我国是农业大国,农作物秸秆资源丰富、种类繁多,然而废弃或就地焚烧的秸秆接近3亿吨,造成了严重的环境污染和资源浪费,同时随着农业的过度开发、化肥的过度使用,导致土壤质量下降和重金属污染日益严重。生物质热解炭化技术是秸秆综合利用的重要途径之一,其主要产物为生物炭,在土壤改良、重金属吸附和固碳减排等方面具有重要作用,副产物为生物油和热解气,在化工和能源方面具有一定的应用。本文在查阅国内外热解炭化技术及装备研究现状的基础上,针对目前生物质连续设备生产效率低,工艺参数难以控制等问题,通过理论研究、计算机模拟、装备试制及试验分析,实现有关技术参数的优化。主要研究工作及创新之处如下:(1)热解炭化机理研究,通过查阅国内外文献,研究热解相关的工艺参数和热解机理,明确热解温度、加热时间和反应压力等对热解反应的影响;研究热解产物生物炭、热解气和热解油的理化性质,以制定满足设计要求的工艺路线。(2)连续热解炭化工艺研究,提出连续热解过程中分段加热技术,利用不同区域形成的特定温度场对生物质原料进行热解炭化,并依据此原理进行了五段热解炉设计,运用ANSYS对五段热解炉形成的温度场进行仿真模拟,得到分段式温度场。(3)热解炭化设备研究,根据工艺路线进行各个部件的设计或选型,包括热解反应器设计、连续进料装置设计、油气分离装置设计、热解气燃烧器设计和电机、减速机、压力表及流量计的选型等。(4)热解试验研究,包括设备前期调试过程中,以粉碎的玉米秸秆和花生壳为原料进行设备参数标定的冷态试验,以及后期开展的热解炭化试验,结果表明,本热解炭化设备实现生物质的连续热解炭化,原料处理量可达到25kg/h,加热时间可在5min-60min范围内调节,热解炭化温度可达到700℃,热解炭化产物生物炭、热解油和热解气均可收集计量,达到了设计要求。