氨水溶液在燃烧后捕集CO₂及SO₂过程中均有大量的应用，并具有吸收能力高、再生能耗低等优点且具有联合脱除CO₂和SO₂的潜力。本文针对氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂过程，分别从传质特性、热力学、吸收及再生实验、新工艺及系统模型、工艺优化及经济性等方面进行了系统的研究。在传质特性研究方面，本文通过湿壁塔实验装置测量了氨水溶液同时吸收CO₂和SO₂的传质特性，提出并建立了氨水溶液同时吸收CO₂和SO₂的液膜分区传质模型，计算了CO₂在SO₂瞬时反应区传质系数及CO₂在快速反应区的二阶传质系数，总结了联合脱除吸收塔内CO₂和SO₂吸收过程的分区特性，认为吸收塔下部为CO₂和SO₂混合反应区，上部为CO₂反应区。在热力学分析方面，本文利用低压搅拌釜反应装置与FT-IR封闭循环实验系统测定NH3-CO₂-SO₂-H2O体系的气液平衡数据，建立并验证了NH3-CO₂-H2O、NH3-SO₂-H2O及NH3-CO₂-SO₂-H2O体系的气液平衡及吸收热预测模型，进行了氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂的吸收/再生过程的热力学分析，认为加入SO₂负载可以显著地降低CO₂再生的能耗并且SO₂不会在CO₂热再生的过程中释放。在吸收及再生实验研究方面，本文改建了氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂的吸收/再生填料塔实验装置，研究了氨水浓度、CO₂及SO₂负载及温度等关键参数对氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂过程中吸收及再生性能的影响，结果表明，氨水溶液具有一定的SO₂负载时（小于0.2mol SO₂/mol NH3），仍具有良好的吸收性能，SO₂负载可以明显降低CO₂的再生能耗。在新工艺及系统模型研究方面，本文提出了氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂的新工艺，即选择同一吸收装置实现CO₂和SO₂的高效吸收，采用加热再生装置实现CO₂负载的热再生，利用结晶方式实现SO₂负载的清除，建立并验证了氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂的系统模型，认为吸收塔下部SO₂的传质速率明显高于CO₂，吸收塔上部氨的挥发操作线与平衡线几乎重合，再生塔内SO₂负载增加导致CO₂的解吸热减小是CO₂再生能耗降低的主要原因，并且再沸器温度存在最佳值。在工艺优化及经济性分析方面，本文认为改进吸收塔设计可以对氨的挥发有所抑制，但是效果不明显，有必要安装吸收塔顶水洗装置，提出并证明了富液分流方式可以有效抑制再生塔顶冷凝器结晶的发生，选择了硫酸钾作为氨水溶液中SO₂负载的清除方式，给出了硫酸钾结晶的操作线，分析了氨水溶液联合脱除CO₂和SO₂系统的经济性，认为该工艺可有效降低总投资及运行成本约17.4%。