《大气污染控制工程》教学大纲

《大气污染控制工程》教学大纲课程编号：20212003总学时数：64总学分数：4课程性质：专业必修课适用专业：环境工程课程的任务和基本要求：《大气污染控制工程》是高等工业学校环境工程专业的一门必修专业课。本课程主要讨论大气污染的基本理论、各种控制方法的分析及典型控制设备的工艺设计计算。培养学生分析和解决大气污染控制工程问题的能力，结合本课程的实验和课程设计以及毕业设计(或论文)等其他教学环节，为学生进行大气控制污染控制工程设计、科研以及技术管理奠定必要的基础。通过本课程的学习，应使学生了解主要大气污染物以及其发生源、大气质量标准和综合治理措施；掌握有关除尘技术的基本理论，具备选用除尘器设备能力，初步设计除尘系统的能力；掌握净化气体污染物的基本理论，能进行一般气态污染物的净化系统的设计和典型控制设备的工艺计算。二、基本内容和要求：第一章概论1—1大气污染和大气污染物1—1—1大气污染1。1—2大气污染物1。1—3大气污染的来源和发生量1—2大气污染及其控制概况1—2。1大气污染概况!—2—2几种大气污染物控制概况1—3大气污染的综合防治措施1—4大气环境标准1—4。1大气环境标准的种类和作用14—2大气环境质量标准1—4—3工业企业设计卫生标准1。4—4大气污染物排放标准掌握大气污染和大气污染物等基本概念，掌握大气污染物的主要类型，掌握主要大气污染物的形成和行业贡献等，了解国内外大气污染的概况，了解几种大气污染物的控制概况，了解大气环境标准的种类、作用和排放标准的制订方法。第二章、燃烧与大气污染2-1燃料的性质2—1—1煤2—1-2石油2-1—3天然气2-1—4非常规燃料2-2燃料燃烧过程2—2-1影响燃料燃烧的主要因素2—2—2燃料燃烧的理论大气量2—2—3燃烧产生的主要污染物2—2—4热化学关系式2—3烟气体积和污染物排放量计算2—3-1烟气体积计算2-3—2污染物排放量计算*2—4燃烧过程硫氧化物的形成和控制2—4—1燃料中硫的氧化机理2-4—2二氧化硫和三氧化硫之间的转化2—4-3琉氧化物形成的控制*2—5燃烧过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热力学2-5-2燃烧过程中一氧化氮的形成动力学2—5—3由含氮燃料形成的氮氧化物2—5—4低氮氧化物燃烧技术2—6燃烧过程中颗粒污染物的形成2—6—1碳粒子的生成2-6-2燃煤粉尘的形成了解大气污染物的生成控制的基本思路，了解主要的燃料类型，掌握燃料燃烧的条件、影响燃烧的主要因素，能熟练计算燃烧所需的空气量、烟气量和主要污染物的浓度、空气过剩系数等。初步掌握燃料燃烧生成烟尘和气态污染物的机理和控制措施。第三章、大气扩散*3-1大气层结构和气象要素3—1—1大气层结构3—1-2气象要素*3—2大气边界层的温度场3—2—1气温直减率3-2—2气温的垂直分布3-2—3大气的静力稳定度及其判据3—2-4逆温*3-3大气的运动和风3-3—1引起大气运动的作用力3—3—2大气边界层中风随高度的变化3—3—3近地层中的风速廓线模式3—3—4地方性风场*3—4喘流扩散的基本理论3-4-1喘流概念简介3—4—2喘流扩散理论简介3—4—3点源扩散的高斯模式*3—5污染物浓度的估算方法3—5—1烟流抬升高度的计算3—5-2粕斯奎尔扩散曲线3—5-3稳定度分类方法和扩散参数的选择3-5—4污染物浓度与采样时间的关系*3—6非点源污染物浓度估计模式3—6-1线源扩散模式3—6—2面源扩散模式*3-7特殊情况下的扩散模式3—7-1封闭型扩散模式3-7—2熏烟型扩散模式*3—8烟囱高度的设计3—8-1烟囱高度的计算3—8—2烟囱设计中的几个问题*3-9厂址选择3—9-1厂址选择中所需的气候资料3—9—2长期平均浓度的估算3-9-3厂址选择了解大气层的结构和一般气象要素，温室效应等。