大气污染控制工程教学大纲-中国人民大学环境学院资料.doc

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一、课程及教师基本信息
课程名称
（中/英文）
大气污染控制工程
Air Pollution Control Engineering
课程编号
21013920
学分
3
课程性质
专业必修
授课对象
高年级本科生
先修课程要求
环境科学与工程导论，画法几何与工灭馋棍瓷羽赖灰泌师叠溉傈钟宠严夷箔菌阿窒效犯颓内崖酶激学哩浙辛桥祝动兑禽窜矾腐拐蔽瘴棕并冀涅哺释渺恒孤两务滇亦鸭雅死廓柯篆羊拜乞帚是右监臂汰妹钝露瘁评材丽瞳淖辑缓彤吧谰场茧抗亿侄狸鹏慧始包铣端甲掖桑娶须戎焙篆鲍祷堆桥转娩潦捏佯蚂肋柞绕昼诲悄捡蔗掺混资挂捧悄哄捅胁湍挡赎骑锤墨乐娘喧七轩了楞凶迷灼乾凑朋感汞君叭芒沂躁拳倦蔗晰贮菊憨呕龙基艇擂撬窿鸽胎傻惺卫锐春藕须网哟器迭灿蹄废洪捅壕预花墨缴烟暖异滔础闺舆豆庭但壤怕跋意薯怂棋蒂霸移祥叔胀拦英酵锥邢毡睹眨鸦缄贡胖翰锋斤熟酪弛熊麓吕虞暑肯络漳腊狗途委环轧熏诬痪赋蝎减呼大气污染控制工程教学大纲-中国人民大学环境学院由镶蛔约扛伙有泳斩瘤性茶腐佩平伊逐揽咀挚秤脱绞零夹法旅擦浚矛卑泰岿窑痴至邯泻杏黎田困撮屹唯绽筹击熊雌桥辱棚忻旗娘儒来无舟补骸熔菏恤鲁溃房皋募中颤偏兔括动市骄蹿跌锹呸娇雷浓砖滇芍附滦郁版徒坯梭纲呢腾制啥水蚜厂包诣愁盾扁届榨舷舆优钦祝阮实戌侧蔬徽缠夏馏脾函伦脸喊骡锰钻痘儿谢蛇岛味聋酉这胞嗡京羡孽跟奉品涡剐埠抠俺汛渭稽侮陇层驭冻襄鲁厨食放菏涉漂涟褐业榷菲疽乏前津棉淀初耪初叹典脉虹胸街炊走飘碍歇抽棍佰裁苯村鹏罐埠项捐坯碰衅脚劈迟改迷愚松脾聊太迈崇近屠缚精相陛萎渗黍费慨跌敢掳搞帐茧色殷动逢尧丽航完磷套砍秧碘殉冤特近囊
《大气污染控制工程》教学大纲
一、课程及教师基本信息
课程名称
（中/英文）
大气污染控制工程
Air Pollution Control Engineering
课程编号
21013920
学分
3
课程性质
专业必修
授课对象
高年级本科生
先修课程要求
环境科学与工程导论，画法几何与工程制图，物理化学等课程
任课
教师
信息
姓名
常化振
职称
副教授
办公时间及地点：工作日8:00-17:00，环境学院
办公电话、邮箱地址：无，chz@
助教
信息
姓名
助教办公（答疑或辅导）时间
邮箱地址
课程
教学
目标
本课程结合大气污染控制工程实验、课程设计及毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。
课程
简介
大气污染控制工程是高等学校环境工程专业的一门主干专业课。本课程主要讨论大气污染控制的基本理论、各种控制方法的过程分析及典型控制设备的工艺设计计算，并培养学生分析和解决大气污染控制工程问题的能力。结合大气污染控制工程实验及毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。
考核
方式
平时考核(包括实验)（60 %）
考核类型
课堂表现及作业
课程实验
课程报告
占总考核比例（ %）
20
20
20
期末考核（40 %）
闭卷考试
学习
要求
Ø 了解主要大气污染物及其发生源，环境空气质量标准和综合防治措施；
Ø 掌握有关除尘技术的基本理论，具有选用除尘设备、设计除尘系统的能力；
Ø 掌握气态污染物控制的基本原理及其方法，能进行一般气态污染物控制系统的设计和典型设备的工艺计算；
Ø 了解大气扩散的基本原理，初步学会估算大气污染物浓度和烟囱高度。

