辽宁北票山区荆条遍布,其作为生物能源石油草种,具有含油率和热值较高的特点。目前尚处于未开发利用阶段,国内外学者对其研究较少,具有一定的开发潜力。本文以荆条为研究对象,利用热化学转化法对荆条进行表征和分析,通过热重试验和热重红外(TG-FTIR)技术研究其热解特性、热解气体产物和热解反应动力学,同时在N2气氛下利用固定床试验台考察实验温度对热解三态产物的组成影响和分布规律,以及CO2气氛下高温热解生物炭的研究。首先对荆条样品的理化性质进行分析,结果表明其具有较高的挥发分(73.83%)、较低的灰分(1.65%)、较高的C、H、O含量和微量的S含量的特点,热值为17565.06 kJ/kg,具有良好的燃料性;生化组成成分按含量高低为纤维素(40.2%)>半纤维素(34.6%)>木质素(21.1%)。其次采用TG-FTIR技术对荆条在N2气氛、升温速率为20℃/min的条件下进行热解,分析其热解过程和热解挥发性产物的析出特性,并在相同热重试验条件下与秸秆和稻壳的热解特性进行对比。结果表明:荆条热解过程可分为四个阶段,即失水干燥阶段,预热解过渡阶段,热解挥发分析出阶段,热解炭化阶段;主要热解挥发性产物为以H2O、CH4、CO2和CO为主的小分子气体以及酸类,酮类和酚类等有机气体;荆条同稻壳和秸秆的热稳定性高低为:稻壳>荆条>秸秆。随后对荆条在N2和CO2气氛下以不同升温速率进行热重试验,考察不同升温速率和反应气氛对热解过程的影响,并采用FWO法、Friedman法和CR法求取动力学参数。结果表明:随着升温速率的增加,在N2和CO2气氛下的热解均表现出热滞后现象,热重曲线均向高温侧偏移;由FWO和Friedman法求得N2和CO2气氛下的主要热解区间表观活化能分别为 190.35 kJ/mol、189.91 kJ/mol 和 175.71 kJ/mol、172.16 kJ/mol,并且确定 CR法的机理函数都满足Avrami-Erofeev方程,属于随机成核和随后成长的机理形式,且反应级数 n=4,积分形式为G(α)=[-ln(1-α)]4。最后采用自行搭建的固定床热解实验台对荆条样品进行试验,探究热解终温对N2气氛下热解三态产物和CO2气氛下高温热解生物炭的影响,同时通过GC、GC-MS、FTIR和SEM等技术对产物进行分析。结果表明:在N2气氛下,可冷凝热解气中CO和H2气体的体积百分比随热解终温的升高而增加,CO2气体反之减小,CH4气体在450℃达到峰值;生物油在250℃的主要组成成分为有机酸类,并随着热解终温的升高使酚类化合物的含量增加,主要含量为愈创木酚、邻苯二酚和2,6-二甲氧基苯酚;生物炭随着热解温度的升高,烷烃键断裂,羟基被释放,逐渐芳香化,碳的缩合度增大,同时表面形貌发生剧烈变化,骨架坍塌形成多孔样貌。CO2气氛下高温热解生物炭碳元素含量均在85%左右,在850℃时所发生的布杜阿尔反应较剧烈。