火焰光谱辐射与火焰特性、反应状态及操作参数等密切相关，光谱诊断技术可在对火焰不产生任何干扰的情况下，有效获取火焰信息。扩散及撞击火焰广泛应用于气流床气化工艺，为利用光谱诊断技术表征扩散及撞击火焰状态，并实时监控气流床气化炉安全运行，本文基于实验室规模火焰光谱诊断平台和多喷嘴对置式气化炉热态试验平台，运用紫外成像系统、高光谱成像系统、光纤光谱仪系统及由高分辨率工业相机、高温内窥镜和带通滤光片组成的光谱成像系统等，对敞开空间扩散火焰及气化炉内撞击火焰光谱辐射特性开展系统研究。　　利用紫外成像系统和高光谱成像系统，结合数值模拟方法，研究同轴射流甲烷扩散火焰OH*和CH*光谱辐射和摩尔浓度分布特性，探究流动状态和当量比对辐射分布及化学反应的影响。结果表明，甲烷扩散火焰OH*和CH*辐射强度受火焰锋面结构和化学反应共同影响。层流状态OH*和CH*辐射强度受火焰锋面结构影响较小。湍流状态OH*辐射强度随[O/C]e的提高而减小，摩尔浓度随[O/C]e的提高而增大。OH*辐射分布适合表征火焰结构和形态。OH*摩尔浓度最高时其生成和淬灭速率最快，OH*可用于表征化学反应强度。OH*辐射强度随[O/C]e的变化趋势还可用于表征甲烷火焰流动状态。　　利用紫外成像系统和光纤光谱仪系统，结合热氧喷嘴技术，研究敞开空间水煤浆扩散火焰自由基辐射特性及OH*辐射二维分布，探讨非均相火焰与均相火焰光谱辐射特性的区别。结果表明，水煤浆扩散火焰特有的辐射谱线可作为水煤浆是否点燃的判据。与甲烷扩散火焰相比，水煤浆火焰OH*辐射强度和分布面积显著减小。水煤浆火焰由化学发光区域和热发光区域组成，OH*不适合表征火焰结构和形态，但可表征水煤浆火焰局部热释放率。OH*/CH*或OH*/C2*辐射强度比值可用于表征O/C和操作负荷。　　利用光纤光谱仪系统研究气化炉内柴油撞击火焰不同平面的光谱辐射特性，探讨自由基辐射对撞击火焰特性的表征，评估光谱诊断技术检测火焰温度的可行性。结果表明，柴油撞击火焰撞击区为最主要反应区，上下流股结构较为对称。OH*可用于表征撞击火焰高度。瞬时OH*辐射强度波动可反映火焰脉动程度。四喷嘴撞击对化学反应的强化作用优于两喷嘴撞击。撞击区OH*/C2*辐射强度比值可用于表征[O/C]e。黑体辐射双色法适用于检测火焰温度，以及监控温度变化和气化炉运行。　　利用由高分辨率工业相机、高温内窥镜和带通滤光片组成的光谱成像系统，结合可扣除背景辐射的图像处理方法，研究气化炉内柴油和水煤浆撞击火焰CH*和黑体辐射二维分布特性。结果表明，柴油撞击火焰CH*辐射和化学反应区位于喷嘴出口附近，而水煤浆撞击火焰CH*辐射和化学反应区位于撞击中心。水煤浆四喷嘴撞击对火焰及反应物的约束作用优于两喷嘴撞击。黑体辐射强度由火焰温度和固体颗粒数量共同影响，黑体辐射瞬时演变呈周期性变化。CH*辐射强度可用于近似预测O/C及合成气浓度。　　利用光谱成像系统和图像处理方法，研究气化炉内柴油和水煤浆撞击火焰K*、Na*辐射二维分布特性，探讨运用碱金属原子发射光谱计算火焰温度。结果表明，柴油和水煤浆撞击火焰碱金属原子释放和激发核心区均位于撞击中心。碱金属元素含量和火焰温度为K*和Na*辐射强度的两种控制因素，辐射强度可定性表征火焰温度。水煤浆撞击火焰固体颗粒弥散剧烈，射流区K*和Na*辐射轮廓较模糊。利用碱金属原子发射双谱线法可用于检测火焰温度，并监控温度变化及气化炉运行。