目前，温室气体排放导致的全球气候变化是人类社会面临的最大挑战之一，严重威胁着人类的可持续发展。电力行业是CO2排放的主要来源之一，呈现碳排放量大、增速快的特点。在我国的能源结构中，煤炭一直占据着主导地位，燃煤电厂的CO2排放量无疑加重了温室效应给人们的生产生活带来的危害。低碳经济下，燃煤电厂势必成为碳减排的重要对象。为了减少CO2的排放量并提高燃煤电站的发电效率，开发研制更加节能环保、清洁高效的新型发电技术迫在眉睫。直接燃用脱灰煤的发电系统不仅可以实现烟气中CO2的捕集，还可以减少颗粒物等污染物的排放。因此，对脱灰煤的加压热解过程及其煤焦反应性展开研究能够为低阶煤的优化升级提供新的思路，为脱灰煤的清洁利用提供理论基础。
　　在参考国内外的加压滴管反应器（Pressurized Drop Tube Reactor，PDTR）系统的基础上，本文设计搭建了比其他实验台更易于操作的小尺寸PDTR实验平台（炉体外径仅有320mm，均热段长500mm，设计温度为1100℃，压力为1.7MPa），对系统中的加压给料机、密封结构、温度控制系统以及反应管内外压力平衡设计等技术难点进行了充分考量，并对实验台的调试和操作过程进行了详细介绍。最终该PDTR实验系统可以提供高温高压且高升温速率的反应条件，并且能够以1~10g/h的给粉速率连续平稳运行，为本课题的研究提供了实验基础。
　　利用化学试剂对煤质进行浸泡洗涤是常见的脱灰方式，但是不同的化学试剂对煤质结构的影响是不同的，使得煤样间的反应性产生了差异。为探究四种不同单酸及HCl-HF组合酸溶液给煤质化学结构及热解反应性带来的影响，本文对几种酸洗煤样品的化学结构进行了半定量表征，并通过采用TG-FTIR的测试手段对煤样的热解过程和气相产物进行了细致研究。结果表明，组合酸洗的方式对煤中灰分的脱除效果最好，可将煤中的灰分降低至0.19%。酸洗之后煤样中羧基和酚羟基含量增多，脂肪氢和芳香氢含量减少，热解反应性增强。其中HF，H2SO4和HCl这三种单酸试剂对准东煤热解过程的影响相似，而HNO3酸洗明显缩短了煤样中的脂肪链长度，使得煤中的有机质的分支化程度加深，挥发分生成量增多，热解反应性明显增强。结合脱灰处理对煤质结构及反应性的综合作用效果，明确了脱灰方案，制备脱灰煤样品用以开展下一步研究。
　　本文利用PDTR实验系统制备了不同温度压力下的原煤和脱灰煤的快速热解煤焦，通过扫描电镜、氮吸附分析仪、压汞分析仪、FTIR以及Raman等测试手段获取加压热解煤焦的孔隙结构、有机官能团以及碳骨架结构等相关信息，在分子层面阐明了在加压热解过程中脱灰处理对准东煤煤焦结构的作用机制，丰富了加压快速热解过程中准东脱灰煤煤焦结构演变规律的理论研究。脱灰处理增加了煤中的微孔结构，热解压力促进了煤焦中孔隙的聚并。脱灰煤煤焦中微孔结构随热解温度增加而减少，这与原煤变化规律相反。压力对环状的芳香结构热解释放的阻碍作用大于直链的烷烃结构。在压力升高初期，抑制了挥发分的释放，在压力升高后期，促进了缩聚反应的进行。
　　脱灰处理和热解压力对煤焦物理化学结构的改变都会对其后续的反应性产生重要影响。本文利用TGA在恒定温度条件下以及程序升温条件下分别对加压快速热解的原煤和脱灰煤煤焦的反应性进行了计算研究。恒温测试条件下，原煤和脱灰煤在700、800℃下制备的煤焦的本征反应性随压力的升高先增强后减弱；而在900、1000℃下制备的煤焦的本征反应性随压力的升高单调减弱。程序升温测试条件下，原煤煤焦和脱灰煤煤焦的燃烧反应性随压力升高都呈现先增强后减弱的趋势，700、800℃热解的煤焦的燃烧反应性均在0.5MPa达到最大值，而900、1000℃热解的原煤煤焦和脱灰煤煤焦的燃烧反应性分别在0.5和1.0MPa达到最大值。