厌氧消化产沼气是秸秆能源转化有效技术之一,由于秸秆结构的特殊性所导致的难降解问题,一直是秸秆能源化利用的难题。以秸秆预处理方式的高效率、低消耗、低污染、低成本的发展方向为原则,结合木质纤维素低温快速热解机理,我们提出了热化学预处理方法,通过快速升温加热秸秆使其物理化学结构发生变化,从而使其高效降解,提高秸秆厌氧消化率和产气率。该方法不但具有耗时短,效率高,而且有很好的连续性的特点。本文利用流化床热解反应器(加热速率>103℃/s)对玉米秸秆进行了热化学预处理,通过对热化学预处理后的玉米秸秆颗粒物化性及其微观结构的检测及后续发酵试验分析,证明了此热化学预处理在沼气发酵应用上具有可行性。本文的研究内容及主要结论如下：1.利用流化床热解反应器在预设温度180℃,滞留时间为1s,常压的环境下对玉米秸秆进行了热化学预处理,并且利用粗纤维测定仪、扫描式电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对热化学处理后的玉米秸秆颗粒进行了分析。结果表明热化学预处理可使玉米秸秆表面结构变得松散,木质纤维素含量均明显减少,纤维素、半纤维素和木质素的去除率分别达到15.93%、12.22%和26.64%。2.以180℃热化学预处理后玉米秸秆为原料进行厌氧发酵试验。试验结果表明,热化学预处理玉米秸秆30天单位发酵体积的累计产气量为15.0L,与未处理玉米秸秆相比,处理后的玉米秸秆沼气产量增加了18.48%,总固体(TS,Total Solid)与挥发性固体(VS, Volatile Solid)的单位产气量分别提高了8.18%,12.00%；此外,将热化学预处理方法与碱预处理方法、堆腐预处理方法进行性了对比试验,通过三种预处理方式的对比试验,得出热化学预处理的处理效果要优于堆腐预处理,劣于碱预处理,但是热化学预处理玉米秸秆发酵启动较快,能较早的进入产气高峰期。3.对热化学预处理的处理温度及发酵过程中的发酵浓度两个试验参数进行了优化。试验证明,处理温度为200℃时,热化学预处理的效果最为显著,同时当发酵浓度为8%时,其沼气产量及甲烷含量能达到最大值。4.根据不同温度热化学预处理玉米秸秆结构变化与其发酵产气情况,对热化学预处理玉米秸秆结构变化规律及发酵机理做了简要分析。为今后热化学预处理方法的改进提供一定的参考依据。