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煤与生物质共热解是实现两者清洁高效利用的有效途径之一,然而目前对两者共热解过程中的交互作用机制认识尚不充足。本论文从认识煤与生物质单独热解行为入手,利用固定床反应器考察了过程参数对煤和生物质单独热解产物分布与焦油组成的影响;并进一步利用设计搭建的原位热解-双电离飞行时间质谱系统（Py-EI/VUVPI-TOFMS）研究了煤和生物质单独热解初级挥发物的逸出及二次演变行为;选用生物质基本组分为研究对象,通多对比纤维素、半纤维素和木质素单独热解和共热解的产物分布与组成,并结合半焦的结构分析认识了生物质热解过程中各组分间的交互机制;此外,借助红外快速加热技术增强煤与生物质热解过程的同步性与协同性,考察了过程参数和原料中固有碱/碱土金属对共热解产物分布与组成的影响,揭示两者共热解过程中的作用规律和交互机制。主要研究内容和结果如下:选用柏木木屑作为生物质热解原料,利用红外快速加热固定床反应器考察了热解温度和升温速率对其热解产物分布与组成的影响。结果表明,升温速率显著影响热解产物分布,提高升温速率有助于抑制柏木热解挥发物发生二次反应,增加焦油产率;而提高热解温度促使焦油组分发生裂解,使得焦油产率降低,同时促使焦油中愈创木酚类物质向单/双酚类物质转化。为认识柏木热解初级挥发物的逸出特性及二次演化规律,利用建立的原位热解Py-EI/VUVPI-TOFMS研究了柏木热解初级挥发物的逸出行为;在此基础上,通过在反应区添加不同厚度的石英砂来调控初级挥发物间的相互作用,并利用EPR分析对石英砂表面积炭进行结构表征,进而获得热解初级挥发物的二次演化规律。研究发现,柏木热解初级挥发物主要包含脂肪类自由基、脂肪类、呋喃类、酚类、愈创木酚类和多环化合物等。热解初级挥发物在石英砂的作用下发生二次反应,其中部分愈创木酚类物质发生脱甲基和脱甲氧基反应生成酚类物质或发生缩聚反应生成积炭;脂肪类自由基则在石英砂的调控下发生重组和环化等二次反应生成呋喃类物质。为了进一步认识生物质热解行为和结合柏木主要组成为木质素这一特点,选取木质素为研究对象,利用Py-EI/VUVPI-TOFMS原位检测技术和包括EPR和FT-IR等在内的表征手段进行了热转化过程中的化学键断裂机理研究。结果显示,木质素在低于300oC热解时主要发生R-O-R醚键（以β-O-4为主）断裂,生成愈创木酚类挥发物和含邻位甲氧基取代的苯氧自由基的热解残余物。随热解温度的增加,愈创木酚类物质进一步发生脱甲基、脱甲氧基和脱羟基重组反应,对应生成单/双酚类和醌类物质。当热解温度升至500oC时,单/双酚类物质发生脱酚羟基反应,生成苯系物和H2O,此时残余物中芳香自由基发生缩聚反应生成1～5环的大分子芳香自由基和H2。为揭示生物质各组分在热解过程中的相互作用,选用木质素、纤维素和半纤维素（木聚糖）为研究对象,利用Py-EI/VUVPI-TOFMS考察了其三者单独热解初级挥发物的逸出特性;并在此基础上,通过机械混合的方式进行共热解实验,通过与单独热解结果比较获得各组分在热解过程中的交互作用。研究发现,木质素的存在促使生物质热解生成大分子挥发物,其中木质素热解生成的愈创木酚类和紫丁香醇类物质与纤维素或木聚糖热解生成的脂肪类自由基发生交互作用,生成大分子多环物质。此外,木聚糖与纤维素共热解也发生交互作用,促进长链脂肪类、呋喃类物质及含脂肪类自由基的半焦的生成。选用新疆淖毛湖褐煤为研究对象,利用Py-EI/VUVPI-TOFMS考察了其热解初级挥发物的逸出特性;在此基础上,通过在反应区添加不同厚度的石英砂来调控初级挥发物的二次演变过程,并结合EPR表征技术对石英砂表面的积炭进行结构分析,获得煤热解过程中的二次反应信息。研究发现,淖毛湖煤热解初级挥发物主要包括苯类、单/双酚类、2～4环芳香化合物、C3～C6和C14～C21脂肪类化合物。在石英砂的调控下,单/双酚类和3～4环芳香化合物发生缩聚反应,生成含醌类自由基和1～5环芳香自由基的积炭,而C14～C21长链脂肪类化合物则发生C-C键断裂和环化反应,对应生成C3～C6短链脂肪类及芳香类化合物。利用红外快速加热固定床反应器并结合包括模拟蒸馏、GC-MS、EPR等表征手段,考察了过程参数（热解温度、混合比例和混合方式）和原料中固有碱/碱土金属对淖毛湖煤与柏木共热解产物分布和产物组成的影响,并与二者单独热解结果作比较,揭示共热解过程中的交互作用。研究显示,淖毛湖煤与柏木在共热解过程中存在交互作用,且受过程参数和原料中固有碱/碱土金属的影响。提高热解温度导致热解气体产率增加,半焦产率降低。增加混合物中柏木的掺混比例会抑制淖毛湖煤的热解过程。混合方式是影响共热解过程的关键因素。采用机械混合方式不利于煤与生物质共热解发生交互作用,导致焦油产率降低,而半焦产率增加;而采用分层放置方式为煤与生物质热解挥发物间发生交互作用提供了有效的反应空间,改善共热解过程,柏木热解生成的富氢组分发挥供氢作用,使得焦油产率增加,气体产率和热解水产率降低,同时促使焦油中3～4环芳香化合物的含量增加,致使焦油品质变差。此外,共热解过程促进了柏木热解生成的小分子自由基（如·CH3）与淖毛湖煤热解生成的双环芳香化合物发生交互作用,使得焦油中含甲基的萘类物质含量增加。淖毛湖煤和柏木中固有的碱/碱土金属的脱除由于抑制热解挥发物发生缩聚反应,进一步增强了淖毛湖煤与柏木共热解过程中的交互作用,提高热解焦油产率和抑制热解气体的形成,同时使得焦油中单环和双环芳香化合物的含量增加,而3环和4环芳香化合物的含量降低。