湿法烟气脱硫(Wet Flue Gas Desulfurization,WFGD)是燃煤电厂中应用最广泛的脱硫控制技术,其中,脱硫塔是WFGD系统中的核心设备,塔内气液两相的流动状态直接影响塔内的脱硫效率、除雾效率、压力损失及气液传质等参数。然而,传统脱硫塔在实际运行中常存在内部烟气流场分布不均匀、运行成本高、塔内除雾器除雾效率低、浆液利用率低以及浆液夹带导致的“石膏雨”污染等问题,因此,为了达到燃煤电厂超低排放的要求,提高WFGD系统脱硫塔性能,本文针对上述脱硫塔内存在的诸多问题开展了以下几个方面的研究。首先,采用CFD技术对装有3种不同孔隙率α与不同湍流单元直径D的湍流器的脱硫塔内的热态流场进行了数值模拟,分析了速度、温度、压力分布以及浆液驻留时间随孔隙率和湍流单元直径的变化规律,揭示了湍流器的作用机理。结果表明,安装湍流器可明显改善脱硫塔内烟气流场的均匀性,使横截面的速度标准方差减小到1.0以下,并有效延长浆液驻留时间,提高吸收区的气液接触几率及浆液利用率;在综合考虑流场分布、气液掺混程度与能量损失的情况下,安装孔隙率为50%、湍流单元直径为1.2m的湍流器效果最佳。其次,对脱硫塔内流场进行了优化,探究了结构参数(脱硫塔入口烟道布置方式、塔体径-高比β)和运行参数(喷淋锥角θ和烟气余热回收利用)两方面的因素对塔内流场的影响。其中,针对入口烟道布置,本文首次提出了一种切圆式多入口烟道布置方式。研究结果表明:当采用120°切圆入口且切圆半径R=3.5m的烟道布置时,塔内流场均匀性有了显著改善,使塔内烟气速度分布大多集中在3.5～5.6m/s的最佳范围内;塔内浆液驻留时间由原塔的1.36s提升至2.77s;烟气入口及塔内温度分布更趋于均匀;综合考虑能量损失和气液两相间的传质效果,脱硫塔径-高比β=13:24时效果最佳;当喷淋锥角θ为135°时,浆液驻留时间达到峰值,综合考虑降低塔内压力损失和延长浆液驻留时间,喷淋锥角θ选择120°时效果最佳;烟气余热回收利用后,可有效提高塔内温度分布的均匀性。最后,为考察脱硫塔内除雾器的除雾特性和提高其除雾性能,对除雾器二维单流道内的流场进行了数值模拟,通过模拟结果与实验数据的对比分析,选出了适用于模拟除雾器内部流动的湍流模型;对比分析了定常与非定常流动数值模拟结果和实验值间的差异;对带双集液槽的折流板除雾器和带倒钩的弧形板除雾器进行了性能对比研究,基于研究结果,设计出了 5种除雾器结构对比方案,综合考虑除雾效率及压力损失,最终选出了一种新型双集液槽三通道折形板除雾器,研究结果表明,该除雾器与其他4种方案相比其除雾性能具有显著提高。