煤炭占据我国能源消费结构的主体。传统的燃煤过程会产生大量的温室气体及SOx和NOx等污染物。温室气体及污染物的排放严重地危害环境并威胁人类生存。化学链燃烧(CLC)是一种新型的具有CO2内分离的间接无火焰燃烧技术。该技术虽然可避免NOx的生成但却无法抑制含硫化合物的释放。煤中硫的赋存形态复杂,为了充分了解煤中无机硫的迁移转化机制,本文创新性的选择三种典型的无机硫模型化合物(Fe S2、Ca SO4和Fe SO4)为研究对象,研究它们在CLC过程中硫的迁移转化规律。将三种无机硫模型化合物分别担载在活性炭(AC)中,以AC-Fe S2、AC-Ca SO4和AC-Fe SO4为研究对象,利用HSC chemistry 5.0软件对理想条件下水蒸气气化过程中的物相平衡进行了热力学模拟,并分别进行了程序升温和恒温条件下的气化实验。模拟结果表明,温度和水碳比(S/C)可以影响无机硫中的硫在反应系统内的存在形式及其分布。反应温度较低时,Fe S2和Fe SO4在气化过程中的硫会转化为H2S和铁硫化物(以Fe S为主),随着温度的升高,H2S的份额增大。而Ca SO4中的硫主要转化为H2S和SO2,且高温促进SO2的生成。S/C的变化对Fe SO4中硫的分布影响较小,Fe SO4中的硫几乎都只以H2S的形式存在;但对于Fe S2和Ca SO4中硫的分布的影响较大,在低S/C时会有部分硫分别以Fe S和Ca S的形式存在。气化实验结果表明,无机硫模型化合物Fe S2、Fe SO4和Ca SO4的初始分解温度分别为400℃、500℃和650℃。在950℃条件下,H2S是主要的含硫组分,20.5min内Fe S2、Ca SO4和Fe SO4中的硫转化为H2S的份额分别达67.47%、43.02%和78.09%。为了分析CLC过程中载氧体与含硫气体之间的相互作用,对气化过程中主要的含硫气体(H2S和CS2)与常见载氧体活性金属氧化物(Fe2O3、Cu O和Ni O)之间的反应进行了热力学分析。研究发现,含硫气体与载氧体反应生成金属硫化物在热力学上是可行的。此外,为了研究三种模型化合物中的硫在CLC过程中的分布规律,针对利用不同载氧体类型(Fe基、Cu基、Ni基)条件下的还原阶段进行了热力学模拟研究。模拟结果分析表明,对于Fe基和Ni基载氧体,反应温度较低时主要析出H2S,并随温度和过氧系数(R)升高,其含量逐渐降低。而对于Cu基载氧体,反应系统内含硫气体以SO2的形式存在,未发现H2S的生成。对于Cu基载氧体和Ni基载氧体,含硫气体对其硫化效果较强,在低温和低载氧体过氧系数的条件下金属氧化物极易被硫化,分别生成Cu2S和Ni3S2,而对Fe基载氧体的硫化效果较弱。此外,研究发现,与其他两种含硫模型化合物相比,Ca SO4稳定性更强,在650-950℃时部分Ca SO4未分解。以担载于活性炭中的三种模型化合物为研究对象,分别在三种载氧体条件下在小型流化床反应器中开展了CLC实验研究。研究结果表明,在还原阶段和氧化阶段,SO2均为主要的含硫气体。还原阶段硫转化为含硫气体的份额(XS,g,red)按Fe基、Cu基和Ni基递减,这主要是因为部分硫与载氧体反应生成了金属硫化物,以Fe S2为例,当利用Fe基、Cu基和Ni基载氧体时XS,g,red分别为90.38%、82.22%和78.00%。通过X射线衍射仪(XRD)对还原阶段后载氧体的物相组成进行分析,在Cu基和Ni基载氧体中证实了Cu2S和Ni3S2的存在。对5次循环过程中含硫气态产物的分布进行的分析发现模型化合物中转化为含硫气体的份额均保持稳定。然而对载氧体表面的元素进行X射线能量色散分析(EDX)分析发现,部分硫累积并残留在载氧体的表面。因此,为了避免煤中硫对CLC过程的影响,需要针对多循环、长周期过程中硫的积累及脱除进行进一步的实验研究。