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煤炭作为我国经济发展的主体能源，具有其不可替代的战略作用，然而煤炭利用所造成的污染问题制约了煤炭的开发利用。以煤炭分级转化为核心的煤炭清洁高效利用技术可以有效解决这一矛盾。而煤的热解是煤分级转化的基础，因而以多研究手段深入探究煤热解机理，有助于实现调控煤热解产物分布，实现煤炭的清洁高效利用。以往研究者多通过试验手段对煤热解过程进行研究，这样只能从宏观产物分布层面推测煤热解机理，其结果既不直观也不准确。本文在试验研究的基础上，以煤大分子结构构造为媒介，引入了ReaxFF反应力场，实现了对煤反应过程的反应分子动力学模拟，从分子层面直观地获取了煤热解路径和机理，同时实现了试验和模拟的综合研究。
利用固定床和裂解仪-气相色谱质谱联用试验平台，获取锡盟褐煤，神华烟煤，山西无烟煤热解产物中轻质气体和大分子组分的生成特性，实现对其热解产物的全面分析。研究发现，随着煤阶的升高，热解失重率呈现一个下降的趋势，各煤阶煤的失重率随着温度升高都有明显的增长；热解轻质气体组分中，CO和H2为主要成分，CH4和CO2次之，轻质气体析出先后顺序为CO2>CH4>CO>H2；随着反应温度的升高，煤热解大分子组分向多环芳香烃结构发展，本文详细列举了主要大分子检出物的相对含量大小；800℃的裂解反应条件下神华烟煤随着反应停留时间变长，轻质芳香烃含量出现了先增大再减少的趋势，多环芳香烃含量变化趋势相反，研究发现0.3min左右的时间已经足够让神华煤热解完全；本文综合了管式炉和裂解仪的试验结果，得到了产物生成总览。
利用热重-红外试验平台获得了不同煤阶煤热解反应动力学参数，分析产物生成与煤失重变化的关系。研究发现，随着升温速率和煤阶的升高，煤的失重率会有所降低；以5个高斯峰拟合煤的热解特性曲线，分析不同失重峰对应的反应中心温度，发现随着升温速率和煤阶的升高，各反应中心温度会有所增高；采用分布式活化能模型对煤热解反应过程进行分析，得到三种煤的活化能都在103.2-336.7KJ/mol之间。
基于煤质分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)以及核磁共振(13C-NMR)等煤结构表征技术，构建锡盟褐煤，神华烟煤，山西无烟煤的平面结构模型。研究获取了表征煤构型的12个结构参数，得到三种煤的芳香桥碳与周碳之比分别为：0.2326，0.207，0.518；以红外光谱技术获取了三种煤的官能团形式和相对比例；以X射线光电子能谱获取杂原子类型和价态等信息；基于煤结构参数信息，构造三种煤的大分子结构，经过不断的调整与修正，最终得到了核磁共振模拟谱图与试验谱图相吻合的平面结构模型。
基于构造的锡盟褐煤，神华烟煤，山西无烟煤的大分子结构模型，构造适用于分子模拟的反应系统，使用ReaxFF反应力场，对反应系统进行反应动力学模拟，获取不同煤阶煤热解过程差异，并建立模拟计算和试验模拟之间的对照方法。研究构建的三种煤反应体系的密度分别为1.12g/cm3、1.24g/cm3和1.32g/cm3；利用ReaxFF反应力场，模拟计算得到了反应温度，反应时间等条件对煤热解产物分布的影响，发现了锡盟褐煤和神华烟煤的热解二次反应缩聚现象；通过伪一级动力学的分析方法，得到了三种煤的反应活化能大小分别为：176.63±1.3kJ/mol；218.57±2.1kJ/mol；294.38±1.7kJ/mol；以失重率作为指标，实现了模拟温度工况与试验温度工况的对照关系，发现以700℃对应2000K，以180℃的试验温度间隔对应500K的模拟温度间隔，对于低阶煤可以实现较好的对照效果。
选取褐煤，次烟煤，高挥发性烟煤，低挥发应性烟煤，无烟煤的代表结构单元，经过优化处理分别构建热解反应系统，利用ReaxFF反应力场，在升温和恒温两种模拟策略下研究了升温速率，煤阶和温度等对煤热解过程的影响，发现升温速率只能加速热解反应速率，而不能改变反应路径；升温速率提高，反应温度滞后，反应时间提前；无论煤阶高低，煤的热解均始于侧链和桥键的断裂，随后发生开环反应；本文详细介绍并提取了具有代表性的反应路径。
选择褐煤结构，利用量子化学方法获取结构的键长，键级和电荷数信息，分析其结构与反应性的关系，键长越长，键级越低，原子转移电荷量越少，反应越易发生；以褐煤构型为基础，分别构建了热解，燃烧和水-煤气化的反应系统，获得了不同煤转化过程中各影响因素对产物分布的影响规律和机理，提取了主要产物的生成路径，在一定程度上为煤的各种转化过程的研究提供了理论支持。研究表明褐煤热解过程中氢气的产率主要取决于氢自由基的产生；研究获取了CO的六个生成途径，分析了水的消耗过程；褐煤燃烧产物中，无机化合物占了产物的绝大部分，并且C6以上的分子化合物基本消失；煤的气化过程可以分为两个步骤：一个是褐煤的热解，另一个是水和热解中间产物之间的反应；水含量对气化产物的影响相对温度因素较小，H2O消耗数目随水质量分数升高而升高，达到40%时，消耗量趋于稳定。
