摘要：全封闭喷射式高效燃硫炉是一种制糖行业新型技术设备，采用高效节能、清洁环保的喷射燃烧方式，其燃烧强度远远大于表面燃烧方式的旧型硫磺炉。本文通过对全封闭喷射式高效燃硫炉的构造剖析，以及在广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司应用的效果分析，结合三种类型硫磺炉的使用效果对比，阐述全封闭喷射式高效燃硫炉在制糖行业应用及推广意义。

前 言

    我国生产的部分白糖，即使是一级糖，按国际标准仍属于B级白糖，比A级白糖还有很大的差距。随着我国加入WTO以及食品标准日趋国际化的形势下，白糖品质的提升已经刻不容缓。广西是全国最大的产糖区，制糖工业是广西的重要的支柱产业之一，自治区领导对制糖工业及甘蔗种植业长期以来都给予高度的重视。白糖品质的提升这不仅仅关系到广西制糖产业的战略发展，也跟蔗农的长期利益紧密相关，对整个制糖产业的发展和社会的和谐稳定都有积极的意义。

    绝大部分甘蔗糖厂应用亚硫酸法制糖，燃硫炉是亚硫酸法制糖工艺澄清工段的主要设备，其综合性能的优劣直接关系到全厂产品质量和产品成本。目前国内糖厂的燃硫炉基本上都是70年代应用至今的自熔式液体燃硫炉。这种燃硫炉结构简单，制造容易，操作方便。炉体为长方形，内设燃烧盘。该方法是将片状硫磺直接加入钢板焊接的熔硫盘中，通过燃烧硫磺的热量熔化成液态，流入燃烧盘燃烧。由于炉体为半敞开式结构，极易造成SO2气体的泄漏。一旦泄漏周围十几米内不能近人，对岗位工人身体健康危害很大。这些“土法炉”生产稳定性差，由于采用了较为简单的生产装置，工艺设备不尽合理，使得硫磺的燃烧过程很不稳定，产气量多少难以调节，燃烧温度忽高忽低，产生大量的升华硫堵塞管道，以致无法正常运行。问题较多，开停机频繁，不但造成原料的浪费，而且对工艺生产造成了较多不利影响。除以上两点外，对于直接燃烧固体硫磺的装置来讲，含SO2气体外泄是一个难以解决的问题。由于SO2是一种有毒性气体，对周围环境造成了较大危害。因为以上原因，许多“土法炉”燃硫装置投入运行后，往往达不到预期的效果，且经常产生的升华硫对糖品的质量影响很大，直接影响到糖品的等级和人体的健康。

    随着时代的发展，对糖厂工艺每个环节设备的性能、环保节能方面要求不断提高。当前的糖厂所用燃硫炉的综合性能已经跟不上时代的发展，淘汰换代已在所难免。2006年广西某糖厂花费160万巨资引进了印度生产的制糖燃硫炉就是一个有力的说明。但印度燃硫炉所采用的燃烧结构跟目前的自熔式液体燃硫炉没有本质的区别，都采用膜式燃烧技术。这样的燃烧结构无法实现精确化的自动控制，对制糖关联工艺的优化提升有很大的限制，并非理想的制糖燃硫炉换代产品。目前，作为产糖大国的中国，急需一种安全、环保、节能、高效且能够实现精确化自动控制，有效的提升制糖澄清工艺整体性能的燃硫炉。而“制糖工业高效燃硫炉及其精确自动控制系统研制开发”课题的实施，以及课题所转化出的成果——制糖工业喷射式燃硫炉及其精确自动控制系统。对整个广西乃至全国制糖产业产品品质的提高、环保节能、工艺优化、健康生产等各方面的促进都有着重大和积极的现实意义。

一   制糖行业使用的燃硫炉现状

    目前，可用于制糖工艺的燃硫炉主要有三种类型：半封闭自燃式、全封闭自燃式、喷射燃烧式。

    A、半封闭自燃式（目前绝大多数糖厂所用）
    半封闭自燃式燃硫炉典型代表就是目前绝大多数糖厂正在使用的 “自熔式液体燃硫炉”。其工作过程如下：熔硫箱位于燃烧盘的上部，燃硫产生的热量将固体硫磺熔化成液体，并使其均匀地连续地流入燃烧盘燃烧，产生的燃硫气冷却后供下一级工艺使用。由于液体硫磺在444.6℃沸腾变成红褐色的蒸汽（升华硫），如果它未及燃烧就被带走，在以后冷却时，又复凝结成固体，沉积在管路设备中，甚至将管路堵塞。由于燃烧方式的限制，燃烧盘内同时有未燃烧的液体硫磺存在。为避免硫磺升华堵塞管路，炉膛内燃烧温度不能过高（限制在400℃以下）。因此极大的限制了燃烧强度，产出SO2效率低。1万吨糖厂需要同时使用12台燃硫炉才能满足生产需要。而且炉体体积庞大，占用了较大的使用面积。

