汞及超微细颗粒污染物均是燃煤电厂所排放的主要污染源之一,对人体健康与环境有着巨大的破坏作用,而静电除尘器(ESP)作为目前燃煤电厂最为成熟的污染物控制装置之一,不可避免的承担了对汞及超微细颗粒物协同脱除的任务,但对于静电除尘器内汞及微细颗粒污染物协同脱除的机理目前还有进一步研究的空间,且缺少可靠的模型来定性定量地描述该过程。因此本文建立了经过充分验证的耦合电场、流场、颗粒运动及荷电、汞吸附的多物理场数值模型,基于该模型初步揭示了静电除尘器除汞除尘的协同机理,为理论研究与实际生产提供了有效指导。首先全面考察了电场、湍流、颗粒运动和活性炭汞吸附之间的相互作用,以及对汞脱除效率的影响。研究发现在ESP内汞吸附主要存在悬浮颗粒吸附和壁面颗粒层吸附两种不同的吸附机制作用,且壁面吸附除汞效率较低。减小活性炭粒径,能提高喷射脱汞的效率,但可能产生额外的颗粒污染物如PM2.5。而初始汞浓度和活性炭颗粒浓度与汞脱除率成正比,其中烟气汞浓度对汞脱除的影响相对较弱。离子风能在ESP内形成漩涡增加湍流强度,提高悬浮活性炭对汞的吸附作用和收尘极壁面对汞烟气的吸附速率,但若通过提升电压的方式来提高离子风强度可能反而会使除汞效率下降。其次探讨了静电除尘器内超微细颗粒的运动与荷电特性。超微细颗粒的荷电量主要来自于扩散荷电,且随着粒径的减小而减小。同时颗粒电荷密度随着粒径减小而增加,小尺寸、高浓度的纳米颗粒会降低电晕放电电流密度,提高电晕起晕电压,降低离子风速度并降低了颗粒的最大沉积效率。超微细颗粒在静电除尘器中的受到的曳力和静电力均随着粒径的减小而减小,而布朗力随着粒径的减小而增加。而Cunningham修正系数所造成的曳力的减小是使得纳米颗粒在30-60nm尺寸区间出现沉积效率上升的主要原因。当颗粒尺寸小于50nm时,颗粒受到的布朗力增大,布朗扩散会降低纳米颗粒的沉积效率,但其并不是使得颗粒在粒径小于20nm时沉积效率下降的主要原因。最后研究了静电除尘器内汞与超微细颗粒协同脱除特性。提出静电除尘器内汞与超微细颗粒协同脱除效率因数,并考察了主要的操作参数如烟气速度、运行电压、颗粒粒径等对协同效率的影响。在典型的燃煤电厂ESP入口烟气速度范围内,烟气速度越小,协同效率越高。当运行电压升高时,协同脱除效率先迅速增加后缓慢降低,在运行电压为50kV左右时协同脱除效率达到最大值。当颗粒粒径由20μm减小到0.1μm时,协同脱除效率先迅速增加后缓慢降低最后小幅度升高,在颗粒粒径为1.5μm左右时协同脱除效率达到最大值。燃煤电厂静电除尘器在其运行范围内应当选择较低的烟气流速、适中的运行电压、适中的活性炭颗粒粒径来保证较高的汞与颗粒污染物协同脱除效率。