基于我国“一煤独大”,油气对外依存度高的能源结构现状,以及降低煤炭开发利用过程中的碳排放和污染物排放的现实要求,对低品质褐煤进行脱水提质是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。水热提质因其能够不可逆脱除褐煤中大量内水,而且还具有提高热值、碳化以及表面改性等效果,逐渐受到关注。本文对我国两种典型褐煤进行水热提质处理,围绕水热提质过程中的脱氧、脱水、脱硫等关键问题进行研究,并考察了水热提质对褐煤水煤浆性质的影响规律。采用水热法对锡盟褐煤进行提质改性,分析水热处理后气固液三相产物特性。褐煤水热提质作用主要表现在三个方面:褐煤水分含量的降低、煤结构中不稳定挥发分分解和含氧官能团的脱除。水热提质过程中褐煤固碳效率比较高,一般维持在96%以上。水热过程中部分碳由固相向气相和液相产物中迁移,温度越高,从褐煤中碳的流失也越多。13C固体核磁共振检测表明,水热处理后褐煤脂肪碳峰面积减少,芳香碳峰面积相对增加,煤阶升高。羧基,醚和甲氧基等含氧官能团的含量降低,其中气相产物CO₂来自于羧基的分解,CO主要来自于羰基的分解。酚羟基由于键能较高不易断裂,在水热前后比例基本不变。构建了褐煤分子模型,采用了密度泛函理论（DFT）对水热提质条件下脱氧过程展开研究。褐煤中静电势越负和越正的区域多集中于具有很强极性的含氧官能团（如羰基、羧基和羟基等）区域。静电势绝对值越大,越容易吸附水分子形成氢键。键级和键解离焓（BDE）结果表明,褐煤分子中的含氧基团在水热处理过程中最先发生断键的是苯甲醚中甲基侧的C—O,其次是羧基和羰基中的C—C键,然后是醇羟基和苯甲醚中苯环侧的C—O键,酚羟基中的C—O键最难断裂。首次采用密度泛函理论在分子水平上描述了褐煤与水分子之间的吸附作用,基于褐煤分子表面的静电势分布构建了七种典型的煤-水吸附模型,采用分子中的原子（AM）理论对煤-水吸附模型进行拓扑分析。根据氢键给体的不同,煤-水复合物中的氢键可以分为两类,即典型氢键O-H-O和和弱氢键C—H…O。褐煤中的含氧官能团与水之间形成的都是典型氢键O-H…O,而煤中苯环边缘、甲基和亚甲基等骨架结构与水之间形成的通常是弱氢键C-H…O。对氢键键能的计算获得了褐煤中含氧官能团的亲水性顺序:羧基>酚羟基>羰基>醇羟基>醚键。约化密度梯度（RDG）等值面图可以清晰展示褐煤表面亲水性和疏水性位点与水分子之间的非共价相互作用机理。结合水热提质前后的孔隙结构和含氧官能团的变化,提出了水热提质脱除褐煤水分的机理:水热后煤中的自由水脱除是由于煤中表面大孔收缩并坍塌,孔隙率降低,煤颗粒的热收缩作用会将煤中大孔中自由水挤出。褐煤结合水的含量主要由煤中的亲水性含氧基团的数量决定,而不是煤中介孔数量。褐煤水热提质是通过破坏含氧基团与水分子形成的氢键,从而脱除褐煤中的结合水。基于水热提质后气固液三相产物中硫的形态分布和硫的质量平衡计算,首次提出小龙潭褐煤水热提质过程中硫演变机制。水热提质促进脂肪硫分解并生成硫化氢等含硫气体,硫化氢与煤中有机质反应会进一步生成稳定的噻吩硫。水热后提质煤中的有机硫减少,硫酸盐硫增加,而黄铁矿硫在水热条件下性质稳定。水热提质后原煤中的硫绝大部分（超过87%）仍存在于提质煤中,少量分别以含硫气体和硫酸根的形式释放进入气相产物和液相产物。对水热提质后的小龙潭褐煤制备水煤浆,从煤质特性、含氧基团、煤表面亲水性和粒度分布等影响水煤浆成浆性质的关键因素进行了分析。结果表明水热提质后煤水表面接触角增大,褐煤颗粒体积平均粒径减小。此外,探究了水热提质对褐煤水煤浆成浆浓度、流变特性以及稳定性的影响机理,水热提质后褐煤的成浆浓度由提质前的44.09%,最高可提升到61.94%。在相近的表观粘度下,水热提质后褐煤水煤浆稠度系数K逐渐减小,流变指数n稍有增大,水热提质在降低粘度的同时,仍保持剪切变稀的假塑性流体特征。水热提质还能够提高浆体的稳定性。