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化学链燃烧是洁净、高效的新一代燃烧技术。它通过燃料与空气不直接接触的无火焰化学反应来释放能量，根除了NOX的产生，直接通过冷凝的方式捕集回收CO2，不需要消耗额外的能量。化学链燃烧技术中，载氧剂在两个反应器中循环使用，不但要分离空气中的氧，还要将分离的氧传递给燃料，进行燃料的无火焰燃烧，因此它是化学链燃烧技术实施的关键因素。对载氧剂的筛选以及反应条件的优化进行研究，针对不同燃料开发出适合的载氧剂，能够使化学链燃烧技术具有更高的燃烧效率。本文首先从反应热、吉布斯自由能、化学平衡等方面对金属和非金属载氧剂与甲烷的还原反应进行分析，优选出热力学性能优良的载氧剂，接着运用AspenPlus软件对优选出的载氧剂进行了数值模拟，通过计算反应器内的化学平衡，分析了反应物摩尔比、温度以及压力对还原反应器出口产物摩尔分数的影响，最后对载氧剂的反应条件进行了优化。研究得出：金属基载氧剂中热力学性能较高的为Ni基和Fe基载氧剂，非金属载氧剂中CaSO4最佳。在NiO-CH4化学链燃烧还原反应器内，燃烧过程随反应物摩尔比变化分为三个阶段：X≤1时，燃料的燃烧以甲烷重整反应为主；当1X≤4时，以还原反应为主，重整反应逐渐减少；当X4时，反应器中产物全为CO2和H2O，研究得到最佳反应物摩尔比为X=4。通过分析温度以及压力对出口产物摩尔分数的影响得出反应温度为1000K-1100K，操作压力不大于8MPa是最佳反应条件。在Fe2O3-CH4化学链燃烧还原反应器内，反应过程同样呈现三个阶段变化，通过对气相固相产物摩尔分数的分析得出最佳反应物摩尔比为X=12，反应温度为1000K-1150K，反应器压力不宜大于5MPa。在CaSO4-CH4化学链燃烧还原反应器内，最佳的反应物摩尔比为X=1，反应温度为1000K，宜在常压下进行。