电站燃煤过程产生并排放大量细颗粒物(PM_2.5),对环境和人体健康造成严重威胁。超细颗粒物（ultrafine PM）是PM_2.5的重要组成部分,现有烟气除尘技术仍无法有效地对其捕集控制,已成为当前颗粒物排放控制的重点和难点。本文首先研究了煤中易挥发和难挥发矿物元素向超细颗粒物的迁移规律;进一步,在实验室开展了广泛的添加剂筛选和评价实验;最后,在某大型煤粉锅炉上进行了添加矿物添加剂抑制颗粒物生成的现场研究,评价了添加剂对机组的颗粒物生成与排放特性、各单元设备运行的影响。同时,本文开展了丰富的现场测试,获得了配置不同类型锅炉和除尘设备燃煤电站的颗粒物,特别是超细颗粒物的排放特性。为确定影响超细颗粒物生成的矿物成分,选用某高钠高氯煤和某高硅煤,在3 MW中试装置上进行了不同比例掺烧实验。通过改变掺混比例控制煤中易挥发矿物质的含量,研究了易挥发矿物质对超细颗粒物生成的影响。进一步,在沉降炉上进行了两种煤在O₂/N₂气氛和添加不同浓度HCl的O₂/N₂气氛中的燃烧实验,研究了 Na、Cl、S等易挥发元素之间的交互作用及其对超细颗粒物生成的影响。结果表明,煤中易挥发矿物质（Na、Cl、S等）在超细颗粒物生成中起主导作用,其含量升高会显著增大超细颗粒物的生成量。Na等碱金属元素在超细颗粒物生成过程中起关键作用,会影响Cl等酸性元素向超细颗粒物的迁移。为分析煤中难挥发矿物质（以Si为代表）及其气化行为对超细颗粒物生成的影响,建立了适用于复杂燃烧气氛（O₂/N₂/CO₂/H₂O）的SiO₂气化模型,并通过合成焦燃烧和颗粒物收集实验检验了其准确性。检验结果显示,气化模型能较准确地预测SiO₂的气化量。基于实验和模型预测结果分析,煤中SiO₂等难挥发矿物主要通过转化为相对易气化的中间物质发生气化,颗粒温度是影响其气化行为最主要因素。燃烧气氛中存在的H₂O导致颗粒燃烧温度和局部气氛中H₂的含量升高,进而会促进SiO₂气化形成超细颗粒物。基于“捕集易挥发碱性矿物质抑制超细颗粒物生成”的思路筛选了 8种矿物材料,在沉降炉上进行了各矿物与煤、醋酸钠的燃烧实验,表征分析了添加各矿物对超细颗粒物生成的抑制效果和机理。结果表明,锐钛矿、蒙脱石、凹凸棒石和高岭石均可用于抑制煤燃烧过程中超细颗粒物和PM_2.5的生成。就捕集超细颗粒物而言,锐钛矿具有最好的捕集效果;而就PM_2.5而言,高岭石是最具潜力的颗粒物添加剂。添加剂通过捕集碱性矿物质蒸气,抑制了 Na、S等易挥发矿物质向超细颗粒物的迁移,降低了超细颗粒物的生成量。各添加剂对超细颗粒物生成的抑制效果与其对Na蒸气的捕集能力呈正相关关系。在实验室机理研究基础上,进一步开展了 1000 MW煤粉锅炉炉内添加添加剂抑制颗粒物生成的示范研究,系统研究了添加剂对机组颗粒物生成、控制和排放的影响。结果表明,煤粉锅炉添加高岭石燃烧可以显著降低超细颗粒物和PM_2.5的生成量;同时,添加高岭石后改善了飞灰比电阻,提升了静电除尘器捕集效率,使烟气经过除尘器后排放的颗粒物浓度降低。对飞灰及除尘器灰斗灰的检测结果显示,炉内添加高岭石剂会导致飞灰烧失量、含水量等略有改变,但并不显著影响其用作混凝土掺和料的性能指标,不会影响粉煤灰的处置和机组的运行。通过现场测试,获得了 1000 MW超超临界煤粉锅炉、135 MW燃煤循环流化床（CFB）锅炉机组在不同燃煤、负荷运行条件下的颗粒物,特别是超细颗粒物生成、控制和排放特性;测试对比了静电除尘器、布袋除尘器和电袋复合式除尘器的颗粒物捕集特性;测定了大型湿式静电除尘器的除尘特性及其对机组颗粒物排放控制的贡献。结果表明,煤粉锅炉排放的颗粒物（空气动力学直径<10 μm）在超细模态粒径段具有明显的峰值;对不同容量机组的测试结果显示,机组单位发电量的颗粒物排放率随容量等级增大而减小;燃煤CFB锅炉排放的颗粒物呈单模态粒径分布,无明显的超细模态。静电除尘器对粒径在0.1-1μm 范围内的颗粒物存在“穿透窗口”,布袋除尘器对0.2 μm以下超细颗粒物捕集效率较低,电袋复合式除尘器对小粒径颗粒物的捕集效率高于静电除尘器和布袋除尘器。在燃煤机组真实运行条件下,湿式静电除尘器能有效捕集2 μm以下的颗粒物,但会由于浆液携带产生部分新的大粒径颗粒物（>2 μm）。