目前商用脱硝催化剂低温活性的稳定性较差,低温烟气NH3-SCR脱硝工艺存在烟气整体加热能耗高、低温条件下催化剂抗水抗硫毒性差等问题。本文设计了一种用于低温烟气脱硝的旋流反应器及工艺,该脱硝工艺以催化剂颗粒为热载体,调控反应器内高温催化剂自转强化低温烟气SCR脱硝传热、传质和反应过程。通过搭建试验装置,实验研究了物性参数、结构参数和操作条件对旋流反应器流化性能,和反应器内颗粒自转运动状态的影响,并基于检测结果采用数学模拟考察了颗粒自转调控下的流固耦合传热规律。主要结论:(1)表观气速减小、颗粒进料速度上升会增大旋流反应器床层压降,床层的流化度在高度上呈V型分布;颗粒自转速度与表观气速呈正相关,表观气速为4.58 m/s时在反应器芯柱顶端附近达到最大值19572 rad/s,流化到两倍芯柱高度后迅速降至250～1500 rad/s;自转离心力对催化剂颗粒表面及孔道内反应产物的脱附占主导作用。(2)颗粒自转方向垂直气流方向能改善催化剂表面的温度均匀性,转速为5 rad/s就能产生显著效果,1s后相对无自转时温度均匀性提升27.1%～37.7%,转速增加到500 rad/s时均匀性最大提升49.5%;直径为1、3和5 mm的颗粒表面平均温度降至高效脱硝反应最低温150℃的时间最长为1.46 s、4.78 s和7.89 s。研究结果对热催化剂旋流流化低温脱硝方法的可行性和调控手段有指导意义。