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城市生活垃圾的无害化、减容化和资源化处置一直是生态文明建设的重要内容,十四五规划表明我国努力争取2060年前实现碳中和,富氧燃烧技术是采用高纯度的氧气代替助燃空气,同时辅助以烟气循环的燃烧技术,可获得高达富含80%体积浓度的CO2烟气,是十分有前景的二氧化碳捕集技术之一而备受研究学者的关注。将城市生活垃圾焚烧耦合富氧燃烧的技术优势可实现大规模的碳减排。针对城市生活垃圾组分复杂多变、城市生活垃圾焚烧过程重金属行为特性异常复杂的特性,以探寻城市生活垃圾典型组分富氧燃烧重金属迁移转化规律、寻找该过程高效的重金属控制手段为目标,开展城市生活垃圾典型组分在空气气氛以及富氧燃烧下重金属迁移转化的研究,同时研究适用于该过程的重金属控制手段。首先,选取了城市生活垃圾中占比最高的厨余垃圾以及有机氯来源的PVC的城市生活垃圾典型组分作为研究对象,研究城市生活垃圾典型组分在空气气氛以及O2/CO2燃烧条件下重金属挥发规律,对比空气气氛与O2/CO2气氛下不同燃烧工况条件对城市生活垃圾典型组分重金属的挥发的影响,发现厨余垃圾底灰中的重金属含量为Cr>Zn>Cd,而PVC底灰中的排序为Zn>Cr>Cd。厨余垃圾和PVC燃烧的温度越高,Cd、Cr和Zn的挥发率越高。PVC中Zn的挥发受温度影响高于厨余垃圾,采用CO2/O2气氛代替N2/O2气氛可以在一定程度上降低城市生活垃圾典型组分中Cd、Cr的挥发率但反而使得Zn的挥发率升高。燃烧温度、PVC添加量对Cd、Cr、Zn的影响水平都是显著。随着添加到厨余垃圾中的PVC的增加导致燃烧灰分中Zn的含量降低;添加5 wt%的PVC的厨余垃圾中的降低了Cr的挥发速率,但是添加15 wt%的PVC导致了更高的挥发。Cr和Zn的挥发受CO2/O2比例高度影响而Cd的挥发受CO2/O2比例影响不显著。Zn在70CO2/30O2气氛下的挥发率要远低于在85CO2/15O2和80CO2/20O2气氛。其次,采用改性与未改性钙基添加剂进行O2/CO2气氛条件下城市生活垃圾典型组分燃烧重金属吸附实验,探究不同的钙基吸附剂类型在空气气氛以及富氧燃烧气氛下的重金属吸附性能。实验结果表明,燃烧底灰中元素含量Al>Cr>Zn,提高燃烧温度有利于Al在底灰中的固定,但增加了Zn的挥发。吸附剂对重金属的吸附量主要受金属类型的影响。未改性和改性CaO对Al的吸附性能较好,而CaCO3对Al的吸附性能较差,5wt%的CaO-10%Na2CO3和CaCO3-10%Na2CO3底灰中Al的含量分别为158.309和76.4548μg/g。CaCO3和CaO均不能作为Cr的吸附剂。燃烧温度为800℃时,添加5wt%改性CaCO3-10%Na2CO3吸附剂在80CO2/20O2,70CO2/30O2和60CO2/40O2气氛下燃烧Zn的RE值分别为0.1704、0.3851和0.4166,而添加5wt%改性CaO-10%Na2CO3吸附剂在80CO2/20O2,70CO2/30O2和60CO2/40O2气氛下燃烧Zn的RE值分别为0.2262、0.336和0.4647。CO2/O2比值对Cr和Zn的捕捉影响较大,对Al的捕捉影响较小,降低CO2/O2比值有利于Cr和Zn的捕捉。接着,采用氧化钙作为调理剂研究城市生活垃圾典型组分富氧燃烧重金属的分布,在管式炉中探究了氧化钙调理剂、调理剂添加量、燃烧温度以及富氧燃烧CO2/O2比例对城市生活垃圾典型组分空气、富氧燃烧重金属形态的影响。厨余垃圾样品燃烧后底灰中Zn主要以的不稳定态存在,CaO调理剂的添加使得弱酸提取态减少而可还原态则呈现出上升的趋势。CaO调理剂的加入减少了燃烧底灰中Al的弱酸提取态,但却同时提高了可还原态以及可氧化态。CaO调理剂的添加减少了Cr的弱酸提取态和可还原态。燃烧气氛由80N2/20O2变为80CO2/20O2可以让底灰中Al的可还原态向可氧化态转化,大幅度减少底灰中Cr的弱酸提取态而对于Zn的影响并不明显。CO2/O2气氛中O2比例的提高不利于CaO调理剂对厨余垃圾燃烧底灰中重金属元素向稳定态转化。最后研究厨余垃圾及厨余垃圾掺混经过HTC预处理脱氯的PVC的热失重特性,及其燃烧过程中的气体产物析出特性和演变行为。厨余垃圾燃烧过程分为三个阶段,而厨余垃圾掺烧经HTC处理的PVC燃烧过程存在五个阶段。厨余垃圾燃烧第一阶段（50℃-423.2℃）为厨余垃圾中包含的蛋白质、多糖以及大部分的脂质、纤维素、半纤维素及木质素的热分解。第二阶段（423.2℃-558.5℃）来源于厨余垃圾中较难燃烧的脂质和骨质的分解和燃烧。第三阶段（558.5℃-1000℃）为厨余垃圾中难分解的贝壳类的分解。FW燃烧、7FW-3PVC、7FW-3PVC200和7FW-3PVC260的表观活化能分别为219.13、195.58、161.44、183.70 k J/mol,经HTC处理的PVC降低了其着火温度和表观活化能,但同时也降低了其综合燃烧指数,这显示HTC预处理会降低PVC的燃烧性能。样品GS曲线吸收峰强度由高到低排序为FW燃烧、FW-PVC260、FW-PVC200、FW-PVC、FW热解。FW-PVC260比FW-PVC和FW-PVC200拥有最高的C-H,C=O,C=C吸收峰,最高的CO和最低的HCl排放。本文的研究结果有助于了解城市生活垃圾富氧燃烧过程中重金属的迁移转化规律,并为今后垃圾焚烧过程中重金属的控制,特别是厨余垃圾与PVC共燃过程中重金属的控制提供有效的信息,为城市生活垃圾无害化处理和碳减排工作提供新思路。