在能源工业向低碳化、绿色化转型的当下,焚烧可燃固废发电具有显著的经济、环境和社会效益,因此得到了国家的经济支持和技术推介。在我国工业化与城镇化的长期发展过程中,所产生的工业有机固废产量大、种类多、处置难,因此开发多源有机固废协同处置装置势在必行,特别在提升处置热值适应性、提高热转化效率、延长使用寿命等方面更是需要深入研究。应用强化传热元件,实现对可用能的充分利用以提高蒸汽参数,有助于挖掘炉排炉在协同处置有机固废热转化过程中的节能潜力。本文在国家重点研发计划项目“垃圾焚烧设施高效协同处置工业有机固废关键技术”（2020YFC190093）的支持下,以提高热能利用效率为目标,研究螺旋结构元件的强化传热机理,探索其在炉排炉中的应用,并从（火用）效率的角度对使用强化传热技术后的整个系统进行能效评估。主要工作和成果如下:（1）深入研究了螺旋槽纹管的头数、槽深、螺距等不同特征对流场分布和流动细节的影响,评估了包括换热能力及不可逆损失在内的强化传热特性。结果表明,从热力学第一定律的角度出发,在泵功消耗相同的情况下,八头螺旋槽纹管的换热能力最高;从可用能损失的角度出发,随着雷诺数的增加,六头螺旋槽纹管产生的不可逆损失更趋于稳定。基于螺旋结构能够产生二次流、强化传热的特性,设计了一种复合型螺旋槽纹管,并通过调整各段长度、改变螺旋槽纹管段的结构参数及旋向的方式优化了结构。相比传统螺旋槽纹管,在对流换热过程中复合型螺旋槽纹管的（火用）损能够减少8.13%～14.93%。（2）推导了管内对流换热过程中可用势损失的表达式,获得了使用含螺旋结构扰流片后流体可用能的变化,结合换热能力优化了螺距比等关键结构参数。搭建了实验测量装置,对螺旋扰流片的传热特性和损失特性进行分析,发现实验测量值均略高于模拟计算值。此外,对于两种含螺旋结构的新型扰流片进行参数化分析。结果表明,对于多通道扰流片,在产生不可逆损失最小的前提下,通道数为2且螺距比为1.5时,可实现换热能力最大化。对于错开式扰流片,在高雷诺数工况下,增加螺距比能够减少可用能损失;在低雷诺数工况下,则相反。在不同雷诺数工况下,减小前后单元扰流件间的偏转角度均可减少可用能损失。（3）将螺旋槽纹管应用于炉排炉中第一级低温过热器内,通过响应面方法研究结构参数对蒸汽侧传热性能的影响,拟合了努塞尔数、阻力系数等目标变量与自变量螺距比和槽深比之间的关系。结果表明,随着雷诺数的增加,场协同角变化幅度较小,同时蒸汽侧损失的可用能所占比例不断提高。螺距比为0.4且槽深比为0.125时,因温差导致的可用能损失达到最小。据此,基于可用势理论推导得到换热器中热（火用）损数的具体表达式,可用于定量分析因温差导致的可用能损失,有效规避了“熵产悖论”现象。（4）探索性地在炉排炉中的竖直烟道内应用螺旋扰流片,基于正交试验法讨论了改变行间距、列间距以及安装角度时,炉内烟气在流动过程中速度不均匀程度和温度不均匀程度的改善效果。结果表明,二烟道内单独布置螺旋扰流片时,其流场均匀程度优于扰流片单独安装于三烟道内的情况。二三烟道按照最优组合方案同时使用螺旋扰流片时,可用能的利用效率达到最大值。在此基础上,同时将螺旋槽纹管应用于低温过热器内,炉排炉中被利用的有效能数量占总输入可用能的比例得到进一步提升。据此提出了优化（火用）效率的概念,克服了传统（火用）分析法计算过程繁琐、需要参数过多的弊端,从宏观角度实现了对强化传热技术应用系统的快速能效评估。