脱色设备包括脱色剂制备设备和脱色反应设备。目前，我国甜菜制糖厂均利用硫黄燃烧生成的二氧化硫气体作为脱色剂，采用管道反应器作为脱色反应设备。

硫黄在空气中加热至119℃时熔化成浅黄色液体，在119～180℃范围内随着温度升高，液体黏度逐渐增加，颜色变成深红色。硫黄液体温度超过180℃时，黏度随温度上升而下降，达到250℃时开始燃烧，当温度上升至444.6℃时开始沸腾升华。鉴于硫黄的上述性质，在生产运行中将硫黄的燃烧温度控制在300～350℃。

硫黄在空气中燃烧是硫的一种氧化放热过程，可用下列化学方程式表示：

S+O₂=SO₂+10465kJ/kg

根据理论计算，硫在空气的理论消耗量下燃烧，产生的气体（硫气）中二氧化硫的含量为21%。但实际上由于过量空气的存在，硫气中二氧化硫含量仅为10%～15%。

硫黄燃烧产生的硫气中，过量空气的多少用过量空气系数a表示，则

标准状态下燃烧1kg硫黄所产生的硫气体积V₀为：

式中3.33为燃烧1kg硫黄时，空气的理论消耗量。

在实际生产情况下，当硫气温度为t℃，压强为P_s（MPa）时，燃烧1kg硫黄产生的硫气体积V_s为：

硫在燃烧过程中控制适宜的过量空气系数很重要，生产过程中过量空气系数一般在1.4～2.1。过量空气系数过大不仅使硫气中二氧化硫含量低，还会使硫的燃烧过于激烈，发生局部过热升华现象，当燃烧温度达900℃时，二氧化硫开始分解：

SO₂→S+2（O）

初生态的氧与二氧化硫立即生成三氧化硫：

SO₂+（O）→SO₃

三氧化硫遇水会生成硫酸，不仅腐蚀设备，而且与糖汁混合后产生硫酸钙，增加糖汁钙盐和蒸发罐垢。升华硫气在降温过程中会不断沉积到管壁上，造成管道堵塞。因此，在硫黄燃烧过程中对硫黄炉进行冷却降温，将炉体温度控制在200℃以下，使炉内温度保持在300～350℃。为避免升华硫造成管道堵塞，对硫黄炉排出的硫气要进行冷却降温处理，硫气冷却后温度应达到50℃以下。

硫黄通过燃烧制成二氧化硫气体是在燃硫炉内完成，燃硫炉按其燃烧盘的结构分为固定式和回转式两大类型。

（一）固定式燃硫炉

固定式燃烧炉按给料方式分为炉前间歇给料、炉顶间歇给料和自熔半连续给料三种类型。

1.炉前间歇给料固定式燃硫炉

炉前间歇给料固定式燃硫炉主要由炉体、篦板、燃硫盘、石灰盘、硫气冷却套管、冷却水槽、折流挡板、进风和给料门组成，如图6-1所示。炉体为长方形，篦板将炉内分成上下两层。石灰盘位于底层，盘内装有石灰用于干燥空气，盘内石灰定期更换。空气由下层进气门进入炉内，经干燥后从篦板空隙上升到上一层。燃硫盘置于篦板上，可前后拉动，硫黄经上层填料门由人工填入盘内。进风门设有调节进风口大小的活动拉板，进料门上安有观察视镜。冷却水槽位于炉体顶部，冷水不断由水槽的底侧加入，从盘内顶部溢流，使炉内温度保持在设定燃烧温度。从燃硫盘产生的硫气，经折流挡板折流后进入硫气冷却套管，水自上而下流经套管夹层将硫气冷却到设定温度。经过冷却的硫气进入贮气罐，然后通向反应器。这种燃硫炉结构简单，使用方便，但硫气中二氧化硫含量较低，一般在6%～8%；而且要经常更换石灰，操作频繁。

2.炉顶间歇给料固定式燃硫炉

炉顶间歇给料固定式燃硫炉如图6-2所示，与炉前间歇给料固定燃硫炉的区别在于炉体为卧式椭圆筒，炉体内没有篦板和石灰盘，可拉动燃硫盘位于炉体底部，上部燃烧空间较大，硫黄燃烧需使用干燥后压缩空气；在炉体顶部设有加料管，打开管盖，将硫黄加入管内后将管盖扣回，然后打开管底阀门将硫黄卸入炉内燃硫盘。这种燃硫炉由于使用的是压缩空气，炉内为正压燃烧，所以要求炉体密封要好，否则会产生硫气外泄造成工作环境污染。

