煤结构与热解反应性是其清洁高效热转化的基础。煤中显微组分的含量对其整体结构及热转化特性影响显著。基于此,本文开展了基于激光拉曼光谱的显微组分原位识别与化学结构研究,分析了煤热解过程中非平均化学结构演化特性,探讨了主要显微组分镜质组和惰质组在热解过程中的交互反应机理。选取了中国典型煤阶的9种煤进行了拉曼光谱面扫描分析,与煤岩分析耦合,实现了显微组分的原位识别与化学结构研究,并通过拉曼参数实现了对反射率Rr的预测。结果表明:壳质组石墨化程度最低,惰质组以芳香环结构为主。随煤阶升高,煤整体化学结构均匀性有所提升,且惰质组均匀性最高。采用显微拉曼光谱对镜质组和惰质组热解焦进行表征,研究其非平均化学结构演化。结果表明煤热解过程中不同微米尺度颗粒结构演化特征明显不同:在热解早期,热解活性较高的镜质组会先于惰质组反应,在热解中后期煤焦颗粒化学结构呈现整体平移式演化。随热解反应进行,煤焦颗粒化学结构非均匀性降低,惰质组焦均匀性高于镜质组焦。通过热裂解-气相色谱质谱联用仪（Py-GC-MS）研究了镜质组和惰质组及其混配样的热解产物。结果表明两种显微组分在热解过程中存在交互作用,该作用抑制了挥发分的释放,并使热解反应整体向低温区移动。热解初期,镜质组和惰质组中杂原子脂肪结构通过芳构化作用生成多环芳香化合物;热解中期,镜质组产生的氢自由基与惰质组发生氢化反应;热解后期,镜质组和惰质组发生芳香缩合反应,生成大量4环芳香化合物。