燃煤电厂的NOx排放是我国烟气污染物治理的重点。选择性催化还原(SCR)以其脱硝效率高、运行稳定、系统装置简单等优点被广泛采用。烟气脱硝装置在工程实际中需要解决的首要问题是如何使系统内还原剂氨与烟气中污染物NOx充分接触反应,从而提高SCR系统的脱硝效率。本文采用模拟仿真与理论分析相结合的方法,主要工作内容如下:首先阐述了SCR脱硝技术反应机理,然后利用CFD软件建立脱硝系统模型结构并对其进行仿真计算,在BMCR(锅炉最大蒸发量)工况下,模拟分析了添加导流结构(导流板和整流格栅)对脱硝系统流场和浓度场的影响。之后论证了最优模拟方案在变工况下运行的可行性。最后根据尿素喷氨系统中液滴雾化中破碎复杂过程,模拟分析了在不同喷嘴出口压力工况下,喷嘴及出口区域流场和氨浓度场的分布。研究结果表明:脱硝系统内烟气流速和氨浓度的分布规律随着整流格栅角度的变化不同,流速不均匀性随角度的增大呈先降后升的趋势,而氨浓度不均匀性随角度的增大而减小。为兼顾流场和浓度场,同一工况下存在最佳的角度。在变负荷运行工况时,随着负荷的降低,角度为30°的整流格栅开始对反应器内流场起抑制作用,流速不均匀系数逐渐增大;而氨浓度不均匀系数随着负荷的降低而不断减小,利于催化还原反应的进行。在脱硝系统三个直角拐角处采用渐缩圆弧过度转角,等间距布置3片渐缩型圆弧导流板;在反应器入口水平烟道拐角处采取梯形式等间距布置3片1/4圆弧导流板;在SCR反应器入口处,整流格栅与水平方向成30°,在BMCR工况下为最优设计方案。这时第一层催化剂来流速度不均匀系数为8.27%;第一层催化剂来流氨浓度不均匀系数为9.53%。此外,该方案在不同运行工况下均满足技术要求,因而该方案适用于机组的变负荷运行。在不同的喷嘴压力条件下,增加喷嘴压力,入口速度显著提高,喷嘴的射程变大,但同时气体旋流特性强度会减弱,喷雾锥形变小;喷雾液滴基本沿着喷嘴轴线方向呈锥形对称分布,随着与喷嘴距离的增大,液滴粒子逐渐减小直至破碎,且液滴的分布更加分散;当喷嘴压力在0.3~0.4 MPa时,雾化均匀性最好。