《大氣污染控制工程》教學大綱

《大氣污染控制工程》教學大綱課程編號：20212003總學時數(shù)：64總學分數(shù)：4課程性質(zhì)：專業(yè)必修課適用專業(yè)：環(huán)境工程課程的任務和基本要求：《大氣污染控制工程》是高等工業(yè)學校環(huán)境工程專業(yè)的一門必修專業(yè)課。本課程主要討論大氣污染的基本理論、各種控制方法的分析及典型控制設備的工藝設計計算。培養(yǎng)學生分析和解決大氣污染控制工程問題的能力，結(jié)合本課程的實驗和課程設計以及畢業(yè)設計(或論文)等其他教學環(huán)節(jié)，為學生進行大氣控制污染控制工程設計、科研以及技術管理奠定必要的基礎。通過本課程的學習，應使學生了解主要大氣污染物以及其發(fā)生源、大氣質(zhì)量標準和綜合治理措施；掌握有關除塵技術的基本理論，具備選用除塵器設備能力，初步設計除塵系統(tǒng)的能力；掌握凈化氣體污染物的基本理論，能進行一般氣態(tài)污染物的凈化系統(tǒng)的設計和典型控制設備的工藝計算。二、基本內(nèi)容和要求：第一章概論1—1大氣污染和大氣污染物1—1—1大氣污染1。1—2大氣污染物1。1—3大氣污染的來源和發(fā)生量1—2大氣污染及其控制概況1—2。1大氣污染概況!—2—2幾種大氣污染物控制概況1—3大氣污染的綜合防治措施1—4大氣環(huán)境標準1—4。1大氣環(huán)境標準的種類和作用14—2大氣環(huán)境質(zhì)量標準1—4—3工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準1。4—4大氣污染物排放標準掌握大氣污染和大氣污染物等基本概念，掌握大氣污染物的主要類型，掌握主要大氣污染物的形成和行業(yè)貢獻等，了解國內(nèi)外大氣污染的概況，了解幾種大氣污染物的控制概況，了解大氣環(huán)境標準的種類、作用和排放標準的制訂方法。第二章、燃燒與大氣污染2-1燃料的性質(zhì)2—1—1煤2—1-2石油2-1—3天然氣2-1—4非常規(guī)燃料2-2燃料燃燒過程2—2-1影響燃料燃燒的主要因素2—2—2燃料燃燒的理論大氣量2—2—3燃燒產(chǎn)生的主要污染物2—2—4熱化學關系式2—3煙氣體積和污染物排放量計算2—3-1煙氣體積計算2-3—2污染物排放量計算*2—4燃燒過程硫氧化物的形成和控制2—4—1燃料中硫的氧化機理2-4—2二氧化硫和三氧化硫之間的轉(zhuǎn)化2—4-3琉氧化物形成的控制*2—5燃燒過程中氮氧化物的形成和控制2-5-1一氧化氮和二氧化氮形成的熱力學2-5-2燃燒過程中一氧化氮的形成動力學2—5—3由含氮燃料形成的氮氧化物2—5—4低氮氧化物燃燒技術2—6燃燒過程中顆粒污染物的形成2—6—1碳粒子的生成2-6-2燃煤粉塵的形成了解大氣污染物的生成控制的基本思路，了解主要的燃料類型，掌握燃料燃燒的條件、影響燃燒的主要因素，能熟練計算燃燒所需的空氣量、煙氣量和主要污染物的濃度、空氣過剩系數(shù)等。初步掌握燃料燃燒生成煙塵和氣態(tài)污染物的機理和控制措施。第三章、大氣擴散*3-1大氣層結(jié)構(gòu)和氣象要素3—1—1大氣層結(jié)構(gòu)3—1-2氣象要素*3—2大氣邊界層的溫度場3—2—1氣溫直減率3-2—2氣溫的垂直分布3-2—3大氣的靜力穩(wěn)定度及其判據(jù)3—2-4逆溫*3-3大氣的運動和風3-3—1引起大氣運動的作用力3—3—2大氣邊界層中風隨高度的變化3—3—3近地層中的風速廓線模式3—3—4地方性風場*3—4喘流擴散的基本理論3-4-1喘流概念簡介3—4—2喘流擴散理論簡介3—4—3點源擴散的高斯模式*3—5污染物濃度的估算方法3—5—1煙流抬升高度的計算3—5-2粕斯奎爾擴散曲線3—5-3穩(wěn)定度分類方法和擴散參數(shù)的選擇3-5—4污染物濃度與采樣時間的關系*3—6非點源污染物濃度估計模式3—6-1線源擴散模式3—6—2面源擴散模式*3-7特殊情況下的擴散模式3—7-1封閉型擴散模式3-7—2熏煙型擴散模式*3—8煙囪高度的設計3—8-1煙囪高度的計算3—8—2煙囪設計中的幾個問題*3-9廠址選擇3—9-1廠址選擇中所需的氣候資料3—9—2長期平均濃度的估算3-9-3廠址選擇了解大氣層的結(jié)構(gòu)和一般氣象要素，溫室效應等。