化学链燃烧(CLC)是一项具有解决能源与环境问题潜力的创新性突破技术,与传统的燃烧方式相比,CLC具有低能耗捕集CO2,反应温度低,抑制NOx的产生,实现能量的梯级利用等优点。化学链氧解耦(CLOU)是基于CLC的另一种新型燃烧方式,它的不同之处在于采用特殊的氧载体,该氧载体在低于其氧平衡分压的状态下能够释放出气态的O2,直接与固体燃料发生反应,避免了燃料缓慢的气化过程,从而大大的提高了整个反应的速率。化学链重整(CLR)也是从CLC发展出来的新技术,基本原理相同,它的区别在于目标产物是合成气(CO和H2),而不是热量。生物质是一种可再生新能源,并且在使用过程中不会增加温室气体CO2的排放,其利用方式也一直备受关注。本文将化学链技术与生物质利用相结合,从多个方面进行了基于铜基氧载体的生物质化学链利用实验研究,探讨了其可行性,以及在不同实验条件下的效果。首先采用溶胶-凝胶法制备的CuO/CuAl2O4作为氧载体,木屑作为燃料,在流化床反应器中探究了生物质CLOU的可行性,讨论了温度的影响,并将木屑与无烟煤混合作为燃料,研究其协同作用。随后探究了基于铜基氧载体的生物质CLR利用的可行性,讨论了氧载体和反应器温度对产气组分、产气率、碳转化率、气化效率以及焦油产量的影响。最后引入水蒸气,探究了氧燃比、氧载体、水蒸气-生物质比和温度对生物质CLR过程的影响。结果表明温度对生物质CLOU有较大影响,随着温度的升高,碳转化速率变快;将木屑用于CLOU,CO2捕集效率较低;当木屑与无烟煤参混作为CLOU的燃料时,CO2捕集效率大幅提高。对于生物质CLR,使用铜基氧载体可以得到较高的产气率和碳转化效率,但是产气热值和气化效率相应减小;另外,使用铜基氧载体可以有效减少C2Hm和焦油的产生。在铜基氧载体和铁基氧载体的比较上,并没有一个决定性的结论,铜基氧载体的缺点在于为保证燃料反应器的热平衡牺牲了部分气化效率和产气的低位发热量,铁基氧载体的缺点在于较低的反应性和碳转化率,选择铜基还是铁基氧载体也取决于CLR的目的以及下游气体处理过程。在焦油成分的分析方面,发现使用铜基和铁基氧载体时,大分子化合物含量减少,小分子化合物含量和种类增多,说明氧载体的存在使得焦油中大分子化合物发生了一定程度的分解。