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1、(10)申请公布号 CN 103112832 A (43)申请公布日 2013.05.22 CN 103112832 A *CN103112832A* (21)申请号 201310083716.8 (22)申请日 2013.03.15 C01B 17/54(2006.01) (71)申请人 黄永春 地址 545006 广西壮族自治区柳州市东环路 268 号 申请人 蓝胜宇 (72)发明人 黄永春 蓝胜宇 樊广陆 (74)专利代理机构 柳州市荣久专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 45113 代理人 张荣玖 (54) 发明名称 一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及 装置 (57) 摘要 一种制糖。
2、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。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103112832 A CN 103112832 A *CN103112832A* 1/1 页 2 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。
4、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 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 ； 在第 1 级燃烧室以及第 n 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1n-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 ； 在 1 n-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之间。
5、的任意数值 ； n 的取值范围是 ： 3 n 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。 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 n 级燃烧室， 该 n 级燃烧室或是由 1 个燃烧 室分隔成n级燃烧室 ； 或是由n个独立的燃烧室组成一组n级燃烧室 ； 第1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。
6、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 n 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 1 第 n 级燃烧室中的任意 1 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 n 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。
7、用二氧化硫气体生产装置， 其特征在于 ： 所述 的由 n 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。 权 利 要 求 书 CN 103112832 A 2 1/5 页 3 一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法及装置 技术领域 0001 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 0002 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。
8、， 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。 0003 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 SO2 进一步氧化形成的 SO3对制糖过程非常有害， 因为它。
9、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。 0004 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。
10、没有完全克服。 发明内容 0005 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。 0006 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 n 级在 n 个燃烧室中燃烧 ； n 。
11、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 1 级燃烧室以及第 n 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1n-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 ； 在 1 n-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 说 明 书 CN 103112832 A 3 2/5 页 4 1000之间的任意数值 ； n 的取值范围是 ： 3 n 6。 。
12、0007 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。 0008 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 n 级燃烧室， 该 n 级燃烧室或是由 1 个燃烧室分隔成 n 级燃烧室 ； 或是由 n 个独立的燃烧室组成一组 n 级燃烧室 ； 第 1 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。
13、物切向导出 ； 第 2 第 n 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。 0009 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 1 第 n 级燃烧室中的任意 1 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。 0010 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 n 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。 0011 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 n 个密闭容器构成的燃烧室是由一个卧式柱形。
14、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。 0012 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。 0013 (1) 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 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 ； 这种燃烧模式能够使硫磺燃烧彻底且 S。
15、O3生成机会大大降低， 3 n 6。 0014 （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 n 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 n 级燃烧室） 最高温度不高于 650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） 。 0015 （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。
16、 2 n 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 SO3。 0016 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。 附图说明 0017 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 ； 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 1 4 级的任一 说 明 书 CN 1031。
17、12832 A 4 3/5 页 5 级） 结构示意图 ； 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 ； 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 1 4 级的任一 级） 结构示意图 ； 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 ； 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。 0018 图中 ： 1- 分离式立。
18、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 ； 1a、 2a- 空气入口 ； 1b、 2b- 硫磺或含硫的液体或气体入口 ； 1c、 2c- 燃烧产物出口 ； 11、 12、 13、 14- 立式柱形密闭容器构成的 4 个燃烧室 ； 111、 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。
19、 ； 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- 一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。 具体实施方式 0019 实施例一 ： 一种制糖工艺用二氧化硫气体的生产方法。 0020 该。
20、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 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 ； 在第 1 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1n-1级燃烧室中进行贫氧燃烧， 即在第1 说 明 书 CN 103112832 A 5 4/5 页 6 n-1 级燃烧室中硫磺过量、。
21、 氧气不足， 在第 n 级燃烧室中氧气过量， 进行富氧燃烧 ； 在 1 n-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 ； n 的取 值范围是 ： 3 n 6。 0021 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。 0022 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。
22、氧化硫气体生产 装置。 0023 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1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。
23、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） 。 0024 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。 0025 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。 0026 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。
24、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。 0027 实施例三 ： 一种由 1 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 装置。 0028 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 1 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 。
25、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 1 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。 0029 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。
26、形为最 好。 0030 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 1 到 n 个燃 烧室都设置冷却装置 5， 也可以在 n 个燃烧室中任意选择 1 个或几个设置冷却装置 5 ； 但在 说 明 书 CN 103112832 A 6 5/5 页 7 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 ； 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。
27、意选择 1 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。 说 明 书 CN 103112832 A 7 1/4 页 8 图 1-1 图 1-2 说 明 书 附 图 CN 103112832 A 8 2/4 页 9 图 2-1 图 2-2 说 明 书 附 图 CN 103112832 A 9 3/4 页 10 图 3 图 4-1 图 4-2 说 明 书 附 图 CN 103112832 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103112832 A 11 。