随着我国社会经济的发展和人们生活水平的提高,一方面城市可燃固废产量逐渐增加,另一方面居民对城市固废的无害化处理诉求也愈加强烈。以热解、气化、气化熔融为代表的新一代可燃固废“控氧”热处理技术,因其低污染、能源化、减量化,是未来城市固废热处置技术的发展趋势。其中,热解、气化不仅是可燃固废重要的热处置方式,也是控氧燃烧技术的关键步骤。进一步加强复杂多组分可燃固废热解气化反应机理研究,并根据我国可燃固废高水分、低热值的特征,对实际固废的热解气化工艺过程进行优化对可燃固废进行清洁能源化利用发展具有重要意义。基于以上分析,本主要内容和结论如下:(1)研究表明城市可燃固废部分组分共热解存在交互作用现象,即共热解结果不能采用单组分热解结果直接进行加权表征。为了研究不同固废共热解的交互作用机理,以及交互作用大小对实际工程应用中固废共热解的影响规律。本文采用热重实验方法对生物质固废中不同“基元”组分(半纤维素、纤维素、木质素)和不同塑料共热解的交互作用机理进行研究。通过“Bigass”函数对生物质可燃固废的热重实验失重速率曲线进行拟合,确定其“基元”成分组成。采用回归拟合的方差分析方法,将不同“基元”和不同塑料聚合物共热解的交互作用程度大小进行定量分析。研究结果表明:生物质中不同“基元”组分和不同塑料共热解的协同作用各不相同。纤维素和PVC共热解的交互作用程度最为明显,偏离度高达58.4%;纤维素使PP、PS的热解过程向高温方向偏移,且PP的偏移更明显。木质素使PE的热解过程向低温方向偏移。其余“基元”组分和塑料共热解的交互作用都可忽略不计。纸巾/PP、纸巾/PS、包菜/PP共热解的交互程度随升温速率增加而减小,但包菜/PE呈明显增加。实际可燃固废共热解过程中,只需考虑生物质固废中木质素“基元”组分和塑料PE共热解的交互作用影响。(2)为了考察高水分实际可燃固废的热解能耗,并获得相应最佳自热解平衡工况运行条件参数。本文在单组分可燃固废热解过程吸热量的DSC测量基础上,结合实际可燃固废物理特性以及单组分固废热解实验数据,对实际可燃固废的热解热工性能进行分析计算。结果表明:单组分热解过程的热解需热很小,不超过燃料自身热值的10%。对于实际可燃固废,干燥热占有热解需热的绝大份额。塑料的热解热工性能要明显优于生物质固废。要提高可燃固废热解过程的热工性能,控制水分是关键。若热解作为可燃固废“控氧”热转化的中间环节,热解温度应该控制在500℃左右。此外,通过对以焦炭为热源的自热式热解工艺能量平衡进行计算,得到水分对热解运行参数的影响规律。计算结果为固废热解处理技术的设计运行提供参考依据。(3)自气化不仅是城市可燃固废热转化重要技术之一,也是控氧燃烧技术的一个关键步骤。城市可燃固废由于水分高、热值低,不能达到最佳自气化条件。以碳临界气化和吉布斯自由能原理为基础,对实际可燃固体废弃物达到最佳自气化条件的水分和灰分限制进行模拟研究,并对相应的最佳气化运行参数例如过量空气系数、气化温度,以及预热空气温度给予了分析。模拟结果表明:在无外热源的情况下,对于给定可燃物成分和灰分的可燃固废,要达到最佳气化条件,存在一个水分临界值。当水分小于或等于该临界值,固废可进行最佳气化。当水分超过该临界点,气化效率和产气热值将随水分的增加急剧降低。可燃固废达到最佳气化的运行参数条件为:水分15.5～27.8%,灰分10～30%,固废热值10.1～17.3MJ/kgwaste,过量空气系数0.20～0.26,预热空气温度300～400℃,对应的气化结果为气化温度600～650℃,产气热值6.0～6.8MJ/Nm3。(4)城市可燃固废热处置技术运行过程中需要根据燃料热值及时调整相关运行参数。由于城市固废组分的极大不均匀性,加入反应器的固废热值时刻发生变化,而城市可燃固废热值测量过程耗时耗力。因此有必要建立一种误差在工程实践范围之内,基于湿物理成分比例的简便、快速的热值预测方法,以供不同热处置技术的设计运行提供参考。通过对20多种单组分固废进行热值测量,以及不同气候条件下单组分实际固废的水分测量统计基础上,提出了一种简单、快速的基于我国湿物理成分可燃固废的热值预测模型:Qnet,MSW= 219PPl109(PPa + PWo + PTe)。本文收集从1994年至2012年31个我国主要城市103组城市可燃固废数据对该模型预测效果进行评价。结果表明:该模型预测效果要优于现有世界上其它5个基于固废成分热值预测模型。该方程预测的绝对平均误差为18.21%,在实际工程应用的允许误差方位范围之内。该预测模型对于相关的城市可燃固废热转化系统的设计和运行具有重要意义。