本文借助固定床反应器和TGA实验,结合XRD、SEM、N₂吸附仪等测试仪器对O₂/CO₂气氛下方解石、改性方解石（Na-Treated）和海贝壳（Scallop）的静态煅烧分解、烧结和固硫特性进行了研究;然后运用沉降炉系统进行了动态固硫特性实验研究,考察了气氛、温度和CO₂分压等因素的影响。通过系统研究,阐述了O₂/CO₂气氛下方解石脱硫机理,并对碱金属Na在强化方解石脱硫效率方面进行了解释。首先对方解石、改性方解石与海贝壳的煅烧分解、烧结特性进行研究。实验和模拟研究结果表明:CO₂分压是影响CaCO₃分解的主要因素之一,低CO₂浓度时,方解石煅烧起始分解温度更加依赖于CO₂分压,而当CO₂分压大于0.5时,CO₂分压对煅烧反应的影响减弱。随着CO₂分压的增高,脱硫剂起始分解温度升高,煅烧反应活化能E增大,加入Na2CO₃改性可以明显降低方解石煅烧反应的活化能E。同时借助SEM、XRD测试分析后发现:方解石煅烧产物呈现出小孔孔径分布,晶粒较小,容易烧结粘连一起堵塞内孔;相对于O₂/CO₂气氛,O₂/N₂气氛下烧结更为严重,形成大片粘连的晶粒群, BET和PV降低明显,这也是导致O₂/N₂较O₂/CO₂气氛下脱硫效率低的主要原因。此外煅烧过程中碱金属Na的添加,因煅烧过程中晶格重组,使得改性方解石和海贝壳煅烧产物具有典型的大孔孔径分布,烧结明显减缓,经过1800s煅烧后,BET和PV是相同工况下方解石的4倍。其次运用模拟烟气方法对方解石等钙基脱硫剂在O₂/CO₂气氛下静态硫化特性进行了实验研究。结果表明:O₂/CO₂气氛下脱硫机理由传统的CaO-SO₂机理转变成为CaCO₃-SO₂机理。在相同工况下,O₂/CO₂气氛比O₂/N₂气氛有高的脱硫效率;同时改性方解石与海贝壳均可以提高脱硫效率,加入Na2CO₃改性可以显著提高方解石脱硫效率,且受硫化温度影响较小。O₂/CO₂气氛下喷钙脱硫实验结果表明:方解石、改性方解石以及海贝壳的钙转化率在850℃和1000℃分别为35.92%和30.07%、67.03%和72.65%和36.43%和54.7%。最后借助于沉降炉系统,考察了温度、气氛和Ca/S摩尔比等因素对方解石炉内喷钙脱硫效率的影响,同时对比研究了改性方解石、海贝壳与方解石之间脱硫效率的差异。实验结果表明:与传统O₂/N₂气氛相比,O₂/CO₂气氛具有较高的最佳脱硫温度更宽的最佳脱硫温度区间,最佳脱硫温度和脱硫区间为1000℃和1000-1100℃。碱金属Na盐的存在抑制硫酸盐的高温分解,显著提高了方解石最佳脱硫温度和脱硫效率。在本文研究中改性方解石和海贝壳最佳的脱硫温度在1050℃附近,且在一定温度范围内改性方解石（Na-Treated）的脱硫效率比海贝壳（Scallop）要高。在1100℃时,改性方解石、海贝壳与方解石的脱硫效率分别为71.45%、64.17%和58.93%。