МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. К. И. САТПАЕВА
Институт архитектуры и строительства
Кафедра Инженерные системы и сети
«Утверждаю»
Директор института
______________ К. Наурузбаев
«______» ____________ 2011 г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине «Очистка газообразных выбросов»
Специальность 5В075200 «Инженерные системы и сети»
Форма обучения дневная
Всего 3 кредита
Курс 4
Семестр 7
Лекции 30 часов
Практические занятия 15 часов
Рубежный контроль (количество) 2
СРС 45 часов
СРСП 45 часов
Всего аудиторных часов 60
Всего внеаудиторных часов 75
Трудоемкость 135 часов
Курсовая работа 7 семестр
Экзамен 7 семестр
Алматы 2011
Программа курса составлена Кацовичем Алексеем Файвовичем, к. т.н., доцентом кафедры «Инженерные системы и сети» на основании содержания образовательной программы дисциплины «Очистка газообразных выбросов » по специальности 5В075200 «Инженерные системы и сети», ГОСО РК 5.03.001. – 2004, а так же типовых программ, разработанных учебно – методическом отделом КазГАСА совместно с КазНТУ, утвержденных приказом № 000 7 августа 2004г.
Рассмотрена на заседании кафедры «Инженерные системы и сети»
«_____»______________2011 г. Протокол №____________
Зав. кафедрой
Одобрено методическим Советом института «___» _________ 2011 г. Протокол №___________
Наурузбаев
Сведения о преподавателе:
- к. т.н., доцент, в 1971 году закончил КазПТИ по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция». Научно-педагогический стаж - свыше 40 лет; в КазНТУ работает с 2003 года имеет публикации в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе 1 учебник, 3 учебных пособия и ряд методические разработок по данной дисциплине.
Офис: кафедра «Инженерные системы и сети»
Адрес: 050013. Алматы, Сатпаева 22, МУК, к. 210
1. Цели и задачи дисциплины
1.1. Цели преподавания дисциплины. Целью преподавания дисциплины «Очистка газообразных выбросов» является изучение студентами строения атмосферы, особенностей протекающих в ней метеорологических процессов, критериев качества (чистоты) атмосферного воздуха, влияния на состояние окружающей среды выбросов загрязняющих веществ, методики расчета их количества, факторов, определяющих условия эффективного рассеивания вредных выбросов в атмосфере и современных методов очистки газов от дисперсных частиц и токсичных газообразных ингредиентов, устройства и принципа действия современного газоочистного оборудования, а также экономических аспектов применения природоохранных мероприятий.
1.2. Задачи изучения дисциплины. Общие задачей изучения дисциплины является подготовка специалистов, работающих в области проектирования, строительства и эксплуатации систем теплогазоснабжения и вентиляции.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
Знать - характер воздействия загрязняющих веществ на биосферу; строение атмосферы; основные понятия теории турбулентности и турбулентной диффузии в стратифицированной атмосфере; методику определения гидродинамического и теплового подъема струн выброса; принципы нормирования качества атмосферного воздуха; классификацию источников выбросов загрязняющих веществ; методику расчета валовых выбросов загрязняющих веществ и полей их приземных концентраций; методы определения величин предельно допустимых выбросов; методы очистки газов от дисперсных частиц и токсичных газообразных ингредиентов; устройство и принцип действия современного газоочистного оборудования; задачи и методы экологического контроля и принципы разработки подраздела проектов «Охрана воздушного бассейна».
Уметь – определять параметры атмосферного воздуха и оценивать характер воздействия загрязняющих веществ на биосферу; рассчитывать параметры ветрового потока над поверхностью земли и высоту гидродинамического и теплового подъема струи выброса загрязняющих веществ; рассчитывать валовые выбросы загрязняющих веществ, поля их приземных концентраций и необходимую высоту источника выбросов; рассчитывать и производить подбор оборудования для очистки газов от дисперсных частиц и газообразных токсичных ингредиентов; оценивать экономический ущерб от загрязнения атмосферы.
1.3. Пререквизиты: программа дисциплины «Очистка газообразных выбросов» основывается на базе дисциплин: математика, физика, химия, гидравлика и аэродинамика, тепломассообмен, теплогенерирующие установки и вентиляция.
1.4. Постреквизиты: профильные дисциплины специальности «Строительство», предусмотренные рабочим учебным планом специализации.
2. Система оценки знаний студентов.
