我国正在加快能源转型的步伐,能源结构得到持续优化和升级。煤炭在中国的国民经济中仍占有重要的战略主体地位,选择和发展能够综合、高效、洁净地利用煤炭的技术至关重要。煤部分气化多联产系统已经充分证明其先进性并广泛应用于煤化工行业,但是关于粉煤高温裂解部分气化技术在反应、调控机理和中试试验的研究仍较少,亟需弥补关键核心领域的空白。与此同时,可再生能源实现强劲增长,并取代部分煤炭,在不久的未来必将成为能源消费的支柱之一。我国东北地区拥有最丰富的生物质资源,但是关于我国东北地区典型生物质和煤共利用的动力学机理和产物转化特性不明确、协同作用和污染物排放特性不清晰,这都极大制约了生物质资源的高效利用。针对上述问题,本文开展了系统的研究,全面考察了煤和生物质共燃、共气化的动力学和转化特性,深入分析了粉煤高温裂解部分气化的反应机理,并通过中试试验综合检验了系统的可靠性和稳定性。首先,在热重平台上对三种典型生物质和煤的共燃特性进行了研究,获得了动力参数和协同作用机理的变化规律,接着借助管式炉平台探索了共燃过程污染物的排放特性。研究表明,生物质具有更低的着火温度和燃烬温度,更容易点燃和燃烬,混合物的燃烧性能随着生物质掺混比的增加而显著增强。玉米秸秆和稻草的混合物在共燃烧过程中出现了促进的协同相互作用,而稻壳灰中大量的Si O2会阻碍固定碳的燃烧。单一生物质的SO2、NOx排放浓度最大,随着混合物中煤的占比增加,两种污染物都出现明显的下降趋势,共燃有利于控制并减少两种污染物的排放。基于上述分析,20%的生物质掺混比是较为理想的混合比例。随后,选择燃烧性能较好的玉米秸秆和煤作为研究对象,在气流床沉降炉平台上系统分析了多种反应条件下（温度、掺混比、粒径）煤和生物质混合气化过程气体和固体产物生成特性。随着气化反应温度的提高,将生物质添加到煤中强化了共气化的表现,合成气品质得到显著提升,CO和H2含量在1000 oC均达到峰值,相反,CH4和CO2的体积占比则不断减少。可燃性气体占比的大幅增加相应提高了煤气的热值。煤和生物质共气化过程中存在明显协同效应,CO和H2的峰值均由掺混80%生物质的组取得,分别为36.13%和32.67%。燃料粒径越小,传热、传质越有效,CO和H2的生成得到支持,而CO2则由于粒径增大导致反应不完全而含量更高。气化半焦中的挥发分含量大大减少,固定碳的含量明显增加,热值均在20 MJ/kg以上,半焦表面含氧官能团减少,共气化对于混合样品的半焦有一定的提质作用。其次,基于浙江大学粉煤高温裂解部分气化中试平台,系统地研究了中高温下纯氧、富氧和空气三种反应环境对气化合成气产出特性的影响,全面地分析了气化半焦的理化和微观形貌特征。研究表明,随着气化剂中氧气浓度的增大,煤气中可燃性组分含量明显增加,碳转化率、冷煤气效率以及合成气效率均有所提高,合成气占比在1200 oC纯氧气化时超过了90%,此时煤气的热值取得最大值,为11545.1 k J/m3。气化半焦表观芳香度明显增加,具有较高的结构成熟度;半焦表面孔隙结构较为发达,均匀的大孔数量显著增多。最后,开展了中试平台的稳态试验研究,研究了宽当量比下纯氧气化稳态运行炉内温度和气体组分的分布变化规律,实现了中高温常压条件下中试规模气化炉高效率、长时间、多工况的稳定运行。结果显示,气化炉内的温度大小分布为:炉2>炉3>炉4,对应不同的气化反应区。当气化当量比从0.16升至0.29时,炉内温度从957 oC升至1269 oC,CO体积占比从50%增加至60%,H2占比则呈现下降的趋势,最终的碳转化率为76%,产气量峰值为134.33 m3,有效气量也均在114 m3以上,煤气的高位热值均超过11.5 MJ/m3。综合考虑各参数的变化及原料消耗,本文认为空气当量比在0.2～0.24内是较为合理的区间。通过与其他气流床气化工艺的对比发现,浙江大学气流床气化炉（ZJU气化炉）操作要求更低,在常压、中高温的反应环境下便可运行,煤气组分上来看与商业化气化炉并无明显差异,具有一定的可行性、经济性和广阔的应用和市场前景,未来可应用于工业锅炉改造与煤多联产系统优化设计等方向。