    B、全封闭自燃式（印度产制糖燃硫炉亦属于此类型） 
    全封闭自燃式燃硫炉采用了耐火材料制作的封闭式炉膛（有进气口和注液硫孔）和多级燃烧器。其工作过程如下：液硫从注液硫孔流入炉膛内，在燃烧器表面流淌过程中与吸入的空气接触燃烧，由于多级燃烧器增加了燃烧面积和燃烧时间，可以使硫磺实现完全燃烧。跟半封闭自燃式燃硫炉相比，获得了较高的燃烧强度，有效的减少了设备体积，也能减少了升华硫的产生的可能。但由于燃烧器控制存在着相当的滞后性，无法灵活精确的控制硫气浓度和的气量，因此无法实现根据蔗汁流量匹配相应的硫气供应量，自动化程度受到了相当的限制。

    C、全封闭喷射燃烧式
    其工作过程如下：通过高压喷射雾化液硫与风机吹入一定比例的空气充分混合瞬间燃尽。可精确控制液气比，获得更高的燃烧强度（炉膛温度800度左右）和燃烧质量，从而有效的保证生成硫气的浓度、纯度和稳定性。由于硫磺瞬间充分完全燃烧，无升华硫产生的可能。最大限度的避免了硫磺的浪费以及杜绝了各种不确定因素的产生。燃烧器控制不存在滞后性，可以灵活快速的控制硫气的生成量，实现根据蔗汁流量匹配相应的硫气供应量，自动化程度不受限制。且喷射式燃硫炉在化工行业已经广泛和成功的应用。燃硫炉采用的喷射燃烧技术，样机于07-08榨季生产在广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司完成中试。中试过程，燃硫炉运行的稳定性及产生的硫气浓度、纯度及升华硫指标、硫熏强度、生产操作性能均达到或超过设计要求。

    国内目前糖厂的制糖燃硫炉绝大多数为半封闭自燃式结构，国外同类的产品为印度产的制糖燃硫炉采用的是全封闭自燃式，制糖工业新型燃硫炉采用的是喷射燃烧方式，以下是技术性能的对比分析：

二、全封闭喷射式高效燃硫炉系统结构及功能、性能描述

    全封闭喷射式高效燃硫炉系统主要由熔硫系统、喷燃系统、燃烧炉、冷却系统、自控系统构成。

三、全封闭喷射式高效燃硫炉使用效果

    厂方生产技术科及澄清工段的一线生产人员对此系统表示满意，样机运行达到厂方预期的节能、清洁、安全、环保的目的，得到厂方高度肯定。顺利通过厂方验收。下面就样机在广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司的使用效果作如下分析：

    1、运行过程及开、停机均无SO2泄漏。由于整个系统都在全封闭状态，无任何SO2泄漏。保证了现场操作人员呼吸系统免受SO2的伤害。

    2、燃烧工作稳定，自动智能控制，不受操作人经验因素影响。在07-08榨季生产中式过程中的558小时时间里，硫熏强度一直保持在20(mg/10ml)以上，而且燃烧稳定。在处理受冻甘蔗时，该公司决定将硫熏强度提高到25-28(mg/10ml)，系统立即响应，满足工艺需要。运行时，硫熏强度平均值稳定在给定值δ±0.5(mg/10ml)之间。

  3、可根据蔗汁流量匹配硫气供应量，保证合适的硫熏强度（硫熏强度在10～28范围内可任意设定；硫气浓度在10％～18％范围内可任意设定）。在广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司07-08榨季生产中式过程中，基本实现傻瓜化操作，根据蔗汁量匹配SO2供应，并实现对液硫喷射量及配风量的精确控制，SO2气体总量及浓度可控，保证硫熏强度。

    4、燃烧无泄漏、可控制，相比旧式炉明显节能，操作得当硫磺对蔗比降至0.08％以下。下表是广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司使用两种燃硫炉耗用硫磺对比：

