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随着《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的实施，低NOx燃烧技术已经不能满足我国规定燃煤电厂NOx排放浓度≤100mg/m3的要求，因此，加快烟气脱硝技术的发展与应用是我国燃煤电厂减少NOx排放的重要措施。SCR烟气脱硝技术被广泛应用于大型燃煤电厂，其中，SCR烟气脱硝装置结构的合理性是影响脱硝效果的主要因素之一。本文以某燃煤电厂300MW机组初步设计的SCR烟气脱硝装置为研究对象，采用数值模拟的方法对其提出结构优化方案，然后按照装置实际尺寸的1/10搭建试验台进行流场模型试验，最后进行现场调试和热态调平试验。研究结果表明：提出了在SCR烟气脱硝装置入口烟道进口处布置一组直形导流板，出口处布置一组折形导流板，在AIG上、下游烟道转弯处各设置一组直弧形导流板，在整流格栅入口处设置一组直弧形导流板的结构优化方案。BMCR工况下，结构优化后SCR烟气脱硝装置中AIG上、下游、第一层催化剂入口和装置出口截面烟气流速相对标准偏差数值模拟结果分别为9.2%，9.8%，11.9%和10.7%，流场模型试验结果分别为10.2%，9.7%，12.4%和13.0%，均满足不超过15%的控制指标；第一层催化剂入口截面NH3/NOx摩尔比相对标准偏差数值模拟结果为3.6%，流场模型试验结果为3.8%，均满足不超过10%的控制指标；烟气进入第一层催化剂入口截面的角度最大偏差数值模拟结果为8.6°，满足最大偏差处于±10°之间的控制指标；系统压降数值模拟结果为708Pa，流场模型试验结果为730Pa，满足不超过800Pa的实际要求。流场模型试验和数值模拟中速度场、浓度场和压力场结果都较为接近，说明数值模拟结果是可信的，验证了采用数值模拟方法对初步设计的SCR烟气脱硝装置提出的结构优化方案的合理性。通过现场调试和热态调平试验，控制SCR烟气脱硝装置出口NOx浓度低于100mg/m3时，两套SCR烟气脱硝装置出口截面NOx浓度相对标准偏差分别为8.5%和9.2%，均满足SCR烟气脱硝装置出口截面NOx浓度相对标准偏差≤10%的控制指标。结构优化后的SCR烟气脱硝装置在实际运行中效果理想，NOx排放浓度低于100mg/m3，能够完成连续168h满负荷持续稳定运行，脱硝效率大于80%，氨逃逸浓度小于2.5mg/m3（101.325kPa，0℃，干基，过量空气系数1.4）。本文研究成果可满足研究对象实际运行效果达到相应的国家标准，同时，本文研究方法和研究成果还可为我国SCR烟气脱硝装置结构优化提供借鉴。