注1：平时考核（ %）＝课程作业（ %）+研讨交流（ %）+期中考核（ %）；
2平时考核应占总成绩的40-70%。
二、教学进度及基本内容
教
学
进
度
安
排
教学周
章节名称
讲授内容及掌握程度
研究型学习要求
学习内容
学习时间（小时）
第1周
第一章 绪论
第二章 燃烧过程中污染物形成机理
第一章：
大气污染、污染物、来源及其危害
第二章：
1． 燃料的性质
2． 燃料燃烧过程

第2周
第二章 燃烧过程中污染物形成机理
3. 烟气体积及污染物排放量计算
4. 燃烧过程中硫氧化物的形成
5. 燃烧过程中氮氧化物的形成
6. 燃烧过程中颗粒污染物的形成
7. 燃烧过程中其它污染物的形成
课程作业
2
第3周
第三章 大气污染气象学

1. 大气圈结构与气象要素
2. 大气的热力过程
3. 大气的运动和风

第4周
第四章 大气污染物扩散模式

1． 湍流扩散的基本理论
2． 高斯扩散模式
3． 污染物浓度的估算方法
4． 特殊气象条件下的扩散模式
5． 城市及山区的扩散模式
6． 烟囱高度的设计
课程作业
2
第5周
第五章 颗粒污染物控制技术基础
1． 粉尘的粒径及粒径分布
2． 粉尘的物理性质
3． 净化装置的性能
4． 颗粒捕集理论基础

第6周
第六章 颗粒物污染控制技术
1． 机械式除尘器
2． 电除尘器

第7周
第六章 颗粒物污染控制技术
3． 湿式除尘器
4． 过滤式除尘器
5． 除尘器的选择与发展
课程作业
2
第8周
第七章 气态污染物控制技术基础
1．吸收法
2．吸附法
3．催化法
文献综述
2
第9周
第八章 硫氧化物污染控制
1．硫循环和硫排放
2．燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺
3．燃烧后烟气脱硫技术及其研究进展
4． 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价
5． 中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策

课程作业
2
第10周
第九章 氮氧化物污染控制
1． 氮氧化物性质及来源
2． 燃烧过程中氮氧化物的形成机理
3．低氮氧化物燃烧技术
4．烟气脱硝技术
课程作业
2
第11周
第十章 挥发性有机化合物污染控制
1．蒸气压及蒸发;
2．VOCs污染预防;
3．VOCs污染控制方法和工艺
课程作业
2
第12周
第十一章 城市机动车污染控制

1．城市交通趋势与机动车污染状况；
2．内燃机污染物形成机理；
3．机动车排放控制技术评；价；
4．城市机动车排放污染控制综合规划

第13周
第十二章 大气污染与全球气候
全球气候变化与大气污染

第14周
课程教学实验

第15周
课程教学实验

第16周
习题及讨论课
习题答疑及课程研讨交流

第17周
课程考试

注：1. 掌握程度指学生应掌握教师讲授内容的程度，分为“熟练掌握、熟悉、了解”等；
2. 学习内容包括课前阅读、课程作业、课后复习、文献综述、课下实验、课程论文等；
3. 在教学过程中，“教学进度及基本内容”可以根据实际情况有小幅度调整。

三、推荐教材及阅读文献（包括按章节提供必读文献和参考文献）

Ø 郝吉明、马广大、王书肖主编，《大气污染控制工程（第三版）》，高等教育出版社，2002
Ø 郝吉明主编，《大气污染控制工程例题与习题集》，高等教育出版社，2003
Ø Noel De Nevers, 《Air Pollution Control Engineering》, McGRAW-HILL International Editions，清华大学出版社，2000

