化学链气化技术作为一种新型的气化技术,是在化学链燃烧的基础上发展而来适用于固体燃料煤、生物质等气化的技术方法。在化学链气化的过程中,固体燃料热解和气化的过程需求大量的热量,如果仅依靠载氧体在空气反应器中氧化放出的热量来维持整个气化系统运行,受限于载氧体的载热能力,会导致反应装置运行时载氧体的循环量大大增加,同时增加了反应装置的运行和维护的成本。本论文提出以Cu-Fe基复合载氧体作为褐煤化学链气化过程的载氧体,利用Cu基组分在还原过程中放热这一特点,改善气化系统的能量分配,同时高效制取富氢合成气,在此基础上,对化学链气化过程的影响因素进行了研究。为了更好地研究Cu-Fe基复合载氧体反应性能及其热效应,本文首先利用热力学计算方法和Aspen Plus软件对褐煤化学链过程进行了分析和模拟。运用Gibbs自由能最小化原理,在Aspen Plus软件中构建了褐煤化学链气化模型。分析了褐煤化学链气化工艺中反应器之间的产物规律和能量平衡关系。产物分析的结果表明,使用Cu-Fe基复合载氧体能够高效地制取富氢合成气,同时复合载氧体的Cu:Fe、载氧体的当量比、水蒸气流量和反应温度会对化学链气化制取合成气的过程产生影响;能量分析的结果表明,增加复合载氧体中的Cu:Fe和载氧体的当量比能有效减少燃料反应器和气化反应器的热负荷。值得说明的是,在模拟条件下,当载氧体的Cu:Fe由1:9升至5:5时,气化系统的循环倍率由65.07降至4.21。在计算模拟的基础上,以内蒙古褐煤为原料,在自行搭建的实验室小型固定床装置上进行了化学链气化实验,探究了褐煤化学链气化过程的影响因素。结果表明,Cu-Fe基复合载氧体能够在褐煤化学链气化的过程中表现出优秀的反应活性,能够在以水蒸气为气化介质的条件下高效的对褐煤进行转化,提升合成气的品质,高效地生产富氢合成气。适当增加载氧体的当量比,水蒸气流量以及气化反应的温度都能有效的增加褐煤的碳转化率,适当减少载氧体的当量比、增加水蒸气流量和反应温度能够增加化学链气化系统的气化效率。为了研究复合载氧体还原过程的热效应,在实验室小型固定床装置上,研究不同还原条件下Cu-Fe基复合载氧体的还原过程,通过观察反应装置内部温度变化情况,间接反映体系的能量变化关系,借此研究Cu-Fe基复合载氧体还原的热效应。结果表明,Cu-Fe基复合载氧体在还原气氛或是与褐煤共同还原的过程下还原时能够释放热量,且释放的热量随着Cu-Fe基复合载氧体中Cu:Fe的提高而提高,当载氧体中Cu:Fe为5:5时,还原过程释放的能量能够一定程度上维持实验体系下反应装置的能量需求。