我国拥有丰富的生物质资源,但是分布较为分散,而且目前大量的农业废弃物直接焚烧造成了资源浪费和环境污染。开发立足当地的小规模分布式生物质气化供能系统对于解决农村能源环境问题,促进农村经济发展具有重要意义。本课题组正在研发的两段式生物质气化炉具有良好的原料适应性和气化气焦油脱除效果,但是在实验运行中由于原料堆积空隙自身携带的空气以及进料系统的密封问题,导致热解实际在有氧气氛下进行。本文将针对两段式气化炉中有氧气氛下松木热解的反应机理开展实验研究,并对热解气产物的部分氧化特性进行实验研究及数值模拟,为两段式生物质气化炉的优化设计和运行提供理论依据和实践指导。根据两段式气化炉热解段氧气浓度存在一定梯度变化的实际热解反应条件,本文通过热重-质谱联用技术研究了不同氧气浓度下松木热解的失重特性、小分子气体的析出规律和热量的变化。结果表明,与惰性环境相比,氧气气氛一定程度上促进了热解挥发分的析出,使得挥发份最大析出速率增加,最大析出峰对应温度提前。通过对热解过程中DSC曲线的分析,计算出本实验条件下惰性气氛下热解挥发份析出过程所需要的热量为176.1 kJ/kg。为研究连续工况下氧气浓度对生物质热解特性的影响规律,本文利用多功能连续实验台对不同氧气浓度下热解气体、焦油及焦碳产物的生成规律和产物特性进行了研究。结果表明,对于气体产物,随着氧气浓度的增加,热解气体产率增大,产气中CO₂比例先增大后减小,CO呈现伴随上升趋势,CH₄和H₂比例则不断下降。随着氧气浓度增加,焦油产量降低,焦油组分中的含氧化合物,特别是苯酚类物质明显增多。随氧气浓度增加,焦炭产物中羟基、醚键含量减少,而苯环类芳香烃化合物增多。针对不同氧气浓度下的热解气相产物对后续喉口部分氧化区的焦油脱除效果的影响进行了实验和数值模拟研究。结果显示热解气氛中氧气浓度增加导致部分氧化后CO₂产量增加,H₂含量下降,焦油总量下降。建立的数值计算模型结果与连续性实验台取得的焦油产量变化趋势能够较好地吻合。