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煤炭燃烧过程导致的砷、硒和铅等有害痕量元素污染问题已经引起国际社会广泛关注,其中燃煤机组是主要人为排放源之一。本论文在优化微波强化消解法基础上,与氢化物发生-原子荧光光谱法相结合,建立了煤及其燃烧副产物中砷、硒和铅含量的精准测试方法,进而采用逐级化学提取法确定了上述微量元素赋存形态的分布特征。具体考察了洗煤过程煤中砷、硒和铅迁移转化规律和热释放特性;针对超低排放燃煤机组,开展了全流程砷、硒和铅迁移转化规律研究,重点分析了飞灰特性对砷、硒和铅富集特性的影响规律;结合燃煤机组掺烧污泥技术需求和富氧燃烧发展趋势,考察了煤与污泥混合燃烧过程中砷、硒和铅迁移转化特性及O2和CO2气氛的影响行为,进而简要分析了掺烧污泥的循环流化床机组实际运行过程砷、硒和铅迁移转化特征。论文研究内容和主要结论如下:微波强化消解法与传统湿法消解法相比具有待测元素损失少、操作步骤简便和实验安全性高等优点,对于本论文所研究洗煤厂原煤和洗选产物、污水处理厂污泥以及燃煤机组入炉煤和燃烧副产物样品,适宜酸溶解体系为6:2:2体积比的HNO3-HC1-HF混酸溶液。将微波强化消解法与氢化物发生-原子荧光光谱法相结合,能够稳定消解、充分提取并准确测量样品中砷、硒和铅痕量元素含量。使用逐级化学提取法将煤及其燃烧副产物中砷、硒和铅各自分为五个部分,即:可交换态（F1）、碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态（F2）、硅酸盐+硅铝酸盐结合态（F3）、硫化物结合态（F 4）和有机结合态（F 5）。所有测试样品中砷、硒和铅的回收率范围为8 2%-111%,在美国环境保护署标准中规定痕量元素质量平衡70%-130%的误差范围之间。原煤及洗选产物中砷、硒和铅与硫的赋存形态具有一定相关性。原煤中60%以上砷、硒、铅和硫以无机态形式存在;洗选后,精煤和煤泥中砷、硒、铅和硫脱除率在30%-65%之间,其中有机结合态（F5）占比增大,有机结合态（F5）及可交换态（F1）砷、硒和铅在500℃以下即可随水分和挥发分析出而明显释放;原煤中41%-73%砷、硒、铅和硫迁移至矸石中,富集率在57%-215%之间,且主要以硅酸盐+硅铝酸盐结合态（F3）和硫化物结合态（F4）存在,该部分砷、硒和铅主要在500℃-1000℃伴随黄铁矿和硫酸盐等矿物质分解与硫一起释放,整体上体现了原煤及洗选产物燃烧时砷、硒和铅与硫释放的同步性。对4台135 MW-300 MW容量循环流化床（CFB）和5台300 MW-600 MW容量煤粉炉（PC）超低排放燃煤机组进行现场取样,研究了砷、硒和铅迁移转化规律。煤燃烧后其中硒几乎全部释放至气相,砷和铅挥发性较弱,底渣中砷和铅含量高于硒;挥发至气相的砷、硒和铅主要富集于飞灰中,均主要以无机结合态（F2、F3和F4）存在,其中硅酸盐+硅铝酸盐结合态（F3）砷、硒和铅占比在60%以上;湿法烟气脱硫系统中70%以上砷、50%以上硒和90%以上铅迁移至固相,并且可交换态（F1）和有机结合态（F5）砷、硒和铅占比均高于飞灰和底渣。尽管两类机组入炉煤中砷、硒和铅含量相当,但因其燃烧温度不同,导致CFB机组底渣中砷、硒和铅含量高于PC机组,且CFB机组飞灰中砷、硒和铅相对富集系数普遍高于PC机组。在美国环境保护署规定的1320方法（Multiple Extraction Procedure,简称MEP）酸性浸出环境下,飞灰和底渣中铅浸出率在10%以下,砷和硒浸出率在10%-3 0%之间;石膏中砷、硒和铅浸出率分别在29%-36%、36%-39%和15%-18%之间,高于飞灰或底渣对应浸出率。飞灰特性差异是CFB与PC机组飞灰砷、硒和铅富集特性不同的主要原因。CFB机组不同粒径飞灰未燃尽碳含量高于PC机组对应粒径飞灰未燃尽碳含量,且CFB机组飞灰未燃尽碳含量与砷、硒和铅含量呈现一定的正相关特性,而PC机组飞灰中砷、硒和铅含量则随未燃尽碳含量增大略有降低。CFB机组飞灰形状不规则,表面粗糙且存在较多蜂窝状孔隙,而PC机组飞灰呈较为规则球状且表面平滑,因此CFB机组不同粒径飞灰比表面积、孔容积和孔径均高于PC机组飞灰对应值。随着飞灰粒径减小,两种机组飞灰中砷、硒和铅含量及其在酸性环境下浸出率均增大。在MEP方法酸性浸出环境下选取同为300 MW容量的CFB和PC机组各一台为案例进行分析,其中CFB4机组飞灰中砷、硒和铅浸出率分别从17.43%、24.01%和9.82%增长至23.91%、29.74%和12.30%;PC1机组飞灰中砷、硒和铅浸出率分别从22.98%、26.99%和 9.10%增长至 25.89%、29.84%和 11.10%。煤中掺烧污泥后砷、硒和铅释放特性发生一定变化。相同温度下污泥中砷、硒和铅释放率高于煤,污泥和煤混合燃烧后砷、硒和铅释放率随污泥掺混比增大而升高。通常污泥中氯元素含量高于煤,且氯对砷、硒和铅释放有一定促进作用。入炉燃料灰分中所含的CaO、Fe2O3和MgO等碱性氧化物以及A12O3两性氧化物对煤中砷和硒释放具有显著抑制作用,但对铅的释放抑制作用较低;酸性氧化物中SiO2可以促进煤中砷和硒释放,但会抑制铅释放。砷和硒释放率随煤中酸性氧化物与碱性氧化物的比例（A/B）降低而降低,铅释放率在A/B为1时达到最低。煤燃烧产物中砷、硒和铅浸出率在A/B为1附近时达到最低。对两台容量分别为135 MW和350 MW掺烧污泥CFB燃煤机组进行现场取样分析,当污泥掺烧比例小于10%时砷、硒和铅的迁移转化行为几乎没有发生变化,这与上述实验室结果相一致。