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我国生物质资源十分丰富,直接燃烧是生物质规模化高效清洁利用的主要技术之一。随着环保法规的日益严格,生物质中的农林废弃物如花生壳等和城乡有机废物如市政污泥在直接燃烧过程中产生的SO2和NOx排放问题受到越来越多的重视。将烟气净化过程从单一污染物控制发展到多种污染物协同脱除,这是一项重大的挑战,也是研究的热点。本文以开发协同减排生物质直接燃烧产生的SO2和NO技术为目的,采用热重分析仪、固定床、沉降炉反应装置和流化床燃烧系统,对有机钙在不同燃烧区域加入后的生物质热化学转化规律以及对SO2和NO的协同控制机理,从5个层面依次开展系统研究,包括:有机钙作用下生物质燃烧特性及反应动力学研究,孔隙特性及分形机理研究,硫释放及生物质焦的硫迁移规律研究,生物质再燃脱硝特性及生物质焦的氮迁移机理研究,有机钙协同脱硫脱硝特性实验研究。进行了有机钙与高挥发分含量生物质混合热处理过程的热重实验,定义了特征温度和参数,分析了热处理气氛、有机钙添加量等对燃烧特性的影响规律。采用预置模型法的Coats-Redfern法计算混合热处理过程动力学参数。研究结果表明,有机钙的加入促进了大多数农林生物质的燃烧,对干化污泥燃烧有一定负效应。获得准确描述有机钙与生物质混合燃烧动力学特性的随机核化模型G（α）=[-ln（1-α）]2。研究了有机钙与生物质混合热化学转化过程的孔隙特性和分形机理,阐明了孔隙结构演变及交互作用规律。研究结果表明,有机钙的加入,增加了生物质热处理过程中表面的粗糙度,使其趋向于呈现立体的网状结构,增大了热处理产物的孔结构容积粗糙度,有利于生物质焦的燃烧和脱硫效率的提高。基于分形理论计算的分形维数,准确描述了主要操作参数对孔隙特性的影响规律。生物质焦的硫析出率随热解温度增大而显著增大,加入有机钙显著减少了生物质及其半焦的硫析出率,提升了固硫效果。生物质焦的含硫官能团包括硫醇S1、硫化物S2、噻吩S3、亚砜S4、砜S5和硫酸盐S6。混合热处理过程中,在较低钙硫摩尔比时,S5含量最大,此时生物质焦主要通过环合反应实现自固硫作用。随着钙硫摩尔比的增大S6含量显著上升,主要依靠生成更稳定的硫化钙和硫酸钙实现固硫作用。沉降炉实验发现,高挥发分含量的生物质脱硝率相对较高,干化污泥的脱硝率仍可达到44.1%。使用干化污泥再燃脱硝实现“以废治废”具有可行性。添加有机钙后显著增加了生物质的脱硝率。有机钙释放有机气体后形成的多孔CaO催化生物质中具有活性侧链的蛋白质氮P-N的热解反应,产生大量的H自由基改变了主要含氮官能团的迁移途径。提出了一种使用有机钙混合生物质废弃物用于再燃协同脱硫脱硝的新方法,在实验室规模流化床实验系统上展开研究,较全面地揭示了有机钙对生物质分级燃烧特性的影响规律及关键污染物的协同控制机理。实验结果表明,使用燃料分级燃烧显著降低了花生壳和市政污泥直接燃烧产生的NO,在此基础上使用有机钙在再燃区的加入方式有效同步降低了燃烧产生的SO2和NO,燃烧污染物排放量均低于国家排放标准。此协同减排工艺系统设计基本合理,整个系统能够协调稳定运行。