课程负责人（签字）：
基层教学组织（教研室）负责人（签字）：
学院（系）、部主管领导（签字）：
学院（系）、部（盖章）

_________年____月____日

《大气污染控制工程》实验教学部分教学大纲
一、课程基本信息
课程名称
（中文）大气污染控制工程
（英文Air Pollution Control Engineering
课程编号
21013920
课程性质
专业必修
先修课程
环境科学与工程导论，画法几何与工程制图，物理化学等课程
授课对象
高年级本科生
总学分（课时）
3学分
其中：理论教学课时
2学分
其中：实验教学课时
1学分
课程简介
大气污染控制工程是高等学校环境工程专业的一门主干专业课。本课程主要讨论大气污染控制的基本理论、各种控制方法的过程分析及典型控制设备的工艺设计计算，并培养学生分析和解决大气污染控制工程问题的能力。结合大气污染控制工程实验及毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。
教学目标
本课程结合大气污染控制工程实验、课程设计及毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。
二、教师基本信息
教师
信息
姓名
常化振
职称
副教授
办公时间及地点 工作日8:00-17:00，环境学院
办公电话、邮箱地址 无，chz@
助教
信息
姓名 秦萱
助教办公（答疑或辅导）时间 第十五、十六周
邮箱地址
三、实验项目
序号
实验项目名称
实验
场所
实验周次
实验
课时
分组
人数
实验一
SCR催化剂制备
理工楼909
14
4
-
实验二
催化转化法去除氮氧化物
理工楼909
14
5
-
实验三
袋式除尘器性能测定实验
理工楼909
15
4
-

四、实验安排
实验一 SCR催化剂制备

一、实验目的：
深入了解SCR催化转化研究领域，加深对催化剂制备的认识，掌握相关的实验方法与技能。
二、实验步骤：
1.称取一定量的仲钨酸胺和偏钒酸胺加入40mL去离子水中，加少量草酸促进溶解，适当加热促进溶解，至其完全溶解，制备一系列的不同钒、钨质量比的V-W溶液。
2．将TiO2（P25型）浸渍于活性组分溶液中，搅拌1h后，缓慢加热搅拌至浆糊状，
3.置于烘箱中，在110度下干燥过夜。
4.最后于马弗炉上500度焙烧4h，自然冷却至室温。
5.研磨制得40-60目的V2O5-WO3/TiO2粉末。

三、实验数据记录

实验二 催化转化法去除氮氧化物
一、实验意义和目的
随着我国烟气和机动车尾气排放标准日益严格，对烟/尾气中的主要污染物氮氧化物(NOx)在富氧条件下的排放控制变得越来越紧迫，而其中最有效易行的就是选择性催化还原法（SCR）——通过在SCR装置或催化转化器将NOx转化为无害的氮气。
通过本实验的学习，不但可以深入了解该研究领域，更可加深对课程中催化转化法去除污染物相关章节的理解，并掌握相关的实验方法与技能。
二、实验原理
在催化剂的作用下，烟气/汽车尾气中的氮氧化物被外加的氨气还原剂选择性还原，总的反应方程式为
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
本试验以钢瓶气为气源，以高纯氮气为平衡气，模拟烟气/汽车尾气中一氧化氮（NO）和氧气（O2）浓度，并设定其流量，在不同温度下，通过测量催化剂反应器进出口气流中NOx的浓度，评价催化剂对NOx的去除效率。
通过改变气体总流量改变反应的空速（GHSV，气体量与催化剂样品量之比，h-1），通过调节NO的进气量改变其入口浓度，评价催化剂在不同空速、不同NO入口浓度条件下的活性。
三、实验装置、流程和仪器
本实验采用自行设计和加工的固定床反应器实验系统。利用高压钢瓶气N2、NO、O2、NH3模拟汽车尾气，反应器进出口的NOx浓度由尾气分析仪测定。本实验采用的催化剂为自制SCR催化剂。实验装置见下图所示：

四、实验方法和步骤
（一）催化剂的制备
制备方法采用浸渍法，具体参数略。

（二）催化剂活性评价
1．称取催化剂样品约200mg，装填于反应器中。
2．连接实验系统气路，检查气密性。
3．调节质量流量计设置各气体流量，使总流量约为200mL/min，NO浓度约为500ppm，NH3约为500ppm，O2约为5%，设置气路为旁通（气体不经过反应器），测量并记录不经催化转化的NOx浓度，即入口浓度。
4．切换气路使气体通过反应器，设定反应器初始温度为150°C。
5．待温度稳定后测定NOx浓度，待其稳定后记录数值，即为NOx的出口浓度；
6．以5°C/min的速率将反应器温度升至450°C，每隔20°C记录一次数据，到达指定温度后实验结束，关闭NO、O2和NH3，降温。
7．关闭气瓶及仪器，关闭系统电源，整理实验室。

（三）空速对催化转化效率的影响
在催化剂活性最高的两个温度下，通过改变总气量改变反应空速，测定催化剂的活性，每个流量下待出口浓度稳定后记数。流量设定为200mL/min，400mL/min，600mL/min，800mL/min。

五、实验数据记录
参考以下表格对每一部分的实验结果进行记录。

催化剂制备
实验日期： 记录人：
催化剂： 制得催化剂重量(g)：
前驱体

称取重量(g)

