大氣污染控制工程課程教學(xué)大綱

1、大氣污染控制工程課程教學(xué)大綱課程編號：608024課程名稱：大氣污染控制工程英文名稱：AirPollutionControlEngineering課程類型：專業(yè)核心課總學(xué)時：64講課學(xué)時：56實驗學(xué)時：0學(xué)分：4適用又象：環(huán)境科學(xué)專業(yè)先修課程：高等數(shù)學(xué)、環(huán)境學(xué)概論等執(zhí)筆人：王巖審定人：張金萍一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)大氣污染控制工程是環(huán)境工程專業(yè)的一門必修專業(yè)主干課程。學(xué)習(xí)本課程之前要求先修完高等數(shù)學(xué)、環(huán)境學(xué)概論等有關(guān)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)與實踐，全面掌握大氣污染的來源、途徑和機(jī)理（包括基本概念、基本理論、基本技能）、大氣污染控制的原理、方法和實踐，同時，還要求掌握與此相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和

2、政策法規(guī)及其發(fā)展前景，一方面學(xué)習(xí)必要的理論知識和方法、技巧，另一方面培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力和研究能力，解決大氣污染問題的實際操作、設(shè)計等實踐實驗?zāi)芰Α?、使學(xué)生掌握燃燒過程中污染物是如何形成的，如何減少污染物的形成；結(jié)合污染氣象學(xué)的基本知識，學(xué)習(xí)污染物的擴(kuò)散、傳輸，學(xué)會計算排放源強(qiáng)與環(huán)境濃度間的關(guān)系。2、使學(xué)生掌握顆粒物的物理性質(zhì)及顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)，為除塵打下基礎(chǔ)。掌握各種除塵器的除塵原理，設(shè)備結(jié)構(gòu)組成，運行的工藝參數(shù)以及初步的除塵器設(shè)計。3、使學(xué)生掌握氣態(tài)污染物的擴(kuò)散、吸收、吸附和催化等這些氣態(tài)污染物控制技術(shù)的基本原理，為廢氣脫硫、脫硝和除去VOCs打下基礎(chǔ)。了解各種脫硫、脫硝和VOCs

3、控制工藝的過程、特點與設(shè)備。二、課程教學(xué)和教改基本要求1、優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，構(gòu)建系統(tǒng)的學(xué)科體系。處理好學(xué)科各章節(jié)的內(nèi)容，把握經(jīng)典知識與現(xiàn)代知識、宏觀知識與微觀知識、多學(xué)科間知識交叉的關(guān)系。2、充分利用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，提高學(xué)生興趣、加深學(xué)生印象、提高教學(xué)效果。3、重視理論聯(lián)系實際。聯(lián)系社會、經(jīng)濟(jì)、生活以及研究的實際，注重采用工程的方法來解決現(xiàn)實污染問題。4、既要重視課堂教學(xué)，也要重視課后復(fù)習(xí)和階段性、期末的總復(fù)習(xí)。特別是總復(fù)習(xí)可以建立學(xué)生對環(huán)境工程學(xué)科系統(tǒng)性、整體性的觀點。適當(dāng)組織一些討論和答疑。三、課程各章重點與難點、教學(xué)要求與教學(xué)內(nèi)容第一章緒論教學(xué)重點：大氣污染的綜合防治措施。難點：大氣污

4、染的來源，大氣污染的綜合防治措施。教學(xué)要求：1 .了解大氣污染的分類、組成、分布及大氣污染問題；2 .理解大氣污染的綜合防治措施定義。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)大氣與大氣污染第二節(jié)大氣污染物及其來源1 .大氣污染物2 .大氣污染物的來源和發(fā)生量3 .中國城市大氣污染概況第三節(jié)大氣污染的影響1 .對人體健康的影響2 .對植物的傷害3 .對器物和材料的影響4 .對大氣能見度和氣候的影響第四節(jié)大氣污染綜合防治1 .大氣污染綜合防治的含義2 .大氣污染綜合防治措施第五節(jié)環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)第二章燃燒與大氣污染教學(xué)重點：重點理解燃燒的基本原理和相關(guān)污染物形成機(jī)理，重點掌握燃燒所需空氣體積、產(chǎn)生的煙氣體積和燃燒過程

