为了高效利用煤炭资源中的高价值组分,同时获取电力、热能、化学产品和液体燃料,基于固体热载体热解的煤分级转化利用技术得到了越来越多的关注。在该技术中,煤热解过程通常采用高温煤灰作为固体热载体,因此开展固体热载体煤灰及其矿物组分对煤热解的影响规律及其机理方面的研究工作就显得尤为迫切。本文搭建了快速升温管式炉热解实验装置,以淮南烟煤作为研究对象,详细研究了铁基矿物组分Fe2O3和Fe3O4、钙基矿物组分CaSO4和CaO、石英、偏高岭石以及淮南烟煤煤灰在不同温度条件下(500-800℃)对煤热解产物产率和气体组分的影响,并结合实验结果分析了其影响机理。Fe2O3会催化促进热解过程中间产物胶质体的芳构化作用和缩聚反应,使得更多的中间产物胶质体形成了半焦,导致较低温度下半焦产率增加。Fe2O3会抑制胶质体的裂解反应,抑制中间产物胶质体形成焦油,从而导致焦油产率下降。随着温度升高,Fe2O3对CH4的二次形成反应的催化促进作用也更加明显,这会导致热解煤气中的H2和CO以及半焦减少,而CH4和热解水增多。Fe2O3会与半焦中的碳以及热解煤气中的还原性气体H2、CO和CH4发生反应,这些反应在较高温度下比较低温度下进行得更强烈,会导致半焦产率以及热解煤气中的H2、CO和CH4体积产率下降,而CO2体积产率和热解水产率增加。添加Fe3O4对淮南烟煤脱灰煤热解产物的影响主要体现在较高温度如800℃时。在较高温度如800℃时,Fe3O4会与半焦中的碳以及煤气中的H2、CO和CH4分别发生反应,从而导致半焦产率下降,H2、CO和CH4的体积产率下降,CO2体积产率和热解水产率增加。与Fe2O3不同的是,添加Fe3O4对焦油产率基本没有影响。CaSO4对煤热解的影响主要在较高温度下尤其是800℃时体现。较高温度下CaSO4会与半焦中的碳以及煤气中的H2、CO和CH4分别发生反应,从而导致半焦产率下降,H2、CO和CH4的体积产率下降,CO2体积产率和热解水产率增加。CaSO4对焦油产率几乎没有影响。添加CaO对淮南烟煤脱灰煤热解产物的影响体现在实验所采用的整个温度范围内。在实验所采用的500-800℃的整个温度范围内,添加CaO会使得半焦和焦油产率都有所下降,而煤气产率有所增加。这是由于CaO能够促进半焦中大分子结构的分解以及催化焦油的二次裂解反应所导致的。CaO会吸收热解煤气中的CO2,从而导致CO2体积产率降低。CaO能不同程度地提高H2、CO、CH4以及C2-C3的体积产率,这是由于CaO会催化焦油的二次裂解反应、含氧官能团的分解以及烷基侧链的断裂。石英由于其化学反应惰性而对淮南烟煤脱灰煤热解产物产率以及热解产物中煤气组分体积产率几乎没有产生任何影响。偏高岭石则会使得淮南烟煤脱灰煤热解产物焦油的产率略有降低,煤气的产率略有增加,这可能是由于偏高岭石能够催化焦油分子结构中芳香环上烷基侧链的断裂,从而产生更多的轻质烃类气体C1-C3。淮南烟煤煤灰之所以会对淮南烟煤热解特性产生影响,主要是因为煤灰中所含Fe2O3和CaSO4在起作用,其中CaSO4主要在较高温度时才会起到作用,而煤灰中所含SiO2由于其化学反应惰性而对淮南烟煤热解几乎没有产生影响。