含油污泥是石油开采和加工过程中产生一种有害污泥,它不仅占用大量的土地资源,对周围的土壤、空气、地下水都会造成污染。针对含油污泥自身的燃烧特性,上海交通大学提出一种采用异密度循环流化床焚烧处理含油污泥的方法。异密度循环流化床是一种采用石英砂颗粒作为流化床媒体物料、组合式高温漩涡分离器、炉膛为变截面结构形式的循环流化床。为了更好地应用这种异密度循环流化床焚烧处理含油污泥的技术,本文结合含油污泥的燃烧特性,建立了异密度循环流化床炉内焚烧含油污泥的整体数学模型,通过编制程序计算出相关炉内参数,并与现场试验数据进行对比与分析。首先,对含油污泥的燃烧特性进行了实验研究,给出了含油污泥样品的理化特性数据,进行了含油污泥的热解与燃烧热重分析与差热分析实验,通过对比分析了含油污泥的燃烧与热解的热重曲线,发现含油污泥的可燃物质来自于其热解产物。为此,在不同温度下,进行了含油污泥的恒温热解研究,测定了含油污泥在不同温度下主要热解产物的产率,并给出了这些热解产物的产率以及挥发分析出的实验关联方程式。另外,还在一个小型流化床实验台进行了含油污泥的燃烧实验,实验表明含油污泥不仅在密相区发生燃烧,而且在稀相区已有一部分挥发分燃烧。其次,建立了异密度循环流化床相关的子模型,主要包括炉内传热模型与流动模型。并重点研究了石英砂床料磨损与破碎模型、密相区表面固体颗粒夹带率的数学模型、组合式高温漩涡分离器的分级分离效率模型等。在完成这些子模型之后,结合这些子模型构建了非等高小室模型。即依据所建各子模型,构建各小室的质量平衡方程与能量平衡方程来求解炉内的温度分布、炉内传热系数分布以及气相成分分布等炉内燃烧特性参数。最后,进行了20t/h异密度循环流化床炉内焚烧含油污泥现场实验。描述了20t/h异密度循环流化床焚烧处理含油污泥现场启动、调试与运行测试方法。对比分析了掺烧水煤浆的三种工况实验数据与整体数学模型结果,发现模拟计算值与实验值都基本吻合,这说明本论文所建立的异密度循环流化床焚烧处理含油污泥炉内整体数学模型是合适的、可靠的。之后,以所建立整体数学模型为基础,通过改变整体数学模型中的相关参数,包括含油污泥的焚烧处理量、含油污泥挥发分含量、灰分含量与水分含量、过量空气系数、炉膛高度及受热面面积等参数,来模拟分析这些参数的变化对炉内燃烧特性的影响。模拟发现炉内温度一般随含油污泥的焚烧处理量的增加、含油污泥挥发分含量的增加、灰分含量与水分含量减少、炉膛高度与炉内受热面面积的减少而增加。但是,过量空气系数的变化对炉内温度的影响在炉膛下部和上部呈现出不同的特点。在炉膛下部,当过量空气系数增加时,由于送入的冷风量增加,床温会随着过量空气系数增加而降低,而在炉膛上部,过量空气系数过高或过低都可能导致炉温下降。除此之外,还同时模拟分析了其他炉内燃烧特性参数如炉内换热系数、烟气成分随这些参数变化的影响结果。