生物质是仅次于煤、石油和天然气的第四大能源,但是生物质的水含量高、能量密低、可磨性差等性质严重限制了生物质能的利用,生物质中极高的氧含量和丰富的含氧官能团是导致上述性质的根本原因之一。烘焙是目前最有前景的生物质预处理技术之一,但是传统烘焙的脱氧效率不高。我们的前期工作提出了一种新型的生物质废弃物气压烘焙方法,实现了生物质的深度脱氧。然而,气压促进生物质脱氧的机理尚不清楚,这对于该方法的控制和优化极其重要。经过深度脱氧后生物质的燃料特性也尚未可知,这对于产物应用方向的选择使具有指导作用。针对上述问题,本文首先以最为常见的农业废弃物稻秆为原料,研究了挥发分分压和总压对于气压烘焙的影响。结果表明,挥发分分压是生物质气压烘焙深度脱氧的根本原因,最佳分压压力在1.3 MPa左右,脱氧效率最高可达到48%,并且挥发分分压的升高会促进生物质中纤维素的分解。为研究气压烘焙过程中生物质的转化机理,使用纤维素作为模型化合物进行了气压烘焙实验研究,探究了气压烘焙中纤维素化学结构的演变规律,并结合稻秆在气压烘焙中的化学结构变化提出了气压烘焙脱氧机理—生物质自促进脱氧过程,共分为三个阶段,既挥发分形成阶段、自促进脱水阶段、和芳构化阶段。最后,本文详细对比分析了生物质原样、常压烘焙生物质和气压烘焙生物质的堆积密度、能量密度、吸水性、可磨性和燃烧特性等燃料特性。结果表明,气压烘焙能够使稻秆能量密度提高56%,平衡吸水率降低46%,同时提高其可磨性和着火温度,从而使生物质的燃料品质显著提升,并接近褐煤。