钢铁烧结烟气较其它类型烟气而言含尘量更高且具有黏性,所以烧结烟气湿烟羽中富集有更高浓度的污染物,直接排放不利于超低排放目标的稳定实现;同时钢铁烧结工序往往需要在混合料中添加适量的水,所以导致烧结烟气的含湿量更高,湿烟羽现象更为突出。本论文在国内对烧结烟气污染物排放管控日趋收紧的背景下,对钢铁烧结烟气的湿烟羽治理展开了较为细致的研究,希望以此提升钢铁行业的节能降耗水平,降低钢铁行业给环境质量带来的潜在风险,从而助力我国打赢蓝天保卫战,实现山更青、水更绿、天更蓝的战略目标。本研究首先从钢铁烧结行业大气污染的基本特征、排放现状、控制政策入手,介绍了湿烟羽形成机理,搜集了国内外湿烟羽治理领域的理论和实践进展,同时对CFD软件在相关领域的应用进行了简单介绍。针对钢铁烧结烟气湿烟羽治理这个细化后的研究领域,基于可选工艺技术的基础上,根据烧结烟气的污染及治理的特点,提出了一套适合我国国情且经济上合理、技术上可行的钢铁烧结烟气湿烟羽治理工艺系统,该工艺系统能够在有效治理湿烟羽的同时,实现多种污染物的进一步协同脱除。在此基础上建立了湿烟羽治理过程中气-液接触传热传质关键参数的计算模型,并对模型的输入、输出值进行了研究。其次,基于CFD软件平台,对喷淋冷凝塔内部的核心构件进行了优化选型、布置。以示范工程为基础对喷淋冷凝塔内气-液两相的传热传质过程进行了详细研究:建立了喷淋冷凝塔内气-液接触传热传质的数值模拟方法。以示范工程工况为基准,对喷淋冷凝塔内的气-液两相流在给定初始喷淋层布置的基础上进行了温度场的数值模拟,数值模拟过程中气相采用SST k-?模型,液相采用DPM模型。通过对示范工程初始条件下喷淋冷凝塔内的温度场的数值模拟,理清了喷淋冷凝塔内各处温度的分布情况,进而针对性的提出了优化喷淋层喷淋水的分配方案,通过控制变量将不同烟气负荷下的不同优化分配方式重复模拟,实现了相同喷淋水量的条件下更好的烟气降温效果。最后,以本研究确定的工艺系统、计算模型、模拟结果为依据应用于示范工程的设计、施工,完成了示范工程的建设。通过示范工程稳定运行期间的数据验证了数值模拟方法的可靠性、计算模型的精准性及工艺系统的烟气降温效果、各类污染物的去除能力。模拟结果表明:在同样喷淋水量的情况下,充分利用塔内烟气负荷分布的不均性改变每层喷淋水的分配方式,可以使塔内的温度场分布更加均匀,且烟气的出口温度较优化前有所下降;同时,可以通过增加上层喷淋水量的方式提高喷淋冷凝塔内的气-液换热效果,进而使烟气出口温度降低,更有利于湿烟羽的治理。在所采用的喷淋方式下,50%负荷下测点烟气温度的实测值与模拟值的平均绝对误差为2.02%,100%负荷下测点烟气温度的实测值与模拟值的平均绝对误差为2.25%,两种工况下平均绝对误差均控制在5%以内,数值模拟结果与实测值可以较好的吻合。计算模型结果表明:提出的湿烟羽治理气-液接触传热传质计算模型对于工程计算而言具有较高的精准性:对于冷凝水量的计算,系统50%负荷下最大百分误差仅为3.27%,系统100%负荷下最大百分误差为3.17%;对于降温效果而言,计算模型可以保证监测工况下100%达到预期降温幅度15%且不产生白色烟羽现象。工艺系统结果表明:提出的烧结烟气湿烟羽治理工艺系统具有较好的减排效果:SO2的平均去除率可达到68.5%,颗粒物的平均去除率可达到62.02%,经喷淋冷凝塔处理后SO2平均排放浓度降至8.92 mg/m~3,颗粒物平均排放浓度降至3.13mg/m~3;基于冷凝再热技术的烧结烟气湿烟羽治理技术路线可以很好的满足经济性要求,示范工程机组年运行费用在89万元左右。