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本论文对电弧等离子体技术辅助煤的气化及煤基炭材料的制备过程中的一些基础性问题进行了研究,在电弧等离子体辅助下实现了煤的气化、二氧化碳的高效转化以及煤基炭材料的制备,并首次运用可见发射光谱原位诊断技术分析了等离子体辅助煤的气化机理和煤基炭材料的形成机理,初步模拟了电弧等离子体反应器内物种的浓度分布及其变化,与实验结果结合可以为煤的洁净和合理利用提供有价值的信息.论文的主要内容和结果如下:1.对电弧等离子体辅助煤的气化反应进行了研究.电弧等离子体辅助煤的气化过程中主要的气体产物为氢气、一氧化碳、二氧化碳、氧气和氮气,没有检测到甲烷;固体产物为残渣以及少量炭材料;煤的性质和操作参数对煤的转化率和煤气产量有重要的影响.在本文的实验条件下,煤中的灰分不利于煤的转化,变质程度低或小粒径的煤气化时能产生较多的H<,2>和CO,随着煤粒径的减小,煤的转化率有一个最大值;H<,2>和CO的产量随着电弧功率的增加而增加;随着线圈电流的增加,H<,2>、 CO和CO<,2>的产量都有一个最大值;增加空气(载气)流量,CO和CO<,2>的产量增加,H<,2>的产量减少;当载气种类不同时,(H<,2>+CO)浓度和CO产量的顺序是:CO<,2>>Air>N<,2>,H<,2>产量和煤转化率的顺序是:Air>CO<,2>>N<,2>.在制得的煤气中CO<,2>的含量(体积)约为3％,远低于用常规气化技术制得的煤气中CO<,2>的含量.2.研究了等离子体辅助下二氧化碳和煤的共转化行为.3.利用可见发射光谱对电弧等离子体辅助煤的气化及煤基炭材料的制备过程进行原位诊断,检测到的活性粒子主要包括:H、O、C原子和OH、CH、C<,2>自由基等;将活性粒子的发射强度与气体产物的产量进行关联后发现:活性粒子发射强度和气体的产量之间存在一定的关系.4.研究了电弧等离子体辅助煤基炭材料的制备过程.在电弧等离子体辅助N<,2>-Coal-H<,2>O转化过程中,使用粉煤作为原料直接合成了碳纳米管,光谱诊断结果表明在此过程中电弧等离子体内存在的C原子和C<,2>自由基可能是形成碳纳米管的前驱体,在对碳纳米管的扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)分析以及光谱诊断基础上讨论了碳纳米管的形成机理.5.初步模拟了等离子体辅助下H<,2>O-Coal-Air气化反应行为,考察了H和CH活性粒子浓度、H<,2>和CO气体浓度在反应器内的分布,分析了空气(载气)流速对上述物种浓度的影响,模拟结果与对气体的分析以及对活性粒子的光谱诊断结果基本吻合.