《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適用對象: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)的標準和

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)污染物的擴散、傳輸，學(xué)會計算排放源強與環(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、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)量控制標準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)場第四章大氣擴散濃度估算模式教學(xué)重點：影響污

7、染物稀釋擴散法控制的有關(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. 了解湍流擴散的基本理論；2. 掌握高斯擴散模式；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)湍流擴散的基本理論第二節(jié)高斯擴散模式1. 高斯模式的有關(guān)假定2. 無界空間連續(xù)點源擴散模式3. 高架連續(xù)點源擴散模式4. 地面連續(xù)點源擴散模式5. 顆粒物擴散模式第三節(jié)污染物濃度的估算1. 煙氣抬升高度的計算2. 擴散參數(shù)的確定第四節(jié)特殊氣象條件下的擴散模式1. 封閉型擴散模式2. 熏煙型擴散模式第五節(jié)城市及山區(qū)的擴散模式第六節(jié)區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)

8、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（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；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)當量直徑2. 平均粒徑和粒徑分布函數(shù)：算數(shù)平均直徑，幾何平均

9、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. 擴散沉降第六章除塵裝置教學(xué)重點：機械除塵器作原理、結(jié)構(gòu)與設(shè)計；電除塵器的工作原理、選型和設(shè)計；過濾式除塵器的工作原理、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. 了解除塵器的類型

10、，包括各種干式和濕式除塵器；2. 掌握各種除塵器的工作原理,3. 能進行除塵器的簡單設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容：II第一節(jié)機械除塵重力沉降室煙氣上渦旋圓柱體外渦旋凈空間1.內(nèi)渦旋極限軌跡錐體2.3.慣性除塵器旋風(fēng)除塵器(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. 工作原理2. 壓力損失3. 袋式除塵器

11、的濾料和清灰(機械振動清灰、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，吸收的機理，吸收速率，吸收設(shè)備的計算；吸附劑，吸附速率，吸附機理，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)吸收法凈化氣態(tài)污染物1.吸收原理雙膜理論

12、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)。2. 物理吸收傳質(zhì)計算3. 化學(xué)吸收傳質(zhì)計算4. 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)動力學(xué)（化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制、內(nèi)擴散控制、外擴

13、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.流化床燃燒脫硫的化學(xué)過程3. 流化床脫硫的主要影響因素4

14、. 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理，低氮氧化物燃燒技術(shù)，先進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)，SCR與SNCR技術(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化物的形成機理；3. 掌握低氮氧化物燃燒

15、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第一早22第一早617第一早33第四章44-j-*第五早77AVr*、.宀第八早12113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)題見課件