一种制备多壁高纯碳纳米管纤维的装置及制备方法，其中装置包括进料机构，用于提供制备多壁高纯碳纳米管纤维的前驱液；载气气源，用于提供载气气流；汽化室，接收前驱液和载气气流；电离盒，提供高能电子束冲击水汽态的前驱液；刚玉管，在高温条件下使经高能电子束冲击的前驱液形成黑色半透明筒状的碳纳米管气凝胶；卧式反应炉，提供刚玉管所需高温；冷却收料机构，用于水浴冷却涌出的碳纳米管气凝胶使之收缩成碳纳米管纤维。本发明的电离盒提供高能电子束冲击水汽态的前驱液，引起化学键的断裂或分子重排，瞬间产生多种离子，并以生物质作为碳源制备多壁高纯碳纳米管纤维，保证了碳纳米管的连续化制备。