CO2是众所周知的温室气体，减少排放温室气体的必要性已经达成了广泛的共识。其中来自化石燃料造成的CO2排放是最主要的排放源，可以通过提高能源转换和利用效率及提高可再生能源（生物质能）的利用来减少CO2排放，但是，从世界范围来说，化石燃料仍然是最主要的能源来源。另外一个减排方式可以通过对燃烧前后的化石燃料进行CO2分离和固定来实现，目前，已经有大量可分离CO2的技术出现，不过这些技术都有一个显著的缺点就是需要消耗大量的能量来获得高纯的CO2，这可使电厂效率下降7％-12％。因此，寻找一个只需很少的能量就能够实现CO2分离的方法是十分重要的。　　 化学链燃烧是一个含有CO2内分离的新颖的燃烧技术。其在用于化石燃料燃烧的过程中既可实现CO2分离也能大大降低热力型NOx等污染物的排放。化学链燃烧是将传统的燃烧分成两步，分别在两个反应器中进行，即用于载氧体与燃料反应的燃料反应器和用于载氧体与空气反应的空气反应器，载氧体在两个反应器之间循环。　　 本文设计并建立了10kWth级串行流化床实验装置，该系统是由循环床、鼓泡流化床和旋风分离器组成，其中循环床作为空气反应器，鼓泡流化床作为燃料反应器，循环床和鼓泡流化床之间通过返料管连接。以Fe203为载氧体，在10kWth级串行流化床上进行了生物质化学链燃烧的试验研究，探讨了燃料反应器温度、生物质进料量和水蒸气量对两个反应器（燃料反应器+空气反应器）气体产物组成的影响。结果表明较高的反应器温度虽然有助于气化反应的进行，但是受载氧体的载氧率和颗粒循环速率的影响反而不利于CO2捕集。随着生物质进料量的增加，燃料反应器需氧量的上升，不利于燃料反应器CO2的捕集。而水蒸气量的增加有利于燃料反应器CO2的捕集，但是同时也导致H2的出现。　　 为了缓解载氧体颗粒表面的烧结，本文提出在化学链燃烧过程中，对空气反应器进行分级送风。以Fe203为载氧体，在10kWth级串行流化床实验装置上进行煤化学链燃烧分级送风实验，探讨了一二次风的配比对两个反应器（空气反应器+燃料反应器）气体产物组成以及煤中碳转化率的影响：利用SEM、BET以及XRD对反应前后载氧体的物化性能进了分析。结果表明，分级送风方法能够有效地缓解载氧体的烧结程度，有助于载氧体在长时间使用过程中反应性能的维持。　　 为了进一步较好的解决两个反应器之间的气体串混问题，本文设计并建立了1kWth级串行流化床实验装置。使用来自澳洲的铁矿石为载氧体，以煤为燃料，探讨了铁矿石在运行10h的化学链燃烧系统中的寿命及燃料反应器温度、蒸气量、空气量等参数对系统出口气体的影响。结果表明：在10h运行过程中，天然铁矿石展现出良好的氧化/还原性能和较好的持续循环的能力；高的燃料反应器温度虽然有利于煤气化反应的进行，但是反倒不利于CO2捕集：适量的水蒸气有利于半焦气化等反应的进行，但是过量则不利于还原反应的进行，虽以水煤比保持在1.2最佳；空气量增加有利于载氧体循环倍率增加，使得单位时间内载氧体由空气反应器带入燃料反应器的热量增加，对煤气化反应有益，但是不利于CO2捕集。