目前,国内外大多数燃煤电厂烟气脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,其过程会定期排放一定量水质特殊且水体污染性大的烟气脱硫废水。随着排放标准的逐步提高,脱硫废水的零排放问题受到了行内业界的广泛关注,将脱硫废水处理和锅炉烟气余热利用相结合的喷入烟道蒸发处理技术等新兴工艺被提出,以满足当前火力发电行业节能减排面临的新需求。电站锅炉烟气脱硫废水喷入烟道蒸发是电厂脱硫废水零排放经济可行的技术途径之一。针对该技术在工程实际应用中易造成烟道壁面及后续设备结垢腐蚀等问题,本文以南方某电厂单台300MW等级燃煤发电机组锅炉尾部烟道中空气预热器之后、除尘器之前的烟气为研究对象,将针对连续相烟气的湍流流动传热欧拉方法、以及离散相脱硫废水雾化液滴群流动蒸发的拉格朗日方法相结合,建立物理数学模型。通过数值模拟方法,研究脱硫废水喷射雾滴在烟气中的流动蒸发特性及其影响因素,获得不同运行条件下相邻两喷嘴之间和喷嘴与烟道壁面之间的最佳安装距离、喷雾的扩散范围、以及脱硫废水液滴在烟气内的运动轨迹。结果表明:同一喷射流量下相邻两喷嘴安装间距越小,液滴实现完全蒸发所需的时间和距离越长;烟气温度越高、脱硫废水雾化液滴的直径越小,液滴完全蒸发所需的时间和距离越短;采用多喷嘴小流量的布置方式可以提高雾化液滴群的蒸发质量;喷嘴喷射方向与烟气流动方向平行时,可实现雾化液滴群蒸发质量的最大化;而液滴初速度、喷嘴的喷射全锥角和烟气速度对液滴蒸发率的影响不大。由于液滴存在碰撞、破碎和聚并等作用,沿烟气流动方向液滴的索特平均直径呈现先减小、后增加再减小的变化规律。基于喷射雾滴烟气流动蒸发特性的数值模拟结果,本文建立具有n个输入变量和m个输出变量的最小二乘支持向量机液滴蒸发预测模型,结果表明:该模型可用于液滴蒸发率这种时间序列预测,并对不同工况条件下烟道不同截面处液滴的蒸发率具有较高的预测精度。最后,针对南方某电厂300MW等级机组目前采用的脱硫废水处理工艺存在的技术缺陷等问题,本文制定高效低成本的脱硫废水喷入烟道蒸发处理实施方案,提出并数值验证了一种改进型喷嘴优化布置方案:选取安装的单个雾化喷嘴的设计流量为60 L/h,喷嘴喷射全锥角为30°～900,喷射方式为与烟气流动方向平行喷射,液滴初始喷射速度为10m/s,同时必须保证雾化液滴的初始平均直径为45.08μn;选取雾化喷嘴沿烟道矩形截面单层布置为喷嘴布置方式,且相邻两喷嘴的安装间距为0.1 m,喷嘴与烟道水平壁面和竖直壁面的安装距离分别为0.9 m和0.7 m;所需要的雾化喷嘴总数为176个,其中,水平方向(z轴方向)各布置46个喷嘴,竖直方向(y轴方向)各布置42个喷嘴。结果表明,所提出的改进型处理工艺和喷嘴布置方案可达到目前单台300 MW等级机组8 m3/h烟气脱硫废水量的工程实际要求。本文的研究结果可为火电厂脱硫废水烟气蒸发处理工艺的设计优化及性能调控提供理论依据。