气流床气化炉采用液态排渣技术,熔渣流动及顺利排渣是确保气化炉稳定运行的重要因素。本文以熔渣和煤焦颗粒为研究对象,研究了熔渣中碱金属(K)对其表面煤焦颗粒气化反应的影响和规律,研究了渣层内部残碳迁移、结构演化及其对矿物转化影响机理,探究了铁价态对熔渣流动性影响规律。主要内容包括:1.利用可视化技术研究并发现了熔渣中碱金属(K)对其表面煤焦颗粒气化的促进作用。熔渣中的K可以加快煤焦颗粒在熔渣表面的气化反应速率。在煤焦气化过程中,碱金属K向颗粒与熔渣界面迁移和积累,积累量随碳转化率和K含量的增加而增加。发现气化过程煤焦颗粒下方的低温区是导致K与Si、Al等元素迁移的关键,通过理论分析揭示了煤焦气化过程中K在熔渣中的迁移机理。2.研究并揭示了熔渣中残碳的迁移行为、结构演化及其对矿物转变的影响规律。结果表明,碳与含铁矿物质发生碳热反应,在碳/渣界面形成金属铁。随熔渣温度和停留时间的增加,金属铁形貌由层状转变为球形,熔渣消耗的碳与初始碳的质量比、熔渣的碳容量、残碳结构的无序程度均增加,石墨化程度降低。残碳无序结构程度的增加会促进碳热反应。碳的迁移和碳热反应促进了渣层矿物转化和结晶行为。3.研究并揭示了高温熔渣内铁的价态(Fe0/Fe3+)对熔渣相变及黏温特性的影响及规律。Fe0可与高温熔渣中的矿物质反应,生成铁尖晶石等矿物质。Fe3+的添加促进熔渣中矿物由钙长石向铁尖晶石和透辉石转变。熔渣的tcv随Fe0的增加先降低再升高,随后继续降低;而熔渣中Fe3+添加量对熔渣tcv的作用相反。添加少量的Fe0和Fe3+可以降低熔融温度,也有利于排渣,可使气化炉在更经济的操作温度下运行。