5、污染物排放量計算。難點：理論煙氣體積、實際煙氣體積和燃燒過程污染物排放量計算。教學(xué)要求：1 .了解燃料的種類、組成；2 .理解燃燒的基本原理和相關(guān)污染物形成機(jī)理；3 .掌握燃燒的計算。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)燃料的性質(zhì)（煤、石油、天然氣和非常規(guī)燃料）第二節(jié)燃料燃燒過程1 .影響燃燒過程的主要因素2 .燃料燃燒的理論空氣量3 .燃燒產(chǎn)生的污染物4 .熱化學(xué)方程式第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算1 .煙氣體積計算2 .污染物排放量計算第四節(jié)燃燒過程硫氧化物的形成第五節(jié)燃燒過程中顆粒污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第三章大氣污染氣象學(xué)教學(xué)重點：大氣層結(jié)構(gòu)及大氣的熱力過程。難點：大氣的熱力過程；大

6、氣穩(wěn)定度和逆溫。教學(xué)要求：1 .了解與大氣污染相關(guān)的氣象學(xué)基本知識；2 .理解大氣圈的結(jié)構(gòu)和主要氣象要素；3 .掌握大氣的熱力過程，大氣穩(wěn)定度和逆溫；4 .掌握風(fēng)速隨高度的變化；5 .理解地方性風(fēng)場的影響。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素1 .大氣圈垂直結(jié)構(gòu)2 .主要氣象要素：氣溫、氣壓、氣濕、風(fēng)向和風(fēng)速、云況、能見度第二節(jié)大氣的熱力過程1 .太陽、大氣和地面的熱交換2 .氣溫的垂直變化3 .大氣穩(wěn)定度4 .逆溫5 .煙流形狀與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系第三節(jié)大氣的運動和風(fēng)1 .引起大氣運動的作用力2 .大氣邊界層中風(fēng)隨高度的變化3 .近地層中的風(fēng)速廓線模式4 .地方性風(fēng)場第四章大氣擴(kuò)散濃度估算模式

7、教學(xué)重點：影響污染物稀釋擴(kuò)散法控制的有關(guān)條件；污染物濃度估算的高斯模式；煙囪高度的設(shè)計方法。難點：污染物稀釋擴(kuò)散法控制，污染物濃度估算的高斯模式。教學(xué)要求：1 .了解湍流擴(kuò)散的基本理論；2 .掌握高斯擴(kuò)散模式；3 .理解煙囪高度的設(shè)計方法和廠址的選擇原則。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)湍流擴(kuò)散的基本理論第二節(jié)高斯擴(kuò)散模式1 .高斯模式的有關(guān)假定2 .無界空間連續(xù)點源擴(kuò)散模式3 .高架連續(xù)點源擴(kuò)散模式4 .地面連續(xù)點源擴(kuò)散模式5 .顆粒物擴(kuò)散模式第三節(jié)污染物濃度的估算1 .煙氣抬升高度的計算2 .擴(kuò)散參數(shù)的確定第四節(jié)特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式1 .封閉型擴(kuò)散模式2 .熏煙型擴(kuò)散模式第五節(jié)城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式第六

8、節(jié)區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量模型第七節(jié)煙囪高度的設(shè)計第八節(jié)廠址選擇第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)重點：顆粒物的重要物理性質(zhì)，包括粒徑和粒徑分布，密度，荷電性和導(dǎo)電性等；除塵裝置性能指標(biāo)（壓力損失、分級除塵效率和總除塵效率）；除塵技術(shù)的理論基礎(chǔ)，即不同作用力下對顆粒物的捕集，包括重力、離心力、靜電力和慣性碰撞。難點：對數(shù)正態(tài)分布及顆粒物捕集的動力學(xué)理論基礎(chǔ)。教學(xué)要求：1 .掌握顆粒物的粒徑分布及其他物理性質(zhì)；2 .掌握評價凈化裝置性能的技術(shù)指標(biāo)；3 .掌握顆粒物捕集的動力學(xué)理論基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)顆粒的粒徑及粒徑分布1 .顆粒的粒徑：斯托克斯直徑和空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑2 .平均粒徑和粒徑分布函數(shù)：算數(shù)平

