新时代下能源、环境、发展的矛盾愈加明显,生物质能作为一种可再生的清洁能源备受青睐。本文基于小型农户农业生产中农作物秸秆处理难的问题,针对工作环境和使用人群的具体情况,设计了一款可成捆炭化农作物秸秆的两箱式烟气间接加热固定床炭化炉。设备使用燃烧室供热,利用燃烧室产生高温烟气辅助加热炭化室低温区,提升设备整体热效率的同时,也使得炭化室热分布更为均匀。设备具有移动便捷、操作简便、单次炭化处理原料量大等明显优势。论文主要的研究内容包括以下几个方面:（1）基于成捆炭化的工艺要求,设计了设备总体为方形箱体结构。设计了拥有大炉门的燃烧室、两侧布置的炭化室、回用高温烟气的烟管系统等主要零部件,完成固定床炭化设备总体结构设计。利用ANSYS软件对炭化室温度分布进行仿真,对炉体受力壁面进行应力和形变分析,进一步优化固定床炭化炉的设计。最后完成两箱式烟气间接加热固定床设备的全套图纸绘制,并按照设计图纸完成设备的加工制造和安装。（2）通过查阅文献和设备试运行测试,发现风机转速、加热时间、原料状态是影响设备炭化试验的重要因素。通过玉米秸秆L₂₇(3¹³)的正交试验,发现设备炭化效果优良,试验因素间交互作用影响小于因素本身影响,确定因素间交互作用无明显影响。（3）玉米秸秆试验中炭化室温升与风机转速有明显相关性,风机转速为1000r/min时,炭化室在加热180min后温度增长缓慢;风机转速为1900r/min时,炭化室在加热120min后温度增长平缓;风机转速为2800r/min时,炭化室在加热210min后温度变化不大。高风机转速能供应燃烧室足够氧气,燃烧室供热更充分,炭化室升温速率更高,但风机转速过大会造成过量空气供应,加大烟气热损失。（4）相继以玉米秸秆和油菜秸秆为原料进行系列炭化试验,得出试验三个指标中固定碳含量与炭化终温呈现正相关,两者与炭产率变化呈现负相关。设备工作稳定时,温度变化区间主要在400℃⁵00℃之间,当炭化温度上升时,成炭固定碳含量升高,炭产率降低,工业分析结果显示成炭中下降的主要成分是挥发分,为原料在高温下发生二次热解。（5）风机转速、加热时间、原料状态（包括扎捆直径和总堆积量）对设备炭化原料的成炭品质均有显著影响。风机转速直接控制设备燃烧室的进风,影响燃烧室向炭化室的供热,过低的风机转速使得燃烧室供热效率低下,造成成炭品质不佳;加热时间适当延长可以提升产炭品质,但加热时间过长对生物质炭化效果不会再有明显提升,反而浪费燃烧能耗;扎捆直径和堆积量影响着炭化室原料间热传递,成捆原料堆积密度远高于自然堆积,单次成捆炭化处理秸秆量大,但过大的扎捆直径阻碍热传递到捆内部原料。