硫熏中和设备的型式有多种。国内早期亦用过几种型式，它们有一些缺点：硫熏强度和硫熏吸收率都较低；有些设备是在正压下工作，燃硫炉要用压缩空气，容易溢出so₂污染环境；以及设备结构较复杂、管理不便等。1950年代后期广东省有多个单位研究管道式硫熏中和设备，以后逐步改进，现为国内绝大多数糖厂采用。

管道式硫熏器有如下优点：

1、设备结构简单，制造容易，工作可靠，操作与管理方便，占地面积小。

2、自行吸入硫气，燃硫系统在负压下工作，不需要空气压缩机，so₂很少溢出污染空气。

３、so₂ 吸收率较高，一般在90～95%以上，而且可达到比较高的硫熏强度，如15～20ml，石灰与蔗汁混合汁亦较均匀。

４、只需要利用蔗汁(或糖浆)的静压力作为工作的原动力，不需要其他动力，维护方便。

管道硫熏器主要有立式和卧式两类。早期不少厂用卧式，但现在多数用立式，它的抽吸力较强，所需汁压稍低，且占地面积小，但所需厂房高度较高。卧式管道需要用较高的汁压，否则抽吸力达不到要求。

立式管道可以用单喷咀或多喷咀(4～9个)结构。它们各有优缺点。

单喷咀的结构简单，制造容易，主要用在中小型糖厂。它抽吸气体的效能和吸收二氧化硫的效果不如多喷咀，要用较长的尾管来改进，故尾管要较长，如蔗汁硫熏器5～6m。这样厂房要较高。

大糖厂一般用多喷咀结构，它喷出的汁液与气体的接触面积较大，抽吸和吸收的效能都较好，所需尾管长度较小，通常3～4m已足够，因而不要求很高的厂房。但多喷咀结构的制造和安装要比较精密，特别是几个喷咀的中心线要准确对中，使射出汁液流向喉部集中，否则效果也难保证。也有中型糖厂为提高硫熏吸收效果采用多喷咀结构。

单喷咀结构可以在其中心插入一根锥形圆杆，调节它在喷咀中的位置以改变喷咀出口面积，来适应蔗汁流量的变化。用这种方法，在蔗汁量减少时可缩少喷咀面积，而无需关小蔗汁阀造成蔗汁压力的下降。这种方法对汁量变化的适应性较好，一些大糖厂亦有采用。但要注意，锥杆与喷咀必须精密地同心，不能偏斜或摆动，否则会影响喷射质量，锥杆的直径不宜过大，锥度要较小。

要注意检查设备的实际使用效果，特别是抽吸气体的能力，以及二氧化硫的吸收是否完全，尾气中有无残留二氧化硫(放空管是否容易腐蚀)。

喷射抽吸器的工作过程与机理

管道式硫熏器利用液体喷射作用将硫气抽入器内，它的工作原理和其他的喷射抽吸器大体相同，只是具体工作条件不同。

喷射抽吸器中的工作过程大体可分为三个阶段：

１、液体降压加速；

２、高速液流吸入气体并混合；

３、气液混合物减速升压。

这些过程是依据流体力学中静压能与动能互相转变的原理，其基础为流体力学中的柏努里(bernoulli)方程式。

(１) 液体降压加速

糖汁经泵升压(一般为0.3～0.5mpa)后进入喷射器的喷咀，因喷咀截面积逐渐缩小、流速增大而静压力下降，液体的静压能转变为动能。在喷咀出口处，液体的静压力降低到和喷咀外的气体静压相同，而流速则升高到20～30m/s。喷咀射出流速ｖ决定于喷咀前汁压，可按下式计算：

　　    ｖ = φ  × ( 2gh )^0.5

式中：φ— 流速系数

　　 g — 重力加速度 9.8 m/s²

　 　h — 喷咀前后的静液压的差额(m 压头)，一般可按喷咀前后的静压差(mpa)×100计算。

喷咀的流速系数φ决定于喷咀的型式及其表面的加工光洁度，以及液体的粘度。糖厂所用者如加工较好，用于水为0.95～0.97， 用于蔗汁0.90～0.94，用于糖浆0.86～0.90。

