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随着“一带一路”建设和国际产能合作的深入实施,在我国现有能源状况的基础之上,及保障能源安全、减轻环境压力、适应国家能源安全战略政策的前提下,如何实现传统能源与可再生能源的整合,推动能源领域更大范围、更高水平和更深层次的开放交融,是一个重要的研究课题。热解与直接燃烧相比是一种更高效、清洁的利用方式,煤与生物质的共热解既能减少CO2、SOx和NOx的排放,又可改善生物质资源本身高水分、低热值和低密度等不利于单独热解的状况。但是目前煤和生物质在共热解过程中硫、氮元素如何迁移的研究还不够全面,而且很多学者的关注点多为单一组分的热解和单一元素的迁移规律。为进一步研究这个问题,本课题以玉米秸秆（RC）和以玉米秸秆制备纤维乙醇剩余的废渣（FC）为生物质热解原料,重点研究高硫低阶煤（BC）与生物质进行共热解和共气化过程中硫、氮的迁移规律,并探讨了共热解的热解机理,为煤与生物质共热解和共气化的工业化应用奠定理论基础。首先,通过热重分析仪（TGA）对煤与生物质进行混合热解试验,发现热重微分曲线（DTG）将热解温度区间分为四个阶段;由于煤与生物质共热解过程的自由基作用和催化作用,导致共热解过程中煤与生物质之间发生了协同作用,且协同效果在BC与RC、BC与FC分别为4:6和6:4时最为明显。其次,将BC与RC、BC与FC按照6:4的比例进行混合热解,采用分布活化能模型（DAEM）计算得到混合热解活化能的理论值分别为265.84 kJ/mol和272.31kJ/mol,分别比试验得到的活化能高14.89%和14.79%,说明生物质的添加降低了共热解过程的反应能垒,促进了热解的发生。利用KAS（Kissinger-Akahira-Sunose）FWO（Flynn-Wall-Ozawa）方法与主曲线法相结合求取了热分解动力学机理方程。在热解过程中混合物的理论焓变值要高于试验焓变值,说明混合热解需要的系统总能垒有所降低,且热解是一个熵增的过程。之后,采用响应面分析（RSM）的方法建立了以脱硫率为响应值的共热解回归方程,热解条件分别为热解终温、升温速率和混合比例（煤占混合样品的比例,CR）。通过对回归方程的优化,获得BC与RC共热解脱硫的最优条件分别为热解终温819℃,升温速率15℃/min,CR值55%,其脱硫率为85.97%;BC与FC共热解在最优条件下的脱硫率为87.21%,其热解终温为813℃,升温速率为15℃/min,CR为40%。在最优脱硫率的条件下BC与RC混合热解时,焦中硫、H2S和COS中的硫含量占总硫的百分比分别为14.03%、59.84%和12.57%,H2S和COS的累积转化率随着温度的升高而增加;焦中氮含量、NH3和HCN中的氮含量占总氮的百分比分别为41.47%、7.85%和2.38%。在最优脱硫率的条件下BC与FC进行混合热解时,焦中硫、H2S和COS的硫含量占总硫的百分比分别为12.79%、68.50%和10.23%,BC与FC混合热解时H2S和COS的释放情况相对平缓一些;焦中氮、NH3和HCN的氮含量占总氮的百分比分别为30.74%、8.04%和2.43%。然后,在快速热解条件下混合热解焦的产率随着生物质含量的增加而降低,混合热解焦产率的试验值低于理论值,说明煤与生物质混合快速热解过程中发生了协同作用,促进了焦的分解。将BC与FC按照不同的比例进行混合热解,混合样品焦中硫的含量随着温度的增加呈现了先降低后升高的趋势;当CR值为80%时,气相中H2S和COS的释放量随着温度的升高先升高后降低,H2S的释放量在800℃时达到最高值69.21%,COS则在700℃时达到最大值10.84%;NH3和HCN的释放量分别占比为9.85%和3.95%。通过与慢速热解过程中脱硫率和脱氮率的对比发现,快速热解有助于H2S、NH3和HCN的释放,促进了活性氧向焦油的转化,不利于生成COS。最后,以水蒸气为气化剂对RSM优化条件获得的焦进行气化试验,BC与RC,BC与FC混合热解气化焦的产率分别为31.76%和23.35%。BC与RC焦气化过程中焦的含硫量、H2S和COS的累积转化量占总硫的百分比分别为9.75%、5.63%和1.26%;焦中的氮元素含量占总氮的22.57%,NH3和HCN的累积转化量分别为8.35%和3.73%。BC与FC焦气化过程中焦的含硫量、H2S和COS的累积转化量分别为7.04%、6.61%和0.83%;焦中的氮含量占总氮的16.18%,焦气化过程中NH3和HCN的累积转化量分别为11.37%和2.54%。通过对煤与生物质共热解过程脱硫率的优化,降低了焦中的硫含量,达到了脱硫目的。研究了在慢速热解、快速热解和气化过程中硫、氮的迁移规律,对有效控制含硫、氮污染物的排放具有重要的实际意义,为生物质废弃物的资源化利用开辟了新的研究方向。