随着我国经济的迅速发展,随之而来的环境污染问题日益严峻,其中NO_x的主要来源是煤炭燃烧。我国目前以及未来的能源结构仍以火电为主,火电厂排放的NO_x是人类活动NO_x的主要来源。SCR法作为当今的主流脱硝技术,技术成熟且效率高。但是SCR脱硝装置中的烟气常常携有大量飞灰,易造成催化剂积灰和磨损;如果烟气速度过高,催化剂层甚至可能会被击穿,降低脱硝效果。因此对SCR脱硝装置内部烟气流场和飞灰颗粒场进行研究,对优化结构、控制减排具有非常重要的意义。本文以龙岗电厂660 MW超临界机组SCR脱硝装置为研究对象,针对其在实际运行中出现的催化剂磨损以及流动阻力大的问题,利用数值模拟软件ANSYS FLUENT 17模拟研究了原结构SCR脱硝装置的烟气速度和飞灰浓度分布情况并进行了现场测试验证。其中,数值模拟选择AIG上游截面以及首层催化剂入口截面作为监测位置,采用了DPM模型对飞灰颗粒在烟道内部的运动进行了模拟。模拟结果表明:原结构SCR脱硝装置受烟道结构尺寸的影响,内部流场均匀性极差,SCR反应器区域存在一个很大的漩涡。在此基础上,通过逐步优化烟道内部结构以及各拐角处导流板的数目、型号以及位置等,提出了三种优化方案,从相对标准偏差(烟气速度、飞灰浓度)、系统压降等方面对优化方案的模拟结果从定性以及定量的角度进行了分析比较。模拟结果表明:AIG上游和首层催化剂入口烟气速度分布均匀性情况为方案三>方案二>方案一,与原结构相比,方案三飞灰浓度分布均匀性也得到了大幅度提高,三种优化方案的系统压损依次降低283 Pa、294 Pa、606 Pa,从而确定了方案三为符合工程设计要求的最佳方案,并按照方案三对SCR原结构装置进行了技术改造,且对实施效果进行了现场测试。测试结果表明:现场测试得到的烟气速度和飞灰浓度数据分布规律与数值模拟得到的数据分布规律相似,均匀性得到明显改善,避免了AIG以及SCR反应器区域涡流的产生,减小了飞灰颗粒对烟道弯头内侧壁面的磨损,同时系统压损降低了649 Pa,脱硝效率由改造前65.14%提升为88.89%,改造效果与预期值基本相符,说明该方案切实可行。