研究燃烧过程中多环芳烃（PAH）以及碳烟颗粒等污染物的生成机理以及排放特性,对探究进一步提高煤炭等化石燃料的燃烧效率,降低污染物的排放具有重要意义。本文采用普通数码单反相机测量火焰辐射图像、增强型紫外相机测量火焰中的激光弹性散射（ELS@532nm）图像、激光诱导炽光（LII@1064nm）、以及激光诱导荧光（LIF@266nm）等二维光谱信号,并结合介入式的采样方法,搭建Hencken型平焰燃烧器产生不同煤种、粒径的煤粉射流火焰,开展煤粉火焰中含碳颗粒以及碳烟生成的前驱物PAH的原位在线测量实验研究,主要研究内容如下:1.对1g/min给粉量下的不同煤种、粒径的煤粉火焰辐射图像进行拍摄,分析无烟煤、褐煤、烟煤三种不同煤粉的燃烧特性。结果发现,在无烟煤火焰中,煤粉颗粒主要以非均相方式燃烧,整体火焰呈暗红色。在褐煤与烟煤火焰中,煤粉先经过短暂的加热区域,之后煤粉颗粒群燃烧形成亮白色的连续火焰区域,最后为暗红色的焦炭燃烧区域。在相同的给粉量下,随着烟煤煤粉粒径的增大,煤粉火焰越宽,火焰高度越长。煤粉火焰中含碳颗粒的扫描电子显微镜（SEM）图像表明,在连续火焰区域,烟煤火焰中存在大量连结成片的碳烟颗粒以及焦炭颗粒,而在无烟煤及褐煤的火焰中仅观察到焦炭颗粒。在焦炭燃烧区域,三种煤粉火焰中存在的颗粒物为焦炭颗粒以及球状煤灰,由SEM图像可以看到焦炭颗粒呈现出絮状或空壳状。利用管式炉对煤粉进行热解产物的分析,利用液相色谱分析得到的PAH含量烟煤>褐煤>无烟煤。在所有种类的PAH中,萘的含量最高。烟煤的热解产物中较大环的PAH浓度较高,三环以上的PAH含量烟煤>>褐煤>无烟煤。2.通过ELS以及LII的测量实验,发现ELS信号可能主要来自于煤粉火焰中粒径较大的煤粉或焦炭颗粒,但在烟煤火焰的连续火焰区域检测到由大量团聚碳烟颗粒激发的ELS信号;LII的激光能量曲线以及二维测量结果表明,在碳烟浓度较高时,如粒径为61-90μm的烟煤火焰,可以通过选取合适的激光能量来减少甚至忽略焦炭颗粒LII信号对碳烟-LII信号的影响,获得具有良好信噪比的LII二维图像。但在其他煤种或粒径的煤粉火焰中,由于碳烟颗粒含量较低或无碳烟颗粒,煤粉或焦炭颗粒激发的LII信号占主导地位,选取激光能量的方法并不适用。将煤粉火焰的ELS散射图像与LII图像进行对比分析,通过归一化的信号强度变化,有助于辨别煤粉火焰中焦炭、煤粉及碳烟颗粒的分布。3.通过不同燃料火焰中不同种类的PAH-LIF测量研究表明,在丙烷火焰中,随着探测波长的增加,荧光信号分布区域呈现出逐渐上移的趋势。这很可能反映了目前普遍认同的丙烷火焰中碳烟的生成过程,即由小环PAH逐渐生长成为大环PAH,之后进一步形成碳烟。而在烟煤煤粉火焰中,不同种类的PAH-LIF二维信号的分布位置几乎相同。这很可能是因为烟煤煤粉热解产物中大量的PAH很可能直接通过芳香烃的缩聚反应生成碳烟颗粒,而脱碳加氢（HACA）路径并不为主要的反应途径。