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煤炭气化工艺是将固体的煤最大限度地加工成为气体燃料的过程。为了使气化过程顺利进行、气化反应完全，并满足不同气化工艺过程与气化炉对煤质的不同要求，通常需要测定煤的反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点和灰粘度等指标，并把上述各指标一起作为气化用煤的质量指标。
（一）煤的反应性
煤的反应性又称煤的化学活性，指在一定温度条件下煤与不同气体介质（如二氧化碳、氧、水蒸气等）发生化学反应的能力。反应性强的煤在气化和燃烧过程中反应速度快、效率高。尤其对采用沸腾床和气流床等高效的新型气化技术，煤的反应性强弱直接影响到煤在气化炉中反应的快慢、完成程度、耗煤量、耗氧量及煤气中的有效成分等。高反应性的煤可以在生产能力基本稳定的情况下，使气化炉可以在较低温度下操作，从而避免灰分结渣和破坏煤的气化过程。在流化燃烧新技术中，煤的反应性强弱与其燃烧速度也有密切关系。因此，反应性是煤气化和燃烧的重要特性指标。
测定煤反应性的方法和表示方式很多，目前中国多采用的方法是测定煤在高温（900℃）下干馏后的焦渣还原CO2的能力，以
CO2的还原率表示煤对二氧化碳的化学反应性（GB220).
将CO2的还原率（a,％）与相应的测定温度绘成曲线，如图所示。
图中煤的反应性随反应温度的升高而增强，各种煤的反应性随煤化度的加深而减弱。因为碳和CO2反应不仅在燃料的外表面进
行，而且也在燃料内部微细孔隙的毛细管壁上进行，孔隙率愈高，反应的表面积愈大。不同煤化度煤及其干馏所得残炭或焦炭的气孔率、化学结构不同，因此其反应性不同。褐煤的反应性最强，但当温度较高（(900℃以上）时，反应性增高减慢。无烟煤的反应性最弱，但在较高温度时，随温度升高其反应性显著增强。煤的灰分组成与数量对其反应性也有明显的影响。碱金属和碱土金属对碳与CO2的反应起着催化作用，使煤、焦的反应性提高并降低焦炭反应后强度。
（二）煤的机械强度
煤的机械强度指煤对外力作用时的抵抗能力，包括煤的抗碎强度、耐磨强度和抗压强度等物理性质。试验方法有落下试验法、转鼓试验法，耐压试验法等。应用比较广泛的是落下试验法。
落下试验法是根据煤块在运输、装卸和入炉过程中落下和互相撞击而破碎等特点拟定的。落下试样方法有两种。一种是铁箱落下试验，方法是用60～100mm的块煤25Kg，放在特制的活底铁箱中。在离地2m高处让煤样从带活门的箱底自由落到地面的钢板上，用25mm方孔筛筛分，将大于25mm的煤样再进行落下和筛分，重复三次后称出大于25mm的煤样的质量G1.以G1占原来煤样质量的百分率作为煤炭的落下强度。
另一种落下试验是10块试验法。用10块60～100mm的煤样，逐一从2m高自由落下到15mm厚的钢板上。
以上两种落下试验的结果是一致的，完全可以互相比较并能满足生产要求。其中铁箱落下试验精确些而10块试验法则简单易行。用落下试验鉴定煤的机械强度的分级标准如表所示。
多数情况下要求气化和燃烧用煤为均匀的块煤。机械强度低的煤投入气化炉时容易碎成小块和粉末，从而使料柱透气性变差影响气化炉的正常操作。
煤的机械强度与煤化度、煤岩组成、矿物质含量以及风化等因素有关。高煤化度和低煤化度煤的机械强度较大，而中等煤化度的肥煤、焦煤机械强度最小。宏观煤岩成分中丝炭的机械强度最小，镜煤次之，暗煤最坚韧。矿物质含量高的煤机械强度较大。煤经风化后机械强度将降低。
中国大多数无烟煤的机械强度好，一般为60%~-92%。但也有一些煤成片状、粒状，煤质松软机械强度差，一般为40%～20%、甚至20％以下。
（三）煤的热稳定性
煤的热稳定性是指块煤在高温气化或燃烧过程中对热的稳定程度，即块煤在高温作用下保持其原有粒度的能力。热稳定性好的煤在气化或燃烧过程中能保持原来的粒度，而不碎成小块或破碎较少；热稳定性差的煤则在气化或M烧时迅速爆裂成小块或煤粉。轻则炉内结渣，增加炉内阻力和带出物，降低气化或燃烧效率，重则破坏整个气化过程，甚至造成停炉事故。因此，块煤气化或燃烧要求煤有足够的热稳定性。
各种气化炉和工业锅炉对煤的粒度有不同的要求，因此测定煤热稳定性的方法也有所不同，但最常用的是6～13mm级块煤热稳
