我国目前的能源现状决定了煤炭在未来一段时间仍是我国能源消费的主体,发展煤炭清洁高效利用的方式仍是当前阶段的重点方向。我国目前的能源消费现状导致层燃炉在煤炭的利用过程中占有一定的比例。在层燃的过程中,大颗粒煤的热解、焦炭燃烧、NO转化等反应与煤粉有很大差异。本文针对大颗粒煤进行一系列的研究,为大颗粒煤的高效清洁利用提供理论指导。以烟煤为原料,首先对煤热解及挥发分析出特性进行研究。煤粉的热解过程主要分为三个阶段,挥发分大量释放的温度区间与根据热重曲线划分的活跃热解阶段温度区间相吻合;氧气浓度低于6%时,增加氧气能够促进CH4的析出,而增加氧气能够促进CO的释放。对大颗粒煤热解过程的研究表明,反应温度的提升和氧气浓度的增加能够促进热解气体的生成,同时降低炭黑和焦油的产率,在氧气浓度超过10%后焦炭产率降低明显,温度超过700℃后温度对热解产物的影响增加。在较低温度和氧气浓度下添加CO2能够抑制气体产物的析出,促进炭黑和焦油的产生;而在较高温度和氧气浓度下,有完全相反的效果。反应温度和氧气浓度存在一个耦合的临界值,其中CH4对氧气的敏感程度更高。CO2的添加不能改变气体析出随温度和氧气浓度变化的规律,但能够影响气体析出总量。分布式活化能模型能够很好的预测大颗粒热解过程挥发分的析出。然后对热解后的煤焦进行分析,热解过程反应温度和氧气浓度的提高能够使热解煤焦挥发分含量逐渐降低H/C减小。在氧气浓度为10%时,700℃的气体主要来自内酚类、内酯、酸酐中的C-O伸缩振动、OH弯曲振动以及脂肪C-H的裂解过程。热解反应温度在700℃时,热解后煤焦容易着火。热解气氛的氧气浓度越大,越不利于着火。最后对大颗粒煤在热解过程NO转化规律进行研究。较低浓度的氧气能够促进NH3和HCN的析出。在较低反应温度下,NO被还原的效果不明显,NO的释放主要受NO生成速率影响;反应温度在超过800℃后,焦炭、挥发分对NO的还原作用增大,对NO的释放产生影响;随粒径的增大,煤热解过程NO析出量明显降低。大颗粒煤低氧热解过程中NO的均相和异相还原过程是影响NO析出的主要因素之一。