目前我国环境污染依然严重，主要污染物排放总量仍处于较高水平。我国大气污染以煤烟型大气污染为主，其主要污染物为烟尘和SO₂，大气中SO₂的87％来自于煤的燃烧。流化床燃烧脱硫技术是一种经济有效的清洁的燃烧技术，石灰石、白云石和消石灰等钙基脱硫剂来源广、原料易得、价格低廉，是国内外最常用的燃烧脱硫剂。贝壳的主要成分是碳酸钙，与石灰石有相似的化学成分。本文通过大量的试验研究和理论分析，研究贝壳和石灰石等钙剂脱硫剂在各种条件下的脱硫反应性能，研究贝壳和石灰石微孔结构的差别，以及微孔结构对脱硫性能的影响。 利用热重分析技术对27种贝壳和18种石灰石在常压、大气气氛下的煅烧反应和模拟烟气中的硫化反应进行了试验研究，研究了颗粒粒径、炉膛温度、SO₂浓度、O₂浓度等对脱硫剂钙利用率的影响，对不同种类脱硫剂的脱硫性能进行了评价。研究结果表明，贝壳中富含一些Na₂O、K₂O等碱金属盐类物质，多数贝壳的脱硫效果优于石灰石，且其最佳脱硫温度比石灰石高大约50～150℃。硫化反应对SO₂浓度的反应级数在1～1.6之间，最终脱硫效率和钙转化率随SO₂浓度的升高而增大。硫化反应速率和钙转化率随氧浓度增加而增加，但当氧浓度超过4.85％后，钙转化率反而下降。 建立了流化床燃烧脱硫试验台，对5种贝壳和1种石灰石在流化床条件下的脱硫性能进行了研究。结果表明，贝壳的脱硫效率远大于石灰石，而且在某一温度段脱硫效率随温度升高而上升，其最佳脱硫温度比在热重条件下略低。贝壳和石灰石的脱硫效率η随钙硫比的增加而增大，贝壳在钙硫比为2.5时，脱硫效率趋于稳定，而石灰石在钙硫比达到3时脱硫效率才趋于稳定。 利用扫描电镜和压汞仪对贝壳和石灰石的微观结构进行了测试。与石灰石相比，各种贝壳原始结构中含有一些大孔，其比表面积和比孔容较大。贝壳煅烧后孔径较大，主要孔径分布范围为0.2～5μm，石灰石煅烧后比表面积虽然很大，但其孔径和比孔容比贝壳的小的多，主要孔径范围在0.005～0.1μm之间。在贝壳中，比表面积较大的贝壳钙的转化率较高，因而脱硫剂合理的孔径分布应该大于0.2μm，但上限应尽量减小。随煅烧温度的增加，原始孔径较大的贝壳，孔径减少，比表面积增加，脱硫反应增强；而孔径本来较小的石灰石，最可几孔径增加，比表面积减少，反应速度更低。在孔隙分布研究的基础上，研究了脱硫剂孔隙的分形特性。各种贝壳煅烧后孔的分形维数较大，而石灰石煅烧后孔的分形维数较小。对同种脱硫剂分形维数最小时对应最佳脱硫温度，对于不同脱硫剂，分形维数较大时最佳脱硫温度也高。 在对前人提出的硫化反应模型基础上，对模型中涉及到的化学反应过程、扩散过程进行了探讨，建立了一个描述大孔脱硫剂脱硫反应的颗粒——分布孔模型，并对该模型进行了验证。该模型的理论预测值与实验值基本吻合，可以用来预测脱硫剂的钙转化率， 浙江大学博士学位论文程世庆，2003，6为实际应用提供理论指导。 研究了各种添加剂成分及其含量对贝壳和石灰石脱硫性能的影响。很多添加剂能够促进钙基脱硫剂的脱硫性能，而且存在一个最佳的添加量，添加剂的加入对脱硫剂内部微观结构的改善是影响脱硫效果的一个重要原因。 在实际循环流化床锅炉中进行了石灰石燃烧脱硫试验。研究了煤种、C留S比、粒径、床温等对循环流化床锅炉脱硫效率的影响，并对飞灰、循环灰中的钙转化率进行了分析。循环流化床锅炉中石灰石脱硫的最佳床温在900℃左右，最佳脱硫剂颗粒直径在0.2^1之间。挥发分含量较低的煤种，床层温度高，脱硫效率较低，灰分较高的煤，循环倍率低，脱硫效率下降。循环流化床锅炉中飞灰与循环灰中的钙是脱硫的主体，灰分较大的褐煤，飞灰中小颗粒的钙转化率最高，而灰分较低的贫煤，粒径在0.05⁰.075^之间的飞灰颗粒中钙转化率最大。