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化石燃料的燃烧向大气中排放的C02是导致全球温室效应加剧的主要原因。目前世界各国政府和学者们都在积极开发C02减排技术,并取得了初步成果。而化学链燃烧技术就是其中一项有前景的技术,其中金属载氧体化学链燃烧已经得到中试验证。本文针对钙基载氧体存在的问题,通过改性、成型、添加石灰和铁矿石等方法对钙基载氧体进行了化学链燃烧实验研究,并采用多种手段对载氧体进行了表征分析,最后搭建并运行了适合钙基载氧体的串行流化床反应装置。在固定床反应器上对含Ni-Fe混合催化剂的钙基载氧体进行化学链燃烧实验。实验表明：Ni-Fe混合催化剂促进了CaSO4的还原反应。随着温度的增加,载氧体的转化率而显著增加。CH4含量和载氧体的质量对还原反应的影响较为明显,颗粒粒径对还原反应的影响较小,同时分析了含硫气体、积碳和可燃气体的释放机理。单次长时间循环实验证实了CaSO4/CaS作为载氧体的可行性。在小型流化床上以CaSO4/CaO为载氧体进行甲烷化学链燃烧实验。实验发现：石灰能提高载氧体的转化率,其质量的增加促进了转化率以及硫的捕获。石灰的颗粒粒径对转化率没有明显的影响。在多次循环反应中石灰的平均脱硫效率达到了78.77%。在小型流化床上进行了CaSO4/Fe2O3煤焦化学链燃烧实验研究。研究表明：Fe304作为催化剂能降低还原反应的活化能,加快还原反应的反应速率。温度的升高不仅促进了焦气化,而且提高了CaSO4与焦气化产物反应速率,碳转化率、C02选择生成率和C02捕集率也随之增大。另外,反应温度越高,SO2的峰值就越大。S02出峰时间随温度而延迟,这主要是Fe203的抑制作用。铁硫比对常规产物气体的成分并没有显著的影响。载氧体的反应活性随循环次数而逐渐降低。还原过程中SO2累积生成率明显低于氧化过程,而S02累积生成率的变化趋势为先降低后上升。运用正交实验设计法优化了载氧体成型的挤出工况,并在固定床上研究了载氧体的反应活性。研究表明：高粘性拟播水铝石增强了钙基载氧体的机械强度,同时提高了反应活性和抗烧结能力,并得到了合适的挤出配比。针对钙基载氧体搭建了千瓦级的串行流化床实验装置,并进行冷／热态实验研究。在大部分的冷态工况下系统可以迅速启动并达到稳定的状态,并未发现气体串混现象。成功地对钙基载氧体在串行流化床上进行了甲烷化学链燃烧实验。实验表明钙基载氧体除机械性能和还原速率有待提高外,其他的性能均使其适合作为载氧体。