能源危机和环境问题日趋突出,严重制约着我国经济的可持续发展。辊道窑作为陶瓷生产过程中的能源消耗“大户”,对其能耗研究和余热资源回收利用具有重要的现实意义。现有的针对辊道窑能耗研究很少涉及到能量“质”的分析,能量退化实质及（火用）损分布规律未得到充分挖掘。在辊道窑余热资源回收利用方面,循环系统的热经济性能、环境性能和非设计工况性能等方面未得到深入的研究,缺乏对循环系统较完整的理论评估体系。基于此,本文采用热量平衡法和（火用）分析法对辊道窑能源利用状况开展了综合客观评估。同时,针对辊道窑排气余热资源特性,基于有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）＆卡琳娜循环（Kalina,KC）提出了四种新型双热源余热回收系统,并从热经济性能和环境性能的角度开展了全面评价。此外,基于耦合多目标优化的非设计模型,分析了辊道窑余热回收系统非设计工况下的综合性能。本文的主要内容如下:（1）为了充分认知辊道窑能耗特性,提出了基于能量-（火用）模型的系统能耗分析方法,从“量”与“质”两个层面对辊道窑能流进行了分析,并对其有效利用程度进行评价。结果表明,辊道窑热效率和（火用）效率分别为13.4%和9.7%。同时,发现辊道窑（火用）损主要分布于传热传质过程和燃料燃烧过程,两者占总输入（火用）的75.4%。通过对辊道窑的能流特性展开分析,挖掘了其节能潜力,并为后续余热回收研究提供了理论依据。（2）为了最大程度利用辊道窑排气余热资源,构建了四种新型双热源余热回收系统:平行双蒸发器基本有机朗肯循环（PD-BORC）、平行双蒸发器回热有机朗肯循环（PD-RORC）、平行双蒸发器卡琳娜11循环（PD-KC11）和平行双蒸发器卡琳娜34循环（PD-KC34）,基于热力学第一定律和第二定律,建立了其数学模型,并对有机工质进行了优选。结果表明,综合考虑可用性、安全性、环境因素、热物理性和净输出功及（火用）效率,确定了 R-141b、R-123和R-601是48种候选有机工质中的优选工质。（3）针对辊道窑余热回收系统PD-BORC、PD-RORC、PD-KC11和PD-KC34的热经济模型,研究了三种基本运行参数对四种循环系统的净输出功、（火用）效率、单位发电成本（EPC）和收益/投资比（SIR）的影响规律,并对余热回收系统开展了热力学模式（NOP-OM）、经济模式（C-OM）、热经济模式（BIO-OM）和热（火用）经济模式（THO-OM）下的优化,对比分析了不同优化模式下四种循环系统的热经济性能。结果表明,PD-KC34具有最高的净输出功和热效率,PD-RORC具有最高的（火用）效率,而PD-BORC具有最佳的经济性能。此外,对于四种循环系统,在NOP-OM模式下具有最好的热力学性能,而在C-OM模式下具有最好的经济性能。（4）建立了辊道窑余热回收系统PD-BORC、PD-RORC、PD-KC11和PD-KC34在热力学、经济、环境和水耗策略下全生命周期内的环境排放清单,讨论了不同策略下四种循环系统各组件和各过程的环境影响潜力,分析了其加权环境影响和环境影响负荷,并研究了不同策略下四种循环系统的环境减排情况,讨论了循环系统运行参数对环境影响负荷减排比的影响规律。结果表明:烟尘和粉尘潜能对环境影响最大,而光化学烟雾潜能对环境影响最小。从环境影响负荷的角度来看,PD-BORC为最佳选择,PD-KC34为最差选择,基于热力学策略的系统设计其环境影响负荷最严重,而基于环境策略的系统设计其环境影响负荷最小。从减排角度来看,PD-KC34是优先选择,PD-BORC是最差选择,在热力学策略下循环系统可以实现最大减排,而在环境策略下其减排最小。（5）对辊道窑余热回收系统PD-RORC和PD-KC34开展了热力学、经济和环境多目标优化,基于TOPSIS决策法确定了帕累托最优解,并探讨了非设计工况下辊道窑工况参数和冷源条件对其热力学、经济和环境性能的影响,分析了运行参数对循环系统性能的敏感度。结果表明,PD-RORC具有较好的环境性能,其环境影响负荷为0.081 mPEchina,90/kWh;而PD-KC34具有较好的热力学性能和经济性能,其净输出功和EPC分别为235.59kW和0.085 $/kWh。此外,辊道窑空气过剩系数对系统性能影响最大,而生坯流量则影响最小。同时,研究发现PD-KC34对净输出功具有较高的敏感度,而PD-RORC对EPC和环境影响负荷具有较高的敏感度。