气化是煤炭资源高效利用的重要途径之一,高温条件下煤灰的熔融特性对气化炉安全运行的影响至关重要。针对实际生产过程中煤灰熔融温度(AFTs)过高的问题,通常采用添加助熔剂以及配煤的方式来改善此类煤灰的高温流动特性,达到气化炉运行要求。本文利用灰熔融测定仪、灰化设备、X射线荧光分析仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及热力学软件FactSage等技术手段对我国西部三种典型气化用煤的灰熔融温度进行系统研究,分析了转龙湾煤灰、红庆梁煤灰、满来梁煤灰在不同的温度下矿物质的演变情况,考察了 MgO含量对煤灰的矿物质演变行为和灰熔融温度的影响。实验结果表明,转龙湾煤灰具有较高的硅铝含量(超过70%)其升温过程中依旧含有大量的钙长石(CaAl2Si2O3)和硅灰石(CaSiO3),随着温度的升高煤灰体系中的钙长石、硅灰石与其他矿物质能够形成熔点较低的低温共熔物;红庆梁煤灰在升温过程中能够形成霞石,伴随着霞石生成的同时,还会出现大量的透辉石,透辉石和霞石形成低温共熔物,能够有效的降低灰熔融温度。满来梁煤灰中的矿物质种类丰富,结构复杂,含有较多的含钙矿物质以及含铁矿物质,这些矿物质易与硅酸盐等形成低温共熔物,促进了灰熔融温度的降低。SEM分析结果表明,三种煤灰均呈现出相同的形貌变化,为了更好的了解煤灰在高温过程中表面形貌的变化。将煤灰放大500倍和5000倍下观察时,能够发现煤灰在较低温度时,灰渣上的大颗粒存在沟壑纵横的孔隙以及大量细小不规则颗粒,随着温度的升高,细小颗粒逐渐熔融为球形结构颗粒并堆积,团聚填补孔隙,大小颗粒最后逐渐熔融为一体。随着MgO含量的增加,三种煤灰的灰熔融温度均呈现出先下降后上升的变化趋势,灰熔融温度的变化与高温下煤灰中矿物质与MgO反应的生成物息息相关。转龙湾煤灰形成较多的长石相降低了灰熔融温度,当MgO含量达到20%时,生成熔点较高的镁橄榄石和镁尖晶石造成灰熔融温度的上升;红庆梁煤灰中的MgO含量低于15%时,能够生成透辉石和霞石形成的低温共熔物,红庆梁煤灰中的MgO含量达到20%也出现镁橄榄石和镁尖晶石,灰熔融温度上升;满来梁煤一方面由于灰中的Fe2O3与SiO2形成低温共熔物,熔点约为1200℃,另一方面凭借自身较多的钙元素以及添加的MgO形成低温共熔物,能够有效的降低煤灰的熔融温度,当MgO含量达到10%时,出现镁橄榄石和镁尖晶石等高熔点矿物质,灰熔融温度开始上升。由热力学软件FactSage计算可知,全液相温度随着MgO含量的变化趋势和灰熔融温度的变化趋势相同。本文通过研究煤灰在高温下的矿物质转变规律,探讨煤中矿物质与助熔剂的相互作用以及对灰熔点的影响机制,可为实际生产过程中调控灰熔融温度提供理论依据。