生物质资源因其产量巨大、可再生、低硫低氮以及CO2净零排放等优点,在热转化利用领域受到了越来越多的关注和研究。然而,生物质存在氧含量高、能量密度低、吸水性强等问题,制约了生物质的规模化利用。生物质烘焙是一种可显著改善生物质品质的预处理技术。烘焙有利于降低生物质的水分含量、提高热值、增强疏水性,促进生物质的高值化利用。为了对烘焙技术处理生物质进行更加深入的研究,本文开展了以生物质秸秆为原料的有氧烘焙和无氧烘焙研究,分析了有氧烘焙和无氧烘焙秸秆固、液、气三相产物的产率和性质。以此为基础,探究了烘焙预处理对秸秆成型颗粒的疏水性及燃料品质的提升作用。为了进一步验证烘焙秸秆成型颗粒的应用前景,建立了烘焙秸秆成型颗粒直燃供暖系统模型,采用生命周期评价方法评估了系统的预期能耗比和环境污染物排放量,明确了系统整个生命周期生产运行的能源效益和环境效益。（1）生物质有氧烘焙与无氧烘焙预处理研究以稻壳和大豆秸秆为原料,研究分析了有氧烘焙和无氧烘焙生物质三相产物特性的变化,包括高位热值（HHV）变化、液体产物成分分布的变化和气体产物性质的变化。结果表明,随着O2浓度的升高,烘焙固体产物的O含量降低,碳氢化合物的氧化加剧,样品的热分解速率加快,产物的产率减少。酸类和酚类是烘焙液体产物主要的有机成分。O2的存在对左旋葡聚糖的产生有抑制作用,但同时会促进水和乙酸的形成,并且当烘焙温度一定,O2浓度从2%上升到15%时,烘焙液的水分含量上升了1.0%-9.1%。即便在2%的低O2浓度下,有氧烘焙的气体产率高于无氧烘焙的气体产率,并且O2浓度的逐步增加使得两者间的差距逐渐增大。对比秸秆有氧烘焙和无氧烘焙,基于三相产物的分布和O2浓度对烘焙的贡献度评估,得出结论:相较于在纯N2气氛下进行的无氧烘焙,有氧烘焙更符合工业实际生产情况,可减少用于分离和提取N2的操作成本,且相对较高烘焙温度生成的气体产物和O2充分燃烧可作为烘焙过程额外的热量来源,进而降低工业实际生产成本。（2）秸秆成型颗粒的烘焙特性及和燃料品质研究以大豆秸秆成型颗粒和松木成型颗粒为原料,原料经烘焙预处理通过HHV测定、元素分析、碱金属和碱土金属元素（AAEMs）测试、疏水性和机械性能等分析测试得出了不同烘焙温度对颗粒的燃料品质、疏水性和机械性能的影响作用。HHV结果表明,随着烘焙温度从200℃升高至350℃,豆秆颗粒和松木颗粒的HHV分别从16.7MJ/kg升高到21.1MJ/kg和从18.6MJ/kg升高到24.0MJ/kg。元素分析结果表明,烘焙豆秆颗粒和烘焙松木颗粒的H/C分别从1.55降低到0.83和1.67降低到1.14,O/C分别从0.76降低到0.33和0.62降低到0.29,其燃料品质得到显著的改善。AAEMs结果表明,烘焙温度的升高使烘焙成型颗粒中的碱金属和碱土金属（Na除外）逐渐积累,这会对生物质的热化学转化产生负面影响。疏水性结果表明,烘焙程度的加深使得烘焙产物的平衡含水率显著降低;并且烘焙松木成型颗粒甚至在水中浸泡超过2h仍能保持完整。机械性能结果表明,烘焙温度的提升使两种成型颗粒的跌落强度和耐久性降低。兼顾成型颗粒的HHV、AAEMs积累、疏水性和机械性能等结果,豆秆成型颗粒和松木成型颗粒较适宜的烘焙温度分别为250℃和300℃。（3）烘焙秸秆成型颗粒直燃供暖系统的生命周期评价研究以烘焙秸秆成型颗粒锅炉燃烧供暖系统为研究对象,通过确定系统范围和边界、功能单位,将系统划分为种植与收集阶段、秸秆运输阶段、工厂建设阶段、秸秆烘焙预处理成型阶段和烘焙成型颗粒的应用共5个阶段,重点关注能源消耗情况和全球变暖潜值（GWP）、酸化潜值（AP）、富营养化潜值（EP）、光化学臭氧形成潜值（PCOP）、人体毒性（HTP）和气溶胶影响潜值（PM）共6种环境影响。环境影响评估结果表明,系统在实现资源的循环利用、节约化石资源消耗、减缓温室效应、减少环境污染物排放等方面具有显著效果。系统能量流动和能耗结果表明,系统每2.3t水分含量为45%的湿秸秆通过处理可以转化为1t烘焙成型颗粒。系统的净能量和能量投入产出比分别为9104MJ/功能单位和1.8。通过选取燃煤供暖系统和本系统作对比,采用EEE指标对能耗、环境影响和经济性进行综合性评价的结果表明,农林废弃生物质能可同时实现供应清洁能源、环境治理和应对气候变化,具备多重社会效益和环境效益。