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当前一次能源短缺,开发可再生能源尤为重要。我国城市污泥产量高,焚烧能有效处理城市污泥,但城市污泥热值低,燃烧过程中需要添加辅助燃料。生物质作为可再生能源是一种理想的辅助燃料,但未经预处理的生物质原料能源品质低,与城市污泥混合燃烧效果不佳。针对以上问题,本文以玉米秸秆为生物质原料,采用水热法对玉米秸秆进行炭化处理,对水热炭理化特性、水热炭与城市污泥混燃特性及混燃过程中污染物排放特性进行了深入研究,具体如下:采用水热法在不同温度下(200℃,230℃,260℃)制备玉米秸秆水热炭,研究所得水热炭的理化特性及燃烧特性。结果表明:随着温度的升高,所得水热炭质量产率逐渐减小,能量产率在水热温度为230℃时达最高,为63.68%,固定碳含量和热值逐渐增大,挥发分含量及氧含量逐渐降低;水热处理后,样品主要发生脱水、脱羧基、缩合及芳构化反应,水热温度越高,反应越剧烈,水热炭芳香特性越强;随着水热温度的升高,所得水热炭的燃烧曲线向高温区偏移,着火温度不断增大,燃尽温度不断下降,水热温度为230℃时的综合燃烧特性指数最大。玉米秸秆经水热处理后,其理化特性及燃烧特性均得到不同程度改善,适宜作为燃料。采用热重分析法研究城市污泥、玉米秸秆水热炭及共混物的燃烧特性与反应动力学,并采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算其燃烧过程中活化能。结果表明:增大升温速率将导致热重曲线向高温区偏移,发生热滞后现象;增大共混物中玉米秸秆水热炭的比例将导致各阶段失重速率增大,着火性能不断下降,燃烧性能不断增强;城市污泥与玉米秸秆水热炭混合燃烧过程中存在协同交互作用,并且在玉米秸秆水热炭掺混比为50%和70%时作用最显著;FWO法适合求解城市污泥、玉米秸秆水热炭及共混物的燃烧过程中的动力学参数,共混物中玉米秸秆水热炭的掺混比为50%和70%时,其混合燃烧的平均活化能下降最显著。通过管式炉燃烧系统研究掺混比例和燃烧温度对城市污泥掺混玉米秸秆水热炭燃烧过程中CO、NO和SO2排放的影响。结果表明:随着共混物中玉米秸秆水热炭掺混比的增大,燃烧过程中CO和NO排放量逐渐增多,SO2的排放量总体呈下降趋势;燃烧温度为800℃时共混物的CO排放量最低,随着燃烧温度的升高,共混物NO排放量逐渐减少,SO2排放量逐渐增加。本文可为城市污泥与玉米秸秆水热炭混合燃烧及燃烧过程中的CO、NO和SO2排放提供参考依据。