2.3 温度

煤在不同温度段热解行为不同，因此在不同温度下热解所得产物的分布和成分不同，随着热解温度升高，不稳定的羧基先发生断裂，随后其他键开始断裂，挥发分的析出加速，但过高的热解温度会导致挥发分发生严重的二次反应，一方面降低焦油产率，同时也影响了焦油成分[15]。商铁成[16]进行了热解温度500～700 ℃的长焰煤热解试验，结果显示温度越高，煤的裂解程度越深，煤气产率从500 ℃时的15%升至700 ℃时的18%，半焦产率由69.2%降至66.7%，焦油产率由500 ℃时的7.31%升至600 ℃时的8.66%，且焦油中脂肪族及芳香族物质含量随热解温度的升高而增加，但温度大于600 ℃导致挥发分二次反应加速，焦油产率有所下降。白效言等[17]探究了500～800 ℃煤的热解产物分布，热解温度从500 ℃升到800 ℃，半焦产率由79.1%降至76.2%，温度升高导致二次反应加剧，700～800 ℃焦油产率约降低1%，同时成分也发生变化。研究表明[18]，600 ℃以上时煤热解挥发分二次反应的发生尤为显著，温度低于600 ℃且停留时间小于2 s，基本不发生二次反应。最适于煤挥发分释放的温度在400～700 ℃，温度高更有利于缩聚反应的发生，加速半焦生成，同时伴随小分子气体的产生，因此热解温度为500～700 ℃低温热解主要目标产物是焦油，700～1 000 ℃ 中温热解主要是生产热值煤气，1 000 ℃以上高温热解则常用于炼焦[1]。

2.4 升温速率

升温速率决定了煤在不同温度段的停留时间，因此升温速率在一定程度上决定热解产物发生二次反应的概率，进而影响其分布。较快的升温速率能加速煤中有机质的分解，缩短挥发分析出时间，降低其发生二次反应几率，但过快的升温速率会导致热滞后现象的发生，对热解反应不利。Xu等[19]探究了升温速率6～660 ℃/min长焰煤的热解，发现升温速率提高明显抑制了挥发分的二次反应，焦油产率由9.78%升至13.38%；但热解气和半焦产率随温度升高而下降，分别由16.89%、60.83%降至15.29%、57.92%。Okumura[20]发现，随着升温速率在0.5～20 K/s，焦油中苯、苯乙烯、茚、萘等多环芳烃(3～5环)含量由1%增至10%左右。升温速率对半焦的影响也不可忽视，解强等[21]开展了升温速率为3～750 ℃/min、终温750 ℃神木煤的热解试验，结果表明升温速率加快降低了半焦表面含氧官能团含量，表面脂肪侧链含量减少且芳香环含量增加，结构更为规整。对于不同的热解装置，由于装置结构的差异性，即使相同的升温速率也可能导致热解产物的品质和分布具有差异[22]。煤热解的升温速率分为慢速热解(<1 K/s)、中速热解(5～100 K/s)、快速热解(500～106K/s)以及闪速热解(>106K/s)，慢速热解的主要产物为半焦，而中速、快速及闪速热解主要产物为焦油和可燃气体组分[23-24]。

2.5 热解气氛

煤热解的基础试验多在惰性气氛下进行，但不同的热解气氛会对热解产物的产率和品质产生影响，张君涛等[25]在N2、H2、CH4气氛中进行了煤的热解试验，结果表明H2和CH4均能显著提升焦油产率，热解温度在600 ℃以上CH4可作为供氢体参与自由基的稳定，有利于醇类、脂肪烃、芳香烃以及酚类化合物的产生。高超等[26]考察了煤在N2、H2、CH4、CO以及CO2混合气氛下的热解，相较于在N2气氛，半焦产率下降，轻质焦油产率明显提升。煤在CO2气氛中热解可发生气化反应，山石泉等[27]在CO2气氛中开展了褐煤的热解试验，发现CO2在600 ℃以下会抑制煤的热解，在700 ℃附近开始发生气化反应，反应速率加快，CH4产率大幅提升。总之，富氢气氛如H2、CH4能产生自由基碎片参与自由基的稳定，抑制二次反应发生，有利于焦油的产生；CO2气氛可引起气化反应，增加气体产物产率，H2O气氛可参与焦油的重整，提升焦油中轻质组分的含量，改善其品质，气氛对焦油的影响H2>CH4>H2+CO>H2O>N2[28-30]，其对半焦和气体的影响相对较小。

2.6 预处理方式

煤自身结构特性以及内部成分决定了其热解特性和产物性质，采用不同的预处理方式将煤的理化性质改变后再对其进行热解，常见的煤预处理方式有酸洗、水热、溶胀、离子液体预处理等[31]。

2.6.1酸洗

煤中的金属阳离子可与半焦基体发生交联反应，对焦油的产生不利，通过酸洗可在很大程度上脱除煤中的金属阳离子及灰分，进而改善热解产物品质。Ye等[32]用HCl、HF酸洗褐煤后开展热解试验，酸洗后的褐煤具有更多的孔结构、表面缺陷以及羧基基团，热解过程中的交联反应明显被抑制，焦油产率及品质显著提升，产率由6.88%升至8.57%。Li等[33]考察了HCl和HF酸洗褐煤后热解过程中氧的迁移，酸洗后褐煤在热解过程中氧向炭和气体的迁移分别减少3.75%和2.84%，羧基基团更易被释放。酸洗处理还能在很大程度上脱除煤中的灰分，影响煤的微晶结构。Zhang等[34]使用HCl和HNO3预处理烟煤，提高了煤的芳香性，降低了含硫量，使煤的碳原子排列更加有序，但对煤的部分表面官能团活性产生不良影响。酸洗预处理煤成本较高，且会造成设备腐蚀，因此工业化利用较困难。