化石能源大量消耗加剧了环境污染,生物质因其储量大、碳中性、可再生性而备受关注。生物质与煤的利用方式相似,却存在密度低、热值及热效率低等劣势。生物质与煤的共利用可以改善其缺点,还能缓解环境污染、减少煤用量、降低经济成本。共热解作为共利用过程中的初始环节,对后续过程具有重要影响;焦油作为共热解过程主要副产物,其成分复杂,含各类有害芳烃,对环境及人体危害不可忽视;煤焦作为热解固体产物,在一些工业生产中应用广泛,其质量及结构特性值得探讨。因此,研究生物质与煤的共热解行为及生物质对煤焦质量的影响具有重要学术意义。首先,采用热重分析技术研究了生物质（白杨木）与肥煤单独热解及混合共热解过程的热解特性,考察了共热解过程中的相互作用及作用程度,并求解了热解过程的动力学。研究结果表明:生物质比肥煤更易热解,并产生3倍于肥煤的总失重量,5倍于肥煤的最大失重速率,热解区间少量重叠。在共热解过程中,重量变化的实验值低于计算值,二者的偏差随温度升高而增大,最大失重速率在生物质主要热解区间高于计算值,在肥煤主要热解区间低于计算值,偏差均随生物质量增加而增大。共热解表观活化能E_a及频率因子A的变化与生物质量成反比,16%加入量时E_a及A均低于生物质。共热解过程中存在相互作用,主要发生于生物质及肥煤的主热解区间,并随温度升高先后出现促进与抑制两种作用,分别与化学反应及物理作用有关。其次,采用气相色谱质谱、傅立叶变化衰减全反射红外及氢核磁共振技术分析了生物质与煤共热解焦油的成分及结构特性。研究结果表明:肥煤焦油比生物质焦油组成种类更多结构更复杂污染性更高,所有焦油90%以上为含氧及芳香族化合物,共热解焦油中检测不到部分生物质焦油中含羰基及甲氧基的化合物。随生物质量的增加,含氧化合物呈先减小后增大的趋势,其中的醇/酯/醚增减幅度高于苯酚类化合物;芳香族化合物呈先增加后减小的趋势,其中的苯类化合物减增幅度更高。焦油中脂肪C-H伸缩振动含量从多到少依次为非对称-CH₂-、非对称-CH₃、对称-CH₂-及对称-CH₃,并随生物质量的增加分别呈上升、下降、下降及上升的变化趋势,C=O及芳香C=C伸缩振动则呈先下降后上升的趋势。生物质焦油具有最大的生烃潜力、羰基贡献度、芳香度及最短的脂肪支链,各结构参数随生物质量的增加呈先下降后上升的变化趋势。与计算值相比,生物质大大促进了焦油中醛C=O及羧酸C=O生成,对芳香C=C有轻微抑制作用,间接影响芳香度程度最大。细化了氢质子的分类,致使苊、芴类氢质子在生物质焦油中被检测出,生物质的加入有利于焦油芳香氢质子、β位脂肪氢质子的增加而α位脂肪氢质子减少。最后,利用坩埚制备含生物质坩埚焦,并研究了热塑区间煤焦结构演变,评价了煤焦热性能及其微观结构。研究结果表明:升温过程中,共热解煤焦中C=C官能团吸收峰强度比生物质及肥煤更低,协同作用致使官能团C=O、芳香醚C-O-C、酚C-O及酯C-O-O-C伸缩振动消失,间接增加了煤焦的生烃潜力及热成熟度,降低了煤焦脂肪链的长度及降低芳香度。相比常规焦炭,含生物质焦炭质量降低,生物质的加入使煤焦微观结构向有利于反应性方向演变。