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近年来，我国在生物质气化研究领域取得了显著的进步，已经由研究性的示范工程进入了商业应用阶段，取得了一定的经济、社会和环境效益。生物质气化过程的经济性对原料单价非常敏感，拓展气化原料的种类，对生物质气化应用的商业运行具有积极的意义。棕榈壳是棕榈油加工过程中产生的固体废弃物，产量巨大且能量密度较高，是一种理想的生物质气化原料。 本论文从棕榈壳固定床气化存在的主要问题出发，通过分析棕榈壳原料的基础物化特性，解析其主要组分-木质素的结构特性，阐明其热解气化机理;在半焦气化反应性研究的基础上，探索影响气化反应性的主要因素和提高反应性的思路。最后对棕榈壳气化运行方式和工艺提出了建议。主要结论为: 1.棕榈壳是一种特殊的生物质原料，其物理特性表明:相比麦秆、松木，棕榈壳的堆积密度大(0.561 g/cm3，接近于褐煤)、流动性好、抗水性好，粒径分布集中于1～3 cm;C元素、固定碳含量和高位热值较高，挥发分与麦秆接近，但低于松木;棕榈壳灰分的烧结温度约1050℃，Si、Ca、K元素含量较高。棕榈壳的木质素含量（44.0％～50.7％）明显高于麦秆、松木。棕榈壳木质素(EMAL)的基本结构含有大量的对羟苯基单元，愈创木基单元次之; 2.利用热重-红外、裂解器-气相色谱质谱联用仪和管式炉等，考察了不同温度下棕榈壳、麦秆、松木热解机理及产物特性，在热重分析仪上研究了半焦的气化反应性。结果得到，2级反应可以较好地描述棕榈壳的热失重过程。棕榈壳热解液相、固相产物的质量和能量产率均高于麦秆、松木，液相产物为优势产物，酚类物质含量较高。棕榈壳热解气体的能量产率低于麦秆、松木。棕榈壳半焦的CO2或H2O气化反应性较低，气化过程需要较长的完全反应所需时间t100％。粒径影响的实验结果表明，棕榈壳块状原料的热解产物更多地以气相和固相形式存在，而粉末状含有较多的液相产物;块状半焦的气化反应性明显低于粉末状半焦; 3.利用管式炉制备CO2气化过程不同转化率的气化焦，借助诸多现代表征与分析手段，分析了影响棕榈壳CO2气化各阶段反应性的主控因素。结果得到，在CO2气化反应初期（转化率x＜23％），气化焦表面主要发生封闭孔打开与扩孔现象，气化焦反应性指数Rs与比表面积的变化趋势一致。23％＜x＜31％时，气化焦比表面积略降，但Rs基本不变。31％＜x＜68％时，比表面积与x线性相关，焦样的Rs取决于比表面积和矿物元素催化的协同作用，其中当x＞56％时，催化作用变得明显，同时碳的有序化程度开始降低。x＞68％时，气化焦的比表面积剧降，Rs主要受矿物元素的催化作用控制。 4.利用热重分析仪和比表面积分析仪，考察了棕榈壳半焦CO2、H2O气化过程孔隙结构与反应性的变化规律，以及二者的内在关系。结果得到，CO2气化反应是一个不断形成微孔而湮没介孔结构的过程，主要形成的是0.3～1.2、5～10、48.53 nm附近的孔隙结构。提高CO2流量可以延长扩孔效应的时间，但形成的介孔结构范围明显缩短。CO2气化反应速率与气化焦表面0.93～1.47 nm孔隙结构数量的相关性较高。H2O气化过程以扩孔效应为主，有利于0.93～1.54、7.32～50.23nm孔隙结构的生成。提高H2O流量，有利于增加棕榈壳气化焦的比表面积和微孔比表面积。H2O气化反应速率与气化焦表面0.57～0.65、0.82～0.85、1.92～2.61、5.01～5.19、6.16～6.83 nm孔隙结构的相关性较高; 5.利用热重分析仪和管式炉，探讨了CO2/H2O混合气化交互效应存在的原因，分析了CO2/H2O混合气化出现协同效应的孔隙结构条件。在CO2/H2O混合气化过程中，会出现抑制、独立、协同等3种不同的效应，这与气化介质的绝对流量和相对流量有关。在1.25 g半焦、CO2100 mL/min、H2O1.04 g/min条件下，气化过程在转化率x＜23％时表现为协同效应，x＞23％为抑制效应; 6.添加H2O可以明显改变棕榈壳半焦的CO2气化进程。以H2O流量(A)、通入时间(B)和持续时间(C)为自变量，建立了以CO2气化反应t100％为目标函数的二次回归模型:t00％=87.40-6.74×A+0.45×B-1.12×C+0.16×AB+0.30×AC+0.02×BC-0.01×A2-0.01×B2+0.02×C2; R2=0.9644 其中，H2O持续时间、通入时间、流量与持续时间的交互作用、流量与通入时间的交互作用是影响棕榈壳气化t100％的主要因素与交互作用。 7.因此，针对棕榈壳气化过程中碳转化率低、易结渣等问题，可以通过间歇式通入高温蒸汽的方法提高气化焦的反应速率，H2O通入时间和持续时间参考排渣频率而定，从而提高气化过程的碳转化率，缩短炉内的固体停留时间，进而缓解炉内的结渣风险。