全国果园年剪枝量约为9000万吨,其中,陕西省苹果树年剪枝量约为454.56万吨,巨量的果树修剪枝条无法及时和合理地处理,而现有生物质炭化装置需要消耗大量外部热量维持炭化反应的能量需求。针对苹果树剪枝的特性和热解炭化反应的特点,以提高生物质能的利用效率为原则,研发一种果枝竖向批式干馏中试平台,配置气液产物冷凝净化分离装置,并将木燃气用作燃料,为炭化过程提供热量来源,达到干馏中试平台自维持运行的目的。通过对果枝竖向批式干馏中试平台设计、样机试制和试验、热平衡分析和仿真,为实际应用提供理论基础。主要研究内容和结果如下:（1）果枝竖向批式干馏中试平台设计。针对现有炭化装置外部能耗高的问题,确定设计目标、工艺原理和结构原理。结合相关理论知识,对主要区域结构和尺寸参数进行设计,并根据工艺流程对控制部分进行设计。设计结果如下:干馏中试平台炭化区炭化主管道直径为200 mm,长度为1300 mm。炉膛直径为400 mm,高度为1000 mm,保温层厚度为100 mm。采用三组木燃气燃烧器进行供热,木燃气喷口直径为6.42 mm,空气喷口直径为18.17 mm。热解气冷凝区采用3级单壳程单管程的壳管式冷凝器。木燃气净化区采用水洗罐和活性炭吸附罐去除杂质和水分。油液分离区采用静置法分离木醋液和焦油。采用2 k W的ZYL型加热炉进行二次裂解。两组额定功率为0.25 k W的高压鼓风机（GHBH型）对木燃气及空气加压。控制系统选用西门子SIMATIC S7-200 SMART系列的PLC作为控制核心。基于Utility Manager组态软件开发人机交互系统,此系统分为自动控制和手动控制模式,并可实时显示、存储和导出数据。（2）果枝竖向批式干馏中试平台试制及试验。根据设计参数对干馏中试平台进行加工制作、装配和调试,以苹果树修剪枝条为原料,在特定干馏工艺条件下,通过苹果修剪枝条在样机中的热解炭化情况、干馏中试平台炭化区和热解气冷凝区温度变化、炭化产物得率以及固相产物生物炭的性能测试来反应实验平台的综合性能。结果表明:干馏中试平台的生物炭得率为32.71%,液相产物得率为31.7%。果木生物炭的孔隙结构丰富,热值为28.53 MJ/kg,固定碳含量为81.16%。炭化区炉膛内的最高温度为602.5℃,炭化管道内最高温度为503.8℃,热解气出口温度为205.2℃,木燃气冷凝后温度约为0℃（室外温度-2℃）,热值为20.21 MJ/Nm3。（3）果枝竖向批式干馏中试平台热平衡分析及仿真。通过传热学的计算,比较果树剪枝自维持干馏中试平台的输入热量与输出热量的供给关系,同时基于ANSYS Fluent对炭化区温度场及流场进行模拟。结果表明:干馏中试平台需要的燃料量为4.58m3小于每批次原料炭化产生的木燃气的产量7.90 m3,因此,除首次运行需要外部提供的热源以外,以后每次炭化的能量均来自于生物质原料和上一批次所产生的木燃气。仿真分析表明干馏中试平台的木燃气燃烧时,炉膛内的温度约为605℃,炭化管道内的温度约为517℃。