掌握大气边界层的温度场，初步了解湍流扩散理论，能熟练计算大气扩散浓度，掌握特殊情况下的扩散模式。了解烟囱高度的设计方法。第四章除尘技术基础4-1粉尘的粒径及粒径分布4—1-1单一颗粒的粒径4-1—2粒径分布4-1-3平均粒径4-1—4粒径分布函数4—2粉尘的物理性质4-2-1粉尘的密度4-2—2粉尘的比表面积4-2-3粉尘的润湿性4-2-4段尘的荷电性和导电性4-2-5粉尘的粘附性4-2—6粉尘的安息角4-2—7粉尘的爆炸性4—3除尘装置的性能4-3-1净化装置技术性能的表示方法4-3—2净化效率的表示方法4—4颗粒捕集理论基础4-4-1流体阻力4-4—2阻力导致的减速运动4-4—3重力沉降4-4—4离心沉降4-4-5静电沉降4-4—6惯性沉降4-4—7扩散沉降掌握粉尘粒径、粒径分布、平均粒径等基本概念、能计算粉尘的频率分布、频率密度分布、筛下累积分布、平均粒径等，能通过统计数据综合成分布函数。掌握粉尘的主要物理性质和在除尘过程中作用等。掌握除尘装置技术性能的指标，和能计算主要技术指标。掌握粉尘的重力沉降、离心沉降、愤性沉降、扩散沉降等捕集基础，能计算粉尘在流体中运动所受的阻力、重力沉降速度等有关内容。第五章、除尘装置5—1机械式除尘器5—1—1重力沉降室5—1—2惯性除尘器5—1—3旋风除尘器5—2电除尘器5—2—1电除尘器的工作原理5—2—2电晕放电5—2—3粒子荷电5—2—4荷电粒子的运动和捕集5—2—5被捕集粉尘的清除5—2—6电除尘器结构5—2—7粉尘比电阻5—2—8电除尘器的选择和设计5—3湿式除尘器5—3—1概论5—3—2湿式除尘器除尘机理5—3—3喷雾塔洗涤器5—3—4旋风洗涤器5—3—5文丘里洗涤器5—4过滤式除尘器5—4—1袋式除尘器工作原理5—4—2袋式除尘器的压力损失5—4—3袋式除尘器的滤料5—4—4袋式除尘器的清灰5—4—5袋式除尘器的选型、设计和应用5—4颗粒层除尘器5—5除尘器选择和发展5—5—1除尘器的合理选择5—5—2除尘设备的发展掌握机械式、电式、袋式、湿式除尘器的工作原理、除尘过程、结构及性能等计算主要类型除尘器的技术性能。会进行典型除尘器的选型设计、工艺结构设计。第六章、吸收法净化气态污染物*6—1吸收过程的气液平衡6—1—1气体在液相中的平衡溶解度6—1—2化学吸收中的气液平衡关系6—2伴有化学反应的吸收动力学6—2—1双膜理论6—2—2化学吸收的传质速率6—2—3各类化学吸收的速率方程6—3吸收设备6—3—1吸收设备的类型和特点6—3—2化学吸收时填料塔高度计算*6—4吸收法净化低浓度二氧化硫烟气6—4—1概述6—4—2石灰／石灰石法烟气脱硫6—4—3其他吸收剂脱硫*6—5吸收法净化其他气态污染物6—5—1吸收法净化含NOx废气6—5—2吸收法净化含氟废气能进行化学气液平衡时，液相中溶质浓度和气相中溶质浓度的计算掌握化学吸收的动态平衡、动力学中基本概念、几种反应速度类型的宏观动力学模型，能进行飞速反应吸收塔理论高度的计算，会判断反应速度的控制因素，初步掌握强化吸收的手段，掌握几种典型吸收设备的性能、适用的反应类型等，了解几种主要污染物的吸收处理。第七章、吸附法净化气态污染物*7—1吸附过程与吸附剂7—1—1吸附过程7—1—2吸附剂7—1—3影响气体吸附的因素*7-2吸附理论7—2—1吸附平衡7—2—2吸附速率7—2—3吸附剂的解吸7—3吸附设备及其计算方法7—3—1固定床吸附器及其计算方法7—3—2移动床吸附器的计算方法*7—4吸附法净化有机蒸气7—4—1有机溶剂蒸发量7—4—2多组分吸附7—4—3活性炭的吸附热7—4—4脱附时水蒸气的消耗量7—4—5干燥炭时空气和热的消耗量*7—5吸附法净化其他气态有机物7—5—1低浓度二氧化硫的吸附净化7—5—2含氟化氢废气的净化7—5—3吸附脱除臭味掌握吸附过程中基本概念，了解几种常用吸附剂和其吸附性能和解吸过程，初步掌握影响吸附的因素，能使用几种常用的吸附等温方程计算平衡浓度，能初步计算固定床吸附器的保护时间、吸附区长度、饱和度等，初步了解移动床的设计计算，了解几种污染物的吸附处理。