O₂/CO₂循环燃烧技术（即富氧燃烧）是目前最具应用前景的碳减排技术之一，与传统空气燃烧技术相比，不仅煤粉燃烧效率较高，二氧化碳回收较易，而且氮、硫污染物的排放量也大大减少，是一种污染物综合排放低的新型洁净燃烧技术。循环烟气在形成高浓度CO₂的同时，也会导致炉膛中的H₂O浓度升高。在这种高CO₂和H₂O浓度气氛下，石灰石的脱硫机理不可避免将发生变化。因此，O₂/CO₂燃烧含水蒸汽气氛下石灰石硫化机理的相关研究具有深远的理论意义和应用价值。与传统空气燃烧方式相比，O₂/CO₂循环燃烧方式下炉膛内的高浓度CO₂和H₂O会对石灰石的分解反应有所抑制。本文首先采用化学热力学分析的方法对O₂/CO₂/H₂O气氛下石灰石的煅烧分解特性进行定性了解，然后使用热重实验和管式炉实验相结合的研究方法确定了O₂/CO₂/H₂O气氛下石灰石直接硫化反应发生的条件。实验结果表明，O₂/CO₂/H₂O气氛下石灰石煅烧分解的起始温度约为850℃，高于O₂/N2气氛，但略低于O₂/CO₂气氛。利用管式炉台架研究了850℃和1050℃下石灰石在O₂/CO₂/H₂O气氛下的硫化特性，并与同等条件下O₂/N2/H₂O气氛下的石灰石间接硫化特性进行了对比分析，最后通过对管式炉硫化实验的反应产物进行SEM和XRD测试，分析研究了其微观特性。结果显示：850℃时，随着水蒸汽含量的增加，石灰石硫化的钙转化率增大，且对CaCO3-SO₂直接硫化的促进作用更显著；温度升高为1050℃后，O₂/CO₂气氛下石灰石的硫化过程受两种硫化共同作用；高温下水蒸汽对O₂/CO₂气氛下石灰石硫化过程仍然有促进作用，而O₂/N2气氛下石灰石间接硫化过程需要考虑高温和高浓度水蒸汽的综合影响。