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氨法选择性催化还原(SCR)脱硝工艺是目前主流的燃煤烟气氮氧化物(NOx)控制技术。作为该技术的核心环节，催化剂的品质及反应器的结构设计对于整个脱硝系统的投资和运行有着直接的影响。本文以钒钛基(V2O5/TiO2)催化剂作为主要研究对象，通过各项表征分析、催化活性测试及机械性能评价等途径，先后对适用于作为催化剂载体的二氧化钛(TiO2)物料制备方法和蜂窝状催化剂成型制备技术展开了研究工作，并在试验基础上利用CFD软件构建了蜂窝状催化剂的流场和反应计算模型，进而将模型扩展至整个SCR脱硝反应器，将反应器内的流动状态计算与脱硝反应过程模拟相结合，以预测系统的整体运行效果。 对催化剂载体TiO2制备研究结果表明，利用超声辅助均相沉淀的方法能够获得颗粒细小、分散性好、比表面积适宜的高品质TiO2载体物料，并使得所制备SCR脱硝催化剂样品具有稳定且理想的脱硝活性，同时具备良好的机械强度特性;从减少生产成本的角度出发，研究探索出以工业级硫酸法偏钛酸为原料，经分散、除杂、煅烧等一系列改性处理制备TiO2载体的方法。由此得到的TiO2材料相对于改性前在杂质含量、二次粒径、分散度、比表面积及孔隙率等品质方面均得到显著提升，进一步制得的SCR脱硝催化剂样品同样具有良好的脱硝活性及机械性能。 在获得优选催化剂载体TiO2及活性配方的基础上，研究中摸索出一套可行的模压法序批式制备蜂窝状成型催化剂工艺，主要包括混料、捏合、练泥、模压成型、干燥及煅烧等步骤。同时自行设计开发出一套试验室规模下的模压法蜂窝状催化剂成型模具，实现了压模及脱模工序一体化操作。在成型配方上，经研究获得了一种20％（wt）H3BO3—80％（wt）SiO2混合成型剂配方，同时辅以粘合剂、助挤剂和润滑剂等，用于蜂窝状SCR脱硝催化剂的制各能够显著提高成品的机械性能，能够显著减少成型剂对催化剂脱硝活性的影响。所制得的优选蜂窝状催化剂样品在空速比(SV)3000h-1，NH3/NO为0.85，320～380℃温度工况下的脱硝率高于83％，且样品轴、侧向抗压强度分别达到0.8275和0.5113MPa。 在蜂窝状催化剂模型的流场耦合反应过程模拟计算中，通过CFD（计算流体动力学）方法，以多孔介质模型描述蜂窝孔道间的固壁区域，同时提出反应速率修正因子方法，用以补偿因内扩散限制作用对反应速率计算过程的影响，使得模型获得了与真实情况一致的模拟结果。更进一步简化催化剂模型结构，在缩减网格数量的同时再考虑对催化剂实际体积和外扩散限制作用的修正，并将其应用于SCR脱硝装置的整体流动及反应过程模拟，计算结果能够真实反映SCR脱硝系统的运行效果。另一方面还考察了SCR脱硝反应器内的流速场不均匀性及NH3/NO摩尔浓度比分布不均匀性对其运行效果的影响，其结果可以为SCR脱硝装置的工程设计提供有价值的借鉴和参考。