    5、硫磺雾化后能充分燃烧，基本升华硫产生，故管道内部畅通无堵塞。
    6、白砂糖品质量稳定优质。下表是广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司使用两种燃硫炉生产出的白砂糖质量对比：

四、全封闭喷射式高效燃硫炉在制糖行业中应用的可行性分析

    全封闭喷射式燃硫炉在广西来宾永鑫小平阳糖业有限公司的成功应用，为制糖行业提供一个可靠的先例。在当今全国大力提倡节能减排的新形势下，大力推广节能、环保的全封闭喷射式燃硫炉应用于制糖行业，毫无疑问地为制糖企业提供了一项极为现实的新举措。

（一）、应用全封闭喷射式燃硫炉，可进一步提高制糖企业生产管理的技术含量。

    1、由PLC控制系统、变频控制系统、检测元件及流量计等执行机构组成的工业自动控制系统，大大提高了澄清工段的自动化控制水平，为推进制糖生产实现自动电子管理开创了新局面。
    2、控制系统能准确根据甘蔗混汁的流量调节硫磺燃烧量来控制硫气的大小，通过各种传感器采集关键工艺参数，自动控制系统根据硫磺特性，精确的控制液气比，来获得更高的燃烧强度和燃烧质量，从而有效的控制生成SO2的浓度、纯度和稳定性。
    3、检测元件可以准确测定硫熏强度的大小，首次突破硫熏强度参数无人控制，实现电子自动检测的以及中和岗位实时控制燃硫炉的设想。
    4、燃硫炉炉膛进风量通过对硫气浓度的检测以及炉膛温度的检测来合理控制调节，使硫磺燃烧充分，SO2浓度比老式炉明显提高，充分发挥检测元件以及控制系统的有效作用。
    5、精心设计的电熔硫槽，可以分成不同区域对硫磺进行熔化保温，首次实现喷射所用的液硫温度保持在最佳的粘度系数下燃烧。

（二）、燃硫炉执行全封闭，为环保工作提供可靠的保证。

    由于全过程执行封闭式，通气量、通硫量均按生产需要，通过控制阀门合理调节，停机时阀门处于关闭状态，无泄漏现象。有效地解决了半封闭自燃式硫炉在停机时，硫磺依然燃烧，SO2不用时直往空中排放的现象。有效解决了制糖企业SO2污染空气的难题。
    另外，溶硫过程也是在密闭容器中进行，停机时作贮缸用，无硫气池漏，硫泵及阀门处于静止关闭状态。更无液硫进入燃硫炉。因此，根本无硫气污染，更谈不上刺眼呛鼻的现象存在，实现了中和岗位的清洁生产。

（三）、使用全封闭喷射式燃硫炉，是制糖企业提高产品白砂糖品质的重要保证。

    1、白砂糖残留硫量过高的主要原因是硫熏强度不稳定造成。其中，糖浆硫熏强度过多更会容易使白砂糖含硫偏高甚至超标。因此，要保证硫熏作用，不要避免硫熏过度，使用封闭喷射式燃硫炉是最好保证。
    2、硫熏作用的效果好坏，关系到白砂糖的色值杂质高低等问题。而不同时期蔗汁的澄清处理方法需要不同的硫熏强度大小。全封闭喷射式燃硫炉采用自动控制系统调节，能有效地达到工艺所需要的硫熏强度大小要求，是制糖企业提高产品质量的有效措施。

（四）、制糖企业应用全封闭喷射式燃硫炉是节能工作的需要

    燃硫炉应用喷射燃烧技术从很大程度上解决了硫磺利用率过低带来的浪费问题。应用精确的液气比自动控制技术，保证了节能效果的稳定持久，为节能工作打下坚实的基础。

（五）、应用全封闭喷射式燃硫炉是制糖企业正确执行国家《职业病防治》法律法规的有效措施

    完全封闭的燃烧和精确自动控制，无任何SO2泄漏。保证了现场操作人员呼吸系统免受SO2的伤害。燃烧无升华硫产生，使管道的腐蚀率下降到最低限度。避免了管道易穿漏造成的SO2大量泄漏，伤害工人健康的问题。故障自动报警及瞬间停机保护，工人劳动和安全有确实的技术性保障。

五、结论

    全封闭喷射式燃硫炉的开发与推广应用，是制糖企业科技创新工作一项新举措。从它的技术、节能、环保、安全等特点来看，其先进性可以说目前是全国一流、世界一流。尢其是在强调加强节能减排工作的今天，应用全封闭喷射式燃硫炉于制糖企业，是再合理不过的了。