根据2012年中国大气污染物总排放量与大气污染现状，由燃煤引起的SO2与颗粒物仍是我国大气的主要污染物质，同时，随着人民对空气质量的要求不断提高与大气污染物排放标准的日益严格，使得对脱硫除尘设备的更新与改造已经势在必行。因此，本文针对广泛应用于工程实际中的PCF型(套筒式)湿式脱硫除尘器进行结构优化研究，这对进一步提高装置的脱硫除尘效率与节省脱硫除尘工程改建费用具有重要意义。本文主要的研究内容及研究结果如下：按照PCF型湿法脱硫除尘装置的实验装置尺寸，建立物理模型并划分多种尺寸的网格，来验证数值计算的网格无关性。针对原PCF型入口结构，设计了三种不同的优化入口结构。通过选择合适的湍流模型和正确的边界条件，对四种入口结构模型进行计算。同时，根据PCF型原装置的试验结果，验证了所建立数学模型的准确性。对比分析了气相流场、液相颗粒与固相颗粒的分布，并对其中一种入口结构的切入角度进行了模拟分析。得出：左、右切向入口能促使初处理室内气流的均匀性分布、增强了装置内湍流强度、优化切向方向上的速度分量；在30°、45°、60°三种切入角度中，45°切入角集合了30°低速区小与54°入口断面大的优点，满足工程实际运用的要求。依据优化入口结构的模拟结果，对四种结构中第一层导流板的作用进行进一步的分析，以促进装置中液相的均匀性分布。在考虑气液传热与液滴蒸发等条件下，对拆除第一层导流板后的四种装置模型进行模拟计算，得出：装置C-2与D-2的烟气分布与速度分布均维持着与装置C-1与D-1一样的竞争优势，并得出在原装置结构中，第一层导流板有促进烟气均匀分布的功能。去除第一层导流板后，液相分布集中于壁面区域的情况得到极大的改善。装置C-2、D-2中大的气流速度与烟气旋转运动，并没有使整个装置内的液相分布更加不均匀化。导流板是导致液相不均匀分布的最主要因素。在气相与液相分布更加合理均匀的装置C-2中，温度与湿度的分布也更均匀。同时得出：气-液两相间的传热速度非常快，主要发生在装置出处理室内的上部区域，这与气-液两相间的温度差有关。因此，拆除第一层导流板后，装置C-2与D-2在保持了装置C-1与D-1原有优势的条件下，进一步改善了装置内液相的分布。利用颗粒在惯性离心力场中运动时的受力理论知识，对液相颗粒与固相颗粒的在装置运行过程中的受力情况进行了分析，得出：在切向入口的结构中，切向速度是速度的主要分量。并且由于速度与切向速度的优化分配，使得切向入口的装置结构在除尘效率上远远优于原结构。利用曳力物理公式对初处理室内液滴的受力分析表明：在此次试验装置尺寸下，切向速度的增加，不会使液相分布趋向不均匀化，而导流板是导致液相不均匀分布的最主要因素。这结论与模拟结果相一致的结论，即进一步说明所建结构模型与数值模型的合理性。论文利用CFD技术对PCF型湿式脱硫除尘器结构的优化研究是建立在气流单相、气-液两相、气-固两相与气-液传热等多角度分析基础上的，最终的优化结构同时实现装置内气、液、固三相的均匀分布性，具有工业实践的参考价值。