空气湿化并回收余热是燃气锅炉减排、提效的有效途径。空气湿化填料塔是实现该过程的重要设备。本文针对燃气锅炉空气湿化过程,实验研究了空气湿化填料塔的性能,并分别研究了布液器、除沫器、填料对空气湿化填料塔性能的影响,根据实验研究结果,总结了适合燃气锅炉空气湿化过程的填料塔设计方法。本文的主要内容有:(1)阶梯环填料的压降性能研究。采用空气-水系统实验获得了阶梯环填料的干塔压降和湿塔压降等性能参数。研究表明,实验工况范围内,干塔条件下,填料压降随气相动能因子提高而增加,两者呈现线性变化;湿塔条件下,同一喷淋密度时填料压降随气相动能因子提高而增加;相同气相动能因子,填料压降随喷淋密度提高而增大。根据实验数据关联得到了填料压降的经验关联式。(2)空气湿化填料塔传热传质性能研究。采用阶梯环填料,针对蒸发量1t的燃气锅炉进口空气条件,实验研究了操作参数(水气比、进水温度)、填料高度、环境参数(进口气温、进气含湿量)对空气湿化填料塔性能的影响,分析操作参数和环境参数对填料传质单元高度的影响。研究表明,传质单元高度随进水温度的增加和水气比的增加而减小,相同进水温度下排气含湿量和排气温度随水气比和进水温度的增加而升高;在相同水气比下,传质单元高度随着填料高度的减小而降低,排气含湿量和出口空气温度随着填料高度的增加而增加。根据实验数据关联得到了填料传质单元高度的经验关联式。(3)布液器和除沫器性能研究。分别对两种型式的布液器的布液性能开展了单独实验研究,评价了螺旋喷嘴式布液器的周向和径向的不均匀度及不同喷淋密度下的壁流程度,评价了排管式布液器主管、支管的不均匀度,并实验比较了两种布液器对空气湿化填料塔性能的影响;实验比较了两种型式除沫器压降和除沫性能。研究表明,喷嘴的周向、径向不均匀度M_f>0.17,布液性能较差,排管式布液器的各不均匀度M_f<0.05,布液性能较优,二者对空气湿化填料塔增湿性能的影响基本相同;丝网除沫器的压降随气相动能因子提高而增加,200mm厚度丝网除沫器压降较100mm厚度大50-100Pa,前者在实验范围内都有较好的除沫性能,后者仅在大喷淋密度下有较好的除沫性能。折流板除沫器压降随气相动能因子改变,基本保持在5Pa以内,但是实验厚度下基本失去除沫能力。(4)空气湿化填料塔的设计方法总结。结合燃气锅炉空气湿化过程特点、填料塔及内构件实验研究结果和填料塔设计方法,分析总结了适合空气湿化填料塔的设计方法,并以此完成了蒸发量1t的燃气锅炉进口空气湿化填料塔的设计。