在我国能源体系中,以准东煤为代表的高碱煤具有低燃点、高热值以及低灰分等优点,预计储量高达3900亿吨,是我国重要的能源储备。然而,煤中富集的Na、K碱金属使得燃烧过程中受热面积灰严重。在此背景下,本文开展了高碱煤飞灰颗粒沉积过程实验研究与数值模拟工作,研究流速、粒径、温度等工况参数对积灰特性的影响。高碱煤积灰实验在小型流化床实验台上开展,通过采集管获取不同工况参数下的积灰特性。实验结果发现,煤灰模化物硅酸钾颗粒的积灰特性与燃烧高碱煤得到的积灰特性接近;飞灰颗粒捕集率、积灰扩展角以及最大积灰厚度等积灰特性参数随烟气流速和颗粒粒径的提升而减小,随着烟气/壁面温差的提升而提升;富氧燃烧工况下燃烧准东煤得到的积灰特性参数随O2/CO2份额比提升而提升,但均低于空气燃烧氛围;硅酸钾颗粒积灰特性整体上接近O2/CO2=21/79富氧燃烧工况的积灰特性参数。数值模拟方面搭建了基于CFD-DEM方法粘性颗粒碰撞粘附模型,对小型流化床实验台台积灰段积灰过程进行了计算。模拟结果表明,积灰形成于采集管迎风面,其几何形态具有较高的对称性,积灰厚度沿管壁轴向方向中央高而两端低;随着烟气流速和颗粒粒径的增加,飞灰颗粒的碰撞率提升,粘附率和捕集率下降;烟气温度和壁面温度对于大粒径颗粒碰撞率和捕集率的影响并不明显;小粒径颗粒的碰撞率和粘附率随着烟气温度和壁面温度的提升而提升,且粘附率提升更为突出;数值模拟得到的烟气流速等工况参数对积灰特性的影响规律与验证实验结果接近。本文也对已形成积灰的微观结构、飞灰颗粒在不同壁面上的碰撞粘附特性以及飞灰颗粒对已有积灰的磨损现象进行了分析。模拟结果表明,积灰中小粒径颗粒质量份额相较于入口处有所提升而大粒径颗粒份额有所下降;随着积灰厚度增加,积灰中飞灰颗粒平均粒径增加,结构更为松散;在光滑壁面上,颗粒的碰撞频率以及碰撞时相对法向速度随粒径的增大而增大,随碰撞位置对应的圆周角增大而减小,碰撞时切向相对速度随碰撞位置对应的圆周角增大而增大,但与颗粒粒径无明显关系;在已有积灰壁面上,飞灰颗粒的碰撞频率分布相较于光滑壁面并未发生明显改变,但颗粒捕集率有明显提升;飞灰颗粒对已有积灰的磨损率随烟气流速增和碰撞位置对应的圆周角的增加而增加,但壁面已有积灰磨损速度整体上随圆周角增加而减小。