煤炭热解、气化过程是煤化工转化的基础之一，以煤炭气化为基础的高效洁净发电和化学品联产技术成为我国煤化工发展的主要方向。在煤炭利用过程中，由于煤炭中含有少量的碱金属元素，在流化床热解气化或燃烧利用过程中会导致床料团聚、受热面沾污腐蚀、结渣以及沉积等多种问题。在煤气联合循环发电(IGCC)中，少量的碱金属化合物，可造成燃气轮机腐蚀等问题。因此，有关碱金属在煤炭利用过程中的影响和变迁规律多年来受到关注和研究。　　 本论文选用我国内蒙褐煤和澳大利亚高盐煤，通过水洗、酸洗处理以及外加不同浓度碱金属的方法，在热天平和小型固定床反应装置上考察了碱金属对煤热解、气化反应性的影响，并与SEM-EDX和逐级化学提取法等分析手段相结合，研究了K、Na在热解、气化过程中的动态变迁机理，得到以下主要结论：　　 (1)碱金属对煤热解反应性的影响　　 通过在固定床上对内蒙褐煤的热解实验研究发现：内蒙褐煤中以水溶态存在的无机盐对煤热解反应有较强的催化作用。通过添加不同浓度的NaCl和NaAc的煤热解实验发现以自由形态存在的NaCl在含量较低时催化效果低于NaAc，但随Na含量增加，NaCl的催化作用增加，而NaAc的催化作用降低。并且发现离子交换态存在的钠的催化作用明显低于自由态存在的钠盐。　　 (2)碱金属对煤气化反应性的影响　　 通过对内蒙酸洗煤外加不同浓度的NaCl和NaAc，发现添加NaCl的Na含量小于1％时不仅没有催化作用反而使反应速率下降，而添加NaAc表现出明显的催化作用，且添加Na盐后的半焦气化活化能均降低，添加NaAc盐时尤为显著。对澳大利亚高盐煤水洗及不同浓度的酸洗的热解焦气化研究发现：原煤焦气化碳转化率大于67％后，反应性变差，而水洗后气化性能最好。随着酸洗浓度增加，煤中Na含量减小，导致煤焦气化反应性变差。　　 (3)内蒙褐煤中碱金属在热解气化中的形态变迁　　 采用固定床反应器和逐级化学提取法对内蒙褐煤中K、Na在热解、气化中的动态变迁规律的研究表明：煤中内在Na主要以可溶态存在，煤中以硫酸盐形式存在的碱金属如Na2SO4或(K2SO4)在热解过程中可转化为稳定态的Na2O·Al2O3·2SiO2(K2O·Al2O3·2SiO2)。热解半焦中大部分稳定态的Na产生于煤的热解过程，主要以无机态如硅铝酸盐和有机态如与煤中碳矩阵结合的钠形式存在，稳定态的有机钠主要存在于煤焦封闭的孔结构中，在气化过程中这部分有机Na通过孔道打开而成为可溶Na，而稳定态的无机Na则通过一系列的化学反应转化成其他形态。煤中大部分K以稳定态存在，在热解过程中，水溶态、乙酸氨溶态和稳定态的K逐渐降低，但盐酸溶态的K及其挥发性K增加。在气化初期，盐酸溶态的K含量大幅降低，但随着气化碳转化率提高，K含量又略有增加。　　 (4)HCI洗内蒙褐煤外加碱金属在气化中的形态变迁　　 通过添加不同浓度的NaCl和NaAc进一步研究有机钠和无机钠在气化中的变迁行为，结果表明：外加NaCl浓度较低时，气化后一部分水溶态和酸不溶态的钠向水不溶但酸溶态变迁，该结果进一步证明了气化后稳定态的钠向可溶态转化。当增加NaCl添加量时，Na的挥发性大大提高。外加NaAc的Na气化中同样挥发进入气相，且随着碳转化率的增加按一定的比例均匀从煤焦中挥发，温度和添加浓度对NaAc/AC中Na的挥发性的影响较小。　　 (5)澳大利亚高盐煤中钠在热解中的形态变迁　　 通过对澳大利亚高盐煤及洗煤和热解半焦中钠的变迁行为研究发现：澳大利亚高盐煤中的钠大部分以水溶态的NaCl以及少部分的Na2SO4形式存在，这种水溶态钠大部分可以通过水洗脱除，且该水溶态的钠在热解后有少量发生变迁。煤中存在大量羧酸钠，这种有机钠在500-550℃左右大部分分解以钠原子的形式挥发出来，导致在500-550℃钠的挥发性出现极大值，随着温度升高挥发钠又与煤中碳基体或灰分反应而减小。对于酸洗煤钠的挥发性除了550℃出现最大值外，大于600℃，一部分酸不溶态的钠会转化为水不溶但酸溶态的钠释放出来，使挥发Na量又增加。高盐煤的热解实验同样发现了稳定态钠随着热解温度的升高而增加，该结果与内蒙煤中钠的变迁规律相同。