燃煤电站选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction ,SCR)法烟气脱硝技术以其效率高、技术成熟,在目前乃至今后相当长时间内成为国际上的主流技术。衡量SCR脱硝性能的两个重要指标是脱硝率和氨逃逸率,其很大程度上取决于进入催化剂床层之前氮氧化物和还原剂混合浓度及速度分布的均匀程度。本研究课题针对现有火电厂SCR烟气脱硝反应器内催化剂前端烟气与氨混合不均的技术难题,设计了一种研究各种负荷工况下不同导流板结构与布置对反应器内烟气流场、氨及飞灰浓度场等影响的实验模型。本脱硝系统物理模拟实验模型基于相似原理,在满足几何相似、雷诺相似等相似准则的前提下,以某燃煤电站600MW机组SCR脱硝反应器初步设计方案为原型按10∶1的比例缩小,以此缩小的模型研究实体系统烟气流动特性、压力降、烟气与氨混合特性、导流板结构与布置方式,指导实体系统的设计与运行。本实验模型采用模块化结构,还能模拟不同容量、不同燃烧方式、不同煤种燃煤锅炉烟气脱硝反应器内的多种物理场,并可同时进行定量测试、自动数据采集与分析、可视化观察,能对大型燃煤锅炉SCR烟气脱硝反应器的优化设计提供很好的参考。依托所设计的SCR烟气脱硝反应器实验模型,对SCR烟气脱硝反应器内不同工况、不同导流板结构与布置、不同催化剂层结构和阻力下,烟气流动情况、氨喷射与混合情况、飞灰分布情况以及反应器内压降等进行模拟和测试,得到了各种工况及飞灰含量下,导流板、氨喷嘴、整流栅等均流装置对反应器内物理场的影响规律。为研究SCR脱硝反应器内导流板的不同布置方式对烟气流场以及NH3浓度分布的影响,还基于Fluent软件对SCR脱硝反应器内的烟气流动情况、氨喷射及浓度分布情况和烟道内压力分布情况进行了数值模拟。以数值模拟验证物理模拟实验的准确性,同时以物理模拟实验的结论为指导,对SCR脱硝过程进行各种参数条件及结构布置下数值模拟研究,在保证准确性的同时达到简化研究的目的,省去了物理模拟实验研究过程中大量人力物力的耗费。经物理模拟与数值模拟的对比研究,本课题得到了一种600MW燃煤机组SCR脱硝反应器的结构优化布置方式,该结构布置能使脱硝催化剂前端截面上的烟气流动速度分布标准差小于14%,氨浓度分布标准差小于5%,飞灰分布均匀,保证了较高的脱硝率和较低的氨逃逸率,达到了国内领先的水平。