煤燃烧过程中痕量元素排放的研究已成为燃煤污染中的一个新兴前沿的领域。特别是一些易挥发元素或化合物,它们排放进入大气,成为环境污染的一个重要来源。本文正是以煤中最易挥发的痕量元素砷作为研究对象,对煤燃烧过程中水蒸气对其释放特性的影响进行了较为系统的实验研究。首先,研究了5%氧浓度下水蒸气对低氧浓度煤焦燃烧特性的影响,通过改变水蒸气浓度、反应温度和煤焦粒径。发现随着水蒸气浓度的增加,煤焦的失重速率峰值逐渐增加,燃烧完全的时间也随之缩短,但并非与水蒸气浓度呈线性关系;在不同反应温度下,水蒸气都会促进煤焦的燃烧,且促进作用随着温度的升高逐渐增加;不同粒径下水蒸气对煤焦燃烧特性的影响表现出相同趋势。其次,研究了5%氧浓度下煤焦在800、1 000和1 200℃燃烧过程中水蒸气对砷释放的影响。实验结果表明:燃烧气氛中水蒸气对煤焦燃烧砷释放具有一定的促进作用,原因是低氧下水蒸气与煤焦发生了气化反应,提高了砷的释放速率并增加最终的释放比例,但促进作用随着水蒸气浓度的增加逐渐减弱;不同温度下,水蒸气对煤焦燃烧砷释放的促进存在差异,1 000℃下水蒸气对煤焦燃烧砷释放的促进作用较800℃和1 200℃下更明显;在同一条件(温度和气氛)下,煤焦粒径越小,砷的最终释放比例越大,且砷释放峰值对应的温度随着粒径的减小向低温区移动;气氛中含20%水蒸气时,煤焦燃烧砷释放的表观活化能和频率因子均大于气氛中不含水蒸气。最后,将挥发分燃烧过程和焦炭燃烧过程分为两个独立的部分,通过实验对比分析了水蒸气对挥发分和煤焦砷释放特性的影响,发现水蒸气对煤粉和煤焦中砷释放的影响是同步的,水蒸气是通过促进煤焦中砷释放进而影响了煤粉中砷的释放。