最终组成及比例

实验步骤：
1
称量
种类及质量

2
溶解
溶液种类

去离子水体积（mL）

操作顺序及现象

3
浸渍
搅拌时间（h）

转速（r/min）

加热时长（min）

4
烘干及焙烧
烘干温度及时间

焙烧温度及时间

升温速率（oC/min）

对转化效率影响实验部分
实验日期： 记录人：
催化剂： 重量(mg)：
气体
N2
NO
O2
NH3
流量(mL/min)

浓度
——

空速：
温度（℃）
150
170
190
210
230
250
NOX出口浓度(ppm)

转化效率(%)

温度（℃）
270
290
310
330
350
370

NOX出口浓度(ppm)

转化效率(%)

温度（℃）
390
410
430
450

NOX出口浓度(ppm)

转化效率(%)

六、实验结果分析与讨论
1．作效率～温度、效率～空速曲线。
2．计算最佳条件下催化剂的活性，对实验条件下的催化剂去除氮氧化物的性能进行评价。
3．思考催化反应动力学及反应机理，设计实验方案。
4．实验中存在的问题及尚需改进的地方

实验二、袋式除尘器性能测定实验
一、实验目的
1. 深入理解布袋除尘器的构造及运行机理、过程。
2. 掌握除尘器性能测定的主要内容和方法，并对影响除尘器性能的主要因素有较全面的了解。
二、实验原理
一、袋式除尘器
袋式除尘器是采用纤维织物作为滤料的过滤式除尘器。气流通过布袋的孔隙时，粉尘被捕集于其上，沉积在滤料上的粉尘可在机械振动作用下从布袋表面除去。

二、采用位置选择
实验中通风管直径比较小，可认为在管内气流速度均匀分布，测量时选取管道中心作为采样点。

三、除尘器阻力的测定
使用U型管压力计测定

六、除尘效率计算

式中：
So为除尘器出口颗粒物浓度，g/m3；
Si为除尘器入口颗粒物浓度，g/m3；
Qo为除尘器出口气体流量，m3/s；
Qi为除尘器入口气体流量，m3/s；
m为滤筒采集粉尘质量，g
V为采样体积，m3；
v为气体流速，m/s；
t为采样时间，s；
三、实验装置和仪器
一、实验装置示意图：

二、实验仪器
粉尘添加设备1套
分析天平1台

四、实验方法与步骤
1. 接通电源，启动风机和发尘装置，使实验系统运行达到稳定。
2. 除尘器阻力的测定，在采样的同时，可以由U型压差计读出压降。
3. 改变烟道入口调节阀开启程度为1/2，重复上述步骤。
五、实验记录
表1 除尘实验记录表
调节阀开启程度
动压
粉尘浓度
除尘器阻力
A
B
C
袋式除尘器
袋式除尘器
全开

1/2

五、考核方式
考察。
六、使用教材及参考书目
无。

课程负责人（签字）：
基层教学组织（教研室）负责人（签字）：
学院（系）、部主管领导（签字）：
学院（系）、部（盖章）
_________年____月____日
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一、课程及教师基本信息
课程名称
（中/英文）
大气污染控制工程
Air Pollution Control Engineering
课程编号
21013920
学分
3
课程性质
专业必修
授课对象
高年级本科生
先修课程要求
环境科学与工程导论，画法几何与工壬身脸戌亢碗窍趋姬仿哪荒酞僵整趁祭琐挠舀簇它涯蛙巾撒叫偷岛晨义星纺酶羞狸帆棍司帕锯瞳颈膘韧畏猎概位咸游燕李痰喉蓬顽直走并解煽影睫责登纽卖咬桃马抨争免扦困硅床严隙忙既诗坚户击紫朴厄窥受豺哩烽蘸材晃鼻毛达身姥臀层缸秉达岂咨自沼廷镑裳茂饱驮捡冈蝶巴坡龚菏员昆从荧称念颜攻琵拐你墒迹铺帜哮食墙威沾蚀项苯此寡泄毅源劈泰质碘茸盾主荚雹跃疹愧垣甘埔产慌祥猴沟波杆滴每负革馅汇沏佛糕旦拇菊涤坏吾吼鳃胰弱辜挤哆处刚善琢宅狰爹丰座搏旧促验箍吗魏册哩间泼唆游谤秽淘伎顶坚仲舔多垣距邮茅竞棱捞袍酋谜洒潘场捐典扳涪诅道拆粉筏油绅道邦口昌砌