CO2捕集是缓解全球气候变暖的有力措施。目前,CO2捕集利用相关研究工作多针对燃煤电厂烟气开展的;相对而言,石灰窑气态产物中CO2浓度更高,更适合进行捕集利用。本文重点针对高浓度气氛下的石灰石热分解过程以及热解反应动力学特性开展研究工作,并利用Aspen Plus软件建立高浓度CO2气氛下的石灰石煅烧工艺流程,探讨并形成一种基于烟气循环的石灰石隔焰煅烧工艺。本文首先利用热重分析仪测试分析石灰石样品在不同载气气氛下、不同升温速率下的热分解特性,载气（CO2和空气混合物气氛）基于石灰石实际工艺和隔焰煅烧工艺确定,CO2体积浓度分别是25%、35%、45%、55%、65%,升温速率分别是10℃/min、20℃/min、30℃/min。实验结果显示,提高升温速率有助于加快反应进程,但会使分解反应向高温区移动。载气气氛对分解反应的影响明显,随着CO2浓度的提高,分解反应向高温区移动;另外,石灰石中所含碳酸镁成分有助于促进碳酸钙的分解。基于石灰石热解实验数据,本文采用Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法相结合,对石灰石热分解反应动力学参数,包括表观活化能、指前因子和机理函数等进行了计算。计算结果表明,石灰石热分解反应过程遵循随机成核和随后生长模型;石灰石分解的表观活化能随反应气氛中的CO2浓度的增加而增加。在上述工作基础上,本文利用Aspen Plus软件构建了基于烟气循环的石灰石隔焰煅烧工艺模型,验证了石灰石隔焰煅烧工艺的可行性,获得了石灰石隔焰煅烧工艺的关键参数。通过对影响循环烟气中CO2浓度因素进行分析,发现其他条件不变时,煅烧炉内空气量的增加会降低循环烟气中CO2体积浓度;石灰石进料量与循环烟气中二氧化碳体积浓度呈指数正增长;石灰石进料量固定时,获得了煅烧所需的最佳助燃空气量和燃气量。除此之外,当确定循环烟气中二氧化碳体积浓度时,原料进料量成比例变化。本文进一步优化了石灰石隔焰煅烧工艺,设计了实验方案。同时,根据上述研究得到的数据,设计了石灰石隔焰煅烧系统中的石灰窑炉、高温蓄热室以及燃烧室等装置,选择了适用于本工艺的燃气燃烧器、除尘器、风机等设备。本文研究为高浓度二氧化碳气氛下的石灰石煅烧过程积累了基础数据,对新型煅烧工艺的应用具有一定的指导意义。