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我国以煤为主的—次能源消费总量大,重点区域单位面积煤炭消费强度高,燃煤排放的细颗粒物(PM2.5)、SO2、NOx等污染物是造成区域雾霾污染频发的重要原因,严重危害了民众的生活和健康。目前燃煤烟气污染物超低排放技术已经在国内得到广泛应用,实现了污染物排放的大幅降低,但对高硫、高碱等劣质煤的烟气污染物超低排放技术的研发和应用还面临挑战。本文采用数值模拟、冷态试验、中试试验及工程示范等方法对高硫/高碱煤烟气超低排放关键技术开展研究,重点突破低NOx燃烧、高效脱硝、高效脱硫等关键技术,并形成针对高硫/高碱的超低排放技术路线与方案,实现了工业验证和工程示范。对于燃用高硫/高碱煤的对冲燃烧系统,首先通过18 MW单只旋流煤粉燃烧器冷态实验台,研究旋流强度、风量配比等对回流区的影响,发现旋流强度越大,回流区范围越大,而二次风门开度过大不利于回流区形成。然后在全尺寸旋流燃烧器实验台上进行中试实验,研究内三次风和外三次风旋流叶片角度、二次风开度对NOx排放的影响,并且发现产生的环形回流会使得水冷壁附近处于氧化性气氛,抑制结渣和高温腐蚀,从而获得新型低NOx旋流燃烧器结构。最后在600 MW国产超临界燃煤发电机组上,进行新型低NOx旋流煤粉燃烧器的工业验证,通过加装新型低NOx旋流煤粉燃烧器后,性能测试结果表明NOx排放浓度为185 mg/Nm3（@O2=6%）,该燃烧器配合保证一定还原区停留时间的燃尽风可以有效控制燃烧过程中NOx的生成,防止水冷壁高温腐蚀和结渣等问题出现。对于燃用高硫/高碱煤的切圆燃烧系统,首先通过搭建的单只直流煤粉燃烧器冷态实验台研究燃烧器百叶窗的尺寸、安装角和入口风速对燃烧器浓淡分离特性的影响,发现入口截面速度对其浓淡分离效果影响不明显,主要与叶片尺寸及安装角度有关,较好的浓淡分离特性可以保证低NOx燃烧的同时,强化水冷壁附近的氧化性气氛,防止高温腐蚀和结渣,从而获得燃烧器结构。然后进行中试实验,研究了还原空间及风量分配对燃烧器降低NOx效果的影响。最后在660 MW燃煤机组上进行工业验证,锅炉出口NOx排放浓度平均值为186 mg/Nm3（@O2=6%）,且炉膛未发生结渣及高温腐蚀现象。通过高碱煤飞灰特性分析,掌握高碱煤对脱硝系统的影响,发现高碱煤灰中碱性氧化物较高,易导致飞灰颗粒具有较强的粘性,极易形成大颗粒飞灰,于是首先通过研究防堵灰技术,发现在省煤器出口安装飞灰拦截挡板等结构,省煤器下端灰斗的收集率与颗粒尺寸成正比,进而使得烟气中大颗粒灰得到有效拦截,积灰面积减少了63%,NOx排放量由原来的100 mg/Nm3（@O2=6%）减少到50mg/Nm3（@O2=6%）,并且对系统阻力影响较小。然后对脱硝区域流场进行了优化研究,发现安装导流板后烟气流动速度在烟道转弯处和变截面处虽然有一定波动,但是波动范围在BMCR工况下小于15%,烟气入射催化剂角度（与垂直方向的夹角）小于±10°,基本解决流场不均匀分布的问题,并且脱硝装置系统最大压降不超过1000 Pa。最后通过催化剂的SCR脱硝活性测试,发现V-B/Ti催化剂具有良好抗碱金属能力,同时也具有良好的反应选择性。最终在燃煤机组实现工业验证,结果表明锅炉NOx排放满足50 mg/Nm3（@O2=6%）超低排放要求,脱硝区两侧NOx浓度偏差控制在5%以内。通过理论分析并结合中试试验,研究浆液pH值、液气比和入口SO2浓度等重要参数对脱硫效率的影响,发现随着浆液pH值继续增加,脱硫效率提高幅度明显降低;当液气比较低时,随着液气比增加,脱硫效率随之快速提高,当液气比增大到一定程度后,脱硫效率增长变得缓慢;随着入口SO2浓度的增加,脱硫试验台中试试验测得的脱硫效率随之降低,为满足中、高硫煤超低排放达标的要求,研发了石灰石—石膏湿法筛板塔技术及pH值调控高效烟气脱硫技术。通过燃煤机组脱硫系统超低排放项目进行工业验证,结果表明脱硫效率可达98.94%,实现了高硫煤高效脱硫。根据燃用高硫/高碱煤工程示范结果表明,采用高硫/高碱煤低NOx燃烧技术、高效脱硝技术和高效脱硫技术部分解决了目前国内燃用高硫/高碱煤所存在的水冷壁腐蚀结渣、催化剂堵塞和脱硫效率低等问题,实现锅炉机组烟尘、SO2、NOx排放浓度不超过5 mg/Nm3（@O2=6%）、35 mg/Nm3（@O2=6%）、50 mg/Nm3（@O2=6%）,满足超低排放的要求。