可吸入颗粒物给大气环境和人体健康带来严重危害，燃烧源的排放是可吸入颗粒物的重要来源。虽然现有的除尘技术已达到较高水平，但对于可吸入颗粒物的捕集效率仍很低。通过外加条件作用使可吸入颗粒物成长为较大颗粒后加以清除，已成为目前控制可吸入颗粒物排放的重要技术途径。各种外加条件作用下燃烧源可吸入颗粒物的行为规律研究课题已于2002年被列为国家重点基础研究发展计划(973计划)的研究内容。 本文针对外加声场和过饱和水汽场促进可吸入颗粒物长大机理中的关键性问题，对外加声场作用下可吸入颗粒物的运动、汇聚、碰撞、聚并特性，与过饱和水汽场中可吸入颗粒物异质核化特性，喷淋洗涤条件下水汽饱和度分布状况，以及喷淋塔内水汽相变脱除可吸入颗粒物的宏观效果开展了深入系统的研究。 为充分掌握单个可吸入颗粒物在外加声场中的运动规律，建立了声场作用下可吸入颗粒物动力学模型，采用数值模拟和实验相结合的方法，对外加声场中单个悬浮可吸入颗粒物运动特性进行研究。结果表明:声波对悬浮可吸入颗粒物产生粘性夹带力和压力梯度力作用，使可吸入颗粒物发生非线性运动，运动轨迹呈“S”型曲线。可吸入颗粒物在声场中的运动与其沿声波方向的初始位置密切相关，行波声场中可吸入颗粒物存在于初始位置下游、上游和初始位置两侧振动的不同运动方式；而驻波声场中初始位置位于波节点的颗粒在声场方向不发生运动，仅在重力方向发生自由沉降，其它位置的颗粒具有边振动边向邻近的波节点漂移的运动特性，使得颗粒运动区域近似为平行四边形。可吸入颗粒物粒径对其运动方式有重要影响，粒径较小的亚微米颗粒受声波牵制，主要表现为左右振动；粒径较大的微米尺度颗粒由于惯性较大，振幅较小，漂移特性更为显著。 为寻求外加声场作用下大量可吸入颗粒物的行为规律，对悬浮可吸入颗粒物均匀分布的空间施加声场，通过数值计算发现驻波声场对可吸入颗粒物产生显著的汇聚作用，在一个波长范围内形成两个数密度峰值；而行波声场中可吸入颗粒物并无明显汇聚现象。采用直接数值模拟蒙特卡罗方法的硬球模型和基于网格判断碰撞的方法，对驻波声场中可吸入颗粒物的碰撞特性进行研究，发现：颗粒之间的碰撞率随声强的增加而单调增大，随声波频率的增加先增大后减小，存在一个使碰撞率最大的最佳频率值；提高颗粒浓度能在很大程度上提高碰撞率；颗粒粒径是影响碰撞率的重要因素，颗粒数目浓度一定的情况下，随粒径的增加，颗粒之间的碰撞加剧。 为揭示可吸入颗粒物声聚并长大及脱除特性，直接从颗粒动力学角度研究可吸入颗粒物的聚并特性，采用多重蒙特卡罗方法对聚并的发生进行判断并对聚并事件进行处理，建立了可吸入颗粒物声聚并理论模型。将数值计算得到的可吸入颗粒声聚并结果与实验结果进行对比验证，二者符合较好。利用数值模拟的优势，对不同条件下可吸入颗粒物声聚并效果进行全面系统的研究分析。提出了有效改进可吸入颗粒物声聚并效果的措施：采用高强度声场、适当延长声波作用时间、添加无害的种子颗粒。 为探明过饱和水汽在不同燃烧源可吸入颗粒物表面的核化特性，依据燃煤可吸入颗粒物多为表面光滑的不可溶球形颗粒的特点，采用Fletcher经典异质核化理论对过饱和水汽在燃煤可吸入颗粒物表面的核化特性进行研究；结合垃圾焚烧颗粒的物化特征，建立了适于研究水汽在垃圾焚烧可吸入颗粒物表面核化特性的理论模型，探讨了过饱和水汽在垃圾焚烧可吸入颗粒物表面的核化特性。对燃煤颗粒核化特性的研究结果表明：由于燃煤可吸入颗粒物的润湿性较差，其成核临界饱和度很高；通过添加合适的润湿剂，可使水汽在较低过饱和度条件下发生异质核化，为开发高效、低能耗燃煤可吸入颗粒物控制技术创造了有利条件；研究中所采用的5种润湿剂JFC、SDBS、FS-310、Silanolw22、SDS中，以SDS与Silanol，w22改善燃煤颗粒核化性能的效果最佳。通过对垃圾焚烧颗粒核化特性的研究，发现在可溶性盐中各组分质量分数不变的情况下，可溶盐总质量对颗粒成核能力无影响；颗粒中可溶性盐总量保持不变时，可溶性盐的组分对颗粒核化性能有重要影响；随表面粗糙程度的增加，颗粒成核临界饱和度降低，成核能力增强。垃圾焚烧可吸入颗粒物中可溶性盐成分与颗粒表面粗糙程度对水汽在颗粒表面的异质核化特性起决定作用。 为使可吸入颗粒物能够在湿法脱硫喷淋塔内通过蒸汽相变凝结作用长大，塔内水汽饱和度必须超过颗粒粒径所对应的成核临界饱和度。为此，建立了喷淋洗涤塔内气液两相传热传质理论模型，对喷淋洗涤塔内水汽饱和度进行数值计算，结合计算结果系统分析了多种影响因素对塔内水汽饱和度分布的影响规律，获得了通过改变操作参数在脱硫喷淋塔内建立适宜过饱和水汽场的措施：提高塔进口气液温差、在喷淋区上部添加适量水汽、提高塔进口烟气含湿量。研究结果表明，将湿法烟气脱硫和水汽相变脱除可吸入颗粒物工艺相结合的烟气净化技术是切实可行的。 利用湿式除尘理论、凝结增长动力学理论与除雾器效率经验公式，研究了常规喷淋条件下可吸入颗粒物脱除效率，过饱和水汽场中可吸入颗粒物凝结增长特性以及含尘液滴经高效除雾器的脱除效率。在喷淋塔内水汽相变脱除可吸入颗粒物宏观效果实验台上，考察了操作参数对颗粒脱除效率的影响规律。研究发现，常规喷淋条件下可吸入颗粒物的脱除效率很低，而水汽相变则能够使亚微米可吸入颗粒物在数十毫秒时间内粒径迅速增加数倍至数十倍，从而提高颗粒的惯性捕集效率。水汽凝结增长最终达到的平衡液滴直径与初始水汽饱和度及初始颗粒粒径大小有关。喷淋塔内水汽相变脱除燃煤可吸入颗粒物的实验结果表明，采用提高喷淋塔进口气液温差、增加进口烟气含湿量、在喷淋区上方注入水汽的技术措施均能够显著提高可吸入颗粒物的脱除效率；燃煤可吸入颗粒物脱除效率随液气比的增加而有所提高，在塔进口添加一定量的水汽后，增大液气比颗粒脱除效率则明显提高。 本文的研究结果可为声聚并与水汽相变两种促进燃烧源可吸入颗粒物长大技术的工业应用提供理论基础和实验参考。