高温灰熔融特性与粘温特性对不同气化技术适用煤种的选取、气化炉操作参数的确定、解决气化过程的结渣挂渣问题以及稳定运行具有重要意义。本文利用灰熔融仪、高温粘度计、高温热台显微镜、x-射线衍射仪及热力学软件FactSage等技术手段对我国典型煤灰及混合灰的高温熔融特性、粘温特性和矿物组成进行系统研究：系统考察不同氧化物对典型高钙煤灰熔融特性及粘温特性的影响,并分析了不同温度下矿物质的转化；研究了典型煤种高温灰与低温灰加热过程中的流动行为差别,揭示了体积收缩的原因及灰渣形成过程；探讨了生物质与煤混合灰熔融特性、粘温特性及滞后性等随生物质含量的变化特性；研究了还原性气氛下煤灰渣的流变特性,基于实验数据并结合热力学软件FactSage建立粘度模型。具体内容包括：1.采用灰熔点仪和高温粘度计对高钙煤灰熔融特性和粘温特性进行了详细研究,表明Al2O3、SiO2、Na2O、K2O和Ti02对高钙山鑫煤均有一定的助熔作用,Si02的助熔效果最为明显。当硅铝比为7.36、酸碱比为1.23,灰熔融温度降低192℃。利用热力学软件Factsage计算了添加上述氧化物后煤灰样品的液相温度和不同温度下的矿物组成,绘制了不同组分的三元相图,揭示了矿物质变化对熔融特性的影响。山鑫煤中加入Si02后灰渣粘温特性明显改善,临界粘度温度降低295℃,最低操作温度降低266℃。渣型由结晶渣转变为玻璃渣,气化炉的操作弹性明显增大。利用X-射线衍射仪测定煤渣中矿物质,分析并推断了不同温度下矿物质间反应。相同温度下山鑫配煤渣的表面附着颗粒明显减少,流动性增强。另外,利用二元相图预测Si02最佳添加量,预测结果与实验测定结果吻合良好。2.采用高温热台显微镜,研究了神府煤和榆林煤低温灰和高温灰加热过程中的流动行为。神府煤低温灰和高温灰在加热过程中,体积均有两次明显收缩。神府低温灰体积收缩由斜辉石形成引起,而高温灰体积收缩由钠长石形成引起。高温熔融过程,神府煤灰样以难熔物质Si02为骨架向内收缩,熔融物增多后包裹这些骨架物质并将其逐渐熔解形成共熔物。低温灰形成的共熔物为辉石类物质,高温灰形成的共熔物为长石类物质。榆林煤低温灰和高温灰在加热过程中,体积也出现明显收缩：第一段体积显著收缩段,由低温灰和高温灰形成大量钙铝黄长石和黑钙铁石引起；第二段体积明显收缩,主要由于深绿辉石及英辉正长石等复杂共熔物形成。当温度继续升高,样品的流动性增强,样品明显铺展,体积增加。3.选取稻草和贵州煤为研究对象,考察了生物质与煤在不同配比下高温流动特性。稻草灰与贵州煤灰的灰熔点均高于1350℃C,单独气化存在困难。随着稻草含量的增加,混合样品灰熔融温度呈现先降低后增加的趋势。利用FactSage绘制三元相图,表明液相线温度随稻草含量的变化趋势与实验测定的熔融温度变化趋势相似,并且建立了流动温度与液相线温度之间的关联式。测定了稻草灰与贵州煤灰不同配比下的粘度,当稻草与贵州煤以1：4混合时,粘温曲线改善最为显著,临界粘度温度和最低操作温度达最低值。采用FactSage计算了固相含量与矿物质变化,并结合X射线衍射与网络结构分析,讨论了不同稻草含量下粘度变化原因。测定了稻草含量为20%、40%和80%的混合物升温过程与降温过程中粘度的变化,稻草含量为20%的样品滞后性最为明显。4.测定了榆林煤样在还原性气氛下的高温流变特性,研究了温度对流型的影响、剪切速率对剪切应力的影响以及灰渣的触变性。剪切速率一定时,灰渣粘度和剪切应力随着温度降低而增加。当煤灰样品中固体结晶颗粒体积分数低于10%,榆林煤灰渣样品表现为牛顿型流体。当煤灰渣液中析出大量的固体结晶颗粒且体积分数大于15%,此时流体表现出非牛顿型流体特性,煤灰样品中剪切稀化及触变现象明显。在均相S2模型基础上,结合非均相Einstein-Roscoe模型,建立了适用于榆林煤渣整个温度范围的非均相粘度预测经验公式,相关性系数为0.9947。