温室气体的排放对全球气候及人类社会造成了极大的影响,其中CO₂是对温室效应贡献最大的气体。燃煤火电厂是工业生产中最主要的CO₂排放源之一,火电厂的碳减排成为缓解全球温室效应的一个关键点。钙循环脱碳因吸收剂来源广泛、成本低、吸收容量大、系统能量综合利用效率高等特点成为一种极具前景的燃烧后脱碳技术,目前在国内外均成为研究的热点。但钙吸收剂的活性在多次循环脱碳后会急剧衰减,为保证足够的碳吸收量,必须增大其循环量且不断补充新鲜吸收剂,造成钙循环脱碳的能耗增加,整个系统的效率降低。本文利用单体流化床进行了钙吸收剂的煅烧试验,分析了不同气氛条件下煅烧后的钙吸收剂的结构变化。同时搭建热重脱碳实验台,进行传统钙循环脱碳试验研究以及带二次碳化流程的钙循环脱碳实验研究。通过试验对比了两种循环后钙吸收剂的活性变化,试验发现预煅烧和二次碳化处理方法可以有效大煅烧后钙吸收剂的孔隙率,提高了钙吸收剂的循环活性。另外本文利用Aspen Plus TM流程化软件在600MW超临界燃煤电站基础上,搭建了集成有三压余热锅炉能量回收系统、CO₂压缩系统的传统钙循环脱碳系统和带二次碳化流程的新型钙循环脱碳系统。两种系统的集成结果对比和灵敏度分析表明,在85%的CO₂捕集率情况下,传统钙循环脱碳系统对原始电站效率惩罚为8.06%,而带二次碳化流程的新型钙循环脱碳系统由于极大的降低了钙吸收剂脱碳的循环量及新鲜吸收剂的补充量,原电站效率仅下降4.56%。在此基础上,本文进行了二次碳化钙循环脱碳系统与基准电站的优化集成,提出了三种新型的集成方式。