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我国是目前世界上最大的煤炭生产国和消费国,也是目前世界上少有的几个以煤为基本能源的国家之一。煤不完全燃烧产生黑烟。黑烟主要是亚微米颗粒(空气动力学直径小于10μm)构成,对人体健康造成威胁。本文采用专利技术伞形罩脱硫除尘洗涤器(专利号：CN200420069314.9),对黑烟发生装置模拟放出的烟气进行净化和去除实验研究,探讨了入口含尘浓度、入口风速、液气比和表面活性剂等因素的对炭黑去除效率和压降的影响。基于本研究中的实验数据,采用FLUENT软件模拟了伞罩除尘器内黑烟颗粒浓度的分布特性。通过将数值模拟结果与实验研究结果对比,验证了动力学模型的可靠性,为构建完善的伞罩除尘器模型提供了依据。对取自湖南醴陵某燃煤陶瓷厂的黑烟颗粒进行表征测试,主要考察了黑烟颗粒的理化性质,并对颗粒粒径进行了罗辛-拉姆勒分布的计算,为模型的边界条件提供了参数。通过对除尘装置进行漏风率实验,考察了伞罩除尘器对黑烟颗粒的去除性能,结果发现黑烟的去除效率与除尘器入口含尘浓度、入口风速、液气比以及添加剂种类关系较大。在入口风速uin=12m/s,液气比0.2L/m3条件下,黑烟去除效率随入口含尘浓度先增大后减小,C=7g/m3时,炭黑去除效率达到最高,为95.74%。在液气比为0.2L/m3,含尘浓度为2g/m3条件下,炭黑去除效率随入口气速的增加而增加,△P随着u增大均匀上升；而在入口风速12m/s,液气比0.2L/m3,含尘浓度为2g/m3条条件下,选择CTAB、SDBS、AEO-9和OP-10四种表面活性剂作为吸收液添加物,四种添加物除尘效果差别不大,AEO-9吸收液具有稍明显的优势,最佳的添加浓度为0.06mmol/L,此时炭黑去除效率可达到99.5%。因此实际应用中单一使用表面活性剂可选AEO-9。对于伞罩除尘器内黑烟颗粒浓度分布特性的模拟,气相和颗粒相分别选用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM),研究了黑烟颗粒粒径(0.24-11μm)、入口含尘浓度(1-7g/m3)和入口气速(10-16m/s)对伞罩除尘器内黑烟颗粒浓度的轴向和径向分布的影响。模拟结果表明：黑烟颗粒在伞罩除尘器内部的浓度分布在径向上可分为中间低浓度区和近壁高浓度区,而同一径向截面位置的黑烟颗粒浓度随着入口含尘浓度的增大而增大,随入口气速、颗粒粒径的增大而减小。数值模拟研究表明伞罩除尘器可以使黑烟颗粒在除尘器内的分布趋向均匀,有效地降低黑烟等亚微米颗粒的浓度。将模拟结果与实验结果进行比较,发现伞罩除尘器内的压降随进口气度、入口含尘浓度的增加而增加,模拟的压降值与实验值吻合较好,相对误差小于6%。伞罩除尘器内的黑烟去除率基本上随入口气度、入口含尘浓度的增加而‘增加,除尘效率的模拟值在69-74%,与相同条件下的实验值的误差小于10%。实验数据很好地验证了数值模拟的结果,表明数值模拟是一种有效地预测、评价新装置性能的方法。