煤炭、油页岩、生物质等固体含碳燃料的合理利用,关系到能源利用的可持续性发展。气化作为一种清洁高效的利用方式,可以应用于大部分固体含碳燃料的加工,不仅可以生产高品质的燃气或合成气,还可以大大减少有害气体和固体等产物对环境的污染。固体含碳燃料的气化过程可以分解为燃料热解与半焦气化两个主要步骤。本文将气化反应过程分解成两个反应过程分别进行考察,并就热解温度对后续气化反应的影响进行分析研究。最后求取反应过程的动力学参数,分析不同固体燃料的反应机理。本研究首先利用微型流化床反应分析仪（MFBRA）对煤炭、油页岩和生物质的热解特性和热解动力学进行了对比研究。结果表明,等温条件下煤、油页岩和生物质释放的主要气体组分的起始点和终止点时间均有不同,程序升温条件下固体燃料气体释放过程的差异更大。活化能计算结果表明,与生物质和煤炭相比,具有较高灰分含量的油页岩热解活化能数值较大。与文献中热重所得的固体含碳燃料热解动力学数据对比,验证了微型流化床求取热解等快速反应过程动力学数据的可靠性,证明了该仪器可作为深入研究固体含碳燃料反应机理和动力学的有效工具。热解得到的木屑半焦、秸秆半焦、准东煤半焦和国标无烟煤半焦分别在二氧化碳、水蒸气以及二者的混合气氛中进行气化,探讨半焦的物化特性与半焦气化活性之间的关系以及半焦在不同气氛中的气化活性。结果表明,半焦的气化活性主要受到半焦碳结构和灰分中含有的碱金属和碱土金属化合物共同控制。根据对比不同气氛中半焦的气化活性得知,半焦在水蒸气中的气化活性约为二氧化碳气氛的2-3倍。水蒸气与二氧化碳之间具有协同作用,导致半焦在混合气氛中拥有更高的气化活性。通过模型拟合的方法计算了不同种类半焦的气化动力学,结果表明随机孔模型对两种生物质半焦和准东煤半焦的气化过程具有更好的拟合度,缩核模型对无烟煤半焦的气化过程具有更好的拟合度。与热重分析仪得到的气化动力学数据进行对比得知,气体扩散限制会降低实验得到的气化速率,气化温度越高,气体扩散对实际反应速率的限制越严重。最后,针对固体燃料气化过程,探讨了热解反应温度对所制备半焦气化反应活性的影响。通过元素分析法、比表面积法、快速红外分析和拉曼光谱对不同热解温度制得的半焦进行表征分析。结果表明,随着热解温度的升高,半焦的石墨化程度逐渐加深。对不同热解温度下制得半焦的气化过程进行了动力学求算。根据对比结果得到,木屑半焦的气化活化能与热解温度具有线性关系,热解温度的升高增加了木屑半焦的石墨化程度。低于800℃热解所得的准东煤半焦,气化反应活化能与热解温度具有线性关系,当热解温度高于800℃时不再具有线性关系。对于容易发生热解反应且在较低温度就可热解完全的固体含碳燃料,石墨化程度的加剧是其半焦气化活化能随热解温度增加的主要原因。针对不同类型的固体含碳燃料,通过微型流化床可直接得到不同热解温度下固体含碳燃料半焦的气化动力学参数。