本发明涉及一种钙基热化学高温流化床内循环反应装置及其工作方法。装置包括导流区（Ⅰ）、一次分解区（Ⅱ）、放热反应区（Ⅲ）、二次分解区（Ⅳ）、振打器、重力感应器；本发明装置从上到下依次布置有导流区（Ⅰ）、一次分解区（Ⅱ）、二次分解区（Ⅳ）；导流区（Ⅰ）通过筒体法兰与一次分解区（Ⅱ）连接，一次分解区（Ⅱ）通过通体法兰与二次分解区（Ⅳ）连接；二次分解区（Ⅳ）为一圆筒状结构布置在一次分解区（Ⅱ）内侧；振打器安装在一次分解区（Ⅱ）外壁上，重力感应器安装在一次分解区（Ⅱ）和二次分解区（Ⅳ）之间；本发明具有换热效率高、流化状态好、无热损可实现间歇式内循环的特点，可用于中高温太阳能热力发电系统。