储量丰富的山西高灰、高灰熔点煤在采用气流床气化技术清洁高效利用时,由于其灰化学性质导致其高温下熔渣黏度大、临界黏度温度高。因此需对山西高灰、高灰熔点煤的灰化学性质进行合理调控,而采用添加钠基助熔剂具有成本低,达到相同助熔效果添加量少的优点。本文研究了气化条件下添加不同种类、不同添加量钠基助熔剂后煤中钠释放转化规律、机理与灰熔融特性,构建了钠释放理论模型,为山西高灰、高灰熔点煤的应用提供理论依据。首先选择Na2SO4、Na2CO3助熔剂作为研究对象,研究了原煤外加两种钠基助熔剂气化条件下不同温度、添加量下的钠释放行为。实验发现,由于外加钠基助熔剂中碱金属的催化气化和煤中硅铝矿物固钠作用,钠基助熔剂添加量比例的增加会使钠的释放率降低。两种钠基助熔剂在不同气化温度下对于钠的释放率影响不同,未达到完全气化温度时外加Na2SO4助熔剂钠的释放率更高,达到完全气化温度时Na2CO3助熔剂钠的释放率更高。然后,建立了钠的释放理论模型,利用分布活化能方法求解了钠释放模型中的动力学参数。研究发现,释放到主气流中钠的含量仅和煤颗粒中钠含量和钠的释放速率常数有关。添加钠基助熔剂后会使活化能的数值降低,相同转化率下添加Na2SO4助熔剂相对于Na2CO3助熔剂活化能数值更低。此外,根据不同气化温度下停留时间实验的分析推测了气化过程含九条路径钠释放及转化机理。最后,利用密度泛函理论计算钠基助熔剂和煤中典型矿物的吸附作用,并采用X射线衍射、扫描电镜和灰熔融特征温度研究钠基助熔剂对于灰熔融特性影响。结果表明钠基助熔剂与煤中典型矿物高岭石之间发生化学作用。钠基助熔剂与煤中的硅铝矿物反应生成了低熔点矿物霞石、钙钠长石等钠的硅铝酸盐矿物。助熔剂添加量增多会使灰中低熔点矿物组分上升,且灰渣中钠的固定含量增多,灰熔融特征温度降低。