全球能源紧张及国内能源供给比例失调所引发的经济环境问题使得国际国内社会越来越重视对可再生能源的研究。生物质作为一种优秀的可再生能源,其主要能源化方法之一的生物质热解法可生产炭、生物油、热解燃气等高品质产品,但目前我国热解生产厂家广泛采用的内热窑式热解大多存在着生产粗放、只将炭作为主要产品的现象,造成了严重的资源浪费及环境污染问题。鉴于以上状况,本文在分析生物质热解原理的基础上进行热解实验,并依照实验结论设计了热解产炭率提升方案;依据热解烟气热物性设计了三级冷凝回收系统;并在上述研究的基础上为一实际热解制炭厂家设计了生物质多联产系统并评价了其经济、环境效益。具体研究内容如下:通过对生物质热解机理的分析确定了三种影响生物质内热窑式热解产炭率的因素,并据此使用管式炉在绝氧条件下对木屑成型原料开展不同热解终温（300℃-550℃）、不同升温速率（5、10、20℃/min及变升温速率）、不同添加剂（Na Cl、KCl、CaCl₂）条件下的热解及催化热解实验,并对成炭进行工业分析以分析成炭品质。结果表明热解终温是产炭率的决定性影响因素,产炭率随热解终温升高迅速降低,炭品质则随之上升;热解过程中升温速率越高,高温区热解产炭率越低,变升温速率方案则在低热解终温区有较大影响,最多可提升16%的产炭率,但其在高热解终温区的影响较小,较单一升温速率（5℃/min）仅可提升2.60%;生物质催化热解可使产炭率得到较大提升,CaCl₂组的提升效果约为碱金属盐组的1.5倍,但其成炭灰分过高,炭品质较差。此外还采用动力学分析方法进行了热重分析实验并编制了CR、FWO法动力学分析程序对生物质热解、催化热解过程进行进一步分析,研究上述因素对生物质的三段式热解的影响。通过动力学分析发现碱金属、碱土金属离子对热解成炭的促进作用可按Ca2+>Na+>K+的顺序排序,热解升温段末期的高升温速率可使催化热解获得更高的产炭率,依照研究结论设计了适用于含添加剂生物质热解方案,将产炭率较纯生物质组提升23%。通过对内热窑式热解烟气的分析建立了热解烟气九组分化合物模型,依据含不凝气气体冷凝气、液膜模型进行了烟气膜型的冷凝相平衡及物性参数计算,并利用该数据设计了热解烟气三级冷凝回收系统,实现了于二级冷凝器在分离83.63%的水分、于冷凝系统中收集90.14%生物油的效果。最后依照研究结论进行了热解生产实验,将实际产炭率由31.82%升至36.36%,并根参考厂家实际生产情况建立了基于热解烟气分级冷凝回收及油气共燃的生物质热解多联产系统,经计算,该系统可将该厂能量利益比（EBR）由50.56%提升至78.29%,并每年节约1128.07t标准煤、减排CO₂295.56t、SO₂0.96t、NO_x0.83t,可为该系统工业化应用提供参考。