По кредитной технологии обучения для всех курсов и по всем дисциплинам Казахского национального технического университета им. применяется рейтинговый контроль знаний студентов.
Для каждой дисциплины устанавливаются следующие виды контроля: текущий контроль, рубежный контроль, итоговый контроль (таблица 1).
Таблица 1.
Распределение рейтинговых проценты по видам контроля.
№ вариантов | Вид итогового контроля | Виды контроля | Проценты |
1. | Экзамен | Итоговый контроль Рубежный контроль Текущий контроль | 100 100 100 |
Рейтинг каждой дисциплины, которая включена в рабочий учебный план специальности, оценивается по 100-бальной шкале (таблица 2)
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля
по дисциплине «Очистка газообразных выбросов»
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Недельное количество контроля | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Виды контроля | СР | СР | СР | КЛ1 | СР | СР | СР | СР | РК1 | СР | СР | КЛ2 | СР | СР | РК2 |
Виды контроля: СР- самостоятельная работа, КЛ – коллоквиум, РК - рубежный контроль. | |||||||||||||||
Итоговая оценка по дисциплине определяется по шкале (таблица 3).
Таблица 3
Оценка знаний студентов
Оценка | Буквенный эквивалент | В процентах (%) | В баллах |
Отлично | А А- | 95-100 90-94 | 4 3,67 |
Хорошо | В+ В В- | 85-89 80-84 75-79 | 3,33 3,0 2,67 |
Удовлетворительно | С+ С С- D+ D | 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 | 2,33 2,0 1,67 1,33 1,0 |
Неудовлетворительно | F | 0-49 | 0 |
3.Содержание дисциплины.
3.1. Распределение часов по видам занятий. Тематический план курса составлен в виде таблицы 4, где указаны наименования тем и количество академических часов по всем видам занятий, предусмотренных для каждой темы.
Таблица 4
Наименование темы. | Лекции | Практические знания | СРСП ауд./офис | СРС |
1. Загрязняющие вещества газообразных выбросов. | 2 | - | 3 | 3 |
2. Характеристики атмосферы | 2 | 2 | 3 | 3 |
3. Основные понятия теории турбулентности и турбулентной диффузии | 2 | - | 3 | 3 |
4. Диффузия загрязняющих веществ в воздухе | 2 | 2 | 3 | 3 |
5. Гидродинамический и тепловой подъем струи выбросов | 2 | - | 3 | 3 |
6. Требования к качеству воздуха | 2 | 2 | 3 | 3 |
7. Источники выбросов загрязняющих веществ. | 2 | - | 3 | 3 |
8. Расчет приземных концентраций загрязняю-щих веществ | 2 | 2 | 3 | 3 |
9. Определение минимальной высоты источников выбросов и установление ПДВ | 2 | - | 3 | 3 |
10. Очистка газов от дисперсных частиц (I часть) | 2 | 2 | 3 | 3 |
11. Очистка газов от дисперсных частиц (II часть) | 2 | - | 3 | 3 |
12. Очистка газов от оксидов серы | 2 | 2 | 3 | 3 |
13. Очистка газов от оксидов азота | 2 | - | 3 | 3 |
14. Контроль качества воздуха | 2 | 3 | 3 | 3 |
15. Разработка нормативов выбросов загрязняющих веществ | 2 | - | 3 | 3 |
Всего (часов) | 30 | 15 | 45 | 45 |
3.2. Наименование тем лекционных занятий и их содержание.
Лекция 1. Загрязняющие вещества газообразных выбросов..
Актуальность проблемы охраны окружающей среды. Факторы, определяющие остроту проблемы охраны окружающей среды. Основные источники загрязнения атмосферы. Общие представления о процессе круговорота в природе веществ и энергии. Воздействие основных загрязнителей атмосферы на биосферу.
Лекция 2. Характеристики атмосферы.
Основные характеристики атмосферы. Строение атмосферы и характеристики её отдельных зон. Земля и атмосфера – сложная динамическая система с внешним источником энергии – солнцем. Характер изменения основных параметров состояния воздуха по высоте тропосферы. Характеристика «устойчивости» атмосферы.
Лекция 3. Основные понятия теории турбулентности и турбулентной диффузии.
Турбулентный характер движения воздуха в тропосфере. Изменение скоростей воздушного потока по высоте тропосферы. Пульсации скоростей и давлений в турбулентном воздушном потоке. Степень турбулентности воздушного потока. Изотропная и анизотропная турбулентность потока. Механизм «молярного» переноса в турбулентном потоке.
