煤炭是我国重要的一次能源,燃烧过程中不仅产生粉尘、SOx、NOx和废水、废渣等常规污染物,还会排放汞、砷、硒和铅等痕量重金属污染物。这些痕量元素具有较强的迁移性、富集性和生物毒性,极易对生态环境和人体健康造成直接或间接的损害。本论文以砷、硒和铅为研究对象,结合化学热力学计算和实验测试方法较为系统地考察了其在煤和燃烧产物中分布特性,探讨了相应的迁移转化规律。针对煤粉炉(Pulverized coal boiler,PCB)和循环流化床锅炉(Circulating fluidized bed boiler,CFB)两种典型的炉型燃烧条件,采用化学热力学分析方法预测了砷、硒和铅在煤燃烧过程中化学形态分布特征及燃烧温度影响规律。结果表明温度是决定痕量元素形态分布的主要因素。对于PCB中1500℃以上的高温区域,砷和硒主要以气相氧化物形式存在,此温度下铅也从固相氧化物转变为气相氧化物。CFB中800℃～950℃的燃烧区域,砷主要以固相砷酸钙形式存在,硒主要以气相氧化物形式;复杂体系中固态PbSeO4出现证明硒和铅之间存在相互作用。针对煤样基体复杂、煤种不均匀性大和痕量元素挥发性高导致处理和检测困难问题,建立了一套较为准确、快速和稳定分析煤灰中砷、硒和铅的检测方法。该方法特征是采用微波湿法加酸消解进行样品预处理,并结合氢化物发生-原子荧光光谱法进行测量。其精确度和回收率由实验予以验证,砷、硒和铅的加标回收率分别为 91.88%～102.34%、91.19%～102.05%和 97.22%～106.96%,实验相对标准偏差均小于10%。基于上述热力学计算和实验检测方法,对2台300 MW煤粉炉机组和2台200 MW循环流化床机组进行现场取样,测量了砷、硒和铅在入炉煤、飞灰和底渣等样品中含量,计算了相对富集系数,得到了燃煤机组全流程下砷、硒和铅的迁移转化规律和分布特性。结果表明大部分砷和硒富集在飞灰中,而铅的富集趋势与选用机组有关,入炉煤和炉膛燃烧温度差异是影响铅富集特性的主要因素,对于本论文所研究机组,煤粉炉中铅主要在飞灰中富集,而铅在循环流化床中底渣中富集程度远高于飞灰,此结果与化学热力学计算结果相吻合。