例：喷咀前汁压为0.3mpa表压(即30m 压头)，喷咀射出蔗汁流速为：

　　 ｖ = 0.92 × (2×9.8×30)^0.5 = 22.3 m/s

为使喷咀有较高的效率(速度系数)，喷咀的表面应加工光滑，表面粗糙度不超过2μm。喷咀要用耐磨和耐腐蚀的材料如不锈钢(1cr18ni9ti)制造。旧喷咀如表面粗糙或由于磨蚀而变形，应及时更新。

(２) 气体的吸入

从喷咀射出的高速液流，其表面和外界的气体强烈地摩擦，液流的动能传给气体，将一些气体卷入到液流中带走，因而液流逐渐充气，流速逐渐减低。在密闭的空间中，液体将气体带走就形成负压即不同程度的真空。另一方面，喷射器出口处的静压力常稍高于大气压力，此背压的数值视排出处的液封高度及排出阻力而定。喷咀出口处的负压和喷射器出口处的正压形成了压力差，它的方向和液流运动方向相反。这种反方向的压力差使流体在管道中形成强烈的旋涡，同时大量卷入气体，使液流截面积扩大，由原来水射流的较小面积扩大到占满喷射器的整个管道截面。液体射流的激烈冲击和湍流将气体切割成为微细的气泡，形成乳浊状态的气液混合物。液体通过上述方式抽入气体，是各种液体喷射抽气器工作的基础。

(３) 混合物减速升压

在喷射器的喉部以后，由于管道截面积扩大，流体速度下降，其动能复转变为静压能，使流体静压力上升，并有部分能量消耗于将气体升压(压缩)。在喷射器出口处，混合物的静压力升至略高于大气压，可克服出口处的正压力而排出。对于立式的具有长尾管的喷射器，液流由高位向下流，放出了部分位能，亦转变为压能而使流体静压力升高。

2、抽吸效果的主要影响因素

液体喷射器抽吸气体的数量和所产生的真空度决定于下列的因素。

(１) 喷咀前的汁压

汁压越高，喷咀射出液流的速度越高，动能越大，抽吸气体量越多，形成的真空度越高。因为较高的汁压有较大的能量，能作较多的功，喷射流速高可吸入较多气体。

(２) 喷射器的背压

背压越高，吸入气体量越小，所能形成的真空度越低。因为背压高时对气体的压缩作功较多。此类喷射器的背压主要决定于它出口处的液封高度，背压随液封高度增加而增大。它还与喷射器后的混合器的结构和对流体的阻力有关。

卧式管道由于抽吸力较弱，其出口处的液封高度一般不超过300～400mm。立式管道因抽吸力较强，其出口的水封高度 (包括混合器阻力的相应值)可用500～800mm。

(３) 液流射程长度

从喷咀出口至喷射器喉部，液体射流与气体磨擦并将它吸入，随射程延长吸入气体量增加。但射程过长时液体速度明显下降，能量损失增加，后段的作功能力减弱，造成真空度和抽气量降低。此段射程长度一般不宜超过喷咀出口直径的50～80倍 (特别是喷咀直径较小者)。

从喉部至喷射器出口以及随后的尾管属升压段。对于立式管道，这一段的长度较大时，升压效能较强，抽气效能亦较高，不过车间厂房要较高。采用多喷咀结构时，因液流本身抽吸气体较多，尾管长约4米已足够。用单喷咀结构时，尾管需较长(特别是喷咀直径较大者)，如蔗汁硫熏用5～7米，但糖浆硫熏3～4米已足够。尾管过长会增加糖液中的气泡量(特别是当蔗汁质量较差而泡沫较多时)，有时会造成其后的设备大量冒泡或出汁泵抽送不良。

