熱動(dòng)專業(yè)“清潔燃燒技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

摘要：“清潔燃燒技術(shù)”課程是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)特色課程，對于學(xué)生掌握化石燃料尤其是煤燃燒過程中污染物的生成和控制機(jī)理，以及不同的新型清潔燃燒技術(shù)的原理、方法和運(yùn)行機(jī)制具有重要作用。由于相關(guān)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，因此對教學(xué)內(nèi)容也提出了更高的要求。針對上海理工大學(xué)教學(xué)和研究的特色，對教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，提出將國內(nèi)外相關(guān)的最先進(jìn)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)作為教學(xué)的主要側(cè)重內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)，開拓學(xué)生的視野。

關(guān)鍵詞：熱能動(dòng)力；清潔燃燒；教學(xué)內(nèi)容

作者簡介：金晶（1963-），女，山東濟(jì)南人，上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，教授；林郁郁（1984-），男，安徽金寨人，上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師。（上海 200093）

基金項(xiàng)目：本文系2011年度上海市教委重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：1K12301001））、2011～2012年度上海理工大學(xué)研究生核心課程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：11000050）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）34-0093-02

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國之一。長期以來，煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占主導(dǎo)地位，而且在今后相當(dāng)長的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不可能會(huì)有根本性的改變。煤作為一次能源，其利用方式主要是燃燒，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年生產(chǎn)煤炭總量的80%直接用于燃燒。能源消費(fèi)尤其是煤炭直接作為能源燃燒是造成當(dāng)今環(huán)境惡化的一個(gè)主要原因。20世紀(jì)重大的大氣環(huán)境污染事件，如酸雨、臭氧減少、全球氣候變暖、光化學(xué)煙霧污染、城市煤煙霧等都與燃煤有關(guān)。大氣中的主要污染物（硫氧化物、氮氧化物、煙塵、顆粒物、有機(jī)污染物、重金屬）的主要來源都是煤的燃燒，這些污染物對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的損害。[1]

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，節(jié)能減排成為我國“十一五”規(guī)劃的戰(zhàn)略目標(biāo)。因此研究和開發(fā)新型、高效燃煤污染物排放控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤炭高效、潔凈、經(jīng)濟(jì)利用已成為我國面臨的重大任務(wù)。[2]

在這種背景下，上海理工大學(xué)（以下簡稱“我校”）能源與動(dòng)力工程學(xué)院及時(shí)修改本科生及研究生的培養(yǎng)計(jì)劃和培養(yǎng)方案，自2000年起，在熱動(dòng)專業(yè)本科生的培養(yǎng)計(jì)劃中加設(shè)了“清潔燃燒技術(shù)”課程。該課程面向能源與環(huán)境工程、動(dòng)力機(jī)械工程、制冷與空調(diào)工程以及工程熱物理四個(gè)專業(yè)方向開設(shè)，同時(shí)也面向環(huán)境工程（大氣污染控制工程）專業(yè)；在熱能工程學(xué)科研究生的培養(yǎng)計(jì)劃中也加設(shè)了“清潔燃燒技術(shù)”課程。

一、課程定位

我校的辦學(xué)定位是科研教學(xué)型。上海理工大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)是國家級的特色專業(yè)，得到了“國家本科教學(xué)質(zhì)量工程”的支持，同時(shí)也是上海市教學(xué)高地。“清潔燃燒技術(shù)”課程是熱能動(dòng)力工程專業(yè)的特色課程，是熱動(dòng)專業(yè)以及大氣污染控制工程專業(yè)的主要專業(yè)必修課，同時(shí)也是熱能工程學(xué)科研究生的核心課程。

“清潔燃燒技術(shù)”課程密切結(jié)合科學(xué)研究，可以開闊和豐富學(xué)生的知識(shí)面和眼界，了解本行業(yè)內(nèi)的前沿技術(shù)和發(fā)展動(dòng)向，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，該課程對于訓(xùn)練學(xué)生的思維能力、形成對客觀世界的正確認(rèn)識(shí)和提高學(xué)生的內(nèi)在素質(zhì)具有重要作用。

“清潔燃燒技術(shù)”課程的教學(xué)水平直接影響相關(guān)專業(yè)的質(zhì)量。因此，建設(shè)好“清潔燃燒技術(shù)”課程，對于提高我校本科教學(xué)質(zhì)量，增加我校在國內(nèi)的影響和知名度具有重要意義，并對我國的工科高等教育水平的提高，亦有一定的影響和促進(jìn)作用。

2000年至今，“清潔燃燒技術(shù)”課程對于熱能工程方向的學(xué)生來說是專業(yè)選修課，共32學(xué)時(shí)；對于大氣污染控制工程專業(yè)的學(xué)生來說是專業(yè)必修課，共48學(xué)時(shí)；而對于熱能工程學(xué)科的研究生來說是必修課程，共36學(xué)時(shí)。

二、授課內(nèi)容設(shè)計(jì)

“清潔燃燒技術(shù)”課程的特點(diǎn)在于不同于傳統(tǒng)的理論基礎(chǔ)課程，其授課內(nèi)容更新很快。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，授課內(nèi)容也需要隨時(shí)更新。要求授課教師要有堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)，掌握國際上最前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展水平。

