选择性催化还原（SCR）脱硝技术占据着燃煤发电锅炉脱硝工程的90%左右,脱硝反应器是SCR脱硝系统的核心组成。目前在脱硝系统的设计中往往只考虑到气相流场不均匀性而忽视了飞灰浓度不均匀性对系统的不利影响。当燃用灰分含量较高的煤种时,脱硝反应器后墙区域因烟气中的飞灰浓度高而容易造成催化剂孔堵塞,一是会增大脱硝系统阻力使厂用电增加;二是会增加未堵塞的催化剂孔内的烟气速度,加剧催化剂磨损缩短其使用寿命;三是因催化剂有效利用面积减少导致脱硝效率降低。因此,有必要研究SCR脱硝系统的气固两相流动特性,优化脱硝反应器内飞灰浓度分布。根据某电厂2 ×130 t.h^-1锅炉SCR脱硝系统设计方案建立了全系统物理模型,采用RANS-DPM方法计算了脱硝系统的气固两相流动,获得了脱硝反应器内整流构件的布置方案,设计了整流构件的施工图并应用于该工程。脱硝系统的实际运行数据表明,系统阻力<800Pa,脱硝效率>90%,侧面反映出催化剂未发生堵塞,整流构件的加装改善了飞灰的不均匀分布。但是通过现场测量发现,上层催化剂入口飞灰分布仍然不均匀,需要进一步优化。根据课题组对脱硝系统飞灰分布优化的研究经验,整流构件的横截面尺寸与RANS计算方法的网格尺度相当,难以获得进一步的优化结果。因此,采用对网格要求更为精细的LES方法来进行后续的优化研究工作。为满足LES方法对网格尺度的要求,需将原型脱硝反应器缩小为小尺度脱硝反应器模型,采用LES-DPM方法对小尺度脱硝反应器在不同气固相入口条件下的气固两相流动进行计算,结果表明:飞灰颗粒粒径呈现宽筛分分布,随着颗粒粒径的增加,颗粒受涡结构的影响减弱,自身动量的作用增加,粒径较大的颗粒向后墙富集,加上随气流进入后墙的颗粒,导致后墙颗粒浓度增加;当燃用较高灰分煤种时,随着颗粒质量流量的增加,颗粒的刚性增强,削弱了局部区域的涡结构发展,颗粒更趋向于向后墙富集。由现场测量数据获得了脱硝系统非均匀入口条件,以此为基础对脱硝系统进行了气固两相流动计算,并将计算结果与现场测量数据进行了比较,修正模型后,获得了符合实际情况的脱硝反应器入口截面气相流场分布和飞灰浓度分布,根据相似定理获得小尺度脱硝反应器气固流动优化的非均匀入口条件。基于非均匀入口条件对小尺度脱硝反应器进行气相流场的优化,在反应器入口处添加4块直弧型导流板以满足SCR脱硝系统对于速度均匀性的要求,使催化剂入口截面的速度不均匀系数从32.6%下降到12.92%;气相流场优化后,催化剂入口截面的飞灰浓度不均匀系数从未优化的53.6%降至46.1%,说明气相流场优化有利于改善飞灰浓度不均匀性,但是作用有限;在反应器内添加4根整流构件,对飞灰不均匀性进行优化,使得催化剂入口截面的飞灰浓度不均匀系数下降到23.35%,作用较明显,此时气相速度不均匀系数为13%,未发生较明显的恶化。此优化方案将在该工程的后续改造中得到应用。