煤炭是中国最主要的能源,中国电力的70%都来源于火电。煤粉燃烧会产生大量污染物,包括SO_x,NO_x,CO₂,重金属污染物等。近几年CO₂引起的温室效应越来越受到重视。氧燃烧是一种为减少CO₂排放而发展出来的新型燃烧方式。由于烟气循环,氧燃烧气氛下石灰石和SO₂的反应和常规燃烧方式相比具有不同的特点。本文通过实验和模拟的手段对该燃烧方式下石灰石钙基固硫的特性做了研究。本文通过热力学分析讨论了石灰石钙基固硫的相关特性。研究内容包括碳酸钙的高温分解、CaO和SO₂的反应、CaCO₃和SO₂的直接固硫反应以及硫酸钙的高温分解。在讨论CaO和SO₂的反应时将SO₂和O₂分压的一定关系当成整体考虑。通过热力学方法计算出了硫酸钙高温分解所对应的O₂和SO₂的平衡分压,为后面的模型计算做了基础。本文在综合热分析仪上对石灰石和SO₂的反应做了研究,对石灰石直接固硫模型做了一定改进。本文仍以较为成熟的未反应收缩核模型为基础,以气体扩散作为产物层物质的扩散方式。提出了从实验数据计算化学反应速率常数和SO₂反应级数的新方法,得出的反应级数为0.745。在计算产物层的气体扩散系数时近似认为产物层的孔隙率和平均孔径在反应过程中保持不变,从而改进了扩散系数的计算方法。本文提出了硫酸钙高温分解的模型。该模型在考虑SO₂和O₂分压影响的同时,以碳酸钙煅烧生成的CaO烧结研究为基础计算硫酸钙高温分解产物层的烧结。本文还提出了从惰性气氛下程序升温数据计算硫酸钙煅烧反应速率常数的方法。在本文所建立模型的基础上讨论了未反应核表面SO₂、O₂分压的变化,产物层平均孔径和平均孔隙率的变化,并且讨论了实验工况难以实现的恒温煅烧特性。