热解-燃烧一体化处理工艺能够实现油泥的减量化、资源化综合利用。该工艺充分结合热解法和燃烧法的优点,通过热解可以高效回收热解油和热解气,剩余的热解焦可作为固体燃料燃烧发电。目前,国内外学者对油泥的热解和燃烧方面做了大量的研究,但有关热解焦的燃烧以及污染物排放特性的研究还有所欠缺,该研究对油泥的大规模综合利用具有重要的现实意义。研究成果将为油田油泥热解-燃烧一体化工艺的深度开发提供重要的基础数据和理论支持。为了获得热解焦的基础燃烧特性和污染物析出规律,首先在热重-质谱联用仪上对热解焦进行了热重分析。结果表明:热解焦燃烧过程主要分为结晶水挥发、挥发分析出并燃烧、固定碳燃烧和矿物质分解阶段。较低制焦温度下的热解焦呈现出更好的燃烧特性,且添加微藻渣能够改善热解焦颗粒形态,增强热量传递效率,提高了热解焦燃烧特性。由于微藻渣中低结合能且弱稳定性的含氮化合物较多,掺混微藻渣燃烧能够促进NH3和HCN的析出。当微藻渣掺混比为25%时,NO和NO2析出强度明显降低。燃烧温度（T）、微藻渣掺混比（φ）和过量空气系数（α）等关键参数对固体燃料燃烧特性具有重要影响。在连续进料管式炉反应系统中研究了这些参数对热解焦燃烧和污染物排放特性的影响规律,并对燃烧过程中N、S元素迁移转化特性进行系统研究。结果表明:NOx排放量在800～900℃之间逐渐增加,之后随着燃烧温度的升高逐渐降低。添加微藻渣能够降低污染气体的排放,当掺混比为25%时,NOx排放量达到最低值。热解焦中氮元素和硫元素存在形式分别为N-5、N-Q和S2-、S4+、S6+,而微藻渣中为N-5,硫元素形态未被检出。随着燃烧温度升高,热解焦中N-6完全转化为N-X和含氮气体,燃烧温度从900℃增至1000℃时,S4+含量增加而S6+含量降低,升至1100℃时,高温能够促进SO2转变为SO3,部分SO3会与热解焦中的无机矿物质反应使得S6+和S2-增多。最后利用ICP分析耦合FactSage模拟研究了热解焦燃烧过程中As、Cr、Pb、Zn的热变迁行为。结果表明:随着掺混比的增大,As、Cr、Pb和Zn的释放率先增大后减小,其中Pb和Zn的总体释放率最大且变化较小,当掺混比超过25%时,Cl-的结合作用要逐渐弱于矿物质对重金属的捕集作用,使得重金属的释放率减小。随着燃烧温度的增大,Cr、Pb、Zn元素的释放率逐渐增大后趋于稳定,燃烧温度的升高促使这些重金属元素转化为易挥发态,并且为重金属的气化提供了能量。