面对我国目前严峻的C02排放形势,发展C02捕集及封存利用(CCUS)技术对我国实现CO2气体减排目标承诺和发展低碳经济具有重要意义。富氧燃烧技术是一种燃烧中的CCUS技术,具有成本低、易规模化、可改造存量机组等诸多优势,被认为是最有可能大规模推广和商业化的CCUS技术之一。循环流化床富氧燃烧技术以其燃料适应性广、热流密度均匀、NOx生成低、脱硫成本低以及可实现高氧气浓度富氧燃烧等优点得到了广泛的关注。富氧燃烧过程中,S02在烟气中的富集对富氧燃烧系统的设备和管路将造成严重的腐蚀,并对C02的压缩纯化和运输过程都带来了危害,是一个不可忽略的问题。目前针对循环流化床富氧燃烧过程中硫问题的研究较少,尚有众多问题需要解决。本文主要针对循环流化床富氧燃烧技术中的SO2生成特性和石灰石脱硫特性进行研究,通过试验研究得到了循环流化床富氧燃烧过程中有利于降低S02生成的最佳运行参数,并阐述石灰石颗粒的脱硫反应机理,为循环流化床富氧燃烧过程中SO2生成控制技术的开发提供理论基础和试验依据。具体研究内容如下：1.研究02/C02气氛下硫元素的析出机理和含硫化合物的生成特性。借助热重红外联用分析仪,阐释02/C02气氛下S的析出机理,并探索氧气浓度、升温速率和生物质混煤比对生物质混煤富氧燃烧过程中含硫化合物生成的影响。结果表明相对于空气气氛,02/CO2气氛下H2S和S02的析出量有明显降低,而COS的析出量则增加。在02/C02气氛下,提高氧气浓度可加速S02、H2S和COS的析出,并增加其析出量。2.研究O2/CO2气氛下循环流化床富氧燃烧过程中SO2的生成与控制机理。搭建了50 kW循环流化床燃烧试验台,在该试验台上进行02/C02气氛下循环流化床富氧燃烧试验。结果表明S02的生成量随着燃烧温度的升高而升高,随着进口氧气浓度和过氧系数的升高而降低。在相同Ca/S摩尔比下,石灰石的最高脱硫效率所对应的燃烧温度发生在900℃。随着进口氧气浓度的增加,石灰石的脱硫效率显著提高。通过不同反应条件下不同反应时间下的石灰石硫化反应产物的X射线荧光光谱分析(XRF)、氮吸附分析(BET)和扫描电子显微镜(SEM)分析可知,在间接脱硫反应过程中,由于石灰石的分解反应产生CO2气体,使得反应产物的表面孔隙结构得到的较大的改善,有利于硫化反应的进行。但是高浓度的C02会抑制石灰石的分解。而且CaO的烧结对间接脱硫反应过程中石灰石的Ca转化率有明显的影响。温度越高,CaO的烧结越严重,导致较低的Ca转化率。在直接脱硫反应过程中,在不同进口氧气浓度下反应产物层不同微观结构的形成是由于化学反应引起的摩尔自由能变化不同而造成。在高氧气浓度下的反应产物层致密无孔,而低氧气浓度下的反应产物层则疏松多孔。3.研究带烟气再循环的循环流化床富氧燃烧过程中石灰石脱硫特性。在O.1MW富氧燃烧试验台上成功进行了高氧气浓度(最高至55%)循环流化床富氧燃烧试验,试验过程运行稳定。O2/RFG燃烧气氛的石灰石的利用率低于02/N2和02/C02燃烧气氛。在O2/RFG燃烧气氛下,降低二次风比例和过量氧气系数,有利于提高石灰石的脱硫效率。但是减小一次风氧气浓度将降低石灰石的脱硫效率。