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选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)烟气脱硝技术作为目前最为成熟的脱硝技术之一,是燃煤电站锅炉控制NOX排放的主要选择。SCR烟气脱硝系统的速度分布、烟气和氨的均匀混合对脱硝效率有很大的影响。在我国,由于很多SCR装置为电厂后期改造项目,存在一定的空间限制,喷氨格栅(AIG)上游会出现不规则的变截面烟道,因此对带有变截面烟道的SCR反应器进行优化研究具有一定的工程指导意义。本文以某电厂660MW燃煤机组SCR脱硝系统为研究对象,针对AIG上游存在的不规则变截面烟道对系统流场影响较大的情况,对AIG上游的整流装置进行了优化研究,并提出了新的设计方法。本文首先采用数值模拟方法研究了AIG上游的多孔板对SCR系统流场的影响,结果表明加装多孔板后对AIG上游速度分布的均匀性有极大的提高,速度分布均匀性Cvv值可以从37.4%降低到15.4%。在加装多孔板后,继续考察了变截面倾斜烟道处导流板的等角度布置,布置角度从560-76°变化对SCR反应器内流场的影响,结果表明AIG上游的速度分布均匀性Cvv值会随着角度的增大呈现先减小后增大的趋势,这主要是由于变截面处导流板的引流作用使得AIG上游两壁面处的速度分布呈现相反趋势,这两种趋势的综合作用使Cvv值在64°时达到最低值。然而,等角度布置对系统流场的优化作用有限,反应器内的速度场和浓度场分布仍不均匀,因此,本文在此基础上通过分析E系数的变化趋势进一步提出了导流板变角度的优化设计方案。结果表明与导流板均为64°的布置方案相比,变角度布置可减小AIG上游两壁面处速度与平均速度的偏差,并使AIG入口速度Cvv值从15.4%进一步降低至12.4%,催化剂入口速度分布、烟气和氨的混合也都更加均匀,以保证较高的脱硝效率和较低的氨逃逸率。另外研究发现变角度布置还可以优化催化剂入口的气流入射角度,使烟气垂直进入催化剂层,有利于减小烟气对催化剂的冲蚀磨损。最后进行了冷态模型试验并验证了数值模拟方法的合理性及其结果的准确性。