在当前我国燃煤烟气超低排放要求的背景下,湿法脱硫技术面临着一些亟需解决的问题,例如超低排放改造后系统运行成本高、机组负荷变化引起脱硫效率不稳定、排烟湿度高等。本文通过实验测试、数值计算与理论分析对喷淋塔内气液流动状态、传质过程进行了研究,为湿法脱硫系统脱硫效率提升与多种污染物协同控制提供指导。首先,采用在脱硫塔内加入导流板的方式,组织塔内气相流场,缓解烟气偏流,改善气液接触条件。通过搭建中试尺寸的实验平台,对比研究了不同喷淋塔内喷淋区烟气流动分布:加入托盘或导流板后,烟气分布均匀性得到了改善;导流板的加入可以降低系统阻力。结合欧拉-拉格朗日模型和双膜理论,建立了喷淋塔内气液流动与脱硫过程的数值计算方法并进行了验证,由此获得了导流板结构对某660 MW机组脱硫塔性能的影响规律。其次,提出了一种气液流型调控方法,通过改变塔内局部气液流动状态的方式强化传质过程:相比空塔喷淋单元,加入流型调控单元的传质效果提升明显;得到了优化的流型调控单元结构参数;相比普通喷淋单元,脱硫效率由52.3%提高到76.8%,系统阻力增加了360 Pa;得到了脱硫效率随烟气流速、液气比、开孔率、开孔个数变化的数学关系式。与普通喷淋装置内的液滴捕集颗粒物的过程不同,流型调控单元内的气液流动状态更有利于颗粒物的惯性碰撞捕集和扩散捕集。中试尺寸的除尘实验结果表明:相比多孔托盘,流型调控装置可以以较低的阻力损失提高协同除尘效果。通过图像处理结果发现:普通喷淋单元壁面上呈现降膜流动状态;根据操作条件与孔板结构参数的不同,流型调控单元壁面上呈现强烈的鼓泡流动或搅混流动。最后,提出了湿法脱硫系统与液体吸收法相结合的烟气除湿方法。采用流型调控装置强化了吸湿过程,在一定操作条件下,除湿效率和系统阻力分别为41.3%、314 Pa。分析了相间传质系数与结构参数、操作条件之间的变化关系,建立了传质系数与烟气流速、液气比、吸收剂溶液温度等参数之间的关系式。通过理论分析与计算,与现有“冷凝换热+烟气再热”除湿方法对比:基于湿法脱硫系统的液体吸收除湿方法可以在较低的液气比条件下实现较高除湿效率,同时可维持或者小幅提升脱硫塔出口烟气温度。