利用固定床和裂解仪-气相色谱质谱联用试验平台，获取锡盟褐煤，神华烟煤，山西无烟煤热解产物中轻质气体和大分子组分的生成特性，实现对其热解产物的全面分析。研究发现，随着煤阶的升高，热解失重率呈现一个下降的趋势，各煤阶煤的失重率随着温度升高都有明显的增长；热解轻质气体组分中，CO和H2为主要成分，CH4和CO2次之，轻质气体析出先后顺序为CO2>CH4>CO>H2；随着反应温度的升高，煤热解大分子组分向多环芳香烃结构发展，本文详细列举了主要大分子检出物的相对含量大小；800℃的裂解反应条件下神华烟煤随着反应停留时间变长，轻质芳香烃含量出现了先增大再减少的趋势，多环芳香烃含量变化趋势相反，研究发现0.3min左右的时间已经足够让神华煤热解完全；本文综合了管式炉和裂解仪的试验结果，得到了产物生成总览。
利用热重-红外试验平台获得了不同煤阶煤热解反应动力学参数，分析产物生成与煤失重变化的关系。研究发现，随着升温速率和煤阶的升高，煤的失重率会有所降低；以5个高斯峰拟合煤的热解特性曲线，分析不同失重峰对应的反应中心温度，发现随着升温速率和煤阶的升高，各反应中心温度会有所增高；采用分布式活化能模型对煤热解反应过程进行分析，得到三种煤的活化能都在103.2-336.7KJ/mol之间。
基于煤质分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)以及核磁共振(13C-NMR)等煤结构表征技术，构建锡盟褐煤，神华烟煤，山西无烟煤的平面结构模型。研究获取了表征煤构型的12个结构参数，得到三种煤的芳香桥碳与周碳之比分别为：0.2326，0.207，0.518；以红外光谱技术获取了三种煤的官能团形式和相对比例；以X射线光电子能谱获取杂原子类型和价态等信息；基于煤结构参数信息，构造三种煤的大分子结构，经过不断的调整与修正，最终得到了核磁共振模拟谱图与试验谱图相吻合的平面结构模型。
基于构造的锡盟褐煤，神华烟煤，山西无烟煤的大分子结构模型，构造适用于分子模拟的反应系统，使用ReaxFF反应力场，对反应系统进行反应动力学模拟，获取不同煤阶煤热解过程差异，并建立模拟计算和试验模拟之间的对照方法。研究构建的三种煤反应体系的密度分别为1.12g/cm3、1.24g/cm3和1.32g/cm3；利用ReaxFF反应力场，模拟计算得到了反应温度，反应时间等条件对煤热解产物分布的影响，发现了锡盟褐煤和神华烟煤的热解二次反应缩聚现象；通过伪一级动力学的分析方法，得到了三种煤的反应活化能大小分别为：176.63±1.3kJ/mol；218.57±2.1kJ/mol；294.38±1.7kJ/mol；以失重率作为指标，实现了模拟温度工况与试验温度工况的对照关系，发现以700℃对应2000K，以180℃的试验温度间隔对应500K的模拟温度间隔，对于低阶煤可以实现较好的对照效果。
选取褐煤，次烟煤，高挥发性烟煤，低挥发应性烟煤，无烟煤的代表结构单元，经过优化处理分别构建热解反应系统，利用ReaxFF反应力场，在升温和恒温两种模拟策略下研究了升温速率，煤阶和温度等对煤热解过程的影响，发现升温速率只能加速热解反应速率，而不能改变反应路径；升温速率提高，反应温度滞后，反应时间提前；无论煤阶高低，煤的热解均始于侧链和桥键的断裂，随后发生开环反应；本文详细介绍并提取了具有代表性的反应路径。
选择褐煤结构，利用量子化学方法获取结构的键长，键级和电荷数信息，分析其结构与反应性的关系，键长越长，键级越低，原子转移电荷量越少，反应越易发生；以褐煤构型为基础，分别构建了热解，燃烧和水-煤气化的反应系统，获得了不同煤转化过程中各影响因素对产物分布的影响规律和机理，提取了主要产物的生成路径，在一定程度上为煤的各种转化过程的研究提供了理论支持。研究表明褐煤热解过程中氢气的产率主要取决于氢自由基的产生；研究获取了CO的六个生成途径，分析了水的消耗过程；褐煤燃烧产物中，无机化合物占了产物的绝大部分，并且C6以上的分子化合物基本消失；煤的气化过程可以分为两个步骤：一个是褐煤的热解，另一个是水和热解中间产物之间的反应；水含量对气化产物的影响相对温度因素较小，H2O消耗数目随水质量分数升高而升高，达到40%时，消耗量趋于稳定。