生物质能作为煤、石油、天然气之外的第四大能源，具有清洁、分布广、总量大、易输运等不可替代的优势。目前我国农林废弃物、工业废弃物、畜禽粪便等生物质总量庞大，如不能及时有效地处理和利用，会对环境造成严重污染，而生物质热化学处理是一种能处理这些生物质的有效手段。本课题以减量化、无害化和资源化的原则设计和试制了一种生物质分段式热解装置，旨在通过安装调试及试验提出可供推广应用的运行参数，不仅可以处理多种生物质，且可以通过调节反应条件来实现气、固、液的定向生产。本文主要研究内容及成果如下：　　1、热解装置设计。以装置能处理多种类生物质、生产模式可灵活切换、产物可定向生产、能源可高效利用为设计目标，分别从进料系统、输送系统、供热系统、烟气系统和冷却净化系统对热解装置进行设计。结合生物质热解过程的机理、物料的干燥特性、热解过程中挥发分脱除特点、热解气二次裂解及重整特性，确定该装置为三段式梯级反应结构。最后确定了“产炭”、“产气”、“产液”三种模式下对应的工艺流程。　　2、安装调试。对热解装置主体和冷却净化系统进行安装并通过管道、法兰等将其连接，确保物料、烟气、热解气、水蒸气通路的正确性和完整性。安装完成后对系统进行了调试，以确保设备可进行安全、稳定、连续生产。最后进行保压试验，使系统在5kPa压力条件下可维持20min。设备系统经改进后，装置各方面的可靠性显著提升，在后续的热态试验中，每天连续稳定运行13 h。　　3、冷态试验。本文主要以谷壳炭化试验为主，对谷壳在不同频率（5Hz、10Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz）下通过各级螺旋输送机的时间进行了统计分析。一级螺旋的输送时间最长可达到78min，此时电机频率为5 Hz。二、三级螺旋同频率下的输送时间基本相当。当一、二、三级螺旋频率为（25Hz、20Hz、20Hz）时，谷壳由进料到出料共耗时约27.8min，并以此估算出该频率下热解装置对谷壳的输送能力约为28.5kg/h。　　4、热态试验。以不同炭化温度（300℃、400℃、500℃和600℃），不同螺旋输送频率（5Hz、10Hz、15Hz和20Hz）和不同进料量（10kg/h、14kg/h、18kg/h和22kg/h）作为试验条件，研究谷壳炭化的固体得率和固体产物特性。试验研究结果显示：固体得率随着炭化温度升高和输送频率减小而有所降低，但在不同进料量下没有发生明显变化；谷壳炭的pH随着炭化温度的升高有明显上升，随着输送频率的减小略有升高。谷壳炭的电导率随着炭化温度的升高而有大幅度增加，在不同输送频率下没有发生明显变化；谷壳炭中固定碳含量随着炭化温度的升高而变大。该设备用于谷壳炭化的最佳操作参数是热解终温为300℃，一级电机输送频率为25Hz，二、三级电机输送频率为1 Hz，在此条件下，炭化固体产物得率为56％，固定碳含量约为38.2%，生产能力大于22kg/h。　　5、牛粪炭化探索试验。在一级螺旋电机频率为18 Hz、二级螺旋电机频率为20Hz，三级螺旋电机频率为22Hz，温度分别为500℃和450℃条件下进行了两组牛粪炭化试验，得出该装置对牛粪的处理能力为70kg/h的结论，满足了50kg/h的设计要求。　　6、CFD软件模拟。利用CFD软件对炉膛内的反应进行模拟，通过对螺旋温度场的后处理直观判断螺旋在炉膛内的受热情况。发现当螺旋管道有空气流动时，管道内的温度分布极不均匀，且整体温度较管道内不存在空气时约低300℃。故管道内空气的存在直接影响温度场的均匀性分布和装置的热效率，在炭化过程中应按照操作流程进料，合理调节罗茨风机频率，出炭方式采用水封，通过但不仅限于这些步操作低热解管道中的空气量。通过模拟，发现椭圆体炉膛内温度场的分布更为均匀，炉膛整体温度较长方体炉膛温度高约60℃。为装置改进提供了建议。