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我国高碱低阶煤资源储量丰富、应用比例逐年增大,但这类煤在燃烧或气化等转化利用中易在锅炉、气化炉内发生煤灰沉积、结渣,严重制约装置的安稳运行。论文以高碱低阶煤灰沉积、结渣问题为导向,采制新疆维吾尔自治区准东、伊宁矿区和内蒙古自治区胜利、白音华矿区的高碱低阶煤样品,以及工业粉煤锅炉、气流床气化炉的灰渣样品,开展高碱低阶煤的逐级化学萃取（sequential chemical extraction experiment,SCEE）、热解、燃烧、水热处理（脱碱）等试验,应用XRD、XRF、SEM-EDS、FT-IR、TG等,考察高碱低阶煤中碱金属赋存特性、钠钾热迁移行为,探究水热脱碱后煤的成浆、热解、燃烧等加工转化性能的变化及机制。此外,结合Fact Sage、MATLAB、Aspen Plus等计算机辅助软件,开展高温下煤中矿物质演化、水煤浆气化等建模研究,基于BP神经网络研究煤灰熔融性和黏温特性（简称煤灰熔/黏特性）预测模型的构建方法。论文研究取得的主要结论:高碱低阶煤中Na、K的赋存特性区别明显。各试验煤样中Na元素均以水溶态为主,而K元素则以白榴石KAl Si2O6、正长石KAl Si3O8、钾长石KAl Si O4等不溶态为主。干基煤中Na含量较高,准东煤ZD-1-R、ZD-2-R的分别为3.257mg/g、2.915mg/g,胜利煤SL-6-R的为2.072mg/g,伊宁煤YN-1-R、YN-2-R的依次为1.840mg/g、1.554mg/g;K含量相对较低,胜利煤的为0.493mg/g,准东、伊宁煤的介于0.15～0.3mg/g。Na、K含量均显著高于Cl含量,说明碱金属并非以Na Cl、KCl为主要赋存形式。随着自然煤层纵向加深,准东煤中Na含量降低、K含量变化不大;胜利煤中K显著降低,Na则呈现中层低,上、下层高的“夹板”特征。高碱低阶煤中Na、K的热演化行为差异显著。在燃烧或热解升温过程中,Na、K在500℃时已开始析出。在815℃燃烧温度下,煤灰中Na2O、K2O的逃逸率分别达到35.81%、26.79%。与Na相比,K以钙长石（Ca,Na）（Si,Al）2Si2O8、白榴石KAl Si2O6和K（Si3Al）O8等形式富集于煤灰渣中,逃逸率较低,在高温下呈现相对“惰性”。在工业气流床气化装置中,Na主要向飞灰中富集,而K同时向飞灰、灰渣中富集。Fact Sage模拟显示,气化温度超过1200℃后,Na转化为Na2SO4（g）、Na2O（s）和Na（g）等形式,K转化为K2O（s）、K（g）和KO（s）等形式。高碱低阶煤灰的熔融性指标（FT、ST、DT）、黏温特性指标(T2.5、T25、Tcv)与其灰分、灰成分存在复杂的非线性关系。K含量越高,煤灰熔/黏特性温度指标随之增大,Na与之相反。基于BP神经网络建立了高碱低阶煤灰熔/黏特性预测模型,FT、ST、DT预测模型的训练误差分别为0.459%、0.583%、0.409%,小于线性回归方法拟合的误差1.705%、1.699%、2.186%;T2.5、T25、Tcv预测模型的训练误差分别为0.813%、0.323%、1.193%,明显小于线性回归方法拟合的误差2.539%、3.808%、3.258%。提出了煤气化适应性指数（AIG）,赋予K元素在高碱低阶煤转化中的“示踪”功能,建立了简单明了、计算方便的K2O-AIG预测解析式（r2=0.87～0.97）。高碱低阶煤在300℃、60min的水热处理条件下,煤质显著提高,干基灰分中Na2Oeq含量降低至2%以下,准东煤灰Na2O、K2O脱除率最高分别达82.05%、67.39%。煤中大部分Na可经水热脱除,但K以白榴石KAl Si2O6、正长石KAl Si3O8、钾长石KAl Si O4等形式存在,相对难以脱除。水热脱碱机制是涉及脱水、脱氧、脱硫、脱灰、脱碱和碳化的复杂的物理化学过程（简称“五脱一化”过程）,煤中元素发生了迁移变化,Na+、K+等无机成分进入液相当中,少量C、S等有机质以CO、CO2和H2S等形式进入气相。经水热脱碱后,煤灰熔融性特征温度上升,粘污和结渣倾向性减弱。实验室水热处理最高可将低阶煤的成浆浓度提升约10个百分点,但以工业气化废水为水热介质时提浓幅度下降约2～3个百分点。基于水热废液合成的聚羧酸型添加剂FY-AD,比商品添加剂制浆浓度增加约1个百分点。搭建了水热处理提浓制浆连续中试装置（0.2t/d干煤）,使工业煤浆浓度提升近7个百分点。水煤浆气化模拟表明,褐煤水煤浆浓度增大,合成气有效气（H2+CO）增加,CO2下降,比煤耗、比氧耗指标均明显降低。经水热处理后,胜利煤的热解表观活化能由9.418KJ/mol上升为14.323KJ/mol,准东煤的热解表观活化能由14.206KJ/mol增加至16.985KJ/mol;燃烧表观活化能也发生明显变化。试验煤样热解、燃烧性能变化的主导因素是煤中有机质在水热过程中的流失行为,Na等碱金属主要是在热解或燃烧后期与煤中炭基质发生反应。