(４) 有关截面积的比例

喷射器喉部(即喷射器中段直径最小处)的面积对喷咀出口总面积的比例，是喷射器中最重要的几何参数。当这个比例较大时，能吸入较多的气体，但所产生的压力差较小，即产生的真空度较低；而当这个比例较小时，吸入气体量较少，但可产生较大的压力差，即能形成较高的真空。

硫熏器因要求抽气量相当大而所需真空度不高， 要用较大的面积比，一般为9～13倍。如果喉部面积较小，就难以达到较大的抽气量，难于提高硫熏强度。有些厂在扩建时加大了喷咀直径或数量，但喉部面积没有相应加大，就出现这个问题。

喷射冷凝器要求真空度较高而抽吸的不凝缩气体体积不大，故采用较小的面积比，如4～4.5倍。

喷射器尾管的面积，通常比喉部面积增大20～50%，选用直径相近的标准管。

(５) 喷咀的尺寸和安装

直径较小的喷射水流善于吸入气体，直径大者相反。采用多个喷咀因缩小了喷咀的直径而有助于吸入气体，但各喷咀射出水流必须向喉部集中。这一部分要精密地制造和安装。喷咀的布置要对称。单喷咀结构也同样需要喷咀与喉部同心，不可偏斜。

3、so₂的吸收和石灰乳的混合

在喷射抽吸式硫熏器中，由于so₂气体被分割成为微细的气泡分散在蔗汁之中，两者的接触面积很大，而且湍流十分强烈，传质过程迅速，因而so₂很快被吸收溶解，特别是在加入石灰乳将亚硫酸中和后， 气体中残留的so₂继续溶解，从而达到相当高的吸收率。蔗汁硫熏中和管道在设计和工作正常时，so₂的吸收率可超过92～95%。

糖浆由于浓度高、粘度大，吸收so₂比较慢。榨蔗期糖浆需要吸收so₂量不多，不难达到要求。但在加工原糖时，回溶糖浆的一次硫熏要较强，为了加强so₂吸收，宜将石灰乳的大部分在硫熏之前加入，使硫熏过程在碱性至中性(或微酸性)下进行。

糖汁吸收so₂后，呈明显的酸性，故设备的该部分包括抽吸室、喉部及其后的尾管，都要用耐腐蚀的材料如不锈钢制造。

蔗汁硫熏中和器都是先硫熏后加灰，加灰器通常是一个立式的圆筒形的密闭容器，不设搅拌机构。石灰乳与蔗汁的混合是依靠蔗汁本身在较高流速下的强烈湍流。为取得良好的混和效果，加灰点应在蔗汁流速较高处。这个位置对混和效果有相当大的影响。
    一些糖厂曾试验将石灰乳加入到喷射器尾管近出口处，但在其后的位置上迅速生成积垢，难以实行。有些厂的这种试验由于该处常有气体反压入石灰乳管，使石灰乳不能顺利流入。因此，现在多数糖厂的加灰点是在尾管的出口之外。

有些糖厂将石灰乳加入到圆筒底部的侧面，因该处蔗汁流速已较低，且加灰只在一侧，混合不均匀，影响到蔗汁ph值不均一，不利于它的准确检测与控制。

按我们的经验，加灰器的加灰位置宜在尾管以下刚连接圆锥体之处，该处蔗汁流速仍相当高。为便于安装管路和操作，锥体宜向上伸长，使它的上方伸出到圆筒顶部平面之上，锥体的张角相应减小。该处加灰可能会遇到气体反压，但只要处理好以下的具体细节，石灰乳就能顺利自流进入。

