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我国到目前为止火力发电还是电力来源的主要组成部分。在环境保护要求日益严苛的情况下,烟气脱硝要求越来越高。烟气SCR脱硝技术是一种效率高、成本合理、应用广泛的技术。其中的催化反应是重中之重,所以研究SCR反应是必要的。本文围绕SCR反应进行研究,采用Comsol和Aspen软件从反应动力学和流程两方面进行研究:1)在标准SCR反应的基础上加入副反应氨氧化反应,研究三维孔道反应之前,先进行了反应动力学的模拟和考核,然后将反应动力学耦合在三维孔道上,加入流动、传热、传质建立模型。在三维模型中考察了操作参数温度、烟气流速、氨氮比、孔道体积对脱硝效率及选择性参数的影响。也分析了在孔道的各个截面上的浓度分布和温度分布。氨氮比最优条件是1.1,最优反应温度是650K左右。2)研究了催化剂的形状参数对脱硝效率的影响,形状参数分别是催化剂孔道长度和催化剂孔道边长,发现这两个参数与脱硝效率呈正相关关系。孔道长度300mm就基本完成反应。催化剂孔道长度每增加100mm,脱硝效率增加约4%,催化剂孔道边长每增加2mm,脱硝效率能提高10%左右。在形状模拟之后,对其进行分布优化。建立了优化模型,分别以中心流速和反应速率为优化目标,用SNOPT方法进行优化,最后分别得到优化后的分布形状。3)从流程的角度对SCR反应进行了模拟,首先用Aspen软件对反应器进行模拟计算,分析了不同操作参数对脱硝效率的影响。反应器在半径0.5m时,长度1米就能完成反应。氧气含量大于10%对脱硝效率的影响减弱,到15%往后就基本消除。不同物性方法对脱硝效率有影响,尤以UNIFAC影响较大。随着温度的增加,脱硝效率先增大后减小,最优值在520K左右。PID动态模拟的参数P值越高,控制越好,I值越高,偏差越大,但稳定更快。随着控制的进行,反应器整个浓度趋于均匀。4)本文最后建立了快速SCR反应模型分析操作参数对脱硝效率的影响,特别是NO2含量对脱硝效率的影响。其中也包括了氧气含量和水蒸气含量对脱硝效率的影响。O2浓度超过2%时,氧气浓度对SCR反应基本上没有影响,但在氧气浓度小于2%时,随着氧气浓度的增加,SCR的脱硝效率也在增加;随着H2O的浓度增加,SCR脱硝效率下降;在NH3足量的情况下,当反应物中NO2与NO等量时,脱硝效率最优。