Лекция 4. Диффузия загрязняющих веществ в воздухе.
Процессы турбулентной диффузии в стратифицированной атмосфере.
Взаимосвязь вертикальных градиентов параметров воздуха и пульсационных составляющих турбулентного потока. Понятие о температурной стратификации атмосферы и сухоадиабатическом градиенте температуры. Варианты изменения градиента температуры в пограничном слое воздуха. Характер распространения струи газообразных выбросов в атмосфере при различных значениях градиента температуры воздуха.
Лекция 5. Гидродинамический и тепловой подъем струи выбросов.
Понятие об эффективной высоте рассеивания. Гидродинамический подъем струи выбросов и факторы, определяющие его величину. Факельный выброс газовоздушного потока. Расчет диаметра устья источника и скорости выхода газов при факельном выбросе. Тепловой подъем струи выбросов и факторы, определяющие его величину. Понятие об опасной скорости ветра и порядок её определения.
Лекция 6. Требования к качеству воздуха.
Нормирование качества атмосферного воздуха – механизм охраны окружающей среды. Понятие о ПДК загрязняющих веществ. Виды ПДК. Условия, определяющие чистоту воздушного бассейна. Недостатки ПДК как показателя, регламентирующего качество воздуха. Понятие о предельно допустимых выбросах (ПДВ) загрязняющих веществ. Санитарно-защитные зоны (ССЗ), санитарные разрывы и полосы отчуждения.
Лекция 7. Источники выбросов загрязняющих веществ.
Передвижные и стационарные источники выбросов загрязняющих веществ. Точечные, линейные и площадные источники выбросов загрязняющих веществ. «Горячие» (технологические) и «холодные» (вентиляционные) выбросы загрязняющих веществ. «Высокие» и «низкие», «внешние» и «внутренние» источники выбросов загрязняющих веществ. Методики расчета валовых выбросов загрязняющих веществ.
Лекция 8. Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ.
Условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Порядок определения приземных концентраций загрязняющих веществ при изотропной турбулентной диффузии. Порядок определения приземных концентраций загрязняющих веществ от источников вентиляционных и технологических выбросов при анизотропной турбулентной диффузии. Порядок определения расстояний от источника выброса до точек с максимальными приземными концентрациями загрязняющих веществ.
Лекция 9. Определение минимальной высоты источников и установление ПДВ.
Методика расчета минимальной высоты источников вентиляционных выбросов. Методика расчета минимальной высоты источников технологических выбросов. Правила разработки нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ). Методика определения значений ПДВ загрязняющих веществ.
Лекция 10. Очистка газов от дисперсных частиц (I часть).
Классификация пылей по дисперсному составу. Классификация пылеуловителей и оценка эффективности их работы. Конструкции и принцип действия пылеосадочных камер. Конструктивные схемы и принцип действия инерционных пылеуловителей. Принцип действия и конструкции циклонных пылеуловителей. Блоки циклонов и батарейные циклоны.
Лекция 11. Очистка газов от дисперсных частиц (II часть).
Устройство и принцип действия ротационных пылеуловителей. Устройство и принцип действия вентиляторных пылеуловителей. Аппараты мокрой очистки газов: центробежные скрубберы, мокропрутковые пылеуловители, скрубберы с коагуляторами Вентури, пенные и барботажные пылеуловители. Конструктивные схемы и принцип действия масляных фильтров. Устройство и работа рукавных и губчатых фильтров.
Лекция 12. Очистка газов от оксидов серы.
Источники образования оксидов серы. Классификация методов очистки газов от оксидов серы. «Сухие» методы очистки газов от оксидов серы: «обычный» известняковый метод, известняковый метод с «кипящим» слоем, процесс «лифак». «Мокрые» методы очистки: магнезитовый, сульфитный, аммиачный и изветково-известняковый методы очистки газов от оксидов серы.
Лекция 13. Очистка газов от оксидов азота.
Особенности процесса образования оксидов азота. Факторы, влияющие на интенсивность процессов образования оксидов азота. «Режимные» мероприятия, обеспечивающие снижение валового выброса оксидов азота. Радикальные методы очистки газов от оксидов азота: низкотемпературный селективный метод католического восстановления оксидов азота аммиаком, метод некаталитического восстановления оксидов азота аммиаком.
Лекция 14. Контроль качества воздуха.
