垃圾焚烧技术以其二次污染排放少、减容减量比大等优点已成为发达国家垃圾处理的主要方式，势必也将成为我国垃圾资源化利用的重要方向。为了达到更为严格的排放指标，焚烧二次污染中的二恶英和重金属是重点关注的污染物，而飞灰在焚烧中是二恶英和重金属的主要载体。对二恶英和重金属的最终处置主要针对飞灰进行。熔融固化是一种较好的飞灰无害化处理方法，但受能耗过大和后续烟气处理的限制，目前在国外也只有少量的应用。为推进飞灰熔融技术在我国的应用，本文构建了一种新型的利用煤辅助燃烧的垃圾焚烧飞灰熔融处理系统，并从以下几个方面开展理论与实验研究：1、利用综合热分析仪，对飞灰的熔融特性进行TG-DSC实验研究，分析了各种因素，如气氛、升温速率和CaO、SiO₂、煤粉等添加剂对飞灰熔融的失重段、温度范围、熔融吸热量等的影响，为后续计算和实验研究提供基础数据；2、建立基于Aspen Plus的飞灰熔融系统计算模型，针对选用的飞灰和煤样，在设定的捕渣率90％下，对飞灰熔融系统进行了热力学计算，分析了各操作参数对系统熔融室出口温度和烟气成分的影响；依据计算结果和煤粉旋风燃烧的经验分析，得出各参数的优化取值范围，为后续系统计算和实验装置设计提供指导；3、集成飞灰熔融和发电技术，建立起系统热力学分析与经济分析模型，完成系统的模拟计算、可行性分析与经济评价。得到建设投资、运行成本和经济效益等结果，为建立燃煤的飞灰熔融处理厂提供参考；将本系统与电力式、燃油式熔融系统进行投资费用、处理成本上的对比分析；比较了焚烧+熔融系统和气化熔融系统的技术特点和经济性，为两种垃圾处理技术在我国的发展提出建议；4、完成实验系统的设计和实验台搭建的前期工作，包括主反应装置的设计、辅助系统的设计选型和测量分析手段的选择，并制定了较为完整的实验研究计划，为以后继续进行实验研究工作打下了较好的基础。