图6-1 炉前间歇给料固定式燃硫炉

1—冷水夹套 2—燃硫盘 3—石灰盘 4—挡板 5—炉门 6—进风口 7—炉面冷却水槽

图6-2 炉顶间歇给料固定式燃硫炉

1—冷水夹套 2—炉面冷却水槽 3—燃硫盘 4—硫黄进料盖 5—卸落硫黄阀门 6—炉门(www.daowen.com)

3.自熔半连续给料固定式燃硫炉

自熔半连续给料固定式燃硫炉如图6-3所示，主要由炉体、燃烧盘、熔硫盘、冷却水槽、辅助燃烧室和硫气冷却器组成。炉体为长方形筒体，燃硫盘位于炉体内底部，具有一定的水平活动范围，炉前设有进气管和除渣门。炉体顶部周边为冷却水槽，顶部中央为熔硫盘。熔硫盘的顶部设有加料门，底部设有针阀。进入熔硫盘的硫黄被炉内硫黄燃烧产生的热量熔化成液体，通过熔硫盘上方手柄控制针阀开启调节液态硫加入燃硫盘的流量。由于硫黄呈液态加入到燃硫盘，硫黄的燃烧和蒸发速度加快，为使硫蒸汽得到充分燃烧，硫气和硫蒸汽从炉体排出后进入辅助燃烧室继续进行燃烧，然后进入水冷套管进行冷却。

硫黄在自熔给料固定式燃硫炉内燃烧时，燃烧比较彻底，基本没有升华硫，硫气浓度稳定，硫气中二氧化硫浓度在10%左右，燃烧强度约为25kg/（m²·h）。

（二）旋转式燃硫炉

旋转式燃硫炉如图6-4所示，主要由炉体转鼓、筋板、支撑托轮、传动系统、辅助燃烧室和硫气冷却套筒组成。炉体转鼓采用生铁铸成，中部为圆筒形，两端为圆锥形，外侧带有散热翅。转鼓由托轮滚动支撑，电动机通过蜗轮减速器带动转鼓运转，转速约为0.5r/min。转鼓圆筒体的内侧带有五条筋板，筋板的主要作用是破坏炉内浮渣和增加燃烧面积。硫黄和空气从炉前的投料门进入，硫气和升华硫由转鼓尾端排入辅助燃烧室进行进一步燃烧，转鼓尾端与辅助燃烧室之间的空隙由密封填料封闭。经过进一步燃烧后的硫气被挡板导入水冷套筒内进行冷却。在水冷套筒内有两块竖立壁板，硫气沿第一块壁板与套筒间的空隙上升，经第一块壁板的上端与套筒上盖间的空隙向下折流进入两壁板间的空隙，然后经第二块壁板下沿向上折流进入第二块壁板与套筒间的空隙，上升到套筒顶部排出。硫气在上升与下行过程中，硫气中夹带的升华硫沿壁板流回到辅助燃烧室。在辅助燃烧室的底侧设有手门，用于清除辅助燃烧室内的灰烬。

图6-3 自熔半连续给料固定式燃硫炉

1—炉本体 2—燃硫盘 3—熔硫盘 4—辅助燃烧室 5—冷却器

图6-4 旋转式燃硫炉

1—炉鼓 2—支撑托轮 3—传动蜗轮 4—筋板 5—硫黄入料口 6—固定接管 7—冷却套筒 8—挡板 9—辅助燃烧室

硫黄在回转式燃硫炉内燃烧时，燃烧速度比较快，硫气中二氧化硫浓度可达10%左右，燃烧强度约为35kg/（m²·h）。但由于炉内温度较高，硫气中升华硫含量较高，需要较大的辅助燃烧室和水冷套筒。

（三）燃硫炉计算

1.燃硫炉燃烧面积

式中 F——燃硫炉燃烧面积，m²

A——甜菜加工量，t/d

s——吨甜菜耗用硫黄量，kg/t

U_s——燃烧强度，kg/（m²· h）。固定式燃硫炉取 20kg/（m²· h）；回转式取25kg/（m²·h）

K——生产不均衡系数，取0.8～0.9

2.吨甜菜耗用硫黄量

式中 s——吨甜菜耗用硫黄量，kg/t

V——硫漂前糖汁容量，m³/吨甜菜

a₁——硫漂前糖汁碱度，g CaO/100mL糖汁

a₂——硫漂后糖汁碱度，g CaO/100mL糖汁

y——硫黄中硫的质量含量，%

——二氧化硫吸收率，%