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生物质水热碳化技术能够在一定温度和压力下将生物质原料转化为水热焦,是一项有效的生物质能转化技术。众多学者研究表明水热焦具有高含碳量、高热值等特点,以水热焦为燃料和作为热解原料制备高附加值产品等应用前景广阔,但目前对其相关特性的研究还不够系统全面。因此,本文以国家自然科学基金项目“湿解环境下生物质湿解残液中碳元素的迁移固存机制研究”为依托,以桂圆壳、竹笋壳和玉米秸秆三种生物质为原料分别进行了水热碳化试验研究,结合元素分析和热重分析对水热焦的演变特性、热力学特性及热解特性进行了分析,并计算了反应动力学参数活化能。主要工作如下:（1）分别对三种生物质原料进行了不同反应强度下的水热碳化试验制备了水热焦,并结合元素分析分别对水热焦的演变过程特性进行了研究。结果表明,三种生物质水热焦的产率及C、O元素质量分数均随着反应强度的增加呈函数照应关系,根据曲线走势均分为三个阶段:第一阶段较为稳定;第二阶段剧烈变化;第三阶段逐渐趋于稳定。在较高反应强度下制取的桂圆壳水热焦O/C原子比和竹笋壳水热焦的H/C和O/C原子比均已经接近标煤,表明水热碳化过程极大的促进了生物质的煤化进程,使得制备的水热焦具有了良好的燃料特性。（2）结合元素分析分别计算了不同反应强度下制备的桂圆壳和竹笋壳水热焦的热力学特性参数生成焓EF、化学（火用）CE、低位热值（LHV）、高位热值（HHV）。结果表明,随着反应强度的增大,水热焦热力学特性参数CE、HHV、LHV、EF均呈逐渐增加的趋势,且与水热焦演变过程的变化相似,同样可分为三个阶段:第一阶段变化平稳;第二阶段剧烈变化;第三阶段再次趋于稳定。此外随着反应强度的增大,水热焦的热力学特性参数会逐渐接近标准煤。桂圆壳水热焦在反应强度LogR0为7.10时的低位热值28.97 MJ/kg,竹笋壳反应强度LogR0为7.69时的低位热值28.87MJ/kg,均已十分接近标煤的低位热值29.27 MJ/kg,表明其已经具备了良好的燃料特性。（3）结合热重分析对不同反应强度下制备的竹笋壳和玉米秸秆水热焦及其原料进行了热解特性分析,并对反应强度7.10（250℃、480 min）下制备的玉米秸秆水热焦及原料进行了不同升温速率的热重分析,建立动力学模型计算了反应动力学参数活化能。结果表明,水热焦以及生物质原料的热解过程均可大致分为三个阶段,即脱水、主热解、炭化。脱水阶段自由水析出,至125℃左右完全析出;随后进入主热解区,主要组分逐渐分解,至565℃左右近乎完全分解;随后进入炭化为主的阶段,热解曲线趋于平稳。在热解过程中,玉米秸秆水热焦的动力学参数活化能随着转化率的增加而增大,玉米秸秆的则随着转化率的增加而减小,且转化率超过20%后水热焦活化能已经超过玉米秸秆,最后转化率达75%时,由FWO和KAS法求得的水热焦活化能已经高达260.88 kJ/mol和261.83 k J/mol,远超相应的玉米秸秆活化能145.44 kJ/mol和142.73 kJ/mol。