新疆准东煤田是我国最大的整装煤田,其预测煤炭储量达3900亿吨。准东煤储量巨大、开采成本低、反应活性好,具备成为良好动力用煤及煤化工用煤的条件。然而,准东煤中碱金属(尤其是Na)含量高,在燃烧和气化过程中极易造成换热面沾污腐蚀,影响设备运行安全和效率,目前尚无根本解决方法。因此,深入研究准东煤燃烧和气化过程中Na的迁移特性及形态变化,寻找其可控转化途径具有十分重要的研究意义和实际应用价值。本论文主要研究了准东煤燃烧和气化过程中Na的迁移特性及形态变化以及添加剂对煤气化过程中Na转化的影响,并结合化学热力学计算软件探讨了燃烧气化过程中煤灰粘结问题的原因,对准东煤的循环流化床气化应用具有重要的指导意义。采用热重分析仪研究了准东煤的燃烧特性,采用马弗炉研究了成灰温度对煤灰理化特性的影响以及准东煤灰化过程中Na的迁移特性及形态变化。结果表明：准东煤着火和燃尽温度均较低,燃烧特性良好；成灰温度不仅影响煤灰中Na元素的含量,也影响Na元素的存在形式；随着成灰温度的升高,准东煤灰中的Na元素含量减少,主要形式由NaCl向钠长石、霞石等含Na硅铝酸盐相转变；800℃以上高温成灰出现明显粘结现象,原因是含Na化合物与SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO等金属氧化物结合形成低温共熔体；575℃低温灰化更适用于准东煤灰成分分析,既能保证燃烧完全,又能最大限度保留煤中的碱金属成分。采用热重分析仪和水平管式炉实验系统研究了准东煤的CO2气化反应特性,考察了气化温度和停留时间对气化残留物理化特性的影响,重点研究了准东煤气化过程中Na的迁移特性及形态变化。结果表明：准东煤的气化起始温度和终止温度均较低,气化活性良好；气化温度和停留时间对气化残留物的理化特性具有重要影响,随着气化反应的进行,气化残留物中Na的含量减少,气化残留物中的物相成分也发生变化；当停留时间为60min,气化温度分别为850、900、950和1000℃时,Na元素的存在形式由NaCl转变为钠长石、霞石等含Na硅铝酸盐物质；不同气化温度的残留物表面均出现粘结现象,且随着气化温度升高,粘结现象越发明显；相对于燃烧过程,气化过程中含Na化合物更容易与SiO2、Al2O3等氧化物相结合形成低温共熔物,引发粘结现象。采用水平管式炉实验系统对纳米SiO2/纳米Al2O3与准东木垒煤混合样品进行了C02气化实验,研究了添加剂种类、掺混质量配比对准东木垒煤气化过程中Na的迁移特性及形态变化的影响。结果表明：添加剂Si02和A1203对气化残留物理化特性的影响不同；添加纳米SiO2后,气化残留物产率增加,且残留物中Na2O的相对含量增加,气化残留物均表现出不同程度的粘结性；添加Si02能够有效减小气相Na的析出,对气化残留物粘结性的影响呈现出少量添加促进粘结、过量添加抑制粘结的特点；添加Al2O3后,气化残留物产率增加,但残留物中Na2O的相对含量减少；添加剂A1203抑制了原煤中矿物成分的固钠作用,促进了气相Na的析出,抑制了气化残留物的粘结。基于吉布斯自由能最小原理,采用化学热力学计算软件FactSage 6.1对本文实验中所用的准东煤燃烧和气化过程进行了化学平衡计算,分析了反应气氛、反应温度、添加剂成分和含量等对Na的迁移特性及形态变化的影响,并对残留物粘结机理进行了研究。结果表明：在燃烧和气化过程中,随着反应温度的升高,残留物中Na的含量下降,且下降比例和速率与煤种有关,存在形式上,Na由主要以固相NaCl(s)存在转变为以气相NaCl(g)和固相NaAlSiO4(s)存在,K在700℃以后全部以气相(主要为KCl(g))形式存在,C1的转变与Na、K的转变具有相关性；气化过程中气相Na的析出比例高于燃烧过程；添加Si02使得更多的Na以硅铝酸盐和硅酸盐的形式固定在气化残留物中,而添加A1203则没有明显效果；对950℃气化过程的相图计算结果表明,木垒煤单独气化、添加Si02后气化残留物中存在熔融相,而添加A1203后不存在熔融相,添加A1203抑制了气化残留物的粘结。整体来看,计算结果与实验结果具有良好的一致性。