国际海事组织及联合国海洋环境保护委员会针对船舶尾气硫氧化物的排放实施了严格的限硫法令。船舶Ⅰ型脱硫塔作为尾气处理设备,由于背压小、体积小及脱硫效率高等优点被认为是未来船舶脱硫行业的主要产品,但是该类型脱硫塔中烟气与液滴的气液两相流相互作用机制尚不清楚。本文以某Ⅰ型脱硫塔为研究对象,实验研究了不同喷淋方式和运行参数下脱硫塔脱硫特性,同时建立脱硫塔喷淋气液两相流的理论模型,仿真研究不同参数下脱硫塔脱硫性能,得到脱硫优化方案,主要内容如下:首先,实验研究了不同喷淋方式条件下的脱硫塔脱硫特性。获得了水平喷射、斜向下喷射及不同喷淋层组合喷射方式在不同实验工况下的脱硫特性。结果表明:在一定范围内,提高液气比可以显著提高脱硫率;斜向下喷射的脱硫效果优于水平喷射,但是显著增加了脱硫塔压降,增加了柴油机的能耗;与低位喷淋相比高位喷淋的脱硫性能更佳。其次,基于合理的简化假设,采用欧拉-拉格朗日方法建立气液两相流模型。气相为连续相,喷淋液滴为离散相,同时使用多孔介质模型模拟除雾器,洗涤区液滴碰壁设置为颗粒反射边界条件,以此建立烟气和喷淋液的气液两相流理论模型。同时对四组不同液气比水平喷射进行了数值模拟,并与实验进行对比,二者吻合较好。最后,仿真研究了不同入口烟气流速、喷嘴角度以及结构参数对脱硫塔脱硫性能的影响规律。结果表明,脱硫塔洗涤区内部流场均匀性随着烟气流速增大而变差,不利于气液混合接触,同时流速增大将减少气液混合接触反应时间,降低脱硫率;喷嘴角度的增大能优化烟气流场,使烟气在洗涤区流动更均匀,但是脱硫塔压降略有升高。相比原型塔而言,通过改变导流板的布局可以一定程度改善脱硫特性,零块与两块导流板的脱硫塔性能差异不大,四块导流板的脱硫塔烟气流场均匀性最佳且压降较小降温效果较好,因此四块导流板的方案更优;随着导流板长度的增加,脱硫塔压降逐渐微微增大且烟气流场均匀性变差,相比于原型塔而言导流板长度L=0.7L₀的方案更优;一定范围内导流板偏转角度的增大可以减小压降同时可以优化流场,相比于原型塔而言导流板偏转角度θ=110°的方案更佳。本文的研究将为船舶Ⅰ型脱硫塔的设计和优化提供理论参考,具有一定的工程意义。