1、石灰乳管的大小适当，管内流速以0.8～1.2m/s 为宜。

2、石灰乳管斜插入器内约 1cm，管子出口截面与该管中心线垂直，无需削斜。

3、石灰乳的输送管在它的上部最高位置处装一小放空管，初开机时打开排除气体，随后即关回。

加灰器内不设挡板或其他附加物，以免增大流动阻力和喷射器背压，影响抽吸效能。它的后面连接散气器，该器的顶部接排气管放空。因为从燃硫炉来的气体只有约10%是so₂，其余绝大部分是空气(n₂、o₂等)，需要排走。由于这些气体的体积很大(比蔗汁大几倍)，容易形成大量泡沫。故此散气器要有足够的空间体积，防止气体将蔗汁泡沫带走。散气管要伸到室外，以免气体中残余的so₂在室内散逸。散气管也需用防腐蚀材料制造。

4、管道硫熏器的基本计算

(１) 所需的吸气量
　　硫熏器所需的吸气量主要决定于所要求的硫熏强度及燃烧气中含so₂的浓度。例如，若要求硫熏强度为so₂1.5g/l，即1.5 kg/m³，如忽略so₂吸收不完全的损失不计，则每m³蔗汁需燃烧硫0.75kg。按正常的燃硫条件，每公斤硫产生燃烧气体7.3m³ ，故在蔗汁硫熏管道中每m³蔗汁要抽吸气体体积为：

 　　  0.75 × 7.3 = 5.48 m³

即抽气体积要为蔗汁体积的5.5倍。 如果所需硫熏强度更高，或燃硫炉过量空气更多(硫气浓度较低)，或硫气冷却不足温度较高，所需抽吸气体量更大。因此，蔗汁硫熏器要达到较高的硫熏强度，必须有较强的抽吸力，并要燃硫炉工作良好。

(２) 喷射器主要尺寸

首先计算喷咀尺寸。按上述方法计算喷咀出口流速，再按蔗汁量计算喷咀尺寸。如上例，喷咀出口流速为22.3m/s，若3000 t/d 糖厂的蔗汁量为115t/h，蔗汁比重1.06，则所需喷咀出口截面积为：

　　 115／(1.06×22.3×3600) = 0.00135 m²

如用单喷咀，则喷咀直径为42mm；如果用四个喷咀，则喷咀直径为21mm。

然后计算喉部直径，可按喉部面积对喷咀出口面积的比例计算。如上例，取该面积比为11，则喉部的直径139mm 。再计算尾管直径，取其面积为喉部的1.2倍，则尾管直径为152mm。

5、硫熏器抽吸性能不良的原因与改进方法

硫熏器的抽吸性能受到多种因素的影响，主要如下：

1、蔗汁的压力，喷咀前汁压通常要0.3mpa，高些亦好。汁压不足时抽气量小。

2、喷射器喉部面积对喷咀出口总面积的比例，一般要10～15倍，如喉部面积不足，抽气量就不够。有些糖厂在扩建时加大喷咀直径或增加喷咀数量，但喉部面积没有相应扩大，使面积比缩小，就自然出现此问题。应当注意，硫熏器抽吸的气体体积很大，一般为蔗汁体积的5～8倍。此外，尾管的尺寸也要适当，它的面积为喉部的1.2～1.5倍，可选用直径相近的标准管。

3、喷咀要精密加工，表面光滑。用多个喷咀的抽吸效能较好，但所有喷咀的中心线必须向喷射器喉部集中，不可偏斜，喷咀板要精密加工，喷咀在喷咀板上的分布要均匀(堵塞部分喷咀会造成不均匀)。如用单喷咀，需要有较长的尾管。如果在喷咀中用锥形杆调节流量，锥杆与喷咀必须同一中心线，不可偏斜。要注意设备长期使用后喷咀出口可能变大或变形，修机期要检查和处理。

4、燃硫炉后的气体要充分冷却，温度最好低于60℃。硫气管中的气体流速不高，一般为5～6m/s，可按此复算和配备硫气管。

5、硫熏器尾管出口的液封高度要适当，一般为500～800mm。此值过大会增加排出阻力，降低抽气性能。加灰器内不宜设挡板，以免增大阻力。