全球经济的快速增长,促进了人类社会对能源的大量开发和使用,尤其是化石能源的开采和利用,从而造成全球环境的严重污染。我国能源消费主要以煤为主,而且在能源消费总量中所占比重的总体趋势还在提高,目前煤炭占我国能源需求量的70%左右,且以煤作为主要能源的消费结构在以后相当长的时间内不会改变。火电厂是煤炭资源的消费大户,也是污染物排放的主要来源,其中主要包括CO2、SO2、NOx、粉尘及重金属(Hg、As、Pb、Cd等)污染物,给人类健康及环境造成很大的影响。尤其是NOx气体和重金属Hg是危害最大、最难处理的大气污染物。随着我国对各种污染物排放控制要求的提高,尤其是NOx气体和重金属Hg,采取有效的措施控制燃煤过程中NOx和Hg的排放是目前十分紧迫的任务。再燃(Reburning)技术在众多的氮氧化物排放控制技术中被认为是最为经济和最有应用前景的技术之一。因此,本文采用合成气为再燃燃料,在滴管炉实验台上研究合成气再燃还原氮氧化物的特性及其再燃过程对烟气中重金属汞的形态迁移的影响。本文首先介绍了合成气再燃的背景及其研究意义,系统总结和阐述了国内外主要的燃料再燃技术,尤其是气体燃料再燃过程中各种关键因素影响的实验研究；接着详细介绍了不同气体燃料再燃NOx生成和还原机理,以及甲烷再燃过程对汞形态迁移转化的作用机理,掌握这些机理的内在关系有助于对实验结果的分析研究；其次详细介绍了实验系统的组成结构及其工作原理,同时为下一步实验的进行制备足够量的煤粉；最后对实验系统进行实验调试和借助滴管炉进行详细的合成气再燃实验研究,包括再燃过程中不同碳氢比合成气、再燃区过量空气系数、再燃区温度、再燃区停留时间、再燃燃料量、再燃气与燃尽风喷口、声波等对NO排放浓度的影响,再燃对汞形态分布的影响以及合成气再燃过程煤粉燃尽率的影响。采用滴管炉实验系统对合成气再燃过程进行了详细的实验和测量,针对再燃过程中不同碳氢比合成气,再燃区过量空气系数、再燃区温度、再燃区停留时间、再燃燃料量、再燃气与燃尽风喷口、声波等对NO排放浓度的影响进行了系统的研究。根据实验结果,CH4再燃脱硝效果最好,H2脱硝效果次之,CO脱硝效果最差。不同碳氢比合成气再燃脱硝效果随碳氢比的增大先是增大后又减小,当碳氢比达到7/3时,脱硝效果较好,但低于甲烷再燃脱硝效果。同时通过大量实验得到合成气再燃过程中各种关键影响因素的最佳取值范围,当再燃区过量空气系数为0.7～0.9,再燃区温度在1200℃左右,再燃区停留时间为0.6s-0.9s,再燃燃料量为15%-20%,在再燃管和燃尽风管顶端安装雾化喷嘴时,合成气再燃过程不仅可以获得较为理想的再燃脱硝效率,同时不影响煤粉燃尽率。在以上实验条件基础上,在燃烧反应区域通入较强声波,脱硝效率提高10%左右,烟气中CO含量减少50%左右。最后通过不同气体再燃燃料再燃过程中发现,甲烷能有效的将烟气中气态单质汞氧化为二价汞,提高了烟气中二价汞的绝对含量,但合成气不利于烟气中单质汞向二价汞转化,使烟气中单质汞的绝对含量增加。