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随着我国经济社会的快速发展，能源与环境问题日益凸现。我国以燃煤为主的能源格局在相当长的一段时期内不会出现大的变化，而燃煤过程中产生的NOx，SO2，Hg等污染物对我国大气环境日益构成严重危害。目前针对各污染物开展逐一治理的做法不但浪费投资，而且增加额外运行费用，借鉴发达国家成功经验，开展燃煤多种污染物一体化协同脱除的研究具有重要意义。 针对目前我国脱硫正大量采用成熟湿法烟气脱硫WFGD技术，本文的研究主要以NOx控制为侧重点，同时考虑与SO2，Hg，HCI，HF等污染物的同时脱除。在对煤粉再燃、SNCR等机理研究的基础上，结合我国国情，提出了以污染物同时脱除、高效率、低投资、低运行成本为目的的多种技术有机组合应用新思路。国内首次提出了利用臭氧氧化结合碱液吸收的多种污染物一塔多脱新技术，并对炉内控制结合臭氧尾部多脱技术在300MW机组进行了初步方案设计，为我国污染物脱除领域提出了一条新的解决方案。针对扩散、混合过程对于各污染物控制过程中的重要影响，本文利用并行计算的方法，结合详细基元反应对二维反应射流进行了直接数值模拟，其中H2／N2火焰主要与加州大学Berkley分校Cabra博士的试验进行对比，以验证我们开发的并行反应射流程序的正确性，在此基础上对污染物脱除过程中O3氧化NOx过程进行了直接数值模拟，并对反应射流中涡的结构性状、运动特性以及合并撕裂过程进行了分析。 本文首先采用微观分析的方法对神华煤燃烧过程中燃料型NOx的析出动态过程进行了跟踪分析，结果发现挥发份NOx是燃料型NOx的主要生成形式，占66.17～74.87％，高温条件下挥发份析出速率快，煤粉颗粒周围局部还原性气氛加强，NOx析出总量减少，试验中1200℃相对1100℃和1000℃析出总量最少。挥发份析出时刻的氧量气氛对于挥发份NOx的生成具有重要影响，本文首次引入挥发份化学当量比SRV的概念对其进行表征，传统一次风采取SRV=1.0～1.25的配风比例显然不利于低NOx的控制，要有效抑制NOx的生成，应在满足输送条件的基础上，至少控制SRV＜1.0。 在煤粉再燃机理研究过程中，采用管式炉微观堆积燃烧过程与沉降炉悬浮燃烧相结合的手段，对煤粉再燃微观机理、煤粉细度、再燃比例、温度、气氛等进行了分析。微观试验结果发现煤粉再燃过程呈典型的三阶段分布：1)．再燃煤粉早期NOx生成过程，2)．挥发份均相还原过程和3)．焦炭非均相还原过程。第一阶段NO的生成与第三阶段焦炭非均相还原过程与O2关系不大，而挥发份的均相还原对于环境O2非常敏感，并且对于NOx脱除作用最大，试验发现O2量8％（SRV=1.27）是NO还原有效与否的分界线，要取得有效的脱硝效果O2至少应小于5％（SRV＜0.8）。沉降炉中进行的试验结果表明：最佳再燃比例为20～25％，最佳再燃温度为1300℃，最佳再燃区化学当量比在0.8～1.0，再燃过程中的气氛控制比再燃比例更加重要，再燃区停留时间应在0.4～0.6s为