9、均直徑，幾何平均直徑，對數(shù)正態(tài)分布第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)真密度、堆積密度、安息角、滑動角、比表面積、含水率、潤濕性、荷電性、導(dǎo)電性、粘附性、自燃性和爆炸性第三節(jié)凈化裝置的性能1,凈化裝置技術(shù)性能的表示方法2.凈化效率的表示方法第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)1 .流體阻力2 .阻力導(dǎo)致的減速運動3 .重力沉降4 .離心沉降5 .靜電沉降6 .慣性沉降7 .擴(kuò)散沉降第六章除塵裝置教學(xué)重點：過濾式除塵器的機(jī)械除塵器作原理、結(jié)構(gòu)與設(shè)計；電除塵器的工作原理、選型和設(shè)計;工作原理、選型和設(shè)計；除塵系統(tǒng)的選擇設(shè)計與除塵器的發(fā)展。難點：旋風(fēng)除塵器、電除塵器、文丘里除塵器和過濾式除塵器的工作原理。教學(xué)要求:1 .了解除

10、塵器的類型，包括各矛汴式和濕式除塵器；12 .掌握各種除塵器的工作原理,除塵效率的計排陰釬凈空間匕潟旋內(nèi)渦旋推體儲戰(zhàn)斗r3 .能進(jìn)行除塵器的簡單設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容:第一節(jié)機(jī)械除塵器|兒重力沉降室1T1.2.3.慣性除塵器旋風(fēng)除塵器極限軌跡(1) )結(jié)構(gòu)組成(2) 氣流運動(3) )壓力損失(4) 除塵效率(5) 影響除塵效率的因素(6) 設(shè)計選型第二節(jié)電除塵器1 .工作原理2 .電暈放電3 .粒子荷電：電場荷電和擴(kuò)散荷電4 .荷電粒子的運動和捕集：德意希公式或安德森方程5 .被捕集粉塵的清除6 .電除塵器的結(jié)構(gòu)7 .粉塵電阻率8 .電除塵器的選擇和設(shè)計9 .熱端電除塵器第三節(jié)袋式除塵器1 .工作原

11、理2 .壓力損失3 .袋式除塵器的濾料和清灰(機(jī)械振動清灰、逆氣流清灰和脈沖噴吹清灰)4 .袋式除塵器的選擇、設(shè)計和應(yīng)用5 .電袋除塵器(視頻資料)第四節(jié)濕式除塵器1 .概述2 .除塵機(jī)理3 .噴霧塔洗滌器4 .旋風(fēng)洗滌器5 .文丘里洗滌器第五節(jié)除塵器的選擇與發(fā)展第七章氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)重點：雙膜理論模型，吸收的機(jī)理，吸收速率，吸收設(shè)備的計算；吸附劑，吸附速率，吸附機(jī)理，吸附設(shè)備性能特點及固定床和移動床的計算；催化劑，催化原理，催化動力學(xué)。難點：吸收塔的設(shè)計，吸附設(shè)備的計算和催化反應(yīng)動力學(xué)。教學(xué)要求：1 .掌握氣體擴(kuò)散、氣體吸收、吸附和催化的基本原理及相關(guān)計算。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)吸收法凈

