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煤炭资源在我国能源消费中占据重要地位，煤的燃烧和气化是煤炭消耗的主要方式。煤的综合利用中，煤的转化通常包含两阶段，即挥发分析出和热分解后形成残余焦的异相反应。挥发分析出作为煤炭洁净转化的初始阶段，直接影响后续固定碳的转化速率和反应程度，鉴于挥发分析出反应阶段的复杂性，有必要继续深入研究和分析。本文通过逼近实际工业炉中燃料所处悬浮态的试验，系统地探讨了不同煤粉低温下挥发分析出动力学过程并对煤粉高温热分解孔隙结构进行了研究。主要研究内容包括： ⑴采用恒温热重法进行煤粉挥发分析出的研究，从改变煤种和温度两方面分析了煤粉挥发分析出特性，相同实验条件下，挥发分含量高的煤粉热分解活性高，挥发分析出量比较大，同一煤种实验温度越高，参与热分解的官能团越多，同时化学反应速率加快，挥发分析出量增加。根据实验结果应用等温热分析中的模式配合法对煤粉挥发分析出的控制因素进行分析，温度320℃～520℃内，山西煤和大河煤主要是随机成核和随后生长机理，符合n=2与n=3的Avrami-Erofeev方程，允矿煤和保华煤是三维扩散机理，表现为Jander方程和Z-L-T方程。以Arrhenius公式为基础，对不同煤样动力学参数进行求解，并分析表观活化能，挥发分含量和反应能力之间的关系。根据确定的机理函数和相关参数建立动力学方程，计算结果与实验曲线对比发现该模型基本上可以预测煤粉挥发分析出的实际过程。 ⑵在阶跃升温炉内进行700～1200℃两种煤样的快速热分解制焦，利用低温氮吸附法测量了煤焦的孔隙结构，分析了煤焦吸附曲线的特点，从孔径分布、表面积分布等来描述挥发分析出后的孔隙特征，并应用FHH模型拟合求出相应的分形维数。结果表明:两种煤焦孔径分布和表面积曲线都具有类似的特点，小于3nm内曲线上升，4nm左右出现完整的峰形，其中小孔提供了比表面积的重要组成部分，且随处理温度的升高，孔尺寸的范围变宽，孔隙不断地发展和变化。大河煤中含有较多挥发分，相同条件下大河煤焦的结构参数要比保华煤焦的高，随着热解温度的升高，大河煤焦的比表面积和孔容积变化都是先减少后逐渐增加，保华煤焦比表面积先逐渐减少随后增加再减少，而孔容的变化与大河煤相似，两种煤焦的平均孔径都随热解温度的升高而增大。孔隙结构参数变化离不开挥发分析出、热收缩变形等因素的共同影响，与孔隙具体数量和形状相关。相同处理温度下，保华煤焦的分形维数的值比大河煤的高，且都随热解温度的升高而下降，分形维数与微孔所占孔体积比成正比关系，与平均孔径的值成反比关系。 ⑶结合挥发分析出和孔隙结构的相关理论探讨对煤粉燃烧气化反应过程的影响，结果表明煤粉挥发分析出的过程对后续焦的反应性有一定的促进作用，微观成分、结构和其他环境因素不变的情况下，可以用孔隙结构参数评价煤的燃烧气化反应能力，通常有充分的反应表面积、气体扩散通道和较小的分形维数，有助于提高煤粉的反应速率。