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这个问题涉及到水煤浆气化过程中煤质组分和高温反应机理。碱性物质来源主要有以下三方面:
1. **煤中矿物质分解**
煤本身含有钠、钾、钙、镁等金属元素(统称灰分),在气化炉1300-1500℃高温下会发生分解反应:
- 碳酸盐分解:CaCO3 → CaO + CO2↑
- 硅酸盐分解:生成金属氧化物
这些金属氧化物(特别是CaO、Na2O)与水接触后水解产生OH-离子:
CaO + H2O → Ca(OH)2 → Ca+ + 2OH-
2. **硫化物转化路径**
煤气化过程中产生的H2S(硫化氢)在后续水系统中有两条转化路径:
- 氧化路径:H2S + 2O2 → H2SO4(酸性)
- 沉淀路径:H2S + Me+ → MeS↓ + 2H+(酸性)
但当系统存在过量金属氧化物时,会优先发生中和反应:
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O(pH回升)
3. **氮组分转化**
煤中含有的有机氮在气化过程中部分转化为NH3(氨),其溶解反应:
NH3 + H2O NH4+ + OH-
虽然制浆时未外加氨,但煤自身氮含量(通常0.5-2wt%)足以贡献部分碱性
**现场排查建议:**
(1)取黑水样品做全离子分析,重点关注Ca+、Na+、K+浓度
(2)检测入炉煤灰成分,特别注意碱金属(Na2O+K2O)含量,若总碱量>2%需引起注意
(3)检查激冷水系统pH波动情况,正常应控制在7-8.5,过高会导致管道结垢加剧
(4)若系统碱性持续升高,可考虑在闪蒸罐后加入适量硫酸(控制pH≤9)或增设弱酸树脂处理单元
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