采用气流床煤气化技术制备合成气,能够实现煤炭的清洁高效利用。气化炉是气流床气化技术的核心设备,煤颗粒在炉内与氧气发生化学反应,该过程主要包括热解、脱挥发分、燃烧与气化反应等。深入研究煤颗粒在进入炉内的反应特性,有利于进一步揭示炉内多相反应机理。本文围绕煤颗粒燃烧过程及碱金属辐射特性的关键问题,采用自行搭建的煤颗粒可视化滴管炉,结合火焰光谱诊断系统,研究了煤颗粒挥发分反应阶段和煤焦反应阶段的火焰光谱辐射特性。主要研究内容及结论如下:（1）基于自行搭建的可视化滴管炉结合高速相机采集了羊场湾（YCW）烟煤颗粒反应过程的火焰图像,利用紫外相机成像系统结合不同波长（310 nm和430 nm）的带通滤光片,获得不同氧浓度（Xi,O2）下单颗粒火焰的OH*和CH*化学发光二维分布的图像。采用图像处理技术构建了CO2*和黑体辐射背景辐射的扣除方法。结果表明,单个煤颗粒的燃烧过程由挥发分反应阶段和挥发分-煤焦反应阶段组成。在挥发分反应阶段,煤颗粒呈现为包络型火焰,火焰亮度更强,火焰尺寸逐渐增加,且OH*和CH*的峰值强度随炉膛轴向距离的增加而增加。在挥发分-煤焦反应阶段,火焰尺寸减小,OH*和CH*峰值强度分布在3mm范围内变化。当Xi,O2＞0.4时,OH*和CH*的强度迅速增加,表明反应速率受Xi,O2控制。另外,OH*/CH*峰值强度比率与Xi,O2之间的关系式可表示为:OH*/CH*=2.89+2.10Xi,O2。（2）采用可视化滴管炉结合火焰光谱诊断技术原位观察单颗粒煤火焰图像,提出了采用原位方法研究煤颗粒在挥发分及煤焦反应阶段的OH*、CH*化学发光以及碱金属（Na*、K*）辐射特性。结果表明,OH*化学发光发生在挥发分反应阶段,CH*化学发光主要集中在挥发分-煤焦反应阶段,且CH*化学发光的反应区域高于OH*化学发光。另外,煤颗粒火焰辐射光谱中存在两条强烈的特征谱线,分别为590 nm处Na特征谱线和770 nm处K特征谱线。火焰温度和碱金属辐射强度随着反应时间的增加均呈先升高后降低的趋势。在挥发分反应阶段（10-40 ms）,火焰温度从1550 K提高到1950 K,Na*和K*峰的强度分别增加50.2%和89.2%。在挥发分-煤焦反应阶段（45-70 ms）,火焰温度从1900 K降低到1700 K,Na*和K*峰的强度分别降低21.3%和75.1%。随着Xi,O2增加,Na*和K*峰强度增强,表明高Xi,O2条件下促进了煤颗粒的反应速率,颗粒温度升高更快有利于挥发分的释放,同时有利于碱金属的析出。（3）开展了O2/CO2和O2/N2气氛对单颗粒煤燃烧过程火焰尺寸、火焰温度及碱金属（Na*、K*）辐射特性的影响。采用多波段辐射光谱法计算了煤颗粒反应过程的火焰温度,并提出碱金属原子发射光谱可以表征火焰温度的优化方法。结果表明,随着反应时间的增加,火焰温度增加而火焰尺寸先增加后减小。与O2/CO2气氛相比,O2/N2气氛下的煤颗粒挥发分释放时间增加1.5倍,火焰尺寸增加1.3倍。O2/CO2气氛下,煤颗粒周围出现一层薄薄的“火焰层”,而在O2/N2气氛下没有观察到类似的现象。另外,O2/N2气氛下Na*、K*峰值强度高于O2/CO2气氛。随着反应时间的增加,O2/N2气氛Na*和K*峰值强度分别增加16.4%和14.1%,O2/CO2气氛下Na*和K*峰值强度分别增加12.8%和13.6%,且火焰温度提高3.4%。这是由于用N2取代CO2时,小分子碳氢化合物在N2气氛（1.96 cm2/s）下的扩散系数高于CO2气氛（1.54 cm2/s）,导致煤颗粒的挥发分释放和燃烧速率增加,受热激发出更多的Na*、K*。（4）采用高速相机结合高光谱成像技术研究不同煤阶（NMH褐煤、YCW烟煤和SH无烟煤）的着火方式,考察不同煤阶的煤颗粒对挥发分及煤焦反应阶段碱金属（Na*、K*）辐射特性的影响。结果表明,在挥发分反应阶段NMH煤为均相着火,煤颗粒出现破碎行为,YCW烟煤为均相-非均相联合着火,SH无烟煤颗粒为非均相着火。煤焦反应阶段,三种煤颗粒为非均相着火。随着反应时间的增加,三种煤颗粒的火焰尺寸和亮度先增大后减小,挥发分燃烧时间的顺序为NMH褐煤＞YCW烟煤＞SH无烟煤,这主要因为YCW烟煤和SH无烟煤的挥发分含量低于NMH褐煤。另外,Xi,O2为0.2时,三种煤颗粒只出现一个Na*和K*的释放峰,火焰温度在1600 K到1950 K范围内变化。当Xi,O2大于0.4时,三种煤颗粒出现两个Na*的释放峰,但只出现一个K*的释放峰,火焰温度在1650 K到2100 K范围内变化。三种煤颗粒Na*、K*峰值强度的顺序为NMH褐煤＞YCW烟煤＞SH无烟煤,这是由于NMH褐煤中Na、K含量较多。