫及吸收三氧化硫的作用，能够将高温燃烧形成的二氧化硫迅速地从一次冷却以后的350-1000℃以上的高温降至60～90℃，然后从气体出口输出，制备成甘蔗制糖所需的澄清剂和脱色剂；冷却二氧化硫形成的酸水及杂质等流至洗涤冷却吸收塔底部的排污口或过滤箱内，过滤箱设循环泵抽吸酸水出口经管道送回冷却塔内进行二氧化硫循环冷却，杂质等经洗涤冷却吸收塔或过滤箱内的杂质出口或者底部的排污管排出到锅炉烟气工段，同时去除糖厂的烟气污染物，实现糖厂环保指标。

2、本发明由于二氧化硫进入管路和部分设备时温度高达550-1300℃左右，导致管路温度很高，燃硫炉出口管和气体冷却器出入口及洗涤冷却吸收塔设保护套能够将管路与气体入口分离开实现间接接触，防止由于二氧化硫和管路温度过高，管路与气体入口直接接触，高温烧毁气体入口导致二氧化硫泄露，造成二氧化硫污染的情况发生；冷却吸收塔设填料层可以保证去除二氧化硫的固体杂质并将三氧化硫质量控制在1%以下。其它指标达到国家2015年颁布的药用级辅料白砂糖标准.

3、本发明洗涤冷却吸收塔下部可以设过滤箱，使返回过滤箱的酸水和杂质等能够充分积累沉淀及冷却，防止回流的酸水温度过高损坏循环泵；过滤箱的底部的可以设导向板倾斜设置，有利于集中收集冷却塔内导出的杂质。

4、本发明中冷却液遇热后部分水分蒸发，水蒸气随二氧化硫气体输出冷却塔外部，冷却液减少导致过滤箱内液面降低，经过液位计系统自动检测并开启补给水管向过滤箱补给冷却液以保证循环冷却的效果。

5、本发明中所述的洗涤冷却吸收塔上部设置SO

附图说明

图1为本发明制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备工艺流程图；

图2是广西某糖业公司试验使用本发明制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备的验收报告效果；

图3是广西某糖业公司试验使用本发明制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备的两个榨季以后的蒸发器积垢现场拍摄图。

具体实施方式

设备应用实施例：

如图1所示：本发明设备包括熔硫箱、燃硫炉、冷却器、二氧化硫洗涤塔，混合汁混合器和中和汁箱以及所需连接的输送装置，熔硫箱外部为水蒸气加热夹套，熔硫箱内部出口的液体硫磺通过管道通到燃硫炉中，燃硫炉出口管接冷却器，冷却器出口管接二氧化硫洗涤装置，然后经二氧化硫过滤器接混合汁混合器，然后通到中和汁箱；洗涤冷却吸收塔下部有酸性废液出口通到锅炉冲灰水的混合器或除尘器；洗涤冷却吸收塔上部二氧化硫气体出口部安装有SO2过滤器；燃硫炉出口管和气体冷却器出入口及洗涤冷却吸收塔入口设保护套，防止高温腐蚀。

工艺实施例：

如图1所示，燃烧炉组内燃烧硫磺生成1100-1300℃的二氧化硫经过冷却器后（气体温度约为500℃左右）进入洗涤冷却吸收塔进一步冷却，冷却塔内的冷却液经冷却塔喷淋层喷出并与向上流通的二氧化硫相接触，起到冷却二氧化硫及吸收三氧化硫的作用，将高温燃烧形成的二氧化硫迅速地从一次冷却以后的高温降至70～80℃，然后从气体出口输出，制备成甘蔗制糖所需的澄清剂和脱色剂；冷却二氧化硫形成的酸水及杂质等流至洗涤冷却吸收塔底部的排污口和过滤箱内，过滤箱设循环泵抽吸酸水出口经管道送回洗涤冷却吸收塔进行二氧化硫循环冷却，杂质等经洗涤冷却吸收塔底部或过滤箱内的杂质出口的排污管排出到锅炉烟气工段，去除糖厂的烟气污染物，如果洗涤锅炉烟气废水为酸性，需要加石灰或碱性物料中和。

使用效果实施例：

如图2所述，广西某糖业公司试验使用本发明制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备以后，蔗汁澄清效率大幅度提高，色值降低，设备无堵塞，无泄漏；硫磺燃烧量减少，蒸发积垢减少，白砂糖的色值降低，色值120 IU以下白砂糖产率同比提高24.01%。

如图3所示，广西某糖业公司试验使用本发明制备糖厂硫熏净化二氧化硫的方法及设备以后，蒸发罐积垢比前一年减少20-25%。