目前,我国的能源消费仍以煤炭为主,并且国家对工业锅炉和水泥窑炉的二氧化硫排放限值要求日益严格。针对小型工业锅炉和水泥窑炉的SO2排放问题,本文开展了水泥生料与煤粉掺混燃烧固硫的实验研究。借助热重-傅里叶红外光谱分析仪（TG-FTIR）实验平台对水泥生料热解、煤粉燃烧以及掺混燃烧（Ca/S=2）过程做了热解（燃烧）特性分析和动力学分析。利用固定床反应器实验平台着重研究了在600℃～1200oC温度区间里,O2/N2、O2/N2/CO2、O2/CO2气氛下水泥生料与煤粉掺混燃烧固硫效果,并初步探究了5种固硫添加剂对其固硫效率的影响。首先,联用热重-傅里叶红外光谱分析仪研究了水泥生料热解、煤粉燃烧以及掺混燃烧过程。实验结果表明:水泥生料热解反应的机理模型为收缩圆柱体二维相界面反应模型（R2）,其活化能和指前因子分别为182.007 k J/mol和3.70×108 min-1。煤粉燃烧反应属于一级反应（F1）,活化能为67.848 k J/mol,指前因子为3147.96 min-1。掺混燃烧的TG曲线存在两个明显的失重峰,依次对应为煤粉燃烧阶段和水泥生料热解阶段。掺混燃烧的两个失重阶段分别选取机理函数F1和R2采用Coast-Redfern法求得煤粉燃烧阶段活化能和指前因子分别为65.867 k J/mol和3496.019 min-1,水泥生料热解阶段活化能和指前因子分别为295.512 k J/mol和7.11×1017 min-1。傅里叶红外光谱仪测试得出,煤粉燃烧和掺混燃烧过程主要产生了CO2、H2O以及CO。其次,借助固定床反应器实验平台对水泥生料与煤粉掺混燃烧固硫效率进行了实验研究。结果表明:O2/N2燃烧气氛下,水泥生料的固硫效率随着燃烧温度的升高上呈现出先上升后下降的变化趋势。800℃时固硫效率达到峰值,各钙硫比Ca/S（0.5、1、2、3、4）下的固硫效率分别为66%、83%、89%、95%和97%。水泥生料的分解产物Ca O的重结晶、固硫产物Ca SO4的高温热分解以及碳热反应致使温度超过900oC时水泥生料的固硫效率不断降低。钙硫比Ca/S为2时,Ca CO3的最佳固硫温度同样是800℃,固硫效率为82%。但是各温度下固硫效率均低于水泥生料的固硫效率,这主要是因为水泥生料中所含的碱金属化合物能够提高钙基固硫反应的效率,Fe2O3、Al2O3和Si O2可以增加固硫产物的高温稳定性。O2/N2/CO2燃烧气氛下,在1000oC～1200℃温度范围内,水泥生料的固硫效率要高于O2/N2气氛下的固硫效率,并随着CO2浓度的增加,固硫效率逐渐增加。1200℃时,21%O2/79%CO2气氛下的固硫效率较21%O2/79%N2气氛下的固硫效率增加了17%。这主要是因为高CO2浓度能抑制Ca SO4的高温热分解。最后,研究了Na2CO3、BaCO3、Al2O3、Fe2O3以及CeO2这5种固硫添加剂对水泥生料与煤粉掺混燃烧固硫效率的影响,添加剂含量为煤粉的2%,钙硫摩尔比Ca/S为2,实验燃烧气氛为21%O2/79%N2。结果表明:600℃～900℃时,添加碱金属化合物Na2CO3对水泥生料的固硫效率提升最大,提升幅度分别为18.77%、14.81%、10.23%以及7.35%;而1000℃、1100℃和1200℃时,碱土金属氧化物CeO2对水泥生料固硫效率的促进作用相对较好,效率分别增加了8.06%、8.64%以及5.99%。综上所述,本文着重研究了不同温度、气氛和添加剂下水泥生料与煤粉掺混燃烧的固硫效率。主要得出:21%O2/79%N2气氛下,水泥生料和Ca CO3的最佳固硫温度均为800℃,但是水泥生料有更好的固硫效果。当燃烧温度超过1000℃时,提高CO2的浓度有助于提升水泥生料的固硫效率。600℃～900℃温度范围内,Na2CO3对水泥生料固硫的促进作用非常明显,而在1000℃～1200℃时CeO2则是相对更好的选择。