燃煤锅炉排放烟气中含有大量的细粒子飞灰，富集了较多的有毒痕量元素，如As，由此所带来的严重环境污染问题已引起了国内外的极大关注。由于煤燃烧过程的复杂性、亚微米颗粒生成与排放的介观性、现有除尘装置的局限性，对于燃烧过程中亚微米颗粒的形成机理和有效控制方法的研究一直进展缓慢。本文对煤燃烧超细颗粒物的生成机理，富集规律和排放控制进行了系统的实验研究，探讨煤种、燃烧温度和燃烧气氛对超细颗粒物生成和排放量的影响，验证氧化钙吸附剂对超细颗粒物生成的抑制作用，以及对煤燃烧过程中痕量元素砷的释放规律和污染性抑制进行了分析。 利用热力学平衡模型模拟砷在气相灰中的平衡分布随温度的变化趋势，在温度较低时砷大部分以固态存在，随着温度升高，更多的以气相存在。在1300-1600K温度范围内，还原气氛下砷在气相中的含量由1300K时的51.82％升高至1600K时的97.28％远远大于氧化性气氛下从1300K时的1.48％到1400K的11.26％和1600K的68.43％，最后到1900K时的98.79％。 深入研究了亚微米颗粒富集痕量元素的规律和机理，以及通过添加氧化钙吸附及来有效抑制超细颗粒物的生成。通过不同煤样的滴管炉燃烧实验，研究和分析了飞灰的主要组成元素和痕量元素砷在不同粒径飞灰颗粒上的富集规律，证实不同粒径颗粒的质量呈双峰分布，砷的含量分布与煤中含量、易挥发性密切相关，富集机理主要以化学吸附为主。以及通过实验结果表明燃烧气氛、炉膛温度和煤中砷的赋存形态是影响痕量砷在飞灰中的富集分布的主要因素。还原性气氛会使砷更多地富集在细粒子上；温度升高可以加速砷元素的气化和释放，砷在气相中的含量增加致使飞灰中砷的含量增加；燃煤过程中有机砷在细粒子飞灰中容易富集，砷的排放要与细粒子减排联合控制。吸附剂的吸附能力受温度的影响很大，实验发现在1100～1400℃内，随着温度的升高，氧化钙的吸附能力增大，并能有效的控制烟气中砷的排放。钙吸附剂对砷的吸附过程包括物理吸附和化学吸附。其中物理吸附作用比较弱，随温度增高，物理吸附量减小；而在一定温度范围内，化学吸附随温度的升高而增强。 为了研究燃煤飞灰成分对痕量砷的吸附规律，通过对国内外关于痕量元素和飞灰颗粒模型的比较，本文在吸附反应理论和颗粒碰撞理论的基础上，对灰分中各种成分对砷的吸附反应过程进行了本质模型推导，并选用一般飞灰中含量较多的六种单一成分Al、Ca、Fe、K、Na和Si对痕量砷的吸附和反应来模拟计算。结果表明，痕量元素浓度跟挥发的痕量元素的分子数目浓度、颗粒的数目浓度、颗粒粒径等物质性质有关，温度，吸附剂的种类和砷挥发率是影响吸附反应的重要因素，吸附剂的转化率随着时间先增大后减少，随着温度的升高，吸附痕量砷的量有所增多，模拟结果与CaO吸附砷的实验结果基本一致。