钙基循环法是捕集火电厂烟气中CO₂有效技术之一,碳酸钙在再生反应器中分解需要使用煤炭的富氧燃烧提供热量,既浪费能源,也使得燃烧污染物SO₂混入浓缩气中不利于CO₂提纯,同时使再生的钙基吸收剂中毒失活。本文提出使用低硫含量的干化市政污泥作为替代燃料,对其进行水热处理降低燃料中氮含量,减少燃烧过程中NOx的排放,从而实现污泥的清洁资源化利用。本文利用了自行搭建的大物料量热重分析仪、竖式反应炉以及化学吸附仪等设备依次进行了以下三个方面的研究:（1）不同富氧气氛下干化污泥的热化学反应,分析干化污泥在O₂/CO₂气氛下的燃烧特性;（2）改性污泥的低氮处理及其燃烧特性研究,分析水热反应对降低污泥氮含量的影响,并建立改性污泥的燃烧反应动力学模型;（3）干化和改性污泥的燃烧对碳酸钙分解的影响。在自行搭建的大物料热重分析仪上研究了O₂/N₂和O₂/CO₂气氛下污泥的燃烧特性。研究结果表明:O₂/CO₂气氛促进了污泥的燃烧,污泥燃烧气氛在O₂/CO₂为30%/70%时,各燃烧特征温度均较低,燃烧特性指数S最大值为18.78×10^-10(min^-2·^oC^-3)。使用反应釜对污泥进行水热处理,在竖式固定床反应炉上研究改性污泥的脱氮效果,分别使用大物料量热重和常规热重分析仪比较研究改性污泥低氮处理及燃烧特性。研究结果表明:随着水热温度的升高,改性污泥中氮含量逐渐降低。随着水热温度的增加,改性污泥的燃烧特性指数逐渐下降。水热处理是减少O₂/CO₂气氛下污泥燃烧产生NOx排放的有效方法。当水热温度从200 ^oC升高到280 ^oC时,改性污泥燃烧排放NOx的减少率从6.05%显着增加到40.46%。在水平管式炉以及化学吸附仪和裂解-气质联用仪上研究污泥燃烧对碳酸钙分解的影响。研究结果表明:在CaCO₃分解过程中形成了良好的孔结构。这促进了污泥燃烧过程中释放的有机物的吸附,并降低了CaCO₃的相对分解率。