农林废弃物类生物质具有氧含量高、水含量高、热值低、吸湿性强、体积密度低等缺点,如果将其作为能源资源使用,需先对其进行脱氧提质预处理之后才能实现高效热转化。烘焙是一种条件温和且操作简单的预处理技术,烘焙后生物质的燃料品质得到改善,更适用于后续的热化学转化。但因为传统烘焙的温度（200-300℃）条件较温和,对生物质的脱氧能力有一定局限,因此需对传统烘焙方法进行优化改良。团队通过前期研究提出了一种利用气体压力强化烘焙脱氧的气压烘焙（Gas-pressurized Torrefaction,GP）方法,并对此方法的有效性和可行性及气压烘焙生物质的气化特性做了初步研究和验证。为完善对气压烘焙方法的深入理解并推动其实际应用,本文针对气压烘焙中的三个主要环节（反应过程、产物特性及演变规律、和产物的高效利用）展开研究,涉及到的关键科学问题有:（1）压力对气压烘焙的影响规律和机制有待研究;（2）气压烘焙过程中的生物质的热分解机理尚属空白;（3）生物质气压烘焙反应过程的动力学规律仍未可知;（4）基于气压烘焙产物特性的最佳转化利用方式有待探索。针对上述关键问题,本文展开了以下研究:（1）详细研究了气压烘焙产物的收率、组成、结构特征及理化特性,获得关键参数,压力对烘焙产物特性的影响规律。气压烘焙使稻秆的氧含量降低至22.78%,热值提高到27.35 MJ/kg,脱氧提质效果显著优于传统烘焙,并且实现了稻秆中挥发分向固定碳的转化。气压烘焙在1.3 MPa、250℃的温和条件下即可实现稻秆中纤维素的显著分解和氧的高效脱除,且随着压力升高,脱氧提质效果进一步增强。（2）引入介于气压烘焙和常压烘焙之间的半封闭系统烘焙,对比三种烘焙产物的特性,定量分析了气压烘焙过程中二次反应和压力的作用,并获得其对烘焙生物质关键参数的贡献度。在200℃下,气压烘焙的优势主要是由压力引起的,压力对质量损失、高位发热量（Higher heating value,HHV）提升、氧脱除量和纤维素分解量的贡献度分别达到63.69%,81.86%,63.87%和93.26%。在250℃下,压力对气压烘焙生物质的质量损失,HHV提升,氧脱除量和纤维素分解量的贡献度在30%-60%之间,而二次反应的贡献度在40%-70%之间。此时,气压烘焙的优势来自于二次反应和压力的协同作用。（3）在系统实验的基础上,建立了生物质气压烘焙、半封闭烘焙、及传统常压烘焙的反应动力学模型,并获得了各反应的动力学参数。所获得的模型对实验结果的拟合度分别高达97.05%,99.08%和98.96%。与常压烘焙和半封闭烘焙相比,气压烘焙过程中发生了显著的气体向液体的转化,其反应速率常数达到0.0952 min-1。二次反应显著促进了液体向固体和气体向液体的转化。压力不仅促进了固体向气体和液体向气体的转化,还显著增大了气体向液体的逆向转化的反应速率。（4）通过深入分析气压烘焙过程中产物理化特性的演变机制,提出了气压烘焙过程的反应机理并建立了反应机理模型。在气压烘焙过程中,生物质中的氧主要通过半纤维素和纤维素脱氧解聚被脱除,大部分碳则保留在生物质中。烘焙初期产生了挥发性物质和固体中间产物,挥发性物质通过自身分子之间以及与中间产物之间的二次反应,促进了中间产物的二次脱氧以及挥发性物质中的碳向烘焙产物转移。中间产物通过进一步聚合和芳香化,形成最终的气压烘焙生物质。二次反应主要体现为挥发性物质自身二次分解及其与中间产物的二次反应,而压力不仅对生物质的热解起到强化作用,对烘焙产物的聚合和芳香化反应也有促进作用。（5）基于气压烘焙产物的特性,提出了与煤共气化的利用方式。通过对合成气收率和组成、共气化过程的协同效应及动力学分析,证实了气压烘焙强化了生物质和煤共气化过程的协同效应,使煤中的碳转化率提高了6.12%。动力学分析表明,气压烘焙显著提高了共气化过程的反应性,降低了共气化活化能,提高了频率因子。本文通过对气压烘焙过程及机理、产物热转化利用等方面的考察,进一步从理论基础和实际应用角度验证了气压烘焙的可行性,并为生物质气压烘焙技术的发展奠定了基础。