生物质焦与氧气之间相互作用导致的低温氧化过程是自燃的主要机理之一,研究低温氧化过程特性及其动力学可以为生物质焦自加热过程的描述、自燃的预报和有效防治提供理论依据。为此,论文研究采用三种农业废弃物生物质(玉米秸、花生壳和玉米芯)在不同热处理温度下制焦,采用三种热分析方法并结合结构特性分析,系统研究了三种生物质的焦的低温氧化特性及其动力学、自燃特性和氧化反应性以及热处理温度的影响。对焦产率和焦组成的分析显示,热处理温度对三种生物质焦组成有显著的影响。采用X-射线衍射和傅里叶红外光谱对焦的微观结构特性的分析表明,250℃焦仍有明显的纤维素晶体结构,而400℃及其以上焦样的表面官能团和碳微晶结构随热处理温度升高的变化体现焦变得越来越具有聚芳性,碳微晶结构有序化程度逐渐增强；生物质焦中的主要无机成分(即含K、Ca成分)及其含量明显变化,这些都会影响焦的氧化反应性和低温氧化特性。基于非等温热重方法对三种焦的燃烧氧化反应性及动力学特性进行的系统分析表明,随着热处理温度的升高,三种生物质的焦的着火温度、最大失重速度温度等特征参数均呈升高趋势,这意味着采用较高的热处理温度有利于降低生物质焦的氧化反应性和自燃倾向,相比起来,相同热处理温度的玉米芯焦最易自燃而玉米秸焦最难自燃。利用Russell等人的方法对高温焦进行动力学分析表明,除少数样品外,不同的热处理温度焦的Ea值差异不大;等转化率法动力学分析表明,三种生物质焦不同加热速度下Ea值均是低温焦和500℃焦的变化幅度很大,而高温焦则相对很平稳；与着火温度等特征参数相比,并不能单一地用某个动力学参数来描述生物质焦的燃烧氧化反应性或自燃倾向。采用热重-差示扫描量热同步热分析着重研究了三种焦从约100℃到着火温度范围内的低温氧化反应和放热过程特性,并进行了动力学分析。结果表明,生物质焦在低温氧化阶段有少量的氧吸附增重和明显的放热现象,而400℃、500℃焦的增重相对250℃焦、700℃焦明显较大,同时也具有较强的放热能力。利用Russel等人的方法确定低温氧化阶段焦样的动力学参数表明,除250℃焦以外加热速率的变化对Ea值影响并不大。等转化率方法得到主燃烧阶段Ea值的变化趋势与低温氧化阶段一致,均是250℃焦>400℃焦>500℃焦>700℃焦。采用恒温量热法研究了玉米秸焦(250℃、500℃)及原样在接近于室温(35～65℃)下的氧化放热和动力学特性,结果显示,温度对低温氧化和放热过程影响显著,反应温度越高,焦的放热热流率最大值越高,累积放热量也越高。放热特性和动力学分析均表明,500’C焦氧化放热反应对温度的变化更加敏感,也具有最强的自加热和自燃倾向；而相对于玉米秸原样,烘焙热处理可显著降低生物质燃料的自加热和低温氧化趋势。