随着国家环保政策的重视,火电厂脱硫工程的建设得到大力发展。火电厂烟气脱硫系统的建设投资大,运行维护费用高。但在目前电厂脱硫建设中,存在着重建设轻运行维护的倾向。对脱硫装置的工艺设计及运行优化,缺少全面和深入的研究,造成建造成本的增加以及FGD系统运行的电能和脱硫剂的浪费,同时在运行方面的安全事故也时有发生,未达到FGD建设的环保目标。因此对火电厂FGD装置进行优化的研究,对于火电机组的经济、安全运行,以及充分发挥FGD系统的环保作用,具有重要的现实意义。本文利用试验和仿真的方法对烟气脱硫系统的优化进行全面的研究,并将部分结果应用于工程实践。主要研究内容包括：　　 ①回顾典型石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺设计优化历史,对烟塔合一、取消旁路、取消GGH、取消增压风机等新型优化设计进行介绍,结合涉及到的工程实践对工艺优化设计应用进行研究。其中烟塔合一、取消增压风机工艺设计优化技术在国内第一个脱硫工程实践中应用。这是本文的第一个创新点。　　 ②吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置,要求气液接触面积大,气体的吸收反应良好,压力损失小,并且适用于大容量烟气处理。吸收塔主要有喷淋塔、填料塔、液柱塔和喷射鼓泡塔等类型。本文以湿法烟气脱硫塔中应用最广泛的鼓泡塔和喷淋塔为研究对象,对塔内烟气与液滴的两相流动的流体动力学特性进行研究,通过CFD仿真数值计算得到塔内气液两相流动的三维流动规律,分析在变负荷工况下,塔内速度场、温度场分布情况及气液两相速度分布和运动轨迹,通过对比分析,得到最佳的吸收塔塔结构和运行参数,为脱硫系统的安全经济运行提供设计和运行参数。　　 ③通过过程仿真技术,建立起石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统过程仿真模型,用于开发脱硫仿真系统,不仅用于运行人员的培训,还可以用于事故分析和运行经济性分析。　　 ④结合CFD仿真和过程仿真的优势,本文提出了基于CFD模型和动态模型的协同仿真方法对FGD系统进行仿真建模,对吸收塔采用CFD软件进行模拟,其它主要设备,如烟气换热器(GGH)、增压风机、浆液循环泵等采用动态过程模型,从而构成一套完整的FGD系统模型。采用协同仿真方法,可以从FGD整体系统的角度研究吸收塔的优化设计,分析运行工况对FGD性能影响,从而对运行优化提出指导性建议。这是本文的第二个创新点。　　 ⑤脱硫塔运行中存在的主要问题是,当吸收塔在机组满负荷运行时良好,但当机组低负荷运行时,出现脱硫效率不稳定、运行状况波动、常常达不到脱硫预期效率的问题。产生这种问题的因为主要是由于机组降低负荷后,烟气量减少,塔内入口阻力发生变化造成进入塔内的烟速不均匀带来的问题。鉴于此,本文设计并研究了吸收塔入口烟气整流装置,分析了其影响因素,并应用于工程实践。这是本文的第三个创新点。　　 ⑥根据CFD仿真及过程仿真取得的研究结果,针对实际机组的脱硫系统,同时兼顾脱硫性能和运行经济性,采用单位质量SO2脱除成本的指标进行优化试验,在保证环保要求的前提下,有效地减少能耗和物耗。　　 ⑦为了便于利用仿真技术进行脱硫系统分析及人员培训研究,本文开发了脱硫一体化仿真软件系统,建立了融合CFD仿真及过程仿真的一体化仿真平台系统,并开发了基于虚拟DCS的烟气脱硫仿真系统。在仿真软件开发中,对编程代码命名及电厂设备代码命名规范进行了研究。所提出的设备编码原则已经作为国家电力行业标准颁布实施。