掌握大氣邊界層的溫度場，初步了解湍流擴散理論，能熟練計算大氣擴散濃度，掌握特殊情況下的擴散模式。了解煙囪高度的設計方法。第四章除塵技術基礎4-1粉塵的粒徑及粒徑分布4—1-1單一顆粒的粒徑4-1—2粒徑分布4-1-3平均粒徑4-1—4粒徑分布函數(shù)4—2粉塵的物理性質(zhì)4-2-1粉塵的密度4-2—2粉塵的比表面積4-2-3粉塵的潤濕性4-2-4段塵的荷電性和導電性4-2-5粉塵的粘附性4-2—6粉塵的安息角4-2—7粉塵的爆炸性4—3除塵裝置的性能4-3-1凈化裝置技術性能的表示方法4-3—2凈化效率的表示方法4—4顆粒捕集理論基礎4-4-1流體阻力4-4—2阻力導致的減速運動4-4—3重力沉降4-4—4離心沉降4-4-5靜電沉降4-4—6慣性沉降4-4—7擴散沉降掌握粉塵粒徑、粒徑分布、平均粒徑等基本概念、能計算粉塵的頻率分布、頻率密度分布、篩下累積分布、平均粒徑等，能通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)綜合成分布函數(shù)。掌握粉塵的主要物理性質(zhì)和在除塵過程中作用等。掌握除塵裝置技術性能的指標，和能計算主要技術指標。掌握粉塵的重力沉降、離心沉降、憤性沉降、擴散沉降等捕集基礎，能計算粉塵在流體中運動所受的阻力、重力沉降速度等有關內(nèi)容。第五章、除塵裝置5—1機械式除塵器5—1—1重力沉降室5—1—2慣性除塵器5—1—3旋風除塵器5—2電除塵器5—2—1電除塵器的工作原理5—2—2電暈放電5—2—3粒子荷電5—2—4荷電粒子的運動和捕集5—2—5被捕集粉塵的清除5—2—6電除塵器結(jié)構(gòu)5—2—7粉塵比電阻5—2—8電除塵器的選擇和設計5—3濕式除塵器5—3—1概論5—3—2濕式除塵器除塵機理5—3—3噴霧塔洗滌器5—3—4旋風洗滌器5—3—5文丘里洗滌器5—4過濾式除塵器5—4—1袋式除塵器工作原理5—4—2袋式除塵器的壓力損失5—4—3袋式除塵器的濾料5—4—4袋式除塵器的清灰5—4—5袋式除塵器的選型、設計和應用5—4顆粒層除塵器5—5除塵器選擇和發(fā)展5—5—1除塵器的合理選擇5—5—2除塵設備的發(fā)展掌握機械式、電式、袋式、濕式除塵器的工作原理、除塵過程、結(jié)構(gòu)及性能等計算主要類型除塵器的技術性能。會進行典型除塵器的選型設計、工藝結(jié)構(gòu)設計。第六章、吸收法凈化氣態(tài)污染物*6—1吸收過程的氣液平衡6—1—1氣體在液相中的平衡溶解度6—1—2化學吸收中的氣液平衡關系6—2伴有化學反應的吸收動力學6—2—1雙膜理論6—2—2化學吸收的傳質(zhì)速率6—2—3各類化學吸收的速率方程6—3吸收設備6—3—1吸收設備的類型和特點6—3—2化學吸收時填料塔高度計算*6—4吸收法凈化低濃度二氧化硫煙氣6—4—1概述6—4—2石灰／石灰石法煙氣脫硫6—4—3其他吸收劑脫硫*6—5吸收法凈化其他氣態(tài)污染物6—5—1吸收法凈化含NOx廢氣6—5—2吸收法凈化含氟廢氣能進行化學氣液平衡時，液相中溶質(zhì)濃度和氣相中溶質(zhì)濃度的計算掌握化學吸收的動態(tài)平衡、動力學中基本概念、幾種反應速度類型的宏觀動力學模型，能進行飛速反應吸收塔理論高度的計算，會判斷反應速度的控制因素，初步掌握強化吸收的手段，掌握幾種典型吸收設備的性能、適用的反應類型等，了解幾種主要污染物的吸收處理。第七章、吸附法凈化氣態(tài)污染物*7—1吸附過程與吸附劑7—1—1吸附過程7—1—2吸附劑7—1—3影響氣體吸附的因素*7-2吸附理論7—2—1吸附平衡7—2—2吸附速率7—2—3吸附劑的解吸7—3吸附設備及其計算方法7—3—1固定床吸附器及其計算方法7—3—2移動床吸附器的計算方法*7—4吸附法凈化有機蒸氣7—4—1有機溶劑蒸發(fā)量7—4—2多組分吸附7—4—3活性炭的吸附熱7—4—4脫附時水蒸氣的消耗量7—4—5干燥炭時空氣和熱的消耗量*7—5吸附法凈化其他氣態(tài)有機物7—5—1低濃度二氧化硫的吸附凈化7—5—2含氟化氫廢氣的凈化7—5—3吸附脫除臭味掌握吸附過程中基本概念，了解幾種常用吸附劑和其吸附性能和解吸過程，初步掌握影響吸附的因素，能使用幾種常用的吸附等溫方程計算平衡濃度，能初步計算固定床吸附器的保護時間、吸附區(qū)長度、飽和度等，初步了解移動床的設計計算，了解幾種污染物的吸附處理。