在煤粉燃烧过程和各种不同的燃煤应用系统中，煤粉从受热升温到着火燃烧的早期过程，往往经历着复杂的流场条件，使得煤粉的运动出现穿越火焰面的情况，从而使着火特性发生改变。然而受限于已有实验方法和观测条件的困难，尚未见到针对这一过程的相关报道，对其开展探索可进一步推动煤燃烧研究，提供新的视角和途径。针对上述科学问题，本文发展并建立了一套适用于煤燃烧研究的加压对冲火焰实验系统。设计的燃烧室可将反应气体预热至最高1600K，可调压力范围0.06-1.50MPa；基于碰撞解聚原理，自行研制了全新的微量给粉系统，具备50mg/min量级、连续1h以上不受载气流量影响的稳定给粉能力，进而实现了对冲火焰条件下煤粉的定点引入方法；研制了燃煤颗粒物采样枪；建立了SiC纤维辐射测温装置，测量了平面火焰的法向温度分布，误差小于±30K；自主开发了微机平台全参数测控软件，加快了对冲燃烧系统的启动速度，常用工况转换时的非稳态过程小于10s，极大提高了实验效率和安全性。该系统可广泛应用于对冲火焰条件下的气固相反应研究。随后研究了各子系统及测量方法的特点，对实验系统中煤粉给粉过程对测量结果的影响、以及ICCD光学图像拍摄方法和统计原理进行了详细分析，对完善燃煤对冲实验方法具有重要的指导作用和方法学意义。系统上首先开展了合成气组分影响其点火特性的实验研究，通过与国际上相关报道的数据比对，验证了系统的可靠性与测量精度。随后开展了对冲火焰中煤粉颗粒穿越火焰面的行为特性实验研究。利用先进的ICCD光学测量方法对火焰结构及煤粉热解、着火过程进行观测和表征。在此基础上建立了对冲火焰条件下煤粉热解和着火特性实验研究的方法和评价指标。最后建立了对冲火焰中单颗粒煤粉运动和着火特性的瞬态模型，分析了粒径、初速度、火焰温度等因素对煤粉在对冲火焰中的行为的影响，并计算不同粒径煤粉在不同火焰条件下的着火特性，对实验研究的发展具有指导意义。本文在新开发的燃煤对冲实验系统及实验方法基础上，对煤粉穿越火焰面的行为进行了观测和分析，为煤燃烧研究提供了新视角和重要数据。