1、硫和二氧化硫 

硫亦称硫黄，是黄色晶状固体，有菱形硫和单斜晶硫两种。它们的熔点分别为110.2℃和114.5℃。初熔化的硫为浅黄色液体，在温度更高时变成红色以至黑色的粘稠液，再冷却时形成黑色的无定形硫。硫的熔化热为49.8kj/kg(菱形硫)和38.5kj/kg(单斜晶硫)，液体硫的比热为0.96kj/kg·℃，密度为1799～1770kg/m³。
　　液体硫在150℃以下的粘度不大，但在160℃以上则急剧升高。在150℃的粘度(n·s/m²)为0.0066，165℃为0.5 ，187℃时升高到93。
　　硫在高温下气化，硫蒸汽的分压力随温度升高而增大，在360℃以上气化十分强烈，不同温度下的硫蒸汽分压如下表。

硫的气化通常称为升华，它主要是由熔融的硫黄产生，液体硫在444.6℃沸腾变成红褐色的蒸汽。
　　液体硫在250℃着火燃烧。在其上方3～5cm之处测量，火焰温度在280～460℃之间。火焰的颜色与其温度有关。280～360℃的火焰呈蓝紫色，360～420℃呈红黄色，420～460℃由红转白色。温度升高时颜色的变化是由于火焰中所含的未及燃烧的硫蒸汽的含量增加，火焰的辐射增强。
　　温度高时硫迅速气化，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。为避免硫黄升华堵塞管路，燃烧温度不宜过高。
　　硫燃烧时放出大量热能，其燃烧热为9287kj/kg(2218 kcal/kg)。为防止燃硫炉温度过高，炉体必须用水冷却。
　　硫燃烧时生成二氧化硫so₂。它是无色气体，有强烈刺激性气味，在空气中的含量1ppm就能感觉到，英美等国规定环境中的so₂含量极限为2～5ppm。so₂的密度为空气的2.26倍，泄漏的so₂会沉积在空气的下部。
　　so₂的比热为0.645kj/kg℃。
　　so₂易溶于水，溶解度随温度升高而降低。在0℃为185g/l，在50℃为43g/l，比糖汁硫熏的需要量大很多。
　　so₂会被氧化成so₃，后者对制糖过程非常有害。因为它溶于水生成硫酸，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成为罐垢。硫酸钙是糖厂积垢和白糖灰份的主要成份。
　　据广东几个糖厂的测定，燃硫炉的燃烧气中so₃的含量为0.1～0.6%，与设备和操作有关。
　　so2氧化成so3的速度，首先决定于气体的温度和含氧量。在700～800℃及含氧较多时进行得较快。
　　为减少这种有害的反应，应当将燃烧生成的气体迅速冷却和减少进入燃硫炉的过量空气。此外，金属及其氧化物对此反应有明显的催化作用。一般来说，用铸铁制的燃烧炉的这种反应较弱，而且较为耐用。

2、燃硫炉
　　燃硫炉有多种结构形式。其工作压力有正压和负压两类，燃烧方式有烧固体硫和液体硫两类。早期不少燃硫炉是正压工作，用压缩机压入空气燃烧，由于容易泄漏二氧化硫污染环境并要用压缩机，设备较复杂，后期多数转用负压工作。早期的一些燃硫炉直接烧固体硫，燃烧不稳定，以后多数改进为烧液体硫，将固体硫熔化后燃烧。将硫熔化有两种方式，一种是利用燃硫产生的热量自行将硫熔化，设备较简单，可用人工管理；另一种是用蒸汽将硫加热熔化，它要多用热能，设备较复杂，但可以集中熔硫和用仪表控制，适于大型和自控管理。燃烧方式多数为平面燃烧，但也有空间燃烧（压力喷燃）的，后者的设计与管理水平要求较高。

上世纪70年代，国内糖厂研究成功自熔式液体燃硫炉。它利用燃硫产生的热量将固体硫熔化成液体，均匀连续地流入燃烧盘，盘中布满熔硫液及燃烧火焰，燃烧稳定。在设备设计和操作良好的情况下，不产生升华硫，燃气含so₂浓度较高，如12％或以上，含so3较少。

