选择性催化还原（SCR）方法技术成熟、运行可靠、脱硝效率高且无二次污染,已成为国内燃煤机组降低烟气NOx排放的主流选择。但受运维经验不足、燃用煤质改变和机组运行工况波动等因素的影响,实际SCR脱硝系统存在诸多问题和较大优化空间。本文以国内某660MW燃煤机组SCR脱硝系统为研究对象,基于Reynolds时均（RANS）方法,探究了不同负荷的脱硝反应过程,并结合多种方法对脱硝装置进行优化;进而采用大涡模拟（LES）方法研究优化后脱硝装置内涡的分布特性及其演化过程,解析涡对组分浓度分布以及脱硝过程的影响。（1）基于RANS方法,建立了国内某660 MW燃煤机组SCR脱硝系统的CFD模型,在网格无关性与模型有效性验证基础上,对四种负荷（660、500、400和330 MW）下的脱硝过程进行了模拟研究。结果表明:脱硝装置内流场复杂,第一弯道与静态混合器区域存在高速区;导流板组Ⅲ结构不当引发流场分离,致使不同负荷下催化剂上游区域速度偏差超过15%;均匀喷氨方式导致催化剂入口NH3浓度偏差达15%,严重影响脱硝效果;烟道出口 NO浓度均匀性较差,最大相对标准偏差超过41%（330 MW）,且氨逃逸严重超标。（2）结合多种方法对SCR脱硝系统进行了模拟优化。结果表明:增加楔型弯道内导流板数量、调整导流板角度可更好地引导烟气流动,消除流场分离;速度偏差随着均流格栅高度的增加先减小后增大,均流格栅最佳高度为0.45 m;导流装置优化后,相关截面内速度偏差小于11%,较优化前降低30%。采用24区喷氨使催化剂入口 NH3浓度偏差下降55%,脱硝效率提高3%;而采用平板型静态混合器代替原V型混合器同时结合24区喷氨策略,催化剂入口 NH3浓度偏差小于2.5%,出口NO浓度偏差小于8%,脱硝效率提高5个百分点,氨逃逸远低于3.0 ppm。（3）以优化后的SCR脱硝系统为研究对象,基于WMLES S-Ω亚格子模型建立了脱硝过程的LES模型,从多个维度考察了反应器内涡分布特性及其演化过程。结果表明:脱硝系统内存在数量众多、强度不一、尺度各异、形状不同的涡;涡的生成和演化导致大尺度的烟气摆动和小尺度的湍流脉动。涡的数量与机组负荷成正比,高强度涡主要分布于第一弯道、静态混合器和均流格栅等处;静态混合器上、下层平板处涡的数量与强度存在明显差异;竖直烟道下游,后侧空间的涡数量更多,而在导流板组Ⅱ、Ⅲ处正好相反;均流格栅右侧区域的涡强度高而左侧低。（4）研究了涡演化对SCR脱硝系统组分浓度分布和反应过程的影响。结果表明:静态混合器处涡的演化破坏了喷氨射流的Conada效应,有利于NH3在烟道内扩散以及氨氮的混合;均流格栅及其下游空间的涡也促进了 NH3的均匀分布;导流板组Ⅰ仍存在一定的优化空间,且有必要布置静态混合器;导流板组Ⅱ、Ⅲ结构较为合理,既能有效引导烟气流动,减弱湍流脉动,又促进了 NH3的均匀分布;均流格栅在提高速度均匀性的同时减小了 NH3浓度偏差,效果最好。