化学链燃烧是一种有别于传统燃烧的新型燃烧方式,它利用金属氧化物作为氧载体实现氧原子的传输,从而避免燃料与空气的直接接触,因此反应过程中没有NOx生成,并且不需消耗额外的能量就可实现CO₂的分离,具有较高的能源利用率。本文选择了CaSO₄氧载体作为研究对象。以化学热力学为基础,应用化学热力平衡分析工具FACT 2.1进行化学热力学计算,初步分析CaSO₄氧载体与四种不同方案燃气的反应性能,重点总结了SO₂和H2S随温度、压力的变化规律;然后分别以CO和CH4为燃料,在固定床反应器中进行了循环试验,利用气体分析仪分析反应后生成的气体成分及浓度变化,并对反应后的固体进行了XRD、FSEM、BET等表征分析,研究了常压下CaSO₄氧载体在950oC时的循环反应性。以CaSO₄为氧载体的化学热力学计算结果表明,温度越高,CaSO₄反应率越高,SO₂、H2S等生成量也越多,系统压力增加有利于H2S的生成不利于SO₂的生成。CaSO₄氧载体与CO/空气和CH4/空气的循环反应均表现出了良好的反应性。初始循环过程中,CaSO₄的转化率都较高,随着循环次数的增加,氧载体逐渐失去其活性。950oC时CaSO₄与CO发生竞争反应,氧载体CaSO₄与CH4还原反应过程中出现积碳现象,同时由于甲烷的重整及分解等作用,生成了大量的CO和乙烷、乙烯等气体,降低了甲烷的转化率。反应过程中SO₂的生成主要是来自于CaSO₄与CaS的固-固反应和CaS的部分氧化反应。这也是造成氧载体逐渐失活的主要原因。CaSO₄具有很好的机械性能、抗团聚和抗烧结能力,但持续循环能力不好。