我国煤炭的特点是高灰分、高硫，全国原煤平均灰分含量23.6%左右，平均硫分含量1.1%左右。特别是在西南地区，灰、硫的含量更高。随着国内燃料用煤的日益紧张，劣质煤的高效利用引起广泛关注。当前新型煤化工行业蓬勃发展，煤炭气化作为煤化工行业的龙头和关键技术，因其能够显著提高煤炭利用效率，减少煤炭直接燃烧的污染排放，而受国内外学者的关注。目前国内外针对劣质煤气化特性的研究并不多见，在结合国内煤炭资源具体情况、企业实际需求的情况下，加大对于煤化工行业技术的理论和试验研究，尤其是劣质煤热解、气化特性试验研究，具有重要学术意义和工程应用价值。本文在深入分析煤炭气化研究现状的基础上，首先研究了高灰分低热值劣质煤的CO₂气化特性。利用热重分析仪研究了取自重庆南桐和松藻煤矿的两种劣质煤炭气化特性，包括升温速率、粒径、灰含量对气化反应的影响，计算出了相应的表观活化能和指前因子，并分析求解了煤炭CO₂气化反应的动力学参数和模型。针对煤样高灰分的特性，通过酸洗脱灰、精煤浸渍等方法，研究了煤灰分中三种典型金属离子Na⁺、Ca²⁺、Fe³⁺对于煤样气化反应性的影响。另外，在自行设计的固定床气化反应器上，进行了不同气化温度和气化剂浓度下南桐劣质煤样的气化试验，并利用气相色谱仪分析了不同反应条件下产气组分和热值，对比分析探讨了劣质煤CO₂气化及O₂/H₂O气化产气特性。研究结果表明，升温速率和煤粉的粒径对煤的CO₂气化有重要影响。随升温速率的升高或者煤样粒径减小，样品活化能在降低；南桐劣质煤样CO₂气化反应级数取1.0时，动力学参数线性拟合效果最佳，而松藻劣质煤样则在n=1.2时拟合效果最佳；通过对两种高灰分劣质煤粉的CO₂气化反应动力学指前因子A及反应活化能E的线性拟合发现，ln A与E存在着ln A=a·E+b的线性关系，即指前因子和活化能之间存在着动力学补偿效应。煤灰分对气化反应表现出一定催化作用。随着灰煤比的增加，气化反应速率常数在增加，反应速率加快。研究结果还表明，高灰分煤样中的无机盐金属离子Na⁺、Ca²⁺、Fe³⁺对于煤炭CO₂气化反应催化作用明显，能有效降低气化反应活化能，提升反应速率，降低反应温度。气化反应DTG曲线气化失重峰在煤样浸渍金属离子后均向低温区发生偏移，气化失重速率明显加快，失重峰值对应温度下降幅度在100℃左右，气化反应更加剧烈。对比三种金属离子，对于煤样CO₂气化反应的催化作用：Ca²⁺> Fe³⁺>Na⁺。固定床气化试验研究的结果表明，劣质煤CO₂气化活性很低，产气热值不高，碳转化率低。采用O₂/H₂O气化剂时，气化温度和富氧浓度对南桐劣质煤的富氧蒸汽气化有重要影响。高温和富氧有利于气化煤炭的利用转化，产气热值远高于CO₂气氛下产气热值，但最高的碳转化率并未与最佳产气热值对应。通过提高固定床气化炉的气化温度，气化产气中CO的浓度快速且持续增加，最高含量达到27.4%，而H2的浓度先增后减；随着气化剂中氧浓度的增加，气化产气中CO₂的浓度快速增加，而H2和CO含量呈现先增加后减少的趋势。