炭化是秸秆资源化利用有效措施之一,但炭化产生的焦油、灰尘混在烟气中,若不分离净化,会影响烟气中可燃气体的提取和后续利用;同时焦油易粘结在装置内壁,腐蚀净化装置,堵塞通道,无法正常工作;若直接排放,严重污染环境。因此,本文在分析烟气净化技术研究现状的基础上,设计了两级净化装置,力图提高秸秆炭化烟气的净化率,主要研究内容及结论如下:1)本研究设计了旋风分离与回转指杆碰撞、聚集、离心分离相结合的两级净化装置,I级旋风分离烟气大粒径杂质,II级回转指杆使小粒径灰尘、焦油等杂质自身及与指杆碰撞、聚集后分离,II级净化代替传统过滤净化,解决装置堵塞等问题,实现秸秆炭化烟气高效净化。2)以提高秸秆炭化烟气净化率为目标,建立了烟气净化率与I级净化装置结构参数之间的函数关系,采用鲁棒简面体爬山法+通用全局优化法优化了I级净化装置结构参数;利用I级净化装置结构参数约束及II级净化装置设计、安装要求,确定了II级净化装置的结构参数。3)从净化装置结构参数、工作条件、装置气密性、烟气成分等角度分析了秸秆炭化烟气两级净化装置对压力损失和净化率的影响;通过动力学分析,研究了单个颗粒杂质在I级净化装置内部流动,得出了单个颗粒杂质从烟气中分离的条件;在此基础上研究了烟气杂质与指杆碰撞、拦截分离特性,确定了指杆回转速度的范围;同时进一步分析了烟气杂质聚集块从指杆上分离的条件。4)利用数值模拟对比分析了旋风分离器和两级净化装置净化性能,揭示了旋风分离器芯筒中增设回转装置能显著提高烟气小粒径杂质分离率。在此基础上,进一步研究了指杆轮转速对烟气在两级净化装置内部速度分布的影响,揭示了指杆轮转速对两级净化烟气压力损失和分级净化率的影响规律,为两级净化装置的优化及研制提供依据。5)以指杆轮转速、烟气进口速度及芯筒插入深度为试验因素,以总净化率和压力损失为试验指标进行了两级净化装置性能试验研究。通过单因素试验确定了因素的较优范围,在此基础上,通过组合试验建立了因素与压力损失和总净化率的回归模型。采用响应面法分析了因素交互作用对总净化率和压力损失的影响,利用Design-Expert优化模块,确定了两级净化装置的参数组合,即指杆轮转速为3030r/min,进口速度为19.5m/s,芯筒插入深度为210mm,此时的压力损失为1971.73Pa,烟气总净化率为84.2%,达到了秸秆炭化烟气净化的设计要求。