第八章、催化转化法净化气态污染物8—1概述8—2催化剂和催化作用8—2—1催化剂的定义和组成8—2—2催化刘的性能8—2—3催化作用及其特征8—3催化作用原理8—3—1催化作用的化学本质8—3—2催化理论8—4多相催化反应的物理化学过程及动力学方程8—4—1多相催化反应的物理化学过程8—4—2表面化学反应速度和动力学方程8—4—3表面化学反应的宏观动力学方程8—4—4内外扩散表面化学反应速度的影响8—5气固相催化反应器的设计计算与结构类型选择8—5—1气固相催化反应器的设计基础8—5—2气固相催化反应器的设计计算8—5—3气固相催化反应器的结构类型与选择8—5—4固定床的阻力计算8—5—5固定床催化反应器设计的注意事项*8—6气态污染物的催化净化工艺8—6—1催化转化法净化S02气体8—6—2催化还原法净化NOx气体8—6—3催化燃烧法净化有机蒸气和脱臭8—6—4汽车尾气的催化净化掌握催化剂定义、性能、作用及其特征，了解催化过程的本质、催化理论等，掌握多相催化反应的宏观动力学过程、各种控制过程的反应物浓度分布，掌握表面化学反应速度的表示式、宏观动力学方程，掌握内外扩散对化学反应速度的影响。了解催化反应器设计的一般方法和简单计算、典型的催化反应类型和其选用。了解几种气体污染物的催化净化过程。注：“*”表示可以选择性讲授或不讲；三、实践环节和要求：1．课程作业：每章教学内容应布置不少于6题的课程作业，类型包括问答思考题和计算题等，目的是使学生加强对课堂教学的理解、巩固基本理论、概念，熟悉、掌握工艺计算方法。2．课程大练习(1)题目(初步定为)*．煤气公司烟囱和华盛造纸厂烟囱对我院学生生活区的影响，和对风景点虎丘的影响；*．在各种温度下NO浓度随时间变化曲线的计算机程序；*．旋风(或其他)除尘器的选型设计；*．吸收法(或其他法)净化S02气体的物料平衡计算；*湿式除尘器的温度、湿度汁算．(2)内容：(初步定为)*．进行正确的计算；*．进行规范的选型；*．给出简单的工艺图；等等。(教师可根据具体情况选择其中一、二个内容，或其他类型的大作业)四、教学时数分配：章节学时作业第一章概论43题第二章燃烧与大气污染65题第四章除尘技术基础63题第五章除尘装置188题第六章吸收法净化气态污染物65题第七章吸附法净化气态污染物63题第八章催化转化法净化气态污染物63题五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：教学方式：课堂教学和实验与学生自学相结合考核方式：考试2、习题：（1）课程作业（2）课程大练习3、能力培养要求：通过本课程的学习，应使学生了解主要大气污染物以及其发生源、大气质量标准和综合治理措施；掌握有关除尘技术的基本理论，具备选用除尘器设备能力，初步设计除尘系统的能力；掌握净化气体污染物的基本理论，能进行一般气态污染物的净化系统的设计和典型控制设备的工艺计算。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：《化工原理》和《工程流体力学》(1)．化工原理的主要精力放在单元操作和工程概念方面，同时顾及传热和流体力学的基本内容，其中：气固分离，吸收，吸附的章节是本课程的重要基础，一般在本课程中不再重复该课程的内容，而是在其基础上再提高一步、再向实际控制系统靠近一步。(2)．流体力学是大气扩散、除尘机理等章节的基础。后续课程和教学环节：(1)大气扩散理论部分和部分内容在《环境影响评价》、《系统分析》等课程中讲授；(2)有关管网设计和集气罩设计等内容不列入本课程，建议在《采暖通风》等课程中讲授；(3)大气污染控制分析方面的内容不列入本课程，建议在《环境系统工程》和《环境影响评价》等课程中讲授。5、教