中国农作物秸秆资源量巨大,大部分都被直接燃烧,对环境造成巨大污染。热化学转化技术是处理秸秆问题的有效途径,其中热解气化技术能够将农作物秸秆转化成炭、气、液三种产物,从而实现对秸秆的清洁利用和高值转化。热解阶段是生物质气化过程的一个重要阶段,热解产生的三态产物对气化的氧化还原阶段提供物质来源,此阶段产生的三态产物对气化最终产品有很大影响,此外目前缺少生物质气化炭气液联产系统的实验装置,研究开发简单高效的气化联产试验装置对推动秸秆的大规模的工业利用有很大工程价值。在气化联产系统中设计一系列的复杂的热化学反应,而且缺少对下吸式气化炉气化系统的热力学模型的研究,造成无法对气化炉内的化学反应变化进行了解,因此建立一种包含炭气液三态产物在内的热力学模型显得十分必要。本文主要以农作物秸秆为研究对象,首先对其进行理化特性实验以方便接下来的热解阶段试验和模拟的展开提供参考数据。然后研究了大范围热解温度（250-850℃）对棉秆秸秆热解的炭气液产率及产物特性影响,实验结果表明,棉杆颗粒热解反应主要发生在550℃以前。对于气体产物来说,随温度的升高,CO2含量迅速下降,H2含量则增加很快,CO和CH4含量则分别小幅度下降和增加后趋于稳定。对于液体产物来说,棉秆在不同温度下的密度在0.993g/ml到1.036g/ml之间,生物油的成分主要包括酸类、酚类、醛类、呋喃类、酯类、酮类等有机化合物。对于固体产物来说,随温度的增加,固定碳和灰分含量上升,挥发分含量下降。在较高的温度下制备的棉秆生物炭的官能团极性较弱并且其具有较强的疏水性。生物炭中所有吸收峰在热解温度为450℃吸收强度最高。BET比表而积和微孔比表面积随热解温度的升高而增加。之后对设计的一套秸秆原料处理量为40kg/h的下吸式生物质气化炉炭气液联产系统设备进行介绍,然后对设计的气化联产系统进行了冷热态实验,发现所设计的气化联产系统能够满足设计和实验,得到的冷态实验数据对今后的气化实验的参数设定有一定的参考价值。选择C6H6作为焦油模型化合物,基于气化炉内的元素质量平衡、化学反应平衡和能量平衡,建立一个包括气化三种产物炭气液在内的下吸式生物质气化炉热力学模型,使用前人的实验数据对其验证,结果表明模型可靠,最后使用棉秆秸秆为例对其进行了不同参数下的气化模拟,模拟结果表明随空气当量比的增加,CO、N2含量小幅上升,CO2、CH4含量下降;富氧气体和水蒸气的加入能够改变气体产物组分;随空气预热温度从30℃到130℃时,CO和H2含量增加,CO2含量降低,气体产率和气体热值呈正相关关系。随反应温度从750℃升高1250℃时,H2和CO含量分别从20.94%和21.77%下降到4.06%和10.49%,同时N2和CO2含量升高;气体产率和气体热值都随反应温度的增加而下降。