随着我国城市化进程的不断推进,工业生产和日常生活所产生的废弃物逐渐引发污染问题。城市污泥作为城市化进程的产物,处置不当极容易造成二次污染,危害环境和人类健康。利用水泥窑炉协同处理城市污泥是实现污泥资源化、减量化、无害化的有效方式之一。因此,研究水泥窑炉在生产过程中掺烧城市污泥后烟气的排放特性,对于工业生产和环境保护方面意义重大。本文从水泥窑炉烟气多污染物生成过程出发,系统性地分析了水泥窑炉掺烧城市污泥的生产煅烧过程及烟气处理过程的反应机理。利用Aspen Plus建立了水泥窑炉掺烧城市污泥多污染物的生成及处理过程的仿真模型;基于仿真模型,对比了不同掺烧条件、温度和炉内燃烧气氛对多污染物浓度的影响;同时为了对实际水泥窑炉烟气污染物处理系统进行深入研究,采用了现场实际测试的方法,通过改变窑炉喷氨量、污泥掺烧量获得了SO2浓度、NOx浓度和氨逃逸浓度等数据,利用偏相关分析法对获得数据进行分析。主要研究结论如下:（1）通过测试数据验证水泥窑炉掺烧城市污泥多污染物的生成及处理过程的仿真模型可靠性强。结果表明:燃烧室/分解炉和回转窑模型与实际结果相对误差在8.5%以内,五级旋风预热系统和烟气处理系统的模型仿真结果与实际测量值吻合度较高,误差值在5%以内,能够较好地反应真实水泥窑炉掺烧城市污泥的实际情况。（2）掺烧城市污泥会降低水泥窑炉分解炉炉内温度和NOx浓度,使SO2、NH3浓度上升,而污泥含水率的增大会降低SO2浓度,提高NOx浓度。在水泥窑炉中掺烧污泥使炉内温度从968℃降低至920℃;同时城市污泥在分解炉内燃烧,会分解出污泥中含有的氨氮化合物和硫化物;且随着污泥掺烧量的增加,会使得烟气中的SO2和NH3浓度上升,NOx浓度下降。（3）分解炉的氧气浓度影响烟气中NOx、SO2生成,而形成CO还原性气氛会抑制NO的生成。过量空气系数从1.05变化到1.25,NOx浓度由200 mg/m~3升高到448mg/m~3,SO2浓度由425mg/m~3下降到230mg/m~3;CO浓度由26mg/m~3变化到990mg/m~3,NOx浓度由585mg/m~3下降到154mg/m~3。（4）在日产6000t水泥的窑炉煅烧中将污泥的掺烧量控制12t/h,同时限制炉中的过量空气系数在1.15,以及在炉中形成较强还原性气氛的条件,可以综合有效控制NOx,SO2和NH3浓度。（5）通过控制协同处置污泥系统掺烧量和SNCR系统喷氨量可以有效降低NOx排放浓度,脱硫系统可有效减少氨逃逸的现象以及脱除SO2,布袋除尘器对于脱除粉尘颗粒有较强的脱除效果。SNCR系统的动态变化对于NOx浓度影响最大,二者相关性为-0.595,对SO2浓度影响较小,二者相关性为0.145;协同处置污泥系统的变化对NOx浓度影响最大,二者相关性为-0.742;湿法脱硫系统的动态变化对SO2浓度影响最大,二者相关性为-0.33。以上研究方法和结论对于掺烧城市污泥的水泥窑炉行业多污染物控制具有一定的借鉴和指导意义。