本研究借鉴化学链燃烧原理，设计并建立了生物质化学链气化串行流化床冷态装置，以石英砂模拟氧载体，在装置上开展了冷态循环实验研究，采用床内压力信号和Pv-6激光测量仪器研究了循环流化床冷态装置的料层阻力特性及各操作因素对循环状态的影响，实验最佳的操作状态为:燃料反应器流化气速1.2m/s到2.0m/s之间，空气反应器气速1.4m/s到1.7m/s之间，返料管气速速为0.4m/s到0.85m/s之间，两反应器存料量2.5kg到4.5kg之间;空气反应器中颗粒的平均速度从壁面到中心处递增，从密相区到稀相区递增后稳定，随表观气速的增大而增大;床层空隙率呈现环核状结构，中心核区空隙率较大，外面环区受边壁效应和颗粒回流影响，空隙率较小;系统的固体循环量随空气反应器流化风速升高而升高之后有所下降，随返料管流化风速提高而升高后平稳。　　 实验考察了木粉与石英砂二元物系不同工况下的流化特性，结果表明，木粉单独实现流化较为困难，稳定流态化操作范围也较小;石英砂木粉二元物系，随着石英砂含量的增加，流化状态持续改善，稳态流化操作范围增大，当石英砂含量超过70％时，该二元体系流化状态接近石英砂;石英砂木粉二元混合体系物料循环量随着表观气速的增加而持续增大，石英砂含量越高，系统物料循环量增大越快;石英砂木粉二元混合系统颗粒平均速度随着表观气速的增大呈现整体性的增大现象。　　 实验选择价格低廉、熔点较高、强度较好的Fe2O3/Al2O3作为氧载体，并通过NiO对其进行改性。对氧载体的热力学分析表明，随着反应温度的提高，氧载体中Al2O3、Fe2O3含量基本稳定，氧载体与生物质适宜的反应温度为800℃～1100℃;随着NiO含量的增大，生物质与氧载体反应活性增加，有利于缩短反应时间，但过量的NiO易与CO、H2发生二次反应，合适的NiO配比量为0.1～0.3之间。　　 采用XRF、XRD、FT-IR等分析手段对氧载体的物性参数进行了表征，结果表明，制备的氧载体中Fe2O3、Al2O3物理性能并未发生改变，制备的氧载体中存在NiO;氧载体TPR分析表明，随着NiO加入量的增大，反应活性增大;氧化还原循环试验表明，单纯铁基氧载体经4次循环后反应时间增长，反应活能下降，浸渍后氧载体氧化还原反应活性明显提升，但随着NiO负载量的增大，反应积碳量明显增加，合适的浸渍液为20％;SEM分析表明，铁基氧载体粒径在2～10um之间，具有不规则立方体形状，颗粒之间存存孔道间隙，经过4～6次循环后出现烧结现象，改性后的氧载体，Al2O3、NiO颗粒分布于Fe2O3颗粒表面和孔道中，NiO可以与铁基氧载体发生协同作用提高氧载体反应活性和抗烧结性能，经过6～13次循环反应，氧载体颗粒变小，表面积增大，强度减小，但反应性能并未出现明显下降。