随着经济的发展和人口的增加,产生了越来越多的城市固体废弃物（MSW）,造成了严重的环境压力和社会问题。在众多城市固废处理技术中,热化学转化技术（气化和燃烧）以其减容量大和资源回收的优势获得了越来越多的关注。但是MSW固有的高含水率和低热值的特点,在很大程度上限制了该技术的大规模发展。若采用掺混一定比例的煤,实现城市固废和煤的共气化/共燃烧就能克服MSW单独处理的难点。此外,富氧技术不仅能够减少污染物的排放,还有利于CO₂的存储和捕集,降低温室效应。如果将这两个技术结合起来,可以实现MSW更好的无害化处理。基于此背景,本文对MSW和煤的富氧共气化/共燃烧技术进行了全面深入的研究,为实现MSW的环境友好处理和资源回收提供了可行性的技术方案。基于热重实验和复杂反应动力学理论,研究了MSW和烟煤（BC）在CO₂气氛下的共气化特性。发现MSW的气化过程主要分为四个阶段,而BC的气化过程只有三个阶段,煤焦的气化反应温度要远高于MSW焦,并且在混合物的焦炭气化阶段发现了明显的协同效应。基于Starink和Flynn-Wall-Ozawa（FWO）两种方法对共气化过程的动力学参数进行了分析,并结合Malek法确定了反应的最概然机理函数,同时对共气化过程的热力学参数进行了分析和计算。当烟煤的掺混比为40%时,混合样品共气化过程的平均活化能达到最小值184.13 k J/mol,因此从动力学的角度看60MSW40BC样品可能是一个较优的MSW和BC混合比例。对于此样品,模型F6、A1和D7更适合于描述轻质挥发份释放、重质挥发份分解和焦炭气化的三个主要阶段。此外,通过热力学参数的分析得出该样品气化的ΔH、ΔG和ΔS的平均值分别为176.82 k J/mol、257.89 k J/mol和-89.16 J/mol·K。基于上述研究对MSW和煤半焦在富氧气氛下的共燃特性和动力学参数进行了研究。结果发现,在空气和30O₂/70CO₂两种气氛下,MSW的添加和更高的氧气浓度都有助于提高混合物的共燃特性,在O₂/CO₂气氛下的燃烧过程DTG曲线峰值数的减少表明了CO₂的存在有利于半焦的燃尽。富氧共燃过程的协同效应主要发生260-650℃之间。此外,平均活化能E_a随着氧气浓度的增加呈上升趋势,而且30O₂/70CO₂气氛下燃烧过程的平均活化能更接近于空气气氛下的,通过计算得出50MSW50LCSC样品在30O₂/70CO₂气氛下共燃过程的E_a,ΔH,ΔG和ΔS分别是140.86 k J/mol,138.33 k J/mol,161.94 k J/mol和-41.44 J/mol·K。对于MSW/BC的富氧共气化过程,本文以零维热力学平衡模型和三维数值模型进行了详细的探究。首先,基于系统吉布斯函数最小化的原理建立了一套集成的MSW/BC富氧共气化系统,并对系统主要运行参数进行了分析。随着气化温度的升高,气化系统表现出更好的气化性能;随着R_c比的增加,能够增强水煤气变换反应朝逆向进行,导致H₂摩尔分数下降;随着MSW掺混比R_M的增加,共气化系统中CO的摩尔分数、CGE和OEE均逐渐降低。该系统相对较优的运行参数为T=900℃,R_o=0.2,R_c=0.5和R_M=0.6,此时系统的OEE为0.57。基于欧拉-拉格朗日方法,对MSW/BC富氧流化床共气化过程进行了三维全回路的数值模拟,重点探究了不同氧气浓度下炉内的气固流动特性、温度场和组份场的分布特性。发现与空气气氛下的共气化相比,21O₂/79CO₂气氛下的温度场相对要低一些,30O₂/70CO₂气氛下更容易实现与空气气氛相似的温度场。随着氧气浓度的增加,共气化的温度场、CO、H₂和CH₄的浓度分布也都表现出增高的趋势。此外,富氧共气化出口位置的合成气（CO+H₂）的摩尔浓度较空气下的更大,表明富氧条件有利于提高MSW/BC共气化的合成气质量。基于一个实际MSW焚烧发电厂的运行数据,设计并建立了MSW/BC富氧共燃烧发电系统的全流程仿真模拟。并对燃烧系统进行了敏感性分析,着重探究了燃烧温度和过量氧气系数对烟气主要成分的影响规律,以及系统能耗的优化分析。结果表明,O₂/CO₂气氛下系统NO_x的生成量要明显低于空气气氛下的生成量,96%的供氧浓度是一个较佳的选择,优化后系统的净发电效率提升了2.69%。另外,烟煤的添加也进一步的提升了富氧系统的净效率,达到11.65%,同时该系统的电力生产成本也随之提升到148.40€/MWh。