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按照我国目前的能源结构来说,在未来一段时间内以火电为主的格局不会有很大变化。燃煤电站尾部烟气中的NOx是人为NOx源的主要来源之一,掌握其反应原理并实现对该类大气污染物排放的有效控制是落实节能减排的一种体现。作为当今的主流技术,SCR因其效率高且使用方面较为成熟在国内外的火电厂烟气脱硝当中得到了广泛应用。利用CFD仿真分析技术对SCR脱硝系统建立相应的数学模型并组织模拟,不但速度快而且节省成本,依靠模拟结果还能够为烟道结构及其内部均流部件的选型、喷氨格栅、整流格栅等装置的合理设计提供参考。本文以某电厂1000 MW塔式锅炉的SCR脱硝系统为研究对象,针对其首层催化剂速度场和浓度场偏差系数较大的问题,建立了其SCR脱硝系统的三维模型,并借助数值模拟研究了该系统双变截面烟道处导流板的布置方式对流场的影响规律。模拟结果表明:原始SCR系统受双变截面烟道结构尺寸的影响,通过反复优化设计该处导流板的布置方式,烟气流经该区域时依旧存在边界层脱离现象,无法沿左侧壁面的倾斜方向流动。在此基础上,提出了两种烟道结构的改造方案,并从相对标准偏差、系统压降和飞灰磨损几个方面对两种方案的模拟结果做定性及定量比较。对比结果发现,按照方案1改造后,通过将原始SCR系统的双变截面烟道拆分为X方向和Z方向2个单变截面烟道,流场均匀性优化效果较方案2更为显著。在对SCR脱硝系统流场优化的基础上,合理地设计喷氨格栅的位置和尺寸是改善烟气与氨均匀混合的有效措施。通过采用不添加化学反应的Species Transport模型模拟NH3在烟气中的混合及扩散,分别考察了烟道长度方向和宽度方向的喷嘴至壁面的距离（即X方向和Z方向喷嘴间距）及相邻支管喷嘴间距对首层催化剂氨浓度分布的影响规律,确定出了最优的喷氨格栅尺寸。然后,通过采取分区喷氨的优化方式,经反复模拟及调整各分区的喷嘴喷射流速,实现了还原剂与NOx的最佳湍流混合,NH3的浓度分布偏差系数降至2.24%,保证了催化剂各通道内脱硝反应的均匀进行。脱硝系统内的烟气中常携有大量飞灰颗粒,这对导流叶片及催化剂层的磨损会产生较大影响,长时间运行容易造成导流失效,从而影响脱硝效率。本文通过采用DPM模型对飞灰颗粒的运动轨迹进行追踪,并监测各组导流板壁面的磨损与沉积情况,以便预测磨损发生的部位及磨损速率的具体大小,为导流板的防磨措施提供参考。