成型生物质能量密度高,便于运输、存储,利用成型生物质有利于大规模的开发生物质能,热解成型生物质制炭是优化生物质能利用方式的一种重要手段。工业过程中会产生一些高温烟气,利用其作为热解制炭的热源可以高效回收烟气余热。本文围绕利用高温烟气热解成型生物质制炭进行相关研究。首先从原料组成特性的角度开展研究,优化用于炭化的生物质原料的选择方案。炭化原料应选择灰分含量低、木质素含量高的原料。原料灰分含量低,生物质炭的灰分含量一般较低,这有利于提高生物质炭的品质；原料木质素含量高有利于增加生物质炭的产量。其次,对不同升温速率下的炭化需热量进行了研究,升温速率不同时,热解进程、反应热等会不同,使得需热量存在差异。研究得到：炭化终温为450～465℃时,需热量从小到大的升温速率依次为5、20、10℃/min；炭化终温为465-596℃时,需热量从小到大的升温速率依次为20、5、10℃/min；炭化终温为596～700℃时,需热量从小到大的升温速率依次为20、10、5℃/min；生物质升温速率分别为5℃/min、10℃/min时炭化终温应分别不高于550℃、600℃,高于该温度后,需热量曲线斜率增大,需热量增加较多。通过对成型生物质成炭动力学进行研究,得到：成型生物质热解过程失重速率随温度升高呈现先增大后减小的趋势,平均升温速率为6、11、22℃/min,失重速率最大时生物质平均温度分别为319、336、396℃,最大失重速率的数值分别为-2.32、-4.29、-6.24%/min,主要热解过程的活化能分别为21.50、23.94、28.10kJ/mol,它们均随着升温速率的增大而增大。成型生物质热解时的最大失重速率、所需的活化能一般小于相同升温速率热解下的小尺寸生物质。机理函数f(α)=(1-α)2较好的符合成型生物质的热解过程。利用DSC曲线进行了高温烟气热解成型生物质制炭换热器的传热计算,计算中通过引入微元法和生物质温度函数提高了传热设计精度。通过分析生物质热解需热量与温度的关系、生物质温度与生物质在热解通道上位置的关系,得到在一定的生物质温度区间内热流密度是某个常数的结论,从而可以将高温烟气向成型生物质的传热问题转化为恒定热流密度下外界向静止成型生物质的传热问题。还对成型生物质炭化均匀性进行了实验研究,得到：虽然本文成型生物质尺寸(45mm×45mm)相对较大,但由于生物质在不同热解阶段中存在着吸热、放热现象,强烈的热解效应有利于成型生物质整体炭化均匀,另外挥发分析出时的传质强化了成型生物质表面向内部的传热,减小了成型生物质的整体炭化差异。外界向成型生物质传热强时,即生物质平均升温速率大时,会使得生物质表面与内部的最大温差变大,实现均匀炭化时需使炭化终温更高,生物质表面平均升温速率分别为5、10、19℃/min时的最大温差分别为30、76、137℃。为保证炭化均匀性,炭化时应使得生物质内部温度达到木质素强烈分解剧烈放热的温度,即炭化终温应设计在450℃以上；炭化平均升温速率应控制在19℃/min以下。