化石燃料的低碳和清洁利用是当今社会的热点问题。煤炭是我国的主要一次能源,而化学链燃烧（Chemical Looping Combustion,CLC）具有富集CO₂特性,被认为是最有潜力的碳捕集技术之一。在化学链燃烧中,燃料中硫可能在燃料反应器内与氧载体反应生成金属硫化物或者硫酸盐使其中毒,降低氧载体的载氧能力。同时,也有必要研究硫氮元素在化学链燃烧过程中的释放规律、迁移路径和分布特性,为硫氮污染物的控制提供理论指导。本文对基于Fe₂O₃氧载体的煤化学链燃烧过程中硫氮的迁移转化进行了较为系统地研究。首先,利用HSC热力学模拟软件对煤气化产物/硫氮气体产物与氧载体间的反应进行了化学热力学平衡分析和物相平衡分析。结果发现,含硫气体H₂S及COS在燃料反应器对应温度下均能够被氧载体氧化生成SO₂。铁基氧载体在还原过程中呈现多种还原态,当过氧系数小于1时,理论上有可能被含硫气体硫化生成金属硫化物。当过氧系数大于1时,其含硫物质绝大部分转变为SO₂气体形式。化学链燃烧环境下,燃料中氮元素更容易被氧载体转化为N₂,而NO_x的生成趋势相对较弱。但是,高过氧系数会引起NO的生成量增加。针对煤化学链燃烧过程（小龙潭褐煤为燃料,溶胶凝胶法制备的Fe₂O₃/Al₂O₃为氧载体）中硫元素的迁移转化,在双阶段流化床反应器上分别研究褐煤两个反应阶段（热解过程和气化过程）硫的迁移转化行为及与氧载体的相互作用,并考虑了不同温度,过氧系数及煤种的影响。实验结果表明,铁基氧载体具有优良的化学反应性能,且有一定的抗硫能力,所有工况下氧载体并未出现被硫化现象。化学链燃烧过程中,煤热解阶段硫元素主要以SO₂及H₂S含硫气体析出;采用CO₂作为气化介质时,煤焦气化阶段硫元素绝大部分以SO₂的形式释放,部分来自于煤中CaSO₄的分解。固相硫几乎不会在氧载体表面生成,而是以硫酸盐的形式存在于煤灰中。随着温度和过氧系数的提高,含硫气体释放总量增加,SO₂释放量明显增多。不同煤种的含硫气体释放量明显不同,但释放种类相似,主要为SO₂。煤化学链燃烧过程中燃料氮的迁移转化规律与硫的迁移转化有明显不同。燃料氮在化学链燃烧中典型温区内基本以气相物质释放,主要集中于快速热解阶段以HCN和NO含氮气体释放。高氧化性的合成铁基氧载体对于其前驱物HCN的转化率接近100%,其反应产物为NO。由于氧载体氧化性能和反应气氛的交互关系,过氧系数2.0时单位煤转化NO的份数最低,而操作温度对NO的释放量没有影响。