煤着火特性表征煤着火过程中物理化学变化规律,是煤炭高效清洁利用所需的理论基础。单颗煤粒作为最简单的存在形式,其着火过程不受其他颗粒影响,相关研究能够更好地揭示煤的本征着火和燃烧特性,本文采用实验研究并辅以模型计算相结合的方法深入系统地开展了单颗煤粒的着火研究。利用实践十号煤燃烧箱实验装置,获得长时间微重力条件下典型烟煤颗粒和无烟煤颗粒的着火、燃烧的本征形态数据,对比了在常重力和微重力条件下的着火燃烧方式,着火迟延时间的区别。微重力下烟煤挥发分火焰的球形度较高,亮度较低,燃烧后期有微细粒子组成的尾随物以射流形式从煤颗粒表面溢出;环境温度较高时,挥发分火焰某些位置火焰呈现喷射状。微重力下无烟煤颗粒着火区域更加均匀,表现为整个煤颗粒各个区域同时着火,焦炭燃烧火焰亮度更低。微重力下,由于缺少自然对流的作用,O2的扩散和热态空气对煤颗粒的对流换热都受到了抑制,烟煤和无烟煤出现更长的着火延迟时间。利用地面实验装置开展了常重力下煤种、氧气浓度、粒径、加热速率等方面对mm量级煤颗粒着火特性和燃烧现象影响的研究。氧浓度增加会缩短无烟煤、烟煤和褐煤的着火延迟时间。对于大颗粒,氧浓度对着火影响更加明显。粒径增加时会延长烟煤和褐煤着火延迟时间。对于烟煤和褐煤,低环境温度时,氧浓度增加对大颗粒着火影响更大。环境温度增加会缩短烟煤和褐煤的着火迟延时间。氧浓度在低氧区间时,增加环境温度对低氧浓度的着火迟延时间的影响更大。烟煤在两种环境温度下均发生均相着火。褐煤在低环境温度均发生异相着火,高环境温度时主要发生均相着火,高氧气浓度时有向联合着火和异相着火转变的趋势。引用考虑煤粒内部温度梯度的一维瞬态着火模型,对实验工况进行模拟计算,并与实验结果进行比较。得到结论如下,氧气浓度增加时,煤粒的着火延迟时间缩短,着火温度降低;粒径增加时,煤粒的着火延迟时间增加,煤粒表面温度除了烟煤低环境温度工况外均增加,表面和中心温差增大;加热速率升高时,煤粒的着火延迟时间缩短。