随着节能环保日益受到重视,天然气在我国北方供热能源构成中的比重越来越大。天然气烟气余热的深度回收利用是实现我国天然气高效供热的主要途径之一。采用烟气-水直接接触式换热,是实现烟气余热高效回收的重要技术路线,目前的研究和应用主要为烟气-水的一段换热,换热过程中将产生较大的不匹配（?）耗散。本文建立了烟气-水接触式换热的模型,然后合理划分换热过程,将水量分为多段并在不同位置与烟气进行喷淋换热,并通过实验验证了理论模型,进而研究分段换热对系统配置的影响。本文采用不同分段方式减少了烟气-水接触式换热产生的不匹配（?）耗散,使得烟气余热回收系统的能效和经济性得到改善。本文对水滴在烟气中的运动规律和烟气-水热质交换特性进行了研究。为了精确模拟烟气-水接触式换热过程,利用数值法建立了烟气-水接触式换热的计算模型,研究了烟气-水的传热传质过程并分析了各种因素对换热效果的影响。针对典型涡旋式和外螺旋式喷嘴进行了雾化特性实验及分析,得到了喷嘴的水滴粒径呈正态分布的规律以及可用索太尔平均直径来进行综合换热计算的结论。从减少不匹配（?）耗散的角度,对饱和段烟气-水换热过程,提出不同方式下合理选择分段点的技术途径,通过几何分析得到了分段点温度的数值解,采用泰勒展开式模拟烟气换热曲线可得到部分分段点温度的解析解,并用数值解进行了验证。将过热烟气-水换热产生的不匹配（?）耗散分为必需（?）耗散和可调节不匹配（?）耗散,以减少可调节不匹配（?）耗散为目标,结合过热段烟气曲线的几何特征,提出了求解分段点的方法。根据分段点温度可定量计算出各种方式下的不匹配（?）耗散及相应的设备参数,当排烟温度为10℃,四段喷淋相对于一段喷淋一般可减少不匹配（?）耗散或可调节不匹配（?）耗散95%以上,而随着分段数越多,喷淋换热塔高度及喷淋水流量均会增加。搭建了实验台及示范工程,对理论成果进行验证。分别对烟气-水立式逆流换热喷淋塔和卧式叉流换热喷淋塔进行了测试,其中烟温和水温的模拟计算值与实测值误差一般在2℃以内,从而验证了喷淋塔计算模型,并研究了不同因素对换热效果的影响;同时通过实验证明,采用两段喷淋相对于一段喷淋,可减少不匹配（?）耗散62%以上。研究分段换热对烟气余热回收系统配置的影响,对烟气余热回收系统中的设备建立了模型,在系统能效和经济性方面建立了评价指标,构建了烟气余热回收系统的分段换热流程,并对典型烟气余热回收系统进行分段喷淋换热的应用研究。设计排烟温度较低时,分段换热相对于一段换热在系统能效和经济性上均具有一定优势,以设计排烟温度10℃为例,四段喷淋相对一段喷淋可减少能耗36%以上,减少总经济成本28%以上。