我国大型火力发电机组烟气脱硫技术以石灰石-石膏湿法脱硫为主。脱硫系统的运行状态对火电机组的安全性及经济性具有重要影响。建立脱硫系统特性模型及故障诊断模型是监测脱硫系统状态的重要环节,对保障脱硫系统安全经济运行具有重要意义。本文以某330MW火电机组脱硫系统为研究对象,采用数值模拟方法建立了脱硫系统特性模型。基于该模型对脱硫塔内流动、传热、传质过程进行了分析,研究了主要运行参数对于脱硫效率的影响。以该模型为基础,对脱硫系统内常见的故障进行了仿真,获得了脱硫系统中常见故障的定性特征,解决了运行过程中故障难以监测的问题,并采用模糊推理方法针对不同类型故障进行了诊断。主要研究内容包括:首先,根据脱硫塔内流动、传热、反应机理建立了耦合气液两相流动、水分蒸发、SO2吸收、两相传热、化学反应的数值计算模型,并将依据现场工况设置模型边界参数,与运行数据进行对比,验证了模型的准确性,为后续分析奠定了模型基础。其次,基于建立的特性模型,开展了脱硫系统特性研究。分析了脱硫塔内流场、温度场、SO2浓度场分布情况。通过追踪喷淋浆液在塔内的运动、反应,分析了不同粒径浆液在塔内的分布情况及在下落过程中p H值的变化情况。对液气比、入口SO2浓度、入口烟气流量等运行参数进行了调整试验,得到了不同运行参数对脱硫效率的影响规律。然后,针对脱硫系统内喷淋管堵塞、浆液品质恶化、喷嘴磨损三种故障进行了仿真,在设计工况下分析了不同故障对于脱硫系统特性的影响。基于仿真得到的故障特征,结合现场运行经验,采用模糊推理方法建立了脱硫系统故障诊断模型。最后,结合前文研究成果,基于ASP.NET框架开发了脱硫系统在线监测及故障诊断系统,为脱硫运行人员提供了运行指导与故障预警功能。