能源与环境是国民经济和社会可持续发展的重要保证，我国的能源结构是以煤炭为主，然而煤炭是一种不清洁的能源，煤燃烧后排放的SO₂所造成的大气污染已经成为一个相当严重的问题，对燃煤固硫问题进行深入研究控制SO₂污染排放已势在必行。在现有的脱硫技术中，高温燃烧脱硫技术工艺简单、脱硫成本低，很适合我国国情，有研究和推广的价值。本文就是针对高温燃烧脱硫效率低这样一个国际性的难点，结合国家973项目，对高温燃煤脱硫机理以及脱硫添加剂的微观物化分析进行了一系列的研究。 本文首先根据固硫化学反应机理并结合煤实际燃烧状况分析了影响高温燃烧脱硫率的原因，然后提出了从三个方面着手提高高温燃烧固硫率，即从动力学角度寻找微观孔隙结构最合理的脱硫添加剂，从热力学角度促使高温稳定固硫产物的生成，从化学反应历程上根据实际链条炉和煤粉炉燃烧气氛来改变和控制化学反应历程，达到固硫的目的。 接着，本文就作为高温固硫剂和催化剂的各种工业废渣和矿物原料的物化特性作了系统地分析，并把它们归为了钙基物料、铝基物料、硅酸盐、碱金属和过度金属物料五大类别，用XRD分析了它们的晶相组成，并分析了它们的化学性质，用压汞仪全面分析了它们各自的孔隙特性，为高效脱硫添加剂的开发奠定了物化基础。然后又在失重分析的基础上，从分析化学的角度对钙基和铝基物料固硫添加剂及煤种的煅烧特性进行了分析；并且利用压汞仪对它们煅烧样品的孔隙结构特性变化作了深入探讨，利用SEM表面形态分析及分形理论对煅烧样品的微观孔隙结构特性作了全面地描述。在此基础上，测定了一元添加剂和二元添加剂的脱硫率，得到了提高脱硫效率的添加剂的配方。 本文从热力学角度，研究了高温稳定脱硫产物硫铝酸钙物象的生成机理，利用了管式定硫仪实验装置和灰熔点炉对不同配比及不同温度下CaO、Al₂O₃和CaSO₄·2H₂O混合物的固硫情况进行了考察，得到了配比、煅烧条件和添加剂等对该物相生成的影响规律。 最后本文介绍了工业性试验两段脱硫的脱硫率影响因素，并分析了物料脱硫反应前后的微观孔隙结构的变化，在压汞仪实验数据的基础上，提出了孔隙分布的模型，并且该模型应用在脱硫率的预测和对多孔脱硫添加剂的最佳孔隙分布的预测上取得了很好的结果。