新疆准东地区煤炭资源丰富,预计储量3900亿吨,是我国最大的整装煤田。准东煤开采成本低,反应活性好,容易燃尽,是良好的动力和气化用煤。但是,准东煤中碱金属和碱土金属(AAEM)元素含量较高,尤其是煤灰中Na2O含量普遍在2%以上,使该类煤在利用过程中表现出极强的结渣和沾污特性。在准东煤初期应用过程中,由于对该类煤质缺乏充分认识,导致电厂煤粉锅炉出现严重结渣沾污现象,大大限制了准东煤的推广利用。针对该类煤利用难的现状,基于循环流化床的低温反应特性(850～950℃),在循环流化床小试实验装置上进行了准东煤的应用尝试。同时,借助热重、马弗炉和管式炉等实验装置以及Factsage 6.1热力学计算软件,开展了准东煤在热化学转化过程中的结渣沾污特性研究,探索了该类煤在循环流化床利用过程中可能存在的各种灰问题,为准东煤的大规模利用提供了新思路。最后,提出了一种结渣沾污预测方法,用于确定这类高钠煤适用运行温度范围。主要研究工作及结论如下:1)研究了准东煤中典型Na基组分对结渣的影响及相应结渣机理。结果表明,Na基组分对结渣起促进作用,不同Na基组分对结渣作用机制不同。Na基组分与SiO2反应生成低熔点硅酸钠是促进结渣的主要机理。Na2SO4自身熔融是其促进结渣的主要方式,有机钠通过先释放Na2O/Na2CO3再与SiO2反应的方式促使低温共熔体生成,NaAc和Na2SO4对结渣的促进作用明显高于NaCl。2)在0.4 T/D循环流化床小试装置上进行了不同空气当量比的试验研究。试验结果表明:在还原性气氛下,准东煤中Na基成分会与富SiO2床料反应,生成低熔点硅酸钠(Na2O·nSiO2),导致～940℃时提升管内出现硅基床料诱导的结渣现象;在氧化性气氛下,大量AAEM基组分气相析出并通过扩散、冷凝、缩聚和热泳力等作用迁移沉积到低温金属受热面,导致607～735℃的尾部受热面发生分层积灰现象。3)研究了多种矿物质作为准东煤循环流化床气化床料的可行性。结果表明,硅基、铝基和磷基床料对Na均有较强的捕捉能力,但硅基床料会降低气化残渣灰熔点,增加气化炉结渣/粘结机率;铝基和磷基床料能将煤中Na以高熔点物质形式滞留在残渣中,有助于缓解结渣。通过试验和热力学平衡计算发现,工业锅炉灰渣中CaO会与煤灰中SiO2和Al2O3等矿物质组分优先反应,从而降低气化炉内Na的残留量,提高气化残渣灰熔性。工业循环流化床锅炉灰渣是一种高效廉价的准东煤气化床料。4)研究了壁温对准东煤气化过程中的结渣影响。当提升管内壁面温度高于882℃时(壁面无冷却),壁面会出现结渣现象;随着气相和壁面之间温度梯度增大(壁面被冷却),细灰颗粒会冷凝沉积到受热面。壁温变化会导致矿物质组分选择性沉积到探针表面:Ca、Si、Na、Fe和S等组分在高温壁面富集是结渣发生的主要原因,而诸如NaCl等易挥发组分在低温壁面上冷凝会促进细灰颗粒沉积。气化工况下低温壁面上的积灰粘性差,容易清除,不会对气化炉运行造成影响。5)研究了通过控制壁温抑制准东煤在燃烧条件下尾部积灰的可行性。结果表明,降低壁温会导致NaCl等组分冷凝,加剧探针表面积灰,进而导致探针传热特性变差。壁温升高,虽然NaCl诱导的积灰的沉积量降低,但是金属受热面表面初始沉积的NaCl与金属基体之间的腐蚀反应加剧,造成受热面受损严重。6)研究了不同材质和不同位置金属受热面的腐蚀特性。结果表明,沙尔湖煤在循环流化床燃烧过程中主要造成炉内高温气相腐蚀和尾部积灰腐蚀。热力学计算结果显示,不同合金元素形成保护性氧化物与它们发生腐蚀反应的优先级基本相反,在普通合金材质表面涂覆Al2O3层是抗腐蚀的最优方案。7)815℃灰化温度下测得的煤灰成分不能反映准东煤的真实灰成分,这是基于国标灰化温度的结渣预测不准确的主要原因。利用500℃灰化灰组分作为热力学计算软件输入数据,通过灰渣液相比-温度曲线确定了 25%安全液相比所对应的温度为准东煤安全运行温度。准东煤的沾污性是煤灰成分和温度等因素共同作用的结果,基于不同灰化温度下煤灰气-固分配规律,确定了残留相和挥发相对沾污影响,提出了一种随温度变化的动态沾污预测方法。