第八章、催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物8—1概述8—2催化劑和催化作用8—2—1催化劑的定義和組成8—2—2催化劉的性能8—2—3催化作用及其特征8—3催化作用原理8—3—1催化作用的化學本質(zhì)8—3—2催化理論8—4多相催化反應的物理化學過程及動力學方程8—4—1多相催化反應的物理化學過程8—4—2表面化學反應速度和動力學方程8—4—3表面化學反應的宏觀動力學方程8—4—4內(nèi)外擴散表面化學反應速度的影響8—5氣固相催化反應器的設計計算與結(jié)構(gòu)類型選擇8—5—1氣固相催化反應器的設計基礎8—5—2氣固相催化反應器的設計計算8—5—3氣固相催化反應器的結(jié)構(gòu)類型與選擇8—5—4固定床的阻力計算8—5—5固定床催化反應器設計的注意事項*8—6氣態(tài)污染物的催化凈化工藝8—6—1催化轉(zhuǎn)化法凈化S02氣體8—6—2催化還原法凈化NOx氣體8—6—3催化燃燒法凈化有機蒸氣和脫臭8—6—4汽車尾氣的催化凈化掌握催化劑定義、性能、作用及其特征，了解催化過程的本質(zhì)、催化理論等，掌握多相催化反應的宏觀動力學過程、各種控制過程的反應物濃度分布，掌握表面化學反應速度的表示式、宏觀動力學方程，掌握內(nèi)外擴散對化學反應速度的影響。了解催化反應器設計的一般方法和簡單計算、典型的催化反應類型和其選用。了解幾種氣體污染物的催化凈化過程。注：“*”表示可以選擇性講授或不講；三、實踐環(huán)節(jié)和要求：1．課程作業(yè)：每章教學內(nèi)容應布置不少于6題的課程作業(yè)，類型包括問答思考題和計算題等，目的是使學生加強對課堂教學的理解、鞏固基本理論、概念，熟悉、掌握工藝計算方法。2．課程大練習(1)題目(初步定為)*．煤氣公司煙囪和華盛造紙廠煙囪對我院學生生活區(qū)的影響，和對風景點虎丘的影響；*．在各種溫度下NO濃度隨時間變化曲線的計算機程序；*．旋風(或其他)除塵器的選型設計；*．吸收法(或其他法)凈化S02氣體的物料平衡計算；*濕式除塵器的溫度、濕度汁算．(2)內(nèi)容：(初步定為)*．進行正確的計算；*．進行規(guī)范的選型；*．給出簡單的工藝圖；等等。(教師可根據(jù)具體情況選擇其中一、二個內(nèi)容，或其他類型的大作業(yè))四、教學時數(shù)分配：章節(jié)學時作業(yè)第一章概論43題第二章燃燒與大氣污染65題第四章除塵技術基礎63題第五章除塵裝置188題第六章吸收法凈化氣態(tài)污染物65題第七章吸附法凈化氣態(tài)污染物63題第八章催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物63題五、其它項目（含課外學時內(nèi)容）：無六、有關說明：1、教學和考核方式：教學方式：課堂教學和實驗與學生自學相結(jié)合考核方式：考試2、習題：（1）課程作業(yè)（2）課程大練習3、能力培養(yǎng)要求：通過本課程的學習，應使學生了解主要大氣污染物以及其發(fā)生源、大氣質(zhì)量標準和綜合治理措施；掌握有關除塵技術的基本理論，具備選用除塵器設備能力，初步設計除塵系統(tǒng)的能力；掌握凈化氣體污染物的基本理論，能進行一般氣態(tài)污染物的凈化系統(tǒng)的設計和典型控制設備的工藝計算。4、與其它課程和教學環(huán)節(jié)的聯(lián)系：先修課程和教學環(huán)節(jié)：《化工原理》和《工程流體力學》(1)．化工原理的主要精力放在單元操作和工程概念方面，同時顧及傳熱和流體力學的基本內(nèi)容，其中：氣固分離，吸收，吸附的章節(jié)是本課程的重要基礎，一般在本課程中不再重復該課程的內(nèi)容，而是在其基礎上再提高一步、再向?qū)嶋H控制系統(tǒng)靠近一步。(2)．流體力學是大氣擴散、除塵機理等章節(jié)的基礎。后續(xù)課程和教學環(huán)節(jié)：(1)大氣擴散理論部分和部分內(nèi)容在《環(huán)境影響評價》、《系統(tǒng)分析》等課程中講授；(2)有關管網(wǎng)設計和集氣罩設計等內(nèi)容不列入本課程，建議在《采暖通風》等課程中講授；(3)大氣污染控制分析方面的內(nèi)容不列入本課程，建議在《環(huán)境系統(tǒng)工程》和《環(huán)境影響評價》等課程中講授。5、教