Цели и задачи государственного экологического контроля. Пути осуществления государственного экологического контроля. Комплекс мер, входящих в государственный экологический контроль. Инспекторские экологические проверки. Аналитический и камеральный контроль. Производственный экологический контроль и производственный мониторинг. Единая государственная система мониторинга окружающей среды – многоцелевая информационная система.
Лекция 15. Разработка нормативов выбросов загрязняющих веществ.
Основные задачи, решаемые при разработке подраздела по охране воздушного бассейна. Перечень вопросов, рассматриваемых в подразделе «Охрана воздушного бассейна». Характеристика уровня загрязнения атмосферного воздуха в районе расположения объекта. Воздействие объекта на атмосферный воздух и характеристика источников выброса загрязняющих веществ. Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Установление величин ПДВ и ВСВ. Определение размеров СЗЗ. Стоимость и экономическая эффективность проектируемых воздухоохранных объектов и мероприятий.
3.3. Наименование тем практических занятий и их содержание.
Тема работы 1. Оценка параметров атмосферного воздуха и воздействия загрязняющих веществ на биосферу.
Расчет численных величин давления, температуры, плотности и влагосодержания атмосферного воздуха на различных высотах. Оценка «устойчивости» атмосферы и характера воздействия на биосферу загрязняющих веществ.
Тема работы 2. Расчет параметров ветрового потока над поверхностью земли.
Методика определения скорости ветрового потока на различных высотах и над участками поверхности земли с различными значениями абсолютной шероховатости. Графическая интерпретация результатов расчета.
Тема работы 3. Расчет высоты гидродинамического и теплового подъема струи выбросов.
Методика расчет высоты гидродинамического подъема струи выбросов. Расчет диаметра устья источника и скорости загрязняющих веществ. Методика расчета высоты теплового подъема струи выбросов.
Тема работы 4. Расчет валовых выбросов загрязняющих веществ.
Методики определения валовых выбросов твердых частиц, оксидов серы, оксидов углерода, оксидов азота и других загрязняющих веществ предприятиями теплоэнергетики, машиностроительными, металлообрабатывающими и другими промышленными предприятиями.
Тема работы 5. Расчет полей приземных концентраций загрязняющихвеществ и высоты источников выбросов.
Расчет полей приземных концентраций загрязняющих веществ при выбросе «холодной« и «горячей» газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем и из источников других типов. Определение минимальной высоты источников вентиляционных и технологических выбросов.
Тема работы 6. Расчет и проектирование системы очистки газов от оксидов серы.
Методика расчета системы очистки газов от оксидов серы мокрым известково-известняковым методом. Разработка конструктивной схемы полого форсуночного абсорбера. Оценка эффективности применения мероприятий по защите атмосферы от вредного воздействия выбросов оксидов серы.
Тема работы 7. Расчет и проектирование системы очистки газов от оксидов азота.
Методики расчета систем очистки газов методом селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком и высокотемпературным методом некаталитического восстановления оксидов азота аммиаком. Расчет системы рециркуляции дымовых газов в топку котельного агрегата.
3.4. Самостоятельная работа студентов под руководством преподавателя (СРСП)
1. Влияние экологических факторов на развитие общества.
2. Влияние хозяйственной деятельности на состояние атмосферы.
3. Пути оздоровления атмосферы.
4. Распространение примесей в тропосфере.
5. Возникновение и размеры «застойных» циркуляционных зон.
6. Использование нормативов в практике защиты атмосферы.
7. Методы расчета валовых выбросов загрязняющих веществ.
8. Методика расчета приземных концентраций загрязняющих веществ.
9. Методика расчета минимальной высоты источников выбросов.
10. Методы определения дисперсного состава пыли.
11. Обработка результатов анализа дисперсного состава пыли.
12. Очистка газов от сероводорода.
13. Комбинированна очистка газов от оксидов серы и азота.
14. Технические средства контроля ИЗА.
15. Экономическая оценка загрязнения воздушной среды.
3.5. Самостоятельная работа студентов (СРС)
1. Экологические аспекты устойчивого развития общества.
2. Круговорот веществ и энергии в биосфере.
3. Состав и значение атмосферы.
4. Парниковый эффект.
5. Подъем струи выбросов в атмосфере.
6. Основы нормирования загрязнений.
7. Определение валовых выбросов загрязняющих веществ.
8. Определение приземных концентраций загрязняющих веществ.
9. Методика определения ПДВ.
10. Методика расчета пылеосадочных камер.
11. Методика расчета циклонных пылеуловителей.
