生物质能源是一种理想的可再生能源,其低硫、低氮和CO₂零排放的优点使生物质成为能源生产的研究热点。利用生物质来替代化石能源,对改善大气酸雨环境,减少大气中二氧化碳含量从而减少“温室效应”都有极大的好处。对生物质气化过程的深入研究有利于提高我国生物质气化转化技术水平,促进我国对生物质能源的开发利用,改善我国的大气及生态环境。论文基于上述目的,对生物质催化气化特性、灰特性和流化床气化模拟进行了研究。首先,开展了典型生物质催化气化特性实验与机理研究,并采用均相反应模型和未反应收缩核模型进行了动力学模拟。研究表明,CaO、MgO和Fe₂O₃参与了化学反应过程,改变了原来的反应途径,使反应的中间过渡态的能量降低了,从而降低了反应的活化能;在820～1000℃内,添加CaO的谷壳样表观活化能比谷壳的大,而添加MgO和Fe₂O₃的谷壳样表观活化能与谷壳的相比,分别下降了32.6%和17.9%以上;在热解阶段,反应机理更趋向于均相反应模型,而在气化阶段,反应机理更趋向于未反应收缩核模型。然后,采用TG-FTIR对谷壳热解和气化过程中气体产物的释放特性进行了检测分析,并从化学结构入手,分析了气体产物的释放规律和形成机理。结果表明,气体产物主要为H₂O、CO、CH₄、CxHy（x>1）和一些有机碳水化合物,其中H₂O的析出温度较低,而CO和CH₄析出温度相对较高,CH₄的析出特性曲线仅有一个峰,而CO的析出特性曲线是双峰形式,且CO的释放曲线和谷壳反应速率曲线有着相似的特征温度和释放趋势。通过对生物质灰特性的研究发现,谷壳灰不易结渣,稻草灰和玉米秆灰结渣程度轻微,棉杆灰具有严重的结渣倾向。不同生物质灰有着不同的XRD图谱。最后,基于质量平衡、能量平衡和Gibbs自由能最小化法,建立了生物质流化床气化模型,该模型能比较准确得模拟流化床气化炉的运行情况,为今后BIGCC电站热力性能分析系统的建立奠定了基础。