随着我国国民经济持续发展和城市化进程的加快,导致市政污泥和工业污泥产量急剧增加。但污泥无害化处置比率仍然较低,因此,对污泥进行无害化、减量化和资源化处置迫在眉睫。本文针对污泥的干燥和燃烧特性进行了实验研究,对影响污泥干燥和燃烧性能的因素进行了分析,采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)技术对污泥在生活垃圾焚烧炉中无害化处置进行了数值模拟和分析,得到主要研究结果如下:1.通过在线称重的恒温干燥实验,对添加剂(稻草和CaO)作用下的市政污泥干燥特性进行了研究,分析了其作用机制。结果表明:温度是影响干燥时间及干燥速率的主要因素,随温度升高,污泥干燥加速度增大,但干燥时间的减少幅度下降。污泥中加入1%、2%和3%的稻草时,污泥干燥速率有明显提高,但当稻草添加量为5%时,污泥干燥速率反而降低。污泥中加入适量稻草起到骨架作用,污泥粘附在稻草上形成三维网状结构,大幅度增加了污泥的干燥表面积,明显提高污泥干燥速率。CaO的加入提高了污泥的pH值,并破坏污泥颗粒细胞结构,使得细胞内在水变成表面吸附水。钙离子可被污泥的腐殖酸吸附,形成多孔网格状骨架,抑制了污泥收缩,使结壳板结现象减弱,水分扩散阻力变小,并有效增大污泥干燥表面积。随CaO加入污泥在各含水率区间干燥速率、干燥初始阶段干燥速率及最大干燥速率明显增加。2.对市政污泥在不同条件下的干燥进行了干燥动力学研究,提出一个新的干燥动力学模型。结果表明:在污泥在线称重恒温干燥实验的基础上,应用现有多个干燥动力学模型对实验数据进行理论计算和分析,经过对污泥干燥实验过程的拟合,提出了一个新的干燥动力学模型(exp(())nMR=a-kt+b)。针对纯污泥、污泥/稻草混合物和CaO/污泥混合物三种不同物料,新模型计算结果的决定系数((R)值在所有模型中值最大(0.99913~0.99992),均方根差(RMSE)值最小(0.00295~0.00920),方差(χ2)值也最小(0.00001~0.00008),说明新模型能更好地描述三种不同物料的干燥过程。3.通过热重实验,对造纸污泥、造纸污泥/生物质混合物和造纸污泥/煤混合物的燃烧特性进行了研究,得到了燃烧反应动力学参数,分析了混合燃烧协同作用机制。结果表明:在稻草、桉树和蔗渣三种生物质中,桉树与造纸污泥混合的综合燃烧性能最好,蔗渣最差。稻草在混合物中质量为30%时,燃烧所需的平均活化能最小,为139.01kJ/mol(FR)和143.39kJ/mol(FWO),桉树在混合物中质量为10%时,平均活化能最小值为162.74kJ/mol(FR)和167.03kJ/mol(FWO),蔗渣在混合物质量为30%时,平均活化能最小值为173.69kJ/mol(FR)和171.78kJ/mol(FWO)。褐煤/烟煤与污泥混合燃烧时,褐煤/造纸污泥混合物的综合燃烧性能较好。混合物的着火性能随着污泥混比的增加而提高,混合物的燃尽和燃烧性能随着污泥混比的增加而降低。烟煤在混合物质量为10%时,平均活化能最小值为65.19kJ/mol(FR)和70.11kJ/mol(FWO),褐煤在混合物质量为30%时,平均活化能最小值为49.58kJ/mol(FR)和59.90kJ/mol(FWO)。4.采用CFD技术建立垃圾炉排炉焚烧炉燃烧的数值计算模型,通过实际运行测量数据验证了模型的可靠性,分析了不同含水率污泥改变掺烧比例与垃圾在焚烧炉内的混合燃烧和污染物排放特性,分析了污泥与生活垃圾无害化协同处置的可行性。结果表明:不同测点预测值与测量值最大误差在5.68%以内,随着掺混污泥的质量占比上升,混合燃料的失重率从80.2%降到72.4%,第一垂直烟道出口的烟气中CO的含量均低于5×10-4mg/Nm3,NO的含量均低于162mg/Nm3,竖直方向烟气平均速度为2.6m/s,保证了烟气在第一烟道内850℃以上停留时间大于2s。最后评价了本文的特点,给出了重要结论,总结了创新点,并提出了值得进一步研究的问题。