细颗粒物污染正威胁着人类的生存与发展，化石燃料燃烧是其主要的一次来源。虽然目前国际上总颗粒物控制技术已达到较高水平，但对于数量巨大的细颗粒物的捕获率却较低。通过外加条件作用使细颗粒物长大后再进行脱除，已成为目前控制细颗粒物排放的重要技术途径。采用水汽相变耦合撞击流技术控制细颗粒物是一种极具潜力的的新方法，特别是与燃煤电厂现有的湿法、半干法烟气脱硫工艺结合起来，是最有望实现工业应用的技术途径之一。本文针对细颗粒物在水汽相变耦合撞击流作用下长大与脱除所涉及到的一些关键性问题展开研究，对脱硫净烟气温湿度变化特性、撞击流相变室内过饱和水汽场的形成规律、撞击流相变室内流场结构与颗粒运动行为规律、颗粒的凝结长大与含尘液滴的碰撞凝并长大特性、撞击流相变室对细颗粒的脱除性能及系统阻力特性等问题开展了深入系统的研究。　　 为创建细颗粒相变凝结长大所需的过饱和水汽场，采用Vaisala-HMT337型温湿度变送器分析测试了钙基湿法与LIFAC脱硫净烟气的温湿度变化特性，并根据实验测试结果，得到了关于湿法脱硫净烟气温湿度变化特性的回归模型;在此基础上，采用数值模拟方法对脱硫净烟气与水蒸汽在撞击流相变室内混合过程中过饱和水汽场的形成规律进行研究。研究结果表明，脱硫净烟气温湿度变化特性主要取决于脱硫操作条件和脱硫前烟气特性;在湿法脱硫过程中，适当提高液气比、脱硫浆液温度或减小空塔气速，均可增大脱硫净烟气的相对湿度。低温高湿的脱硫净化烟气为过饱和水汽环境的形成提供了良好的基础条件，只需向其中添加少量(如0.02kg/Nm3)水蒸汽即可形成过饱和水汽场;撞击流极佳的混合性能，使得撞击流相变室内过饱和水汽分布非常均匀，各处温差最大不超过0.2℃、过饱和度相差最大不超过0.003;撞击流相变室内能达到的水汽过饱和度与蒸汽添加量有关，为形成较高的水汽过饱和度，适宜的蒸汽添加量为0.03～0.05kg/Nm3。　　 针对石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)工艺，分析了WFGD前后细颗粒的变化特性，并对经WFGD工艺后的细颗粒在四种不同结构的相变室中的相变脱除特性进行了实验研究，基于实验研究结果，得到了撞击流相变室中细颗粒脱除效率的回归模型。结果表明，燃煤烟气经WFGD工艺后，PM2.5数量与质量浓度均略有增加;细颗粒脱除效率与脱硫净烟气特性、蒸汽添加量及添加位置、除雾器类型、相变室结构类型及操作参数等有关。水汽相变耦合撞击流作用可显著促进细颗粒物脱除;与普通蒸汽相变室内仅有水汽凝结作用相比，撞击流相变室还可促进细颗粒物间的相互碰撞聚并，使得细颗粒物脱除效率明显提高，在蒸汽添加量为0.04 kg/Nm3时，倾斜撞击流相变室中细颗粒物的数量浓度脱除率可由普通立式、卧式相变室的33.1％、34.1％增至66.1％;与仅在撞击流作用下相比，细颗粒在水汽相变耦合撞击流作用下的脱除效率也大幅增大。与水平撞击流相变室相比，倾斜（倾角30°）撞击流相变室对细颗粒脱除效率更高。　　 撞击流相变室中涉及气体的高速流动，对撞击流相变室系统的流体阻力特性及除雾器上的压降进行了实验研究。研究结果表明，撞击流相变室系统（包括除雾器）的流体阻力适中，一般在几百帕，动力消耗较小，且主要消耗在除雾器上，在试验条件范围内，除雾器上压降占相同实验条件下相变室系统阻力的50％以上，因此，动力消耗不会成为应用水汽相变耦合撞击流技术控制细颗粒物排放的主要障碍。　　 为充分掌握细颗粒物在撞击流相变室中的运动行为规律，基于流体动力学理论，采用数值模拟的方法，分别对水平与倾斜（倾角30°）撞击流相变室内的流场结构与颗粒流动特性进行了研究。结果表明，撞击流相变室中流场与颗粒浓度关于撞击面“镜像”对称分布。撞击区是整个撞击流相变室的核心活性区域，颗粒（液滴）的碰撞凝并长大主要发生在撞击区;细颗粒在撞击面两侧发生往复振荡运动，颗粒在撞击区停留时间增加，使得大量细颗粒在撞击区汇聚，撞击区颗粒数浓度显著增大，远高于周围其他区域，增大了细颗粒间的碰撞凝并效率;撞击区流场中较大的速度梯度、压力梯度、湍流强度，均有利于强化细颗粒（液滴）的梯度团聚和湍流团聚。与水平撞击流相变室相比，倾斜（倾角30°）撞击流相变室中颗粒停留时间更长、撞击区中汇聚的细颗粒数量更多、颗粒间的碰撞凝并效率更高;在倾斜（倾角30°）撞击流相变室的流场中，撞击区下方两侧出现了明显的旋涡，其旋涡区域及旋涡强度均明显大于水平撞击流相变室。此外，倾斜撞击流相变室下部区域呈微正压，可有效避免沉降到相变室底部的细颗粒物被重新卷吸起来。　　 为揭示细颗粒物在凝结作用与水汽相变耦合撞击作用下的长大特性，分别建立了细颗粒在过饱和水汽场中凝结长大的数学模型与仅考虑布朗碰并和湍流碰并的颗粒（液滴）群碰撞凝并长大的数学模型，采用分区法对颗粒群碰撞凝并动力学方程进行数值求解;在此基础上，对细颗粒脱除效率进行了数值预测，并与实验结果进行比较。结果表明，在水汽凝结作用下，细颗粒数量浓度不变、粒径增大;亚微米细颗粒在几毫秒至几十毫秒内即可长大为微米级的含尘液滴;长大后含尘液滴的粒径与水汽初始过饱和度及初始颗粒粒径大小有关;多分散性燃煤细颗粒峰值粒径由0.1μm凝结增长至0.9μm，凝结长大后的含尘液滴分散度减小、粒径分布变窄。细颗粒在水汽相变凝结耦合撞击流作用下，数量浓度大幅减小，峰值粒径可由0.1μm长大至1.15μm;碰撞团聚长大后含尘液滴的数量浓度与细颗粒初始数量浓度有关。细颗粒在较低过饱和度(如1.04)的水汽场中即可发生凝结长大，其脱除效率与水汽过饱和度有关;细颗粒脱除效率的预测值稍大于实验研究结果。