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煤燃烧产生的汞排放是大气汞污染最主要的来源,对生态环境和人类健康造成极大危害。燃煤过程中汞释放形态及赋存方式的转化研究对理解和控制汞污染显得尤为重要。但近年来相关研究局限于化学动力学、简单的燃烧模拟及少量的实际电站测量工作,将污染物生成及转化反应机理与实际锅炉燃烧过程相结合的研究鲜见报道。活性焦吸附法是一种先进的干法烟气净化技术,国内外在烟气脱硫工艺上的应用已经比较成熟,但关于活性焦吸附脱除重金属汞的系统化机理研究还比较缺乏。本文的主要研究工作包括以下内容：论文以410t/h全尺寸煤粉锅炉作为研究对象,通过化学热力学平衡、化学动力学分析,考察在不同锅炉运行参数和复杂烟气组分影响下,燃煤汞释放及形态转化的规律,获得了单质汞和氧化态汞在实际三维炉膛及烟道内的浓度分布。结果表明：采用涡耗散概念模型能够更好地预测锅炉内单质汞及氧化态汞的分布规律；在燃煤烟气温度高于1000K时,单质汞是主要赋存形式；汞的氧化反应主要发生在温度范围约为500-900K的下行对流烟道区域内,HCI和HOCl是影响单质汞氧化的关键组分,Cl、Cl2均与汞发生氧化反应,且C12是产生HgCl2的重要组分。HgCl2浓度随温度下降均呈迅速上升趋势。氯化物形态的汞化合物含量约为92.36%,HgO含量7.64%。在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上开展了活性焦吸附单质汞的实验研究,获得了复杂烟气条件对活性焦吸附剂脱汞特性的影响规律。结果表明：在C02/N2/02/SO2/Hg0烟气体系中,S02的存在对系统吸附单质汞的能力有明显的抑制作用；C02/N2/02/NO/Hg0烟气体系中,较低浓度的NO对单质汞的脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱；C02/N2/02/NO/S02/Hg0体系下,提高NO浓度对单质汞脱除有一定的促进作用,而提高SO2浓度初期促进汞的脱除,后期则表现为抑制作用。对活性焦的汞吸附过程开展了动力学特性研究,结果表明：在C02/N2/02/NO/Hg0体系中,针对不同烟气初始Hg0浓度的汞脱除效率曲线相似,脱除效率随初始Hg0浓度增大而增加；汞的吸附全过程遵循准二级动力学反应,该吸附过程以化学吸附为主。在C02/N2/02/NO/Hg0体系和C02/N2/02/SO2/Hg0体系中,在反应温度升高的过程中发生了化学吸附或者化学反应,423K可作为以上两个体系活性焦的最佳脱汞温度。利用Bangham方程对C02/N2/02/NO/Hg0体系中活性焦脱除单质汞的吸附情况进行了准确描述,获得了不同温度下活性焦脱除汞的吸附速率常数存在k423K>k463K>k403K关系。