根据国际海事组织（IMO）与国内船舶污染物排放控制法规,减少SO₂的排放已成为当务之急。海水脱硫系统具有脱硫效率高与运行成本低的优点,已成为船舶SO₂控制的主流技术之一。本文基于MAN 5S50型船用柴油机设计了配套的I型筛板式脱硫塔,并通过实验探究与数值模拟相结合的方法对其进行了优化。全文的主要结论如下:1.搭建了脱硫系统试验台架,通过控制变量法探究了SO₂吸收的主要影响因素,包括液气比、吸收液浓度以及SO₂浓度,实验结果表明液气比是影响脱硫效率的重要因素,在其他条件恒定的情况下,随着液气比由3.1L/m³升高到7.0L/m³,脱硫效率由67.3%升高到99.3%。随着废气中SO₂浓度升高,脱硫效率会逐渐下降,入口SO₂浓度从686ppm升高至1371ppm的过程中,脱硫效率从70.68%降低至48.69%。采用Na HCO₃浓度变化模拟了海水碱度变化,当p H值恒定为8.21时,Na HCO₃浓度从0.0232mol/L增加至0.1022mol/L,脱硫效率从97.25%升高至99.22%。2.基于MAN5S50型船用柴油机尾气相关参数,设计了I型脱硫塔,包括筛板、喷淋层、除雾器、锥形气液导流器等。其中,设置两层喷淋层,每层设置30个喷嘴,每个喷嘴流量为15m³/h;设置两层筛板,筛板孔径为15mm,开孔率为36%,厚度为5mm。对塔内气液传质过程开展了物料与能量衡算,在烟气量为70000Nm³/h,液气比为10时,喷淋量约为749m³/h,海水蒸发量约为34m³/h。3.根据文献中筛板塔物理模型,采用ANSYS软件建立了文献中筛板塔的数值模型,对比了计算结果与实验结果。研究发现采用60万非结构化网格、150万非结构化网格以及60万结构化网格,所得的压降结果与实验结果一致,验证了模型的网格无关性。进一步的对筛板采用不同数值模型进行了研究,研究发现,筛板实体模型与多孔介质模型计算结果较为一致,验证了多孔介质模型代替实体模型的可靠性。4.基于可靠的数值模型对设计的I型筛板式脱硫塔进行了数值优化。优化结果表明,将锥形气液导流器改为空心可降低压降400Pa,降低了约20%。在第一层筛板与锥形气液导流器之间设置扰流环可改善气体分布,有效解决气体贴壁流动。将筛板由固定布置改为重力自适应布置,有效解决了因船体晃动而引起的气体分布不均匀问题。喷淋角度从100度变为60度时,不会影响脱硫塔的压降,因此为了减小海水对脱硫塔壁面的冲击将喷淋角由100度改为60度。