包括危险废物、污泥和生活垃圾的固体废物产量巨大、性质复杂,含有病原体、重金属、有机污染物等众多污染源,如若处置不当极易破坏生态环境。热处置法因能在短时间内实现固体废物的大幅减容、病原体消杀、有机物分解和热能回收等优势而成为固体废物处理处置研究热点。但是针对单一固体废物建设焚烧厂等热处置设备存在物料波动性大、工程建设周期长和投资成本高等问题,而多种固体废物协同热处置则具有降低处理成本、实现烟气集中净化等优势,受到越来越多的重视。然而,不同种类固体废物的理化性质差异巨大,协同热处置过程中会产生复杂的交互反应,对燃烧热稳定性、灰熔融特性和烟气污染物排放等热处置关键参数产生重要影响。对此,本文在国家重点研发项目《有机危废高效清洁稳定焚烧处置技术与装备》的支持下,以实现固体废物的无害化资源化热处置为目标,以危险废物、污泥和生活垃圾为研究对象,针对多种有机危废协同焚烧、污泥和垃圾在炉排炉中协同焚烧、污泥和垃圾焚烧飞灰协同烧结等三种应用场景,研究了协同热处置过程中交互反应机理、热化学反应动力学机理、灰熔融特性、晶相结构转变和污染物排放规律等内容,为固体废物的高效清洁稳定协同热处置提供理论基础和技术支撑。本文首先针对集中式危险废物焚烧厂焚烧多种危险废物带来的交互反应机制不清的问题,研究了多种有机危废的热失重特性、主要元素组成和灰熔融特性等,为多种有机危废协同焚烧研究提供基础。所选取的十五种有机危废的灰分、挥发分和固定碳的含量范围分别为0.08～85.50%、13.62～97.31%和0.76～36.64%,其理化性质差异明显。有机危废燃尽温度范围为477.8～1364.9°C,对于高燃尽温度物料应严格控制掺混比并采取提高炉温、多次添加的掺烧方式。进一步选取三种典型有机危废进行协同焚烧研究,结果表明灰熔点和水分呈现较强非线性规律,而固定碳则表现较弱非线性规律。针对具有非线性加权特性的灰熔点,创新性建立了用于配伍计算的灰熔点计算神经网络模型,可大幅提高危废配伍时灰熔点加权计算的精度,平均相对误差从目前的7.2%降至1.1%。污染物排放规律研究发现由于印染污泥挥发分燃烧产热和金属氧化物的催化效果,使得包含印染污泥的复配体的固定碳燃烧失重峰提前约60°C。大部分工况下复配体之间的交互反应有助于抑制SO2排放,而对氯元素的挥发有促进效果。SO2主要是被Ca O等碱性物质固定在焚烧底渣中,而氯元素的挥发促进效果主要是由于与Fe Cl3等低熔点氯盐的结合和金属氧化物对含氯有机物分解、燃烧的催化效果。其次,针对污泥与垃圾在焚烧炉排炉中协同焚烧所面临的飞灰产量大、炉排漏渣率高和热灼减率超标等问题,研究了污泥造粒预处理工艺、颗粒燃烧灰渣特性和掺烧对燃烧工况的影响。结果表明环模造粒机适用于干化污泥造粒,结合颗粒焚烧灰渣特性发现最佳造粒含水率范围为25～35%、最佳造粒颗粒直径为8 mm;随着污泥造粒颗粒含水率下降和颗粒直径上升,造粒颗粒的抗压强度上升、燃烧比表面积下降,进而导致焚烧渣量上升、飞灰量降低、热灼减率上升。相比于污泥粉末,8 mm造粒污泥颗粒（含水率28%）焚烧产生的飞灰量从3.82%下降至3.11%,并且焚烧底渣热灼减率仅为1.75%,这说明污泥造粒预处理工艺可降低飞灰量、炉排漏渣率和热灼减率。扣除污泥造粒增益成本后干化污泥造粒掺烧成本仅为50.84元/吨,说明协同焚烧工艺技术具有较好的可行性。最后,针对垃圾焚烧飞灰烧结过程中存在能耗高、产物氯含量超标和重金属易浸出等问题,研究了污泥与垃圾焚烧飞灰协同烧结工艺。针对八种飞灰的实验结果表明飞灰的热失重特性可分为五个阶段,但是炉排炉飞灰由于含氯量远高于流化床飞灰,其失重率（34～70%）远高于流化床飞灰（8～27%）。飞灰的熔融动力学分析结果表明机理模型主要为随机成核和随后生长、反应级数和三维扩散模型,炉排炉和流化床飞灰的活化能范围分别为466.0～1016.2 k J/mol和380.1～636.6 k J/mol,而两者复配体的活化能范围为360.3～680.0k J/mol,相比于原始飞灰更低的活化能意味着复配体熔融反应更低的能耗。由于污泥中高含量的铁和铝元素易于在高温热处置过程中形成氯化物,使得复配体的实际氯元素挥发率（80.5～98.2%）远高于其线性加权理论值（27.0～42.9%）;污泥中高含量的Si O2和Al2O3易于同飞灰中Na2O、Mg O和Ca O等碱性氧化物形成低温共熔体,而复配体的灰熔点相比于原始飞灰平均下降115°C;当两种不同类型的飞灰的掺混比为45%,复配体的灰熔点均达到最低值。协同烧结热处置有助于提高Cd、Cr、Pb和Ni等重金属的固化率,部分工况下热处置产物的重金属浸出毒性符合我国建材原料利用相关标准。