高碱燃料在燃烧过程中存在燃烧设备结渣、沾污和腐蚀等问题,严重限制了高碱燃料的大规模利用。硫酸盐化反应可以将碱金属氯化物转化为熔点更高、腐蚀性更低的硫酸盐,从而减轻结渣、沾污和腐蚀等问题。循环流化床富氧燃烧技术是最具有商业应用价值的碳捕集、利用与封存技术之一,其较低的运行温度（850-950℃）有利于减轻上述灰相关问题。研究表明由于再循环烟气的富集作用和燃烧气氛中较强的氧化性,富氧燃烧气氛中含有高浓度SO₂和SO₃,有利于碱金属硫酸盐化反应进行。因此,开展循环流化床富氧燃烧过程中硫酸盐化反应特性研究具有重要的学术意义和应用价值。本论文主要针对典型高碱燃料在循环流化床富氧燃烧过程中碱金属硫酸盐化反应及其对Na（K）/S/Cl/N迁移转化的影响进行研究。利用水平管式炉和50 kW循环流化床富氧燃烧试验台研究碱金属硫酸盐化异相反应机理、高碱煤和生物质两类高碱燃料在富氧燃烧过程中硫酸盐化反应对Na（K）/S/Cl/N迁移转化特性、SO₂和SO₃实现硫酸盐化反应的有效性,以及操作参数对SO₃实现硫酸盐化反应的影响。主要研究内容如下:1.研究碱金属硫酸盐化异相反应动力学,并揭示灰中常见矿物质对硫酸盐化反应的影响。结果表明,相比于空气燃烧气氛,富氧燃烧气氛可抑制KCl硫酸盐化异相反应。在富氧燃烧气氛下,KCl硫酸盐化异相反应处于反应控制阶段。Fe₂O₃能够催化KCl硫酸盐化异相反应。CaO通过竞争机制抑制KCl硫酸盐化异相反应。2.研究高碱煤富氧燃烧过程中硫酸盐化反应对Na/S/Cl在灰中迁移转化的影响,并分析SO₂和SO₃实现硫酸盐化反应的有效性。结果表明,与空气燃烧气氛相比,在相同入口氧气浓度的富氧燃烧气氛下,Na向底渣和循环灰迁移转化趋势增强,并主要以Na₂Al₂SiO₆形式存在;在富氧燃烧气氛下,提高入口氧气浓度能够促进高碱煤燃烧过程中NaCl的硫酸盐化均相反应,显著降低积灰中Cl含量。相比于SO₂,SO₃更容易与碱金属发生硫酸盐化反应。硫酸盐化反应能够增强Na向底渣和循环灰迁移转化,增强Cl向烟气中迁移转化。3.研究高碱煤富氧燃烧过程中硫酸盐化反应对NO和N₂O生成的影响。结果表明,再循环烟气中的SO₂可以明显强化NO的还原反应;发生碱金属硫酸盐化反应后,烟气中NO浓度呈降低趋势,但CO和N₂O浓度升高;再循环烟气中的NO可在提升管中被还原,再循环NO的还原率最高可达到45.6%,但再循环NO与碱金属之间基本不存在相互作用。4.研究生物质富氧燃烧过程中硫酸盐化反应对K/S/Cl/N迁移转化的影响,并揭示操作参数对添加硫酸铵实现碱金属硫酸盐化反应的影响,提出了生物质燃烧过程中添加硫酸铵联合控制Cl腐蚀和NO_x超低排放方案。结果表明,硫酸铵添加剂能够促进碱金属硫酸盐化反应,增强生物质中K向底渣和循环灰中迁移转化,增强Cl向气相中迁移转化,从而降低积灰中K和Cl含量。同时硫酸铵分解产生的NH₃可还原NO,增强N向N₂转化。在提升管中下部添加硫酸铵,底渣中CaO对硫酸盐化反应抑制作用明显;在提升管上部添加硫酸铵,硫酸盐化反应时间缩短,反应温度降低,降低了反应速率;提升管中部是添加硫酸铵添的最佳添加位置。按AS/Cl=5的比例向提升管中部（温度范围:850-900℃）添加硫酸铵,与未添加工况相比,积灰中Cl含量最高可降低73.3%,同时烟气中NO浓度可降低74.0%。