12. Методика расчета скруббера системы очистки газов от оксидов серы.
13. Методика расчета системы рециркуляции дымовых газов.
14. Средства измерения состава газовых сред.
15. Методика оценки экономического ущерба от загрязнения атмосферы.
График проведения занятий.
Таблица 5
№ | Дата | время | Наименование |
Лекции | |||
1 | Загрязняющие вещества газообразных выбросов. | ||
2 | Характеристики атмосферы | ||
3 | Основные понятия теории турбулентности и турбулентной диффузии | ||
4 | Диффузия загрязняющих веществ в воздухе | ||
5 | Гидродинамический и тепловой подъем струи выбросов. | ||
6 | Требования к качеству воздуха | ||
7 | Источники выбросов загрязняющих веществ. | ||
8 | Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ | ||
9 | Определение минимальной высоты источников выбросов и установление ПДВ | ||
10 | Очистка газов от дисперсных частиц (I часть) | ||
11 | Очистка газов от дисперсных частиц (II часть) | ||
12 | Очистка газов от оксидов серы | ||
13 | Очистка газов от оксидов азота | ||
14 | Контроль качества воздуха | ||
15 | Разработка нормативов выбросов загрязняющих веществ | ||
Практические занятия | |||
1 | Оценка параметров атмосферного воздуха и воздействия загрязняющих веществ на биосферу. | ||
2 | Расчет параметров ветрового потока над поверхностью земли. | ||
3 | Расчет высоты гидродинамического и теплового подъема струн выбросов. | ||
4 | Расчет валовых выбросов загрязняющих веществ. | ||
5 | Расчет полей приземных концентраций загрязняющих веществ и высоты источников выбросов. | ||
6 | Расчет и проектирование системы очистки газов от оксидов серы. | ||
7 | Расчет и проектирование системы очистки газов от оксидов азота. |
4. Учебно-методические материалы по дисциплине.
4.1. Основная литература
1. Тонкопий и экономика природопользования. Алматы: Экономикс, 2003.
2. Хван экология. Ростов-на-Дану: «Феникс», 2003.
3. Серкин и технология защиты воздушного бассейна. Алматы: КазГАСА, 2000.
4. Рихтер электрические станции и защита атмосферы. Москва: «Энергия», 1975.
4.2. Дополнительная литература
5. Сборник методик по расчету выбросов вредных веществ в атмосферу различными производствами. Алматы: КазЭКОЭКСП, 1996.
6. РДН211.2.01.01-97. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Алматы, 1997.
7. Пирумов воздуха. Москва: «Стройиздат», 1974.
8. , Пейсахов и очистка газов. Москва: «Металлургия», 1968.
9. Лихтенштейн систем очистки газов от оксидов серы мокрым известково-известняковым методом. Алма-Ата: КазГАСА, 1990.
10. , Кацович рециркуляции дымовых газов в топочный объем для снижения образования оксидов азота. Алма-Ата: КазГАСА, 1990.
11. Лихтенштейн систем высокотемпературного некаталитического восстановления оксидов азота из продуктов горения аммиаком. Алма-Ата: КазГАСА, 1990.
12. Лихтенштейн установок селективного каталитического восстановления оксидов азота из продуктов сгорания топлива аммиаком. Алматы: КазГАСА, 1995.
13. Лихтенштейн установок очистки дымовых газов от оксидов азота и серы озонно-аммиачным методам. Алматы: КазГАСА, 1995.
14. Лихтенштейн продуктов сжигания топлива от оксидов азота и серы электронно-лучевым методом. Алматы: КазГАСА, 1995.
15. СанПиН № 000. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы. Министерство здравоохранения РК, 2005.
16. , Гаврилова очистка газов от сернистых соединений. Москва: «Наука», 1969.
17. Преображенский измерения и приборы. Москва: «Энергия», 1978.
18. Лихтенштейн оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы котельными и определение экономической эффективности природоохранных мероприятий. Алматы: ААСИ, 1990.
19. Экологический кодекс Республики Казахстан. Астана, 2007.
20. Инструкция по проведению оценки воздействия намечаемой хозяйственной или иной деятельностью на окружающую среду при разработке предплановой, предпроектной и проектной документации. Астана, 2007.
Содержание:
1. Цели и задачи дисциплины…………………………………………3
2. Система оценки знаний студентов ……………………………....3
3. Содержание дисциплины..……………………………………….…4
4. Учебно – методические материалы по дисциплине. . ……………8