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。燃烧盘的长度应比炉体短约300mm，使气化的硫有足够的空间燃烧完全，不产生升华硫。这样，炉体的后面就不需要设辅助燃烧室。否则，如硫在炉内未完全燃烧，其后设辅助燃烧室也不一定能够解决问题（因为它的温度较低）。空气应由炉口进入，从燃烧盘上方通过。要防止空气走短路或从炉后漏入，这会降低硫气的浓度，甚至降低硫熏强度。

熔硫盘的配置要适当，使加入的固体硫能及时熔化，供给足够的液体硫，而熔硫液的温度亦不过高，如在150℃左右。如果熔硫盘受热过度，硫液温度过高，强烈气化甚至自燃着火，将燃硫间空气严重污染。但若熔硫盘受热不足，熔硫量就不够供应。通常，熔硫盘面积为燃烧盘面积的20～30%，熔硫盘底离燃烧盘距离250～350mm，并低于冷却盘，熔硫盘侧壁应离开水冷部分。

燃硫炉多数是单层的，结构简单，但占地面积大。可以在炉体内装两层或多层燃烧盘，增大燃烧面积。熔硫液先入上层，再自流入下层。这种炉在上、下层燃烧盘之间必须运水冷却。否则上盘受下盘火焰加热，温度会过高会产生强烈升华。此运水部分要很好设计与施工，不能漏水。多层炉因熔硫量较大，要较大的熔硫面积。

自熔式液体燃硫炉的最重要工作参数是它的燃烧温度和燃烧强度。燃烧温度以320～360℃为宜，温度过高会增加升华硫。燃烧盘每单位面积每小时燃烧硫黄量kg/m² 称为燃烧强度，它与燃烧温度有对应关系。在上述温度下的燃烧强度约为20kg/m²，温度高时燃烧强度较大。当燃烧强度增大到25kg/m² 左右时，形成升华硫的危险就明显增加。燃烧强度低于20kg/m² 时很少出现升华硫。但燃烧温度与强度过低亦不好，此时硫气浓度较低。一组试验测出的燃烧温度与燃气中so2浓度的关系如下表。

影响燃烧温度和燃烧强度的主要因素是抽风量、炉体的冷却及熔硫的供应。燃硫炉的顶部要运水冷却，炉口风门的大小要和抽吸力大小适当配合。抽吸力强时宜适当关小入风口。熔硫的供应要充足，使整个燃烧盘上复盖着适当厚度的液体硫，燃烧旺盛均匀，火焰呈蓝紫色，不使盘底露空，不让灰渣占去燃烧面积(有积渣时要及时清理)。

3、主要的计算数据
　　(１) 燃烧气体中含so₂的浓度

如果燃烧时空气中的氧完全与硫化合，无剩余o₂，则燃烧气体中so₂所占容积为气体总体积的21%，但实际燃烧过程必然有过量空气，以a代表过量空气系数，即实际进入空气量与理论所需空气量的比率；则实际燃烧气体中so₂浓度(按体积计)为(21/a)%，如 a 分别为1.5及2.0时，so₂浓度相应为14%和10.5%。
　　现在多数糖厂燃硫气中so₂浓度为10～12%。设计与操作良好者较高，最高可能达14～16%。 但也有一些较差的燃硫炉，硫气浓度低于10%。硫气浓度高有利于下一步so₂的吸收，提高硫熏强度和吸收率，硫气浓度低会影响蔗汁硫熏强度不足，吸收率下降。

(２) 燃烧用空气量与燃气体积

理论上，燃烧1kg硫要1kg氧气或4.33kg空气，实际所用空气量则为4.33a kg。 所需空气体积按标准状态计算，理论值为3.33m³ ，实际值为3.33a m³ 。
　　每1kg硫燃烧后所产生的气体体积可按下式计算：

式中，t 为燃烧气的温度℃ (此处将燃烧气压力与大气压力的微小差别忽略不计)。

例如，若a =1.8，t = 60℃，则燃烧 1kg硫产生的燃气体积为7.3m³。

(３) 硫气输送管

由燃烧炉至硫熏器的输气管，管中气体流速不高(否则阻力过大)。通常取5～6m/s来计算所需管道直径。