化学链燃烧技术具有低成本捕集二氧化碳的优势,是有效应对全球气候变暖,实现“2030碳达峰、2060碳中和”目标的重要手段。载氧体是化学链燃烧技术的关键,由于流态化循环于燃料反应器和氧化反应器,受到机械、热、化学应力冲击,存在严重的磨损现象,造成寿命短、长周期释氧性能差的问题,限制了化学链燃烧技术的推广应用。韧性差是载氧体磨损的根源,增强结构韧性是提升耐磨性的关键。生物灰含有惰性组分及少量碱金属,存在与载氧体相互作用的现象,具有形成载氧体增强结构的潜力。通过流化床、热重等实验,结合颗粒表征分析,研究了玉米秸秆灰、油菜秸秆灰、甘蔗渣灰对载氧体磨损特性和反应活性的影响,发现了纤维生成增韧骨架的现象,并讨论了形成机理,提出了利用生物质灰增强载氧体结构韧性的方法,分述如下:首先,选取3种生物质灰,单独或同时富含K和Si,具有显著的组分差异。通过机械混合煅烧,制备灰改性载氧体,研究灰类型、结合温度、灰负载量对赤泥载氧体的影响。根据实际双反应器的温差情况,研究800℃、850℃、900℃、950℃温度对结合的影响。讨论负载量对富Si、K灰改性载氧体的影响,优化组分配比。联用FESEM-EDS表征手段,鉴定灰与载氧体结合,验证了样品有效性。其次,通过流化床实验,模拟15次化学链循环反应,测试灰改性载氧体,在线分析烟气,评价流态化反应活性。发现富K灰改性载氧体活性普遍提升,Si组分沉积为稳定惰性结构并抑制反应进行。K、Si协同作用导致载氧体对灰负载量与结合温度更敏感。CSA-800和CSA-900-2.5%活性保持良好。收集流态化反应样品,表征颗粒结构物性,评价磨损特性。发现富Si、K灰改性载氧体磨损率较低、粒度保持较好、硬度较高,具有良好的宏观耐磨表现。直接添加富K或Si灰制备载氧体,结构稳定性较差,表明提升效果可能来自Si、K协同作用。然后,通过固定床热重分析,测试载氧体本身的反应活性,分析载氧体流化反应差的原因。发现新鲜灰改性载氧体初期均存在活性抑制,证明了灰沉积。富K灰改性载氧体的初期抑制快速消失,反映出沉积层的稳定性较差。富Si灰造成性能稳定衰减,15次流态化反应后仍保持,推测形成稳定的惰性结构。最后,通过XRF、FESEM-EDS、XRD测试,获得骨架特征,聚类并鉴定灰与载氧体的结合区域。反应后,发现富K灰改性载氧体存在塑性撕裂棱,富Si灰形成稳定致密层。特别地,发现富Si、K灰改性载氧体存在的纤维结构,观测到纤维联桥、裂纹闭合的形貌,是典型的纤维增韧现象。综合表征结果,推测纤维与KNa3（Al Si O4）4结构相关,缩小了灰构建载氧体纤维骨架的研究范围。