以芒草热解焦为研究对象,采用元素分析及工业分析、电镜扫描(SEM)、低温氮气吸附、红外分析(FTIR)和拉曼光谱(Raman)分析了不同热解气氛(N2、He和CO2)和不同热解温度下制取的热解焦的物化结构;利用热重(TG)进行了热解焦的等温及非等温气化反应实验,研究了不同条件(气化温度、气化升温速率和气化剂)对不同热解气氛和热解温度下制取的热解焦的气化反应特性的影响,并采用模型法和等转化率法求解了气化反应的动力学参数。采用管式炉制取了不同热解气氛和不同热解温度下的热解焦。热解焦的产率分析结果表明,随热解温度的升高,热解焦的产率降低;在相同的热解温度下,氮气气氛下制备的热解焦的产率最高,而在CO2气氛下制备的热解焦产率最低。元素分析及工业分析表明,随热解温度的升高,三种热解气氛(N2、He和CO2)下得到的热解焦的固定碳含量增加,而水分和挥发分含量随之降低,600℃热解焦的O/C值最低。电镜扫描分析表明,随着热解温度的升高,热解焦表面裂缝更加突出,原有的表面结构被加深,表面粗糙度提高,比表面积相对增大。低温氮气吸附分析表明,随着热解温度的增加,热解焦微孔体积和微孔表面积与BET表面积均增加。红外分析表明,随热解温度的升高,热解焦的羟基-OH、脂肪族C-H、烯烃C=C和羧基C=O键的含量不断降低;羰基和烯烃C=C的拉伸振动带向较低的波数方向移动,证实了芳构化的发展。Raman分析表明,随着热解温度的升高,热解焦晶格缺陷结构在热解焦中的比例增大;将拉曼光谱分成5个峰拟合,当热解温度≥800℃时,生物质焦中无序化程度降低,有机官能团的损失以及芳香族环结构和石墨结构的增加。利用热重分析仪进行了热解焦的等温及非等温气化反应实验,研究了不同条件对不同热解气氛和热解温度下制取的热解焦的气化反应特性的影响。结果表明:N2气氛下制取的热解焦的气化反应活性与He气氛的相差不大,CO2气氛下制取的热解焦的气化反应活性最差;当热解温度升高时,热解焦的气化反应活性降低,且热解温度越高,热解焦的气化反应活性下降速率增大;当热解温度升高时,热解焦气化反应的最大失重速率增大,且对应的温度向高温侧偏移,热解温度越高,最大反应速率峰向右偏移幅度越大;当气化温度升高时,热解焦气化速率升高,且1000℃热解焦对气化速率的影响程度最大,800℃热解焦的次之,600℃热解焦的最小;当气化升温速率升高时,热解焦的反应速率曲线及反应速率峰值温度均向高温侧偏移,热解焦主要反应阶段的温度范围增宽,最大失重速率增大,反应更加剧烈,S值逐渐增大,促进了气化反应的进行;对比不同气化剂对气化反应的影响,热解焦在H2O气氛下的气化特征温度点比热解焦在CO2气氛下的要低,热解焦-H2O气化反应活性高于热解焦-CO2气化反应活性。利用模型法和Ozawa等转化率法分别计算了等温气化和非等温气化反应过程的动力学参数。结果表明:等温气化时,在相同热解温度下,N2、He气氛下热解焦的活化能值相差不大,(CO2气氛下热解焦的活化能最高;相同热解气氛下,热解温度越高,活化能值越高,反应越难进行;活化能值与指前因子存在动力学补偿效应。对于非等温气化,热解焦的活化能值随转化率升高而降低;不同热解气氛下的热解焦中,N2-600J的活化能值最低,CO2-800J的活化能最高;采用主曲线法判定动力学模型机理函数表明,热解焦气化动力学符合相界面反应机理。