水泥工业目前已成为第三大SO₂排放源。随社会环保意识增强,国家及各省市提出了更加严格的排放标准,水泥工业SO₂减排非常迫切。现行湿法尾端脱硫技术成本高、产生废水、废渣,不适用于SO₂排放浓度较低的水泥工业。钙基干法脱硫虽与水泥生产工艺较为匹配,但脱硫效率很低,无法满足更严格的排放标准。SO₂反应活性低,与钙基（Ca CO₃、Ca O、Ca（OH）₂）反应速率慢,且固硫产物Ca SO₃热稳定性较差,极易分解重新释放SO₂。若将SO₂氧化成活性更高的SO₃,脱硫反应速率和效率将大幅提高。基于此,本文设计制备了一系列钒基催化剂,研究了模拟预热器环境中钒基催化剂催化氧化SO₂性能,并通过催化剂与钙基脱硫剂搭配使用,显著提高了SO₂捕获效率,具体工作包括:将Ti O₂、Ce O₂、Mn O₂分别负载于V₂O₅催化剂,设计制备了一系列钒基催化剂,研究其在预热器环境中催化氧化SO₂性能。V₂O₅催化剂活性较低,催化反应过程中大量活性组分被还原,V₂O₅负载量为5%的单组份催化剂催化氧化SO₂的效率仅为38%;Ti O₂的添加对V₂O₅催化剂催化氧化SO₂的活性无明显提升;加入Ce O₂后可与V₂O₅反应生成活性更高的Ce VO₄,催化剂活性提升明显（SO₂转化率最高为56.1%）;V₂O₅催化剂负载Mn O₂后活性提升明显（SO₂转化率最高为54.5%）,得益于Mn⁴⁺优先结合电子,保护保护活性组分V⁵⁺不被还原。研究了O₂浓度、SO₂浓度、CO₂浓度及H₂O对钒基催化剂催化氧化SO₂性能的影响。O₂浓度变化对催化剂的活性无显著影响;随SO₂浓度增加,各类催化剂催化氧化SO₂的效率小幅度降低,但催化氧化SO₂的总量是增加的;CO₂浓度由0%逐渐增至35%时,各类催化剂的催化氧化SO₂的转化率均出现了约3%的降低;H₂O的加入后,可被催化剂表面活性位点吸附活化,并生成羟基和氧自由基,明显提升催化剂的活性（SO₂转化率均提高约10%）。在模拟预热器环境下,分别研究了三种钙基脱硫剂（Ca CO₃、Ca O与Ca（OH）₂）的催化脱硫性能。钒基催化剂将SO₂催化氧化生成SO₃,SO₃可与H₂O反应形成H₂SO₄后和钙基脱硫剂反应,也可直接与钙基脱硫反应,脱硫反应速率和效率大幅提高,三种钙基脱硫剂的最大脱硫效率分别为65.6%、69.5%、75.5%。本文研究了预热器环境中钒基催化剂催化氧化SO₂性能,以及温度、气体组成和湿度对钒基催化剂活性的影响,利用钙基脱硫剂搭配钒基催化剂来处理烟气中的SO₂,大幅提高了钙基脱硫剂的脱硫效率。为研发适用于新型干法水泥生产工艺的催化烟气脱硫技术提供了理论基础,对推动水泥工业节能减排、可持续发展具有极其重大的经济、社会和环境效益。