气流床煤气化技术具有煤种适应性广、操作压力和温度高、碳转化率高、生产强度和规模大等特点，已成为煤基大容量、高效洁净的燃气与合成气制备的首选技术。扩散火焰在撞击气流床气化工艺中的应用尤为广泛，对火焰进行有效诊断，是实现高效利用燃料、可靠监控气化过程和优化气化工艺的必要手段。火焰的自发辐射是燃料燃烧气化过程中化学反应过程与机理的外在表现，是火焰重要的特性之一。通过先进光学检测系统获得扩散火焰空间辐射特征，系统研究扩散火焰形态、结构特性，分析火焰辐射与操作工艺参数之间关系，使火焰光谱诊断成为有效的火焰可视化途径，对气化火焰监测系统的完善和优化具有积极意义。　　(1)利用光纤光谱仪研究了较高气速条件CH4/O2同轴射流扩散火焰的OH*、CH*、C2*辐射发光特性。气化条件下OH*分布仅在喷嘴出口附近存在峰值，较高氧燃当量比([O/C]e)条件火焰前锋出现另一OH*辐射峰值，表明较高气速条件下的同轴射流扩散火焰中存在两个主要反应区。利用OH*、CH*、C2*辐射分布对[O/C]e和火焰高度进行了定量表征。根据OH*峰值位置将火焰划分为两个区域:初始反应区和继续氧化区。　　(2)利用光纤光谱仪结合图像分析手段，比较了甲烷和焦炉气扩散火焰形态及自由基辐射差异。焦炉气火焰比甲烷火焰更易点燃，更为稳定，火焰长度相对短且可见发光微弱，富燃状态下不会出现碳粒的强烈发光。焦炉气中H2的存在会产生更多的CH，导致OH*的生成显著增多，同时抑制了C2H的生成使CH*生成减少。比较了正扩散和反扩散火焰形态及结构差异，发现反扩散火焰形态与正扩散火焰截然不同，正扩散火焰反应区将随[O/C]e增加逐渐向火焰下游扩展，而反扩散火焰反应区受[O/C]e影响较小。　　(3)利用高空间分辨率高光谱相机和紫外成像系统，建立CH4/O2同轴射流扩散火焰中OH*、CH*二维空间分布，比较了层流与湍流火焰结构差异。同轴扩散火焰中OH*生成靠近于氧化剂一侧，而CH*生成则与燃料侧更为接近，大部分生成于火焰锋面内。根据不同轴向位置OH*径向分布，可得到火焰传播过程结构变化特征:喷嘴出口附近OH*呈双峰分布，为火焰射流核心段;火焰锋面逐渐消失，OH*在径向截面分布均一，为射流过渡段;随射流发展OH*径向呈正态分布，火焰形态类似于自由射流火焰，形成射流充分发展段。层流火焰结构沿轴向变化一般存在上述三个发展阶段，而湍流火焰结构仅存在射流核心段和射流过渡段两种形态，至射流充分发展段火焰已传播结束。　　(4)利用高空间分辨率紫外成像系统，获得OH*空间分布，据此研究了不同喷嘴间距、气速及氧燃当量比对撞击区反应影响。大喷嘴间距条件下撞击位置处于火焰射流充分发展段及过渡段，撞击湍动作用促进了撞击区反应的进行，形成撞击反应中心;中等间距条件下撞击位置处于火焰射流核心段，撞击显著强化了两股高温气流之间的混合，反应核心转移至撞击反应区，破坏了射流核心区火焰前锋结构。气速对撞击区反应中心的产生基本没有影响，而氧燃当量比对其影响显著。　　(5)通过对气化炉内柴油撞击火焰撞击区辐射的光谱分析，构建了撞击区以气化反应为主向以燃烧反应为主转变的判据。火焰撞击区辐射光谱存在明显的自由基辐射发光，分别在309nm和314nm出现OH*、CH*辐射峰。400nm以后出现强烈的连续黑体辐射。撞击区OH*、CH*辐射随O2/Fuel增加不呈单调变化，而是在O2/Fuel=1.70时出现最大值点，与撞击区气体浓度发生转变的条件完全一致，可以作为判断撞击区主导反应的依据。