洁净高效利用煤炭的重要技术之一是煤气化技术。近年来,流化床气化技术得到了快速发展和广泛应用。流化床气化技术具有气化温度低、强度高、煤种适应性广、炉内传热传质好,均匀温度分布等优点;然而,热损失大、煤气中带出物含量高,有效成分低,碳转化率低也是其不可忽视的缺点与不足。与此同时,随着国家环保法规的严格,能够实现气化飞灰高效环保利用的熔融技术也将成为新的市场趋势。在现代煤气化发展的方向为固态排渣向液态排渣方向发展、国家大力发展煤清洁利用技术的大背景下,针对气化炉尾部烟道排放的低挥发分的气化飞灰,提出了流化熔融气化工艺处理气化飞灰,提高飞灰气化效率,从而达到提高资源利用率、低污染物排放的目标。在15 kg/h预热气化试验台上,以神木烟煤、内蒙古褐煤、宿迁气化飞灰、神木气化飞灰为原料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、热重差热分析仪、比表面积及孔隙分析仪等对在流态化改性过程对半焦的改性提质效果进行了研究:研究煤种、气化剂、粒径、蒸汽煤比等因素对煤和流态化改性半焦的结构特征和气化反应性的不同影响。研究表明,与热解煤焦相比,流态化改性半焦内部含有更多的二次孔,孔隙结构更发达,碳微晶结构的有序性更高,气化反应性更好。燃料经过流态化改性之后,理化特性会发生变化,主要体现在可以降低颗粒的中位粒径、增大半焦的比表面积和孔隙体积,半焦的碳转化率随时间变化得更快。在此作用下,流态化改性使半焦气化反应性得到提高。通过改变操作参数,研究对燃料改性提质的最适宜的操作条件。研究表明,温度的升高会导致反应速率的提高和反应平衡的正向偏移,强化了水煤气反应,950°C左右是改性提质效果最佳的温度。通过减少空气流量和增加氧气流量来增加气化剂氧气浓度,对水煤气反应起到了促进作用,流态化改性半焦在气化剂氧气浓度为50%左右时气化反应性最好。随着蒸汽煤比的增加,可以通过促进水煤气反应来加强对燃料颗粒的改性提质作用,颗粒内部水煤气反应得到强化。蒸汽煤比0.87 kg/kg左右时流态化改性所得半焦气化反应性最好。对流态化改性后半焦的高温熔融特性进行了研究:研究煤种、气氛对灰从原煤到流态化改性半焦的粘温特性、灰熔点特性的改变。研究表明氧化钙对神木煤气化飞灰具有助熔作用,由于灰中钙长石和硅酸钙等大量出现形成低温共熔体,导致存在一个氧化钙最佳添加含量。但继续添加氧化钙可能会导致高灰熔点的单晶氧化钙以及钙硅石的出现,从而导致灰熔融特征温度升高。流态化改性过程对降低神木气化飞灰的灰熔点的作用明显且稳定。此外,流态化改性对于神木烟煤、宿迁气化飞灰也具有相同的稳定地降低灰熔融温度的作用。流态化改性具有改善气化飞灰粘温特性的作用。气化飞灰经过流态化改性之后的飞灰中的二氧化硅、氧化铝的含量大幅度下降,氧化钙含量上升,粘温曲线随温度的变化会变得更平缓,并且较原料相比出现向左偏移的现象,临界粘度温度比原料降低,并且渣型会由不适合液态排渣的结晶渣变为有利于液态排渣的玻璃体渣,粘温特性变得更好,更有利于液态排渣。