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选择性催化还原(SCR)是目前烟气脱硝的主流技术之一，其关键技术为NH3/NOx的均匀混合及催化剂性能。本文以燃煤电厂600MW机组为研究对象，应用Fluent软件进行数值模拟，利用静态混合器改善NH3/NOx的混合，并基于商用蜂窝状催化剂的实验数据，耦合流动与化学反应进行模拟及验证;同时以自制过氧钛系化合物(PTC)为催化剂载体前驱物，分别对催化剂载体、催化剂制备方法及催化剂配方进行研究。
以某商用蜂窝状催化剂为研究对象，在自制的活性测试实验台上分别考察空速比、氧气比例、NO含量、温度、氨氮比对催化剂的脱硝活性影响。再通过确定排除内、外扩散影响的实验条件，对该商用催化剂进行化学动力学分析，得出其活化能为47872J/mol，指前因子为1.7×105s-1。
采用自行设计的静态混合器改善NH3/NOx的混合。应用数值模拟的方法，分别考察静态混合板倾斜角度、静态混合板长、静态混合板形状对于混合效果的影响。模拟结果表明:当该类型静态混合器倾斜角度为60度、混合板与喷氨管一一对应、混合板上边∶下边=1∶10时效果最好。把优化的静态混合器应用在SCR系统中，第一层催化剂入口速度相对标准偏差为17.9％，氨氮比相对标准偏差为3.0％，引起的额外压损为43Pa。在流场稳定的基础上，同时考虑内扩散、外扩散、化学动力学的影响，利用用户自定义函数(UDF)进行耦合反应的模拟。模拟结果与商用蜂窝状催化剂的性能测试结果作对比，在空速比较高时脱硝效率的模拟值与实验值相差不大，在4500h-1时仅相差7.2％，证明考虑了内外扩散的反应模拟基本正确。
在获得均匀稳定的流场后，选用高效廉价的催化剂成为SCR脱硝的关键，因此本文进一步对颗粒状催化剂制备进行研究，分为载体与活性组分两个部分。以工业级偏钛酸为原料，双氧水为络合剂，氨水为沉淀剂，制备PTC凝胶作为载体前驱物。分别考察了摩尔比n(H2O2)/n(H2TiO3)、反应温度、初始反应物浓度和反应时间对于载体的影响，并进行了BET/SEM/XRD表征分析。优化的实验制备条件为:n(H2O2)/n(H2TiO3)为10;反应温度20℃;偏钛酸起始浓度0.6mol/L;反应时间30min。以优化的PTC凝胶为载体前驱物，采用凝胶浸渍法制备颗粒状低温催化剂。考察了Mn/Fe/Cu/Zr/Ce/W的不同组合作为活性组分的低温脱硝性能，得出Mn-Ce/TiO2是较有前景的活性组分组合的结论。同时，通过BET/XRD/XPS等表征方法，分析了不同活性组分对脱硝性能的影响。