我国不可再生能源日益枯竭,温室气体大量排放,面临严峻的资源和环境问题。我国是钢铁大国,钢铁工业是我国国民经济的支柱产业,炼铁过程中排放大量高炉渣,温度高达1500℃,形成巨大的热损失,并且回收效率低。生物质气化技术可以高效利用可再生能源,但是生物质气化温度高,寻找合适的热源成为有效利用生物质气化技术的关键。本文结合高炉渣转杯粒化技术,提出一种新型的高炉渣余热回收方法一以转杯粒化后的高炉渣颗粒渣为热载体进行生物质二氧化碳气化。生物质气化包括生物质热解和生物质焦气化反应,因此本文从生物质热解气化转化率和反应产物角度进行深入的研究。(1)进行高炉渣为热载体生物质热解热重实验,研究表明:升温速率越大,生物质热解的热滞后性越明显;生物质的目数越大,生物质的粒径越小,越有利于生物质传热传质的进行,进而提高生物质热解反应的转化率;高炉渣添加量对生物质热解反应的转化率没有影响。(2)基于19种常见的反应模型,通过Coats-Redefern方法进行筛选,选出稻草和花生壳热解反应遵循D3模型,而玉米杆热解反应遵循D1模型,并且建立反应动力学方程,从求算出的动力学参数可以发现,升温速率越高、生物质粒径越小,生物质热解反应的活化能越小,越有利于热解反应进行。(3)进行生物质焦气化热重实验,研究表明:气化温度越高,越有利于生物质焦气化反应的进行;升温速率越大,生物质焦气化的热滞后性越明显;高炉渣添加量对生物质焦气化反应有一定的催化作用,高炉渣添加量越大,催化作用越明显;在气化反应过程中,花生壳焦反应最容易进行,稻草焦气化反应最难发生。(4)筛选出生物质焦二氧化碳气化反应的动力学模型,计算表明:生物质焦的种类和高炉渣的添加量对反应模型具有一定的影响。根据筛选的模型计算出生物质焦气化反应的动力学参数,并且建立反应动力学方程,从求算出的动力学参数可以看出,随着高炉渣添加量的增加,生物质焦气化反应的活化能逐渐减小;不同生物质的活化能和动力学模型不同,生物质焦气化活化能从大到小的顺序为:稻草焦>玉米杆焦>花生壳焦。(5)通过热态实验研究高炉渣对生物质热解气化产物的影响。研究表明:温度越高,越有利于生物质热解反应进行;高炉渣可以促进生物油的裂解,使气体产率和产气中氢气的百分含量提高;温度越高,越有利于生物质气化反应进行;当CO2/C=1:1时,生物质焦气化反应最佳;高炉渣促进生物油的裂解和生物质焦气化反应进行,同时增加产气中一氧化碳和氢气的百分含量,对生物质气化具有催化作用;通过对比,花生壳进行二氧化碳气化反应效果最佳。(6)高炉渣可以为生物质气化提供热量,并且其对生物质气化具有一定的催化作用,可以作为生物质气化的优质热载体。