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我国的能源结构决定了煤炭在能源消费中占据主导地位。由于煤的复杂性和不均一性,导致对煤结构的理解不充分,因此煤的清洁高效利用也一直受到限制。煤热解是煤后续转化过程的第一步,通过对煤热解过程的研究能够直接获得和煤结构相关的信息,是一种研究煤结构特征的有效方法。煤在热解过程中同时产生半焦、焦油和热解气,对于热解产物的分析有利于揭示煤有机质的分子结构及其热解途径。本论文选取车集烟煤（CJ）、俄矿次烟煤（EK）和东胜利褐煤（DSL）作为实验煤样,在不同的实验条件下对其热解过程进行研究。采用傅里叶红外光谱（FTIR）、气相色谱质谱联用仪（GC/MS）、高分辨静电场轨道阱质谱（Orbitrap-MS）和在线式气体检测技术对煤热解产物进行分析,获得不同热解条件下产物分布特点。此外,对煤热解过程动力学和气体逸出动力学进行分析。最后利用热裂解-气相色谱质谱联用仪（Py-GC/MS）和同步辐射光电离飞行时间质谱（SVUV-PI-TOFMS）对煤热解产物进行在线分析。实验结果表明热解产率随着加热温度和升温速率的上升而提高;EK-600-10样品热解产率为25.2%,而EK-1000-20样品热解产率上升至34.2%。随着温度的升高,煤中的含氧官能团和脂肪烃类的碳氢结构逐渐消失,而芳香烃类结构逐渐增加。热解过程中温度不断上升,一方面煤中大分子的芳香结构在高温下更容易分解生成小分子的芳香自由基片段;另一方面,在高温下,含氧类化合物容易脱除含氧官能团生成芳香自由基或脂肪自由基,这类自由基在高温下进一步缩聚生成芳香烃。在线式气体分析结果表明,煤化程度对于煤热解气体的分布和产率影响较大,DSL中CO和CO2生成量相比其他两种煤更多,分别为194和146mL;EK中CH4生成量最多,为647 mL;H2在CJ中的生成量最高,达到了1078mL。热解动力学结果表明,平均活化能数值EK为1230.1 kJ/mol,远大于CJ的752.8 kJ/mol和DSL的45.5 kJ/mol,这是因为煤中的矿物质组分和煤化程度对热解共同影响的结果。气体逸出动力学结果表明,有机质组分含量越高越有利于气体的生成,因此DSL中四种气体的热解活化能最低;而EK中CH4的热解活化能曲线证明了EK中具有丰富的脂肪烃结构;CJ中H2的活化能变化趋势表明煤中的缩聚反应需要更高的能量。Py-GC/MS研究结果表明,EK和DSL大分子骨架上的分子片段较小,以苯、萘、蒽及对应的烷基衍生物为主,在CJ中更多的以苯并芘和苯并苝等化合物为主。煤中的芳香碳桥键在450 oC左右开始断裂,即使在300-600 oC温度范围内,热解温度的升高也促进了芳香烃类化合物的生成。SVUV-PI-TOFMS得到了大量Py-GC/MS未能检测到的化合物信息,这主要由煤大分子结构中末端侧链在高温下脱除生成。三种煤热解产物的种类及分子量分布随着温度升高而增加。EK中产物释放时间大于CJ和DSL,主要是因为其中的矿物质组分阻碍热解过程中产物的释放和热量的传递。本学位论文中有图42张,表9个,附图6张,附表2个,参考文献92篇