煤作为一次能源在中国的利用方式主要是燃烧,而燃煤是造成生态环境破坏最大的污染源.燃煤污染已成为制约中国国民经济和社会持续发展的一个重要因素.在燃煤造成的污染物中,除二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳外,有关微量元素及其化合物的排放已成为研究燃煤污染的一个新兴的前沿领域,成为愈来愈关注的新热点.目前世界各国,特别是发达国家的研究机构,都将煤燃烧过程中排放的微量元素污染物作为新的研究重点.但是,在众多污染物中,人们对不同煤在不同燃烧条件下微量元素的释放规律和抑制机理的探索和认识最为肤浅,在中国就更是如此.该文从地质学、环境化学、元素地球化学、有机污染化学、煤田地质学、燃烧学等多学科角度,遵循煤燃烧→污染物及其形成机制→微量元素→污染危害→污染控制等系统的研究思路,从燃煤电厂炉前煤形成演化的地质背景着手,分析研究了三种不同成因煤的煤质煤岩特征和沉积演化特征,得出:炉前煤(褐煤、肥煤和无烟煤)形成演化机制的差异(形成时所处的古气候、成煤植物、成煤环境以及所经受的煤化作用和构造运动不同)是影响研究区煤及燃煤产物中微量元素含量、分布特征的主要原因,是造成炉前煤燃烧利用过程中不同环境污染状况的前提和重要内因之一,同时它也决定了各煤层微量元素的富集与亏损规律.通过对褐煤、肥煤和无烟煤热解实验,得知,褐煤的热解特征与肥煤和无烟煤相比有明显差异,在低温阶段褐煤的热解析出量比肥煤和无烟煤大的多,这主要是褐煤中含大量的水;尽管三种煤的TG、DTG和TDA曲线有相似之处,但各自热解失重率、质量变化速率、不同热解温度曲线间的温差变化范围及变化幅度都不同.在进行煤的室内动态模拟燃烧实验的基础上,分析测试了褐煤、肥煤和无烟煤以及在不同燃烧条件下获取的飞灰、底灰等35个样品的微量元素含量,计算了微量元素分布、分配特征;得出不同煤种的微量元素含量不同,相同煤种在不同燃烧条件下获取的飞灰、底灰中的微量元素含量也不同;重点研究了燃煤过程中微量元素的分布及集散规律,得出微量元素在飞灰、底灰中的含量较原煤有明显提高,其增加幅度为几倍至20多倍不等,表明煤炭燃烧后微量元素在飞灰、底灰中进一步聚集了;各种煤及其燃烧产物的飞灰和底灰中微量元素含量、飞灰和底灰对煤的微量元素含量比、以及飞灰对底灰的微量元素含量比等都不相同,它不仅与原煤本身的微量元素含量、赋存状态有直接关系,还受锅炉燃烧方式、燃烧温度(炉温)等人为因素影响.