生物质资源丰富,且可再生。将生物质与煤共气化不仅可有效减少SOx、NOx等有害物排放,还可促进碳的完全转化,提高生物质和煤气化效率。开展生物质与煤共气化技术研发对实现煤的高效清洁利用意义重大。由于生物质与煤共气化过程中产生协同作用的机理尚不明确,尤其是关于共气化过程中气相产物的形成释放机理及固体焦样表面物化结构特征的演变规律的研究并不深入,本文在对生物质与煤气化半焦微观形貌及官能团的变化规律进行分析的基础上,从理论和试验两个方面系统的开展褐煤与生物质流化床共气化特性的研究,考察了生物质掺混比、空气当量比等对流化床共气化的影响规律,揭示了生物质与煤共气化的协同作用机制。本文主要从以下几方面开展研究工作：进行了生物质和煤共气化的热分析实验研究,详细研究了升温速率、反应气氛、掺混比例对共气化特性的影响。采用C-R法及DAEM法对生物质与煤共气化动力学特性进行研究,建立了共气化的反应动力学模型,获得了共气化动力学参数,并分析了关键反应阶段活化能的变化趋势,确定了生物质与煤共气化过程协同效应发生的反应阶段。结果表明,褐煤与生物质共气化过程由干燥、预热、挥发分析出和焦炭气化四个阶段组成,共气化在挥发分析出阶段没有表现出明显的协同作用,而在焦炭气化阶段,协同效应明显,且松木屑掺混比为50%时,协同作用最显著。共气化过程的热解段可用均相反应模型描述,气化段的反应机理符合未反应收缩核模型。焦炭气化段的活化能明显高于热解段。在热分析实验的基础上,利用TG-FTIR联用技术开展了生物质与煤共气化气相产物析出规律的实验研究,考察了升温速率等因素对气相产物析出的影响,并结合气化半焦的微观形貌(SEM-EDX)及官能团(FTIR)分析,揭示了可燃气组分CO和CH4的析出机理。结果表明,CH4、CO口H20是褐煤气化过程中的主要气相产物,松木屑气化除之外CO、CH4、H2O之外,还还用大量醇类、醛类、酸类和酚类等有机物。共气化过程,CH4的析出归因于褐煤和松木屑的甲基、亚甲基、甲氧基中C-H键的断裂、重组,且贯穿于挥发分析出和焦炭气化的全过程；CO的析出集中于挥发分析出段和焦炭气化段,在挥发分析出段主要归因于羧基、甲氧基、羰基和醚键的断裂,气化段CO的析出主要是由于CO2参与焦炭的气化反应。升温速率对可燃气体析出有一定影响,较低的升温速率有利于CO和CH4的生成。随气化反应的进行,半焦孔隙结构经历了先增多、至逐渐塌陷、后闭合的过程。在自行设计搭建的流化床反应器上,开展了生物质与煤共气化的试验研究,系统的研究了掺混比例、空气当量比ER、水蒸汽／燃料比S/F等操作条件对共气化特性的影响,优化了生物质与煤流化床共气化的关键参数。结果表明,松木屑的加入,有利于气体产物CO生成,对CH4无明显影响,在掺混比例为50%时,二者的协同效应最显著。气化气热值在空气当量比为0.26时达到最大值。共气化中加入水蒸汽有利于H2的生成,在S/F=0.28时,气化气热值、碳转化率和气化效率均达到最大值。以生物质与煤流化床共气化试验数据为基础,以化工计算软件Aspen Plus为模拟平台,结合气化过程的反应动力学及流体动力学模型,采用嵌入FORTRAN气化动力学及流体动力学子程序的连续搅拌釜式反应器来表征流化床的气化反应过程,构建了流化床生物质与煤共气化的气化反应模型,模拟了掺混比例、空气当量比、水蒸汽／物料质量比对气化气组分、热值和气化效率等参数的影响,并与试验数据进行了比较,结果表明,所建模型能够准确地模拟生物质和煤的流化床气化过程。