随着环境污染日益严重、能源结构不断调整,作为煤炭资源消耗大国,煤的清洁燃烧越来越得到重视。超细煤粉再燃以其清洁高效的特点被作为新型洁净煤燃烧技术而提出。所以超细煤粉分子结构和反应机理的深入研究,对于超细煤粉合理有效的利用有着深远的影响。研究中模拟与实验相结合。通过对传统表征实验(傅里叶转换红外光谱、X射线光电子能谱和¹³C固体核磁共振谱)的分析,结合高分辨率透射电镜的芳香晶格手绘提取结果,构建了较为合理的HN煤（粒径23.9μm）大分子结构模型C₂₅₈H₁₇₂N₄O₁₂S。基于Materials studio软件对分子模型进行几何优化和动力学模拟之后,发现分子的键角能和扭转能明显增大,分子三维立体结构更加明显。在Amorphous cell模块中,为大分子模型添加周期性边界条件,模拟计算出较为合理的煤密度1.45g/cm³。在VAMP模块中,基于半经验量子力学理论,计算分析了部分典型片段的键级和键长等化学参数,结果发现芳环的键能明显高于脂肪链;醚键（—O—）极易断裂形成游离的氧原子;官能团对周围化学键的稳定性有着较大的影响:噻吩对C-C键的加强比吡咯对C-C键的作用较大;羰基（C=O）能够弱化相邻的C-C键,使得高阶煤中羰基含量较低。实验部分利用Gasmet DX-4000测定超细煤粉在高温固定床中快速热解的轻质烃组成成分。结果发现随着煤粉粒径的减小,轻质烃中CH₄、C₂（C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆）和C₃H₈释放总量有增加趋势;在不同煤种当中,明显发现低阶煤的C₁、C₂、C₃的产量高于高阶煤;CO₂气氛下,轻质烃各组成成分的释放量低于N₂气氛下的释放量。最后基于上述部分模拟结果和大量研究的实验数据,为高温固定床超细煤粉快速热解轻质烃的实验现象提供了较为完善的解释。结果证明,实验现象与大分子结构的性质模拟结果较为吻合。