目前,燃煤电厂的常规除尘设备未能实现对烟气中细颗粒物的高效脱除,大量细颗粒物进入大气环境造成了严重的污染。本论文采用水汽相变凝结预处理技术和湍流团聚预处理技术促进细颗粒长大,从而实现对燃煤烟气中飞灰细颗粒的高效脱除。首先,根据燃煤电站湿法脱硫净烟气湿度较高的特点,通过向脱硫净烟气中添加饱和水蒸汽构建出燃煤烟气中细颗粒物发生相变凝结长大所需的过饱和水汽环境条件。数值分析了脱硫净烟气和水蒸汽的参数对过饱和水汽环境的影响。结果表明:脱硫净烟气相对湿度越高、温度越低,越利于过饱和水汽环境的构建。其次,基于分子运动学异质核化理论,建立过饱和水汽分子在燃煤飞灰细颗粒表面异质核化模型。数值预测了水汽温度、过饱和度和宏观接触角等对成核参数的影响。预测结果表明:考虑多种因素的分子运动学异质核化模型与实验结果更接近;水汽过饱和度和温度越高、颗粒表面润湿性越好,异质核化现象越易发生。再次,建立过饱和水汽在飞灰细颗粒表面凝结动力学模型,数值探究了长大时间、水汽过饱和度、水汽温度和颗粒数目浓度对细颗粒长大效果及颗粒群分布的影响。结果表明:细颗粒能在过饱和水汽环境中迅速长大,长大过程大约在50ms内完成,长大后的细颗粒粒径分布变窄。最后,设计一种新型颗粒团聚装置,数值模拟了装置内气固两相流动流场的速度、压力、湍流强度分布及颗粒轨迹特点。采用欧拉模型耦合颗粒群平衡模型(PBM),考虑布朗团聚、湍流团聚作用,数值模拟了烟气流速、温度、颗粒浓度、添加水蒸汽等对颗粒团聚效果的影响。结果显示:新型团聚器能有效促进亚微米颗粒(PM1)和细颗粒(PM2.5)的团聚长大,其中亚微米颗粒的团聚效率更高。