热解和气化清洁能源转化技术,是能源研究的前沿技术。生物质能的清洁利用可以有效缓解当今世界严峻的能源挑战。本文在石英管管式加热炉对小麦秸秆、桃木和竹子进行不同温度下的热解,并对热解气体的组成和焦炭产物的理化性质等进行了分析,同时以CO2为气化剂对焦炭进行气化。在热重分析仪（Thermal Gravimetric Analyzer,TGA）上采用常规热重分析法和一种新的全等量热重分析法,对生物质和煤的共热解反应机理进行研究,同时研究实验条件对共热解的影响,对主要热解阶段进行动力学分析,对热解焦炭表面形貌进行评价,探究是否出现协同作用。热解结果表明热解温度对焦炭性质有着显著影响。较高的热解温度有利于加快气体释放速率,提高最终产气量,同时焦炭的质量不断降低。三种焦炭的C元素含量均上升,桃木和竹子焦炭的O元素和H元素含量下降,生物质O/C和H/C摩尔比逐渐降低。温度对焦炭的发热量也有明显的影响。微观形貌图像显示热解温度升高,颗粒孔隙发展扩大,表面出现大量褶皱,分形盒维数呈先升高后降低的趋势。在气化实验中发现600°C热解制备的桃木焦炭气化活性最高,孔隙结构越发达,焦炭的气化效率越高。热解温度提高,三种生物质焦炭的比表面积先增加后减小,微孔体积也增大后减小,到达峰值时的温度略有区别。600°C热解制取的桃木焦炭具有更好的气体吸附特性,吸附脱附曲线出现明显的滞后,竹子焦炭气体吸附特性较差。桃木焦炭比小麦秸秆和竹子焦炭的气化效果更好。具有较低的灰分、较高的O/C摩尔比、较高的碱土金属含量以及更发达的孔隙结构的生物质具有更高的气化反应活性。热重分析的数据表明全等量热重分析法可以更直观的比较共热解相互作用关系,煤与两种生物质共热解TG曲线和最终焦炭产量低于二者单独热解,共热解出现了协同作用。升温速率增加,热失重曲线向高温区方向移动,热解反应出现了热失重滞后,失重的程度加深。随着载气流量的增加,最终焦炭的产量增加,协同作用效果减弱。用Coats–Redfern法对不同反应阶段进行动力学分析,结果显示混合物主要热解阶段所需活化能比单独热解时更低,低升温速率的活化能略低于高升温速率所需活化能。微观形貌图像显示生物质焦炭比煤炭具有更发达的孔隙结构,分形盒维数说明共热解提升了焦炭的表面的不规则程度。本研究对生物质资源的大规模清洁高效利用具有重要的参考价值,同时对于两种甚至多种混合样品在共热解过程中的相互作用机理的判断具有重要的指导意义。