煤、生物质气化技术是推进煤炭清洁高效利用、提高可再生清洁能源利用量的关键技术之一,焦-CO2气化反应是煤、生物质气化反应的速控步骤,焦-CO2气化反应动力学研究是煤、生物质气化炉设计与优化的基础。热重分析仪（TGA）是焦-CO2气化反应动力学研究中最常用的热分析仪器。然而,基于TGA的常规热分析方法存在难以消除的交叉耦合传质效应,影响动力学结果的可比性。钙基催化剂由于其高催化活性及低成本成为煤、生物质焦-CO2催化气化反应的优良催化剂,煤、生物质中固有或者负载钙基催化剂的活性是其催化效率的决定性因素。然而,对于钙失活的具体原因以及气化条件对钙失活的影响规律缺乏合理的解释。不同种类的煤、生物质气化反应特性十分复杂,在建立其随机孔模型（RPM）以及更为复杂的修正随机孔模型（MRPM）时,模型参数获取困难,缺乏有效的建模流程及方法。本文以多种煤、生物质为原料,针对煤、生物质焦-CO2气化反应动力学研究中扩散、钙基催化剂失活以及动力学机理建模等关键性问题进行了深入研究,主要研究内容及结果如下:（1）对气体滞流层及样品床层中反应气体的扩散行为进行了深入研究。结果表明,由样品质量导致的床层扩散以及气体滞流层导致的外扩散都会降低其整体反应速率,通过将样品床层颗粒铺设为近似单层的形式可消除床层扩散的影响。本文提出了一种通过实验测量坩埚内气体滞流层中CO2分压的方法,测得气体滞流层中存在明显的CO2压力梯度。但是,通过增大气体流量来消除外扩散的传统方法并不适用,通过对TGA标准坩埚结构的优化得到了平板坩埚（FAD）,可消除外扩散的影响。通过对实验条件的调控和TGA标准坩埚结构的优化,确立了本征动力学实验方法。（2）研究了煤、生物质中固有碱金属及碱土金属（AAEMS）对气化反应的催化作用,重点关注了焦-CO2气化反应中钙基催化剂的失活特性及机理。结果表明,煤、生物质中固有的AAEMs能够有效催化煤和生物质的气化反应,其催化效果与碱性指数存在一定的相关性。煤、生物质焦-CO2气化反应中固有或负载钙基催化剂失活的直接原因是CaO的碳酸化反应,并且钙失活遵循CO2对CaCO3的平衡规律。（3）深入研究了外扩散、床层扩散以及钙失活对测量焦-CO2气化反应级数的影响。结果表明,本征反应级数在整个反应过程中基本相等;外扩散不影响反应级数的测量值;存在床层扩散的反应中,反应初始阶段的反应级数与本征反应级数相等,随着反应的进行,反应级数随着床层扩散阻力的增大而增大。钙失活会增大反应级数测量的不确定性,可根据CO2对CaCO3的平衡规律在特定温度下适当地调整CO2分压范围来消除钙失活的影响。反应级数随温度的变化规律与样品种类相关,皆体现出对温度的依赖性。（4）对活化能计算方法进行了比较总结并进一步研究了外扩散、床层扩散以及钙失活对测量焦-CO2气化反应活化能的影响。结果表明,由于反应级数存在对温度的依赖性,基于PCO2n=constant假设的活化能计算方法并不合理,归一化的活化能计算方法不仅适用于PCO2n≠constant又可归一化不同CO2分压时的活化能。钙失活导致活化能测量值增大,应参考CO2对CaCO3的平衡规律选择合适的CO2分压和反应温度来消除钙失活的影响。本征活化能在整个反应过程中基本相等;外扩散导致反应活化能降低,外扩散在整个反应过程中降低活化能的程度一致;存在床层扩散的反应中,活化能随着床层扩散阻力的增加而减小。本征反应中不存在动力学补偿效应,动力学补偿效应存在对传质扩散的依赖性。（5）提出了一种简单规范的建模流程和模型参数求解方法。结果表明,本文提出的模型参数求解方法和建模流程能够准确求解RPM及MRPM的模型参数,建立精确的气化反应机理模型。动力学机理模型适用于本征以及只存在外扩散的反应,不适用于存在床层扩散以及钙失活的反应,存在床层扩散以及钙失活等影响时,无法建立统一的动力学机理模型。