我国平均每年农作物秸秆产量约为7亿吨,其中约有1/3的秸秆直接在田中焚烧,造成了资源浪费和大气环境污染问题,开发以村为单位的小型生物质气化发电技术是解决这些问题的有效方法,但气化焦油难以脱除是阻碍生物质气化发电技术推广应用的瓶颈。与传统的下吸式固定床气化炉相比,两段式气化炉可在炉内实现经济、高效地脱除大量焦油,产气中的焦油量更低,然而,生物质热解焦油的生成及部分氧化机理还未清楚,缺乏气化炉的设计理论及方法。因此,本文将针对两段式气化炉中热解焦油生成及部分氧化机理开展基础研究,建立部分氧化区的三维数值计算模型,构建完整的实验与数值模拟相结合的研究平台,为两段式秸秆气化炉热解段及部分氧化区的优化设计和运行提供理论依据和实践指导。　　 本文采用热重-质谱联用仪及自行设计的两段式固定床反应器研究了氧量对典型生物质热解特性及焦油生成规律的影响。研究表明氧量对生物质的热解特性及焦油生成有着重要影响。与惰性环境相比,有氧环境下所有检测的小分子气体累积释放量均增大；随着氧量的增大,稻秆、玉米秆和杉木屑的热解焦油量均减小,表现为主要焦油组分如苯和苯酚等快速减小,这3种典型生物质的热解焦油中均含有大量的含氧类物质(酚类和酸类)和少量的1环芳香烃类物质,在有氧环境下,大多数热解焦油组分的相对浓度有所降低。　　 为了揭示热解焦油的部分氧化机理,本文在自行设计的两段式固定床反应器及气化多功能实验台中对稻秆进行了深入研究。结果证实了氧量对热解焦油的转化有重要影响,在相同反应温度下,有氧环境下热解焦油的脱除效果好于惰性环境。随着当量比的增大,焦油量和碳黑量迅速减小,而气体总量迅速增大,当量比为0.34时,焦油量达到最小值,仅为稻秆原料量的0.26％,CO、H2和CH4量分别达到最大值11.35％、0.21％和1.42％,碳黑量达最小值4.07％。热解焦油在经过部分氧化之后,转化为2环～4环的多环芳香烃,分别以萘、蒽/菲和芘/荧蒽为主要代表物。与惰性环境下的焦油热裂解不同,部分氧化之后焦油组分中出现了6种新的多环芳香烃组分,这些组分表现出不同的变化规律。　　 在数值模拟方面,建立了热解焦油部分氧化的化学反应机理模型,并通过气化多功能实验台对该模型进行了验证。在此基础上,建立了两段式气化炉部分氧化区的三维数值计算模型,并确定了两段式气化炉部分氧化区的优化设计参数。