随着我国对环境保护政策要求的逐年提高，火电机组排放烟气中的NOx已纳入严格监管，因此，如何开发出高效的、可靠的、经济的烟气脱硝技术已迫在眉睫。选择性催化还原法（SCR）的烟气脱硝技术因其具有很高的脱硝率（可达90%以上）、技术可靠、结构简单且氨气逃逸率小等优点已成为燃煤电站锅炉控制NOx排放的主要选择。本文的主要工作首先根据SCR脱销反应的微观机理，分析出影响脱硝的关键因素，然后建立SCR脱硝系统的模型并对其进行模拟计算，为脱硝反应器的烟道内布置的导流板和喷氨格栅装置的设计和改进提供一定的优化方法，同时将先进控制技术动态神经网络应用到喷氨量控制系统上，提高喷氨量的精确度从而提高脱硝效率减少氨气逃逸量。论文主要从以下三个方面进行着重研究:
首先，建立SCR烟气脱硝微观过程模型，将表面化学反应理论和气体扩散理论应用到反应过程中，分析出尽管烟气脱硝过程中存在着大量的化学反应，但起主导地位的反应为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O; SCR脱硝中的微观过程主要包含以下三个过程，即外传质、内传质及表面化学反应过程；通过对脱硝反应的微观过程分析可知，在确定的反应条件下，烟气中反应物浓度及催化剂微孔面积对脱硝反应速率具有重要的影响作用，成正比关系。
其次，以某燃煤电厂600MW机组所配的SCR脱硝系统为研究对象，建立脱硝反应器烟道内还原剂氨气与烟气流场和混合效果的模拟计算方法和模型，并对模型进行网格化划分和边界条件的设置；通过对SCR入口烟道的多次模拟分析比较，入口烟道安装合理的导流板和整流格栅，能够有效的改善流场流速的均匀性和减少系统的阻力；通过模拟分析喷氨格栅上喷嘴喷射速度对反应器入口烟道上还原剂氨气与烟气浓度场的影响，结果表明，当喷嘴数量为固定的情况下，将喷嘴分为边缘区域和中心区域两个区域，并分别采用不同的喷射速度，能够有效改善烟气与还原剂氨气的混合度；同时，模拟分析了变负荷下脱硝系统的流场分布和混合效果，结果表明在变负荷下SCR脱硝系统的设计能够满足流场和浓度场的均匀性。
最后，对SCR脱硝过程中喷氨量的控制技术进行了优化研究，采用动态神经网络建立起出口NOx浓度与入口NOx浓度、氨气逃逸量、烟气温度、机组负荷等与脱硝效率有关状态量的网络结构模型，以NOx排放量最小作为训练信号，实现喷氨量的最优控制。试验结果表明，在变工况下烟气温度波动时，此方案与传统PID比较，减少了SCR出口NOx的排放量和氨气逃逸量，具有很好的变工况适应能力，节约了脱硝经济成本。
