本发明公开了一种基于水热反应的污泥生物炭化工艺，包括步骤：1）将污泥脱水并送入污泥预存仓中储存；2）将脱水污泥预热；3）经过预热的脱水污泥送入水热反应器中加热处理，得水热裂解液；4）将水热裂解液返送至预热系统中预热脱水污泥，水热裂解液降温，得气态产物；5）降温后的水热裂解液进入压滤机压滤，得到反应滤液与固态产物；6）将上步的固态产物干燥后送入干法炭化炉中炭化，得到固态生物炭与其他产物，其他产物送入气液分离装置分离得到可燃气与焦油；7）将步骤4）得到的气态产物与步骤6）得到的可燃气与焦油送入燃烧室中燃烧产生热能，所产生的热能提供给水热反应器与干法炭化炉。本工艺可得到附加值高的产品，同时节约能源。