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将煤气化与CaO吸收体集成,可实现气化反应器内在碳分离。本文研究CaSO4载氧体再生CaCO3的过程,揭示其化学反应平衡、反应速率、含硫气体排放以及钙基物质共熔等。本文的主要工作及结果如下：1. CaSO4载氧体应用于CaO再生过程的热力学分析基于化学反应平衡,研究了采用CaSO4载氧体的CaO再生过程的反应条件,获得了使CaCO3完全分解的最小水蒸气入口量和碳入口量；与应用纯O2燃烧供热的再生反应器相比,其最小水蒸气和碳需求更多；提高反应温度降低反应压力会减少含硫气体排放量；降低CaO再生反应器与CaS氧化反应器的温差、降低反应压力者会使反应器间传递的热量和循环固体质量减小,但Gs增大。2. CaSO4载氧体与煤焦反应的加压热重实验利用加压热重对再生反应器中煤焦与CaSO4及水蒸气的反应进行了对比实验研究,结果表明：氮气气氛下煤焦和CaSO4载氧体的固固反应失重在反应初期较快,但反应进行到一定程度后,其反应失重曲线变得平缓,最终碳转化率低于煤焦与水蒸气的气化反应；通入水蒸气后煤焦与CaSO4的反应失重在初期比上述两个反应都要快,但反应继续进行其失重速度快速下降,最终载氧体转化率和碳转化率比CaSO4与煤焦的固固反应更低,且提高水蒸气分压,最终载氧体转化率和碳转化率还会进一步降低。3.应用CaSO4载氧体的CaO再生过程加压固定床实验通过加压固定床实验,研究了反应条件对含硫气体排放的影响,结果表明：从降低H2S排放的角度看,升高反应温度、减小水蒸气分压是有利的；反应温度从900℃增大到950℃,H2S产率的峰值由2635ppmv降低到2174ppmv;水蒸气分压从2.4MPa降低至1.67MPa,H2S产率峰值从2635ppmv降低至165ppmv。4.钙基物质共熔实验利用常压综合热分析仪的DTA和TG分析技术,对CaS-CaSO4、 CaO-CaS-CaSO4样品进行共熔实验研究,结果表明：在700～1300℃的温度范围内,不存在CaS与CaSO4的共熔现象；各种摩尔配比的CaO-CaS-CaSO4三元钙基混合物在700～1500℃的温度范围内的不发生共熔。5. CaSO4载氧体应用于煤直接制氢过程的热力学分析进行了应用CaSO4载氧体进行CaO再生的煤直接制氢过程热力学分析,3.0MPa的压力条件下模拟结果表明：提高再生反应器温度会增加气化产H2量,且再生反应器含硫气体排放量减少；随着气化反应器钙碳比的增大,气化产H2量减少,再生反应器出口含硫气体排放量下降；再生反应器出口固体物流中CaO和CaS不作分离时的模拟结果与假设二者可以完全分离相比,气化产H2量下降,再生反应器含硫气体排放量增加。