近年来,环境污染日益严重,氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,也是引起酸雨、光化学烟雾及臭氧层破坏等现象的主要原因。活性石灰回转窑技术成熟、先进,应用广泛,在石灰行业占据相当大的比重。受到诸如较高燃烧温度、相对集中的高温区域等因素的影响,石灰回转窑煅烧过程中产生的NOx在各种石灰窑炉中排名首位。石灰窑炉烟气氮氧化物排放浓度趋于严格,有的地方提出石灰窑炉氮氧化物排放浓度为100mg/m~3的标准。目前,国内大部分石灰窑炉的NOx排放浓度无法满足标准要求,国内外石灰窑炉烟气脱硝还没有系统的治理措施,提出石灰窑炉烟气脱硝净化工艺具有重要意义。本文以800t/d活性石灰回转窑生产线为例,采用计算流体动力学(CFD)方法对窑炉预热器内部烟气流场进行分析。在此基础上,着重分析了石灰回转窑烟气预热和脱硝过程,提出在石灰回转窑窑尾采用低温SCR烟气脱硝净化工艺。同时根据不同的影响因素,确定适合石灰回转窑的烟气脱硝净化工艺技术路线。对石灰回转窑低温SCR烟气脱硝系统进行数值模拟,根据模拟结果,对低温SCR反应器进行优化设计,最终得到以下结果:(1)对800t/d活性石灰回转窑预热器内气相流场进行数值模拟,为石灰回转窑烟气脱硝净化工艺选择与可行性分析提供参考依据。研究结果表明:由于设备结构的原因,石灰回转窑预热器内所选定脱硝区域的预计停留时间为1.0-1.52s。(2)在研究石灰窑预热器内部气流分布、NOx分布情况的基础上,考查多种因素对脱硝反应的影响,着重探讨SNCR和SCR脱硝技术在石灰回转窑中烟气脱硝的可行性与局限性,提出在石灰回转窑窑尾采用低温SCR烟气脱硝净化工艺。(3)根据低温SCR脱硝系统的布置位置、温度、烟尘等因素,比较论证不同烟气脱硝净化工艺技术路线,确定适合活性石灰回转窑“低氮燃烧+电除尘器+低温SCR”的烟气脱硝净化工艺技术路线。(4)对800t/d石灰回转窑低温SCR烟气脱硝系统进行数值模拟与优化设计,提出了在SCR烟气脱硝系统弯道1#,弯道2#处分别布置一组直弧形导流板,在SCR反应器整流格栅上方设置一组直弧形导流板的结构优化方案。模拟结果表明:优化后SCR烟气脱硝装置第一层催化剂入口截面处烟气的速度相对标准偏差从31.7%下降到优化后的8.52%,满足不超过15%的控制指标,烟气进入第一层催化剂角度的偏差,基本满足最大偏差≤±10°的要求。烟气流速分布均匀,有效改善了第一层催化剂层入口截面流场分布的均匀性,优化后SCR烟气脱硝装置的系统总压降为742Pa,满足设计要求。