工业锅炉广泛应用于多种行业的生产过程中,其排放的氮氧化物（NOx）是我国大气污染的主要来源之一。目前,工业锅炉中NOx的排放控制技术大多采用SNCR技术。然而随着NOx排放标准的提高,采用单一SNCR技术不能满足工业锅炉的NOx排放要求。SNCR-SCR联合脱硝技术因其具有脱硝效率高和占地面积小等优点受到越来越多的关注。本文基于计算流体力学及优化设计方法,对一台40 MW水平链条热水锅炉中的SNCR-SCR联合脱硝过程进行研究,探索适用于工业锅炉中SNCR-SCR联合脱硝系统的关键工艺和参数,为其工程应用提供了重要理论依据。以下为具体的研究内容:首先,为明确SNCR入口边界条件,采用入口分区域计算的方法对链条炉炉排上方的燃烧过程进行数值模拟。主要对炉排上方燃烧过程中的温度场、速度场及NO浓度分布进行研究。结果显示,炉内温度在炉排正上方1 m处达到峰值1900 K,烟气到达锅炉出口处温度最低为650 K;炉内SNCR入口烟气平均流速为4 m/s,且SNCR区域内烟气最大流速小于11 m/s,满足SNCR还原剂对停留时间的要求;炉内NO浓度在炉排正上方1.5 m处达到峰值370 mg/m~3,出口位置NO浓度为288 mg/m~3。其次,在以燃烧结果作为入口边界条件的基础上,建立SNCR系统三维数值模型,对SNCR技术中的主要参数进行优化研究。结果显示,SNCR温度窗口在模型的1～6 m处,还原剂喷射方式为炉壁喷射,喷枪高度设置在模型的1 m处,所喷射还原剂总流量为0.081 kg/s。侧墙设置4支喷枪可以使锅炉内还原剂分布更加均匀,并且较侧墙设置2、3支时脱硝效率分别提高10.2%、6.9%。采用响应曲面法进一步得出在氨氮比（NSR）为2,喷枪的喷射速度为69.48 m/s,还原剂颗粒粒径为59.15μm时,SNCR过程的脱硝效率达到最高值49%。将响应曲面法得到的结果与数值模拟结果进行对比,误差小于1%。最后,通过建立单体SCR催化剂模型,研究SCR脱硝过程中温度、空速和氨氮比对脱硝效率及氨逃逸的影响。结果表明,V2O5/Ti O2催化剂在温度为375℃、空速为4000 h-1、氨氮比为1时脱硝效率最高为85.77%,且氨逃逸低于3.3 mg/m~3。根据上述结论对锅炉内SNCR-SCR联合脱硝过程的主要运行参数进行优化。其中,炉顶处竖直安装2支补氨喷枪,喷枪间距为0.81 m,每支喷枪流量为5.4×10-4 kg/s;省煤器下方装设体积为7.5 m~3的催化剂。采用以上参数进行模拟得到锅炉内SNCR-SCR联合脱硝效率为83.33%,氨逃逸为3.1 mg/m~3。