生物质能是一种优良的传统化石燃料的替代能源,生物质热解气化技术能够有效利用生物质资源,但是现有技术与工艺存在热解效率低、产气焦油含量高、品质低的问题,限制了技术的发展与应用。利用催化方法不仅可以影响生物质的热解过程、还能有效降低产气中的焦油含量,改善产品气成分。催化过程可以通过预处理或下游催化的方式完成：通过浸渍预处理实现生物质的催化热解,促使产物分布向气体成分转化；下游催化床层的引入,对含焦油气有明显的催化重整效果,降低焦油含量。论文围绕着这两种催化热解制气方式,展开了预处理和焦油催化重整对生物质热解制气性能的影响研究。(1)研究了金属浸渍预处理机理、及其对生物质催化热解动力学特性的影响,结果表明：金属浸渍使生物质热解向低温区移动,最大热分解速率提高,固体产率下降；金属浸渍可以降低生物质热解反应活化能；Ni、Fe、K的催化活性稍高于Ca和Mg；浸渍预处理是一个复杂的过程,可能同时存在电荷吸附理论和稳定化合物理论。(2)研究了镍浸渍预处理对橡木热解制气特性的影响、及含镍生物质炭二次利用的可行性,结果表明：热解温度对三相产物分布的影响明显；镍浸渍能有效促进原料催化热解产气、改变焦油产物组分；浸渍添加镍元素比直接混合的产气率及热值都更高；含镍生物质炭回收与生物质混合共热解对提升制气效果没有明显作用。(3)研究了生物质炭作为二级床层填料时含焦油气体的催化重整效果,结果表明：橡木炭中大量的孔隙使其催化效果优于稻壳炭及石英砂；在本实验条件下,优化选择催化温度800℃、床层长度21 cm,此时的焦油去除率为83.77%,产气量达到635.87 mL-g-1原料；催化后焦油含氧组分减少,低分子量烷烃类增加。(4)研究了生物质炭在反应过程中质量与性质的变化,以及催化过程的可能的机理,结果表明：催化增加的产气来源于焦油的重整和炭的水蒸气重整及C02重整；炭对含焦油气体的催化及炭本身的消耗反应是从床层内部发生,只要保持床层稳定,一定范围内的炭消耗不会明显降低焦油转化率；提出了炭催化重整的机理与过程模型,生物质炭的吸附性及可反应性是保证其催化活性的关键。(5)结合以上研究结果,提出了“浸渍预处理-二级焦油催化重整”生物质热解制气工艺,并开展了中试建设与运行。该工艺基于含镍生物质炭,结合预处理催化及下游二级催化、将生物质高效热解转化为低焦油含量、高品质的燃气；工艺能有效解决我国目前生物质热解气化项目存在的热解效率低、燃气含焦油量大、品质差等系列问题,对促进生物质资源的可持续资源化利用具有重要意义。