12、化氣態(tài)污染物2 .吸收原理雙膜理論的基本論點是：(1) 相互接觸的兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在著一個很薄的流體膜層。溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過此兩膜層。(2) 相界面沒有傳質(zhì)阻力，即溶質(zhì)在相界面處的濃度處于相平衡狀態(tài)。(3) 在膜層以外的兩相主流區(qū)由于流體湍動劇烈，傳質(zhì)速率高，傳質(zhì)阻力可以忽略不計，相際的傳質(zhì)阻力集中在兩個膜層內(nèi)。3 .物理吸收傳質(zhì)計算4 .化學(xué)吸收傳質(zhì)計算5 .吸收設(shè)備：吸收塔塔高的計算第二節(jié)吸附法凈化氣態(tài)污染物1 .吸附原理2 .吸附劑3 .吸附速率4 .吸附工藝與設(shè)備計算：固定床與移動床的計算第三節(jié)催化法凈化氣態(tài)污染物1 .催化原理與催化劑2 .氣固催化反應(yīng)動力

13、學(xué)（化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制、內(nèi)擴(kuò)散控制、外擴(kuò)散控制以及宏觀動力學(xué)方程）3 .二氧化硫催化氧化動力學(xué)方程4 .氣固相催化反應(yīng)器第八章硫氧化物的污染控制教學(xué)重點：燃燒中燃料脫硫技術(shù)即流化床燃燒技術(shù)，高濃度二氧化硫尾氣的回收與凈化，低濃度二氧化硫煙氣脫硫。難點：流化床燃燒脫硫技術(shù)，低濃度二氧化硫煙氣脫硫。教學(xué)要求：1 .了解硫循環(huán)及硫排放；2 .了解燃燒前燃料脫硫；3 .掌握高濃度二氧化硫尾氣的回收與凈化；4 .理解和掌握低濃度二氧化硫煙氣脫硫技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)硫循環(huán)及硫排放第二節(jié)燃燒前燃料脫硫1 .煤炭的固態(tài)加工2 .煤炭的轉(zhuǎn)化3 .重油脫硫第三節(jié)流化床燃燒脫硫1 .流化床燃燒技術(shù)概述2 .流化床

14、燃燒脫硫的化學(xué)過程3 .流化床脫硫的主要影響因素4 .脫硫劑的再生第四節(jié)高濃度二氧化硫尾氣的回收與凈化第五節(jié)低濃度二氧化硫煙氣脫硫1 .煙氣脫硫方法概述2 .石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術(shù)3 .噴霧干燥法煙氣脫硫技術(shù)4,氧化鎂濕法煙氣脫硫技術(shù)5 .海水煙氣脫硫技術(shù)6,濕式氨法煙氣脫硫技術(shù)7 .干法煙氣脫硫技術(shù)8.煙氣脫硫技術(shù)的綜合比較第九章固定源氮氧化物污染控制教學(xué)重點：燃燒過程中熱力型氮氧化物的形成機(jī)理，低氮氧化物燃燒技術(shù)，先進(jìn)的低氮氧化物燃燒器，煙氣脫硝技術(shù)難點：熱力型氮氧化物形成的熱力學(xué)，低氮氧化物燃燒技術(shù)，SC*SNC般術(shù)。教學(xué)要求：1 ,了解氮氧化物性質(zhì)和來源；2,理解燃燒過程中氮氧

15、化物的形成機(jī)理；3,掌握低氮氧化物燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)氮氧化物性質(zhì)及來源第二節(jié)燃燒過程中氮氧化物的形成機(jī)理1,熱力型氮氧化物形成的熱力學(xué)與動力學(xué)2,瞬時氮氧化物的形成3,燃料型氮氧化物的形成第三節(jié)低氮氧化物燃燒技術(shù)1,低氮氧化物燃燒技術(shù)2,先進(jìn)的低氮氧化物燃燒器第四節(jié)煙氣脫硝技術(shù)1,選擇性催化還原法（SCR脫硝2 .選擇性非催化還原法（SNCR脫硝3,吸收法凈化煙氣中的氮氧化物4.吸附法凈化煙氣中的氮氧化物第五節(jié)煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)第六節(jié)氮氧化物控制的經(jīng)濟(jì)評價四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配章（或編）次講課習(xí)題課討論課實驗其他合計A章22第F617第三章33第四章44第五章7712113第七章18220第八章44第九章22總復(fù)習(xí)22合計563564五、課外習(xí)題及課程討論課外習(xí)題