循环流化床锅炉通过向炉内添加石灰石进行燃烧中脱硫。石灰石中的碳酸钙在高温下发生分解反应，所生成的固体氧化钙与二氧化硫及氧气反应，生成的固体硫酸钙随炉渣、飞灰一起排出炉膛，从而实现脱硫的目的。

石灰石加入炉膛内，首先发生煅烧反应，即

CaCO₃=CaO+CO₂        -183kj/mol

随后生成的CaO进一步与烟气中的SO₂反应生成CaSO₄,即

CaO+SO₂=CaSO₃

2CaSO₃₊O₂=2CaSO₄    或

2SO₂+O₂=2SO₃

CaO+SO₃=CaSO₄

由于分离器能把被气流带出的固体颗粒分离出来再返回床层，大大增加了石灰石在炉膛中的停留时间，减少了石灰石颗粒的损失量。此外，循环流化床锅炉炉膛内存有大量的循环物料，物料颗粒之间相互碰撞，使得石灰石颗粒表面CaSO₄层被磨掉，露出新的表面，从而提高了石灰石的利用率。