基于CaCO3/CaO反应的热化学储热技术由于储热密度高、能量损失低、储热材料价格低廉等优势,在第3代聚光太阳能发电中具有巨大应用潜力。目前,国内外学者在热重分析仪或固定床反应器上对天然钙基材料（石灰石）的放热性能进行了大量研究,但对于石灰石在流化态下放热性能的报道很少。因此为了更加接近实际工业应用,本文基于宏观实验和微观分析对石灰石在流化态下的放热性能进行了研究。研究了碳酸化阶段CO2浓度、初始温度、表观气速等储热条件对流化态下石灰石放热性能的影响,比较了石灰石在固定态和流化态下的放热性能,并探究了储热条件对煅烧石灰石在碳酸化过程中放热温度的影响。随着碳酸化CO2浓度增加,石灰石的放热性能显著提高,但流化状态不稳定,因此70%CO2浓度被用于接下来的研究。与固定态相比,流化态充分的气固混合和传热传质显著提高了石灰石的最大放热温度和放热速率。10次循环后石灰石在流化态下的最大放热温度和放热速率分别为843.7℃和4.36℃/s,比在固定态下的分别高了 41.7℃和86%。随着初始温度从550℃提高到600℃,10次循环后石灰石的储热有效转化率和储热密度提高了 18%,石灰石的最大放热温度衰减幅度减小了 67%。增加表观气速提高了石灰石的储热有效转化率和储热密度,但加剧了石灰石的最大放热温度在多循环过程中的衰减。针对流化床反应器中煅烧石灰石在高浓度CO2气氛下碳酸化时出现的流化失稳现象,提出了添加Al2O3颗粒作为助流剂稳定流化状态增强其放热性能。研究了Al2O3添加量和粒径对石灰石在100%CO2气氛中碳酸化时放热性能的影响。煅烧石灰石在100%CO2气氛下碳酸化时出现流化失稳现象不仅降低了最大放热温度,还导致床层温度场分布不均。乳化相中的CO2被大量吸收,气泡中的气体不能完全补偿导致颗粒受到的曳力和浮力无法平衡自身的重力而出现局部失流,进而阻止了气泡和乳化相之间的气体交换导致气泡变大贯穿床层形成沟流。随着循环次数增多,石灰石活性下降流化失稳现象逐渐消失,如20次循环后石灰石储热有效转化率降低到0.25时未观察到流化失稳现象。添加Al2O3稳定了煅烧石灰石在100%CO2气氛下碳酸化时流化状态,显著均匀了床层温度场。添加5wt.%0.05-0.075 mm Al2O3的石灰石在碳酸化阶段最大温差和平均温差比纯石灰石分别低了 63%和89%。针对在苛刻煅烧条件（950℃,纯CO2）下钙基材料循环稳定性较差,以及在温和煅烧条件（725℃,纯He）下分离He与CO2成本高昂的问题,提出在储热循环中采用水蒸气煅烧的思路。探究了碳酸化和煅烧气氛中水蒸气浓度、煅烧温度对石灰石流态化放热和磨损性能的影响。煅烧气氛中水蒸气浓度增加会降低石灰石的放热性能并增加其磨损。水蒸气气氛下煅烧时合适的煅烧温度区间为800-850℃。尽管CO2和水蒸气气氛煅烧都可以避免使用膜分离技术,但10次循环后在850℃水蒸气气氛下煅烧的石灰石储热有效转化率和最大放热温度分别为0.29和875.3℃,比在950℃ CO2气氛下煅烧的分别高了 55%和83℃。碳酸化气氛中存在水蒸气提高了石灰石的储热有效转化率和储热密度,但降低了石灰石的放热温度并且加剧了石灰石的磨损。