定性的测定方法（GB 1573 ).该法取6～13mm粒度的煤样约500cm3，称其质量并装入5个100mL的柑埚中。在900士15℃的箱形电炉中加热30min后取出冷却、称重、筛分，所得大于6mm的残焦占各级残焦质量之和的百分数为热稳定性指标TS十6。所得6～3mm及小
于3mm的残焦质量的百分数为热稳定性的辅助指标：TS3～6, TS-3。若TS+6指标数值越大，表明其热稳定性愈好。
中国目前尚无统一的以TS+6来划分煤的热稳定性级别。
（四）煤的结渣性
煤的结渣性实际上是指煤中矿物质在高温燃烧或气化过程中，煤灰软化、熔融而结渣的性能。在气化过程中煤灰的结渣会影响正常操作，降低气化效率，结渣严重时将会导致停产。因此，必须选择不易结渣或只轻度结渣的煤炭作为气化原料。由于煤灰熔点并不能完全反映煤在气化炉中的结渣情况，因而要用煤的结渣性来判断气化过程中煤灰结渣的难易程度。
煤的结渣性的测定方法（GB 1572）是将3～6mm粒度的煤样装入特制的气化装置中，用同样粒度的木炭引燃。以空气作为气化介质，在三种不同的鼓风强度下使试样气化（燃烧）。待试样燃尽熄灭后停止鼓风，取出灰渣称量，经过筛分后测定其中大于6mm灰渣质量占灰渣总质量的百分数作为结渣性指标。煤的结渣性与煤中矿物质含量和组成有关。矿物质高的煤较易结渣，矿物质中钙、
铁等低熔点氧化物容易结渣，而SiO2, A12O3等高熔点氧化物含量高则不易结渣。
（五）煤灰的熔融性和灰粘度
煤灰是煤中矿物质燃烧后生成的各种金属和非金属氧化物以及硫酸盐等复杂的混合物，它们没有一个固定的熔化温度，而只是一个较宽的熔化温度范围。并且这些煤灰成分在一定温度下能形成共熔体，这种共熔体在熔化状态时有熔解煤灰中其它高熔点物质的能力，并改变了熔体成分和熔化温度。但煤灰的这种熔融特性习惯上仍称为煤灰熔点。
煤灰的熔融性取决于煤灰的组成。煤灰成分十分复杂，主要有：SiO2, A12O3,Fe2O3, CaO, MgO和SO3等。煤灰主要成分的含量波
动很大，根据煤灰成分可以大致推测煤中矿物质的组成，初步判断灰熔点的高低。一般情况下煤灰中A12O3和SiO2：含量的比例愈
大，其熔化温度愈高；而Fe2O3、CaO和MgO等碱性成分的比例愈大，则熔化温度较低。煤灰熔点也可根据其组成用经验公式进行计
算，这里不作介绍。
煤灰熔点是气化与燃烧用煤的一个重要工艺指标，对于固体排渣的气化炉或锅炉，结渣是生产中的一个严重问题。灰熔点低的煤容易结渣，将降低气化炉煤气的质量或给锅炉燃烧带来困难、影响正常操作，甚至造成停炉事故。因此，对这类气化炉与锅炉应使用灰熔点高的原料煤。但对液态排渣的气化炉或锅炉，则希望原料煤的灰熔点低，熔融灰渣的粘度小，流动性好并且对耐火材料或金属无腐蚀作用。
测定煤灰熔融性常用方法是角锥法（GB219).测定方法是将煤灰与糊精混匀后在模中制成一定尺寸的三角锥体，将三角锥体放入灰熔点测定炉中在一定的气氛下、以一定的加热速度升温，观察灰锥在受热过程中的形态变化，确定它的三个特征熔融温度：变形温
度DT(t1)，软化温度ST (t2）和熔化温度FT (t3),灰锥熔融特征如上图所示。当灰锥受热后尖端开始熔化，开始弯曲或变圆时，该
温度即为变形温度DT (t1)；当继续加热锥尖弯曲至触及托板，或变成球形，或变成高度小于等于底长的半球形时，此时的温度为软化温度ST (t2)；当灰锥完全熔化、有较大流动性展开成薄层（≤1.5mm）时，此时温度为流动温度FT(t3). t1～t2是煤灰的软化范
围，t2～t3是煤灰的熔化范围。工业上一般选软化温度DT (t2）作为衡量煤灰熔融性的主要指标。按照煤灰熔融温度的高低可将煤灰
分为四种类型（如表1-7所示）。灰熔点测试时的气氛对结果有影响，一般应模拟工业条件在弱还原性气氛中进行。
表1—7 灰熔点分级
煤灰粘度是指煤灰在高温熔融状态下流动时的内摩擦系数。煤灰在高温下达到FT (t3）后即呈流体，整个流体可假设由多层组
成。煤灰流动时两个相动的液层之间存在相互作用的内摩擦，其摩擦系数即为煤灰粘度η。煤灰粘度可用牛顿摩擦定律推算。可应用钢丝扭矩式粘度计测定煤灰的粘度。煤灰的动力粘度单位是帕斯卡·秒（Pa·s)或泊（P); 1P=0.1Pa·s；泊（P）即面积为1cm2 | 