上海理工大學(xué)是我國進(jìn)行燃煤污染物排放控制技術(shù)研究和培養(yǎng)該領(lǐng)域高層次人才的重要基地，近年來在煤的清潔燃燒方面進(jìn)行了大量的深入的研究，承擔(dān)完成了多項(xiàng)國家自然基金項(xiàng)目、國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目、國家科技支撐項(xiàng)目，“973”項(xiàng)目，上海市科委等多項(xiàng)課題研究，并取得了多項(xiàng)國際先進(jìn)水平的研究成果。這些科研活動(dòng)為“清潔燃燒技術(shù)”課程的教學(xué)提供了豐富的資料和信息，對“清潔燃燒技術(shù)”的教學(xué)改革起到了很大的推動(dòng)作用。科研項(xiàng)目不僅取得了大量成果，同時(shí)也為“清潔燃燒技術(shù)”的師資培養(yǎng)提供了良好的平臺(tái)。

我校“清潔燃燒技術(shù)”課程曾使用過的教材是1998年科學(xué)技術(shù)出版社出版的《煤的清潔燃燒》，作者是毛健雄。2011年我校教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫了《燃煤污染物排放控制技術(shù)》教材，并在2012年1月公開出版。該教材是根據(jù)我校教學(xué)特色以及學(xué)科的研究特色進(jìn)行編寫的。系統(tǒng)地闡述了大氣污染NOx、SOx的生成機(jī)理及其排放控制技術(shù)，介紹敘述了國內(nèi)外前沿的煤清潔燃燒技術(shù)的最新研究成果，同時(shí)也大量引用了能源與動(dòng)力工程學(xué)院教師及研究生們的研究成果。教材針對性強(qiáng)、內(nèi)容新穎，為我校相關(guān)專業(yè)本科生奠定了理論基礎(chǔ)，拓展了專業(yè)知識(shí)面。使學(xué)生在掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)的同時(shí)，能夠獲得相關(guān)理論知識(shí)和工程應(yīng)用背景知識(shí)，并通過相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)獲得感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐機(jī)會(huì)，強(qiáng)調(diào)了“清潔燃燒技術(shù)”課程的工程應(yīng)用性，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際的能力和素養(yǎng)。

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以系統(tǒng)了解化石燃料尤其是煤燃燒過程中污染物的生成和控制機(jī)理，進(jìn)而掌握不同的新型清潔燃燒技術(shù)的原理、方法和運(yùn)行機(jī)制。了解國內(nèi)外相關(guān)的最先進(jìn)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。課程側(cè)重硫氧化物、氮氧化物、超細(xì)粉塵、重金屬污染物、碳氧化物、碳?xì)浠衔锏纳蓹C(jī)理、控制方法和關(guān)鍵技術(shù)的介紹。

在教學(xué)過程中，通過不同形式的教學(xué)活動(dòng)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中，由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，及時(shí)廣泛地查閱國內(nèi)外相關(guān)的學(xué)術(shù)研究報(bào)道，掌握前沿動(dòng)態(tài)。[3，4]

“清潔燃燒技術(shù)”課程先后介紹了燃煤污染物的燃燒前控制技術(shù)、燃燒中的生成控制技術(shù)、燃燒后的凈化技術(shù)以及先進(jìn)的煤燃燒高效低污染發(fā)電技術(shù)。內(nèi)容主要包括：燃煤污染物帶來的環(huán)境問題，國內(nèi)外最新的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；燃煤污染物爐前控制技術(shù)，主要包括選煤技術(shù)、型煤技術(shù)和水煤漿技術(shù)；硫氧化物的產(chǎn)生和爐內(nèi)控制技術(shù)；氮氧化物的產(chǎn)生和爐內(nèi)控制技術(shù)，重點(diǎn)闡述燃料分級燃燒技術(shù)原理，總結(jié)上海理工大學(xué)的相關(guān)研究成果；重金屬污染物汞的排放控制技術(shù)；煙氣凈化技術(shù)，主要包括靜電除塵、煙氣脫硫、煙氣脫硝技術(shù)；二氧化碳排放控制技術(shù)，主要介紹了O2/CO2混合富氧燃燒技術(shù)、化學(xué)鏈燃燒技術(shù)的原理和上海理工大學(xué)相關(guān)研究成果；先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，主要包括大型循環(huán)流化床技術(shù)、燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)技術(shù)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、超超臨界技術(shù)。

三、結(jié)論

“清潔燃燒技術(shù)”課程是當(dāng)今國內(nèi)能源動(dòng)力類學(xué)生的專業(yè)前沿課程之一，是我校熱動(dòng)專業(yè)的專業(yè)特色課程和熱能工程學(xué)科研究生的核心課程。該課程的教學(xué)內(nèi)容既應(yīng)考慮二級學(xué)科劃分的能源動(dòng)力類專業(yè)結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，又應(yīng)體現(xiàn)新的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)逐漸淡化原有的二級學(xué)科色彩、強(qiáng)調(diào)拓寬專業(yè)口徑的特色，還要根據(jù)相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速的特點(diǎn)，密切跟蹤國內(nèi)外的前沿技術(shù)，及時(shí)更新和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。通過對“清潔燃燒技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的探討，確定了以燃煤污染物生成機(jī)理及其相關(guān)控制技術(shù)原理與方法作為基本的教學(xué)內(nèi)容，以國內(nèi)外最新相關(guān)技術(shù)的原理及發(fā)展前沿作為教學(xué)的拓展內(nèi)容，以期豐富學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、開闊學(xué)生的眼界、提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]金晶，張守玉，郝小紅，等.燃煤污染物排放控制技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]毛健雄，等.煤的清潔燃燒[M].北京：科學(xué)出版社，1998.

[3]王保文，王為術(shù)，高傳昌.電廠熱能動(dòng)力工程專業(yè)“燃燒學(xué)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J].中國電力教育，2010，（30）：100-101.

[4]夏德宏，姜澤毅.熱能與動(dòng)力工程專業(yè)專業(yè)課之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)化[J].中國教育技術(shù)裝備，2011，（15）：19-21.

（責(zé)任編輯：孫晴）