煤炭是我国能源消费的主体,近年来我国煤炭消耗量及发电煤耗逐年增长。煤中重金属在燃烧过程中以炉渣、飞灰、石膏、烟气等形式排放,对生态系统和人类健康造成严重威胁。本文以煤中Hg、As、Pb、Cr为研究对象,对电厂燃煤过程中重金属的形态转化、分布以及控制进行了较为系统的实验研究。本文首先采用逐级化学提取的方法,对煤及其固体燃烧产物中砷、铅、铬的形态转化、分布特征进行了分析。煤中砷、铅、铬的碳酸盐结合态、硫化物结合态、有机物结合态均主要向燃烧产物中残渣态转变。随着飞灰颗粒物的粒径减小,可交换态砷和残渣态铅的含量增加趋势最明显。与煤中形态对比,灰渣中不稳定形态重金属均有不同程度地减少,但可交换态砷却增加到1.76倍。在煤及其固体燃烧产物中,以细颗粒飞灰上的砷向周围环境的迁移能力和危害性最大。采用EPA Method 29对脱硫后烟气重金属浓度进行测试,同时测定了其他燃煤产物(包括除尘电区和袋区灰、炉渣、石膏等)重金属浓度,分析了满负荷下除尘和脱硫系统内Hg、As、Pb、Cr的分布特性,以及电袋复合除尘器(HPC)和湿法脱硫装置(WFGD)对多种重金属的脱除作用。结果表明:除尘系统中As、Pb、Cr在袋区灰富集程度更大,电区灰中分布总量更多。脱硫系统中4种重金属均向石膏大规模富集,以Hg在石膏中分布的比例最高。HPC能够协同脱除颗粒物上重金属,对As、Pb、Cr平均脱除率为85%;袋区能够有效捕集烟气中气态汞,袋区灰中Hg富集系数高达1.01,对Hg的脱除率达到50%。WFGD可在脱硫同时脱除细颗粒物及部分气态重金属,对As、Pb、Cr平均脱除率为82%,对Hg的脱除率达到91%。比较75%与100%负荷下Hg、As、Pb、Cr在除尘和脱硫系统内分布特性、脱硫后排放特性以及除尘和脱硫装置协同控制作用。结果表明:低负荷下电区灰中4种重金属的富集程度均高于满负荷,而石膏中重金属浓度均显著降低。负荷升高后脱硫后烟气中Hg、As、Pb、Cr气态、颗粒态浓度均有不同程度的增长,以气态As、气态Cr浓度增长最为明显,烟气中各元素浓度由大到小依次为Cr>As>Pb>Hg,而低负荷下烟气中元素浓度相差不大。不同负荷下HPC+WFGD组合对4种重金属的联合脱除效率均能达到90%以上,HPC在对多种重金属排放控制中起主要作用,且低负荷下HPC的重金属减排任务更重。