“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計分析

摘要：“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”課程主要面向于熱能工程專業(yè)的研究生。課程主要涉及煤燃燒過程，描述其中污染物NOX、SOX等的生成。課程最終闡明控制污染物排放的機理及相關(guān)各種先進燃燒技術(shù)過程及其方法、設(shè)備及實踐。結(jié)合上海理工大學(xué)的教學(xué)和研究特色以及國家核電上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院、華電電力科學(xué)研究院的科研及工程實踐特點，對于教學(xué)內(nèi)容進行了探討，提出主要教學(xué)內(nèi)容為先進燃燒技術(shù)的實踐，從而提高學(xué)生在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的科研及工程實踐能力。

關(guān)鍵詞：先進燃燒技術(shù)；熱能工程；研究生；實踐

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

基金項目：本文系2013～2014年度上海理工大學(xué)研究生實踐課程建設(shè)項目（項目編號：541330121）的研究成果。

中圖分類號：G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0118-02

在我國能源一次消費中，煤炭的比率為70%左右，這種情況也將一直持續(xù)較長時間。作為一次能源，煤的利用方式主要是燃燒，而煤的直接燃燒正是當(dāng)今環(huán)境惡化的一個主要原因，燃煤是很多環(huán)境問題比如臭氧層空洞、酸雨、光化學(xué)煙霧、全球溫室效應(yīng)等的重要原因。直接燃煤過程大量生成NOX、SOX、重金屬顆粒物、顆粒物、煙塵等污染物，從而嚴(yán)重危害了生態(tài)環(huán)境和人類健康。[1-3]

節(jié)能減排已經(jīng)成為我國“十二五”規(guī)劃的重要目標(biāo)。國務(wù)院發(fā)文中明確提出，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值要不斷提高，在“十二五”末期全國目標(biāo)值為4.5萬億元。同時政策明確提出加強各種措施比如污染治理、節(jié)能改造等，因此在我國開發(fā)新型先進燃煤污染物排放控制技術(shù)，并將其推廣于實際工程實踐非常重要。[2]

因此，上海理工大學(xué)（以下簡稱“我校”）能源與動力工程學(xué)院將自2014年起，面向熱能工程方向的研究生開設(shè)課程“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”，從而在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上針對工程實踐中的實際問題，使學(xué)生從實踐中掌握技術(shù)工藝和相應(yīng)裝備的詳細(xì)研發(fā)及設(shè)計方法，掌握安裝、運行、調(diào)試、檢測等及相關(guān)具體問題的解決方法，掌握相關(guān)污染物排放測試分析的詳細(xì)手段及相關(guān)設(shè)備的實踐操作方法，提高學(xué)生綜合分析和解決科研及工程實際問題的能力。

一、課程定位

我校的辦學(xué)定位是科研教學(xué)型。“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”課程是我校熱能工程學(xué)科研究生的核心及特色課程。課程涉及科研和工程實踐，加強學(xué)生思維的廣度和深度，使學(xué)生對專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的科技動向及實際工程運用等進一步掌握，從而培養(yǎng)具有理論和實踐知識的綜合型專業(yè)人才。因此，為了我校研究生培養(yǎng)質(zhì)量的提升，必須建設(shè)好“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”課程。這也可進一步提升我校在國內(nèi)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知名度，同時亦有助于提高我國研究生教育中工科學(xué)科的教育水準(zhǔn)。

二、教學(xué)設(shè)計

課程“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”實踐性強，涉及不同的科研及工程實踐且不斷變化。我校一直進行煤的燃燒技術(shù)研究，在研究控制污染物排放的技術(shù)時也獨具特色，一直是我國相關(guān)領(lǐng)域尖端人才培養(yǎng)的陣地之一。主要合作單位上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院主要從事火電、清潔能源、新能源三大領(lǐng)域的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)研究，曾獲得國家科技進步一等獎1項、二等獎2項，在火力發(fā)電設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備自主創(chuàng)新方面有著很強的綜合實力。合作單位華電電力科學(xué)研究院主要從事火力發(fā)電技術(shù)研究、煤炭檢驗檢測及清潔高效利用研究、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)咨詢及檢驗檢測、分布式能源技術(shù)研究等，是華電集團公司和電力行業(yè)發(fā)電技術(shù)研究和技術(shù)創(chuàng)新的機構(gòu)，同時也是集團公司國內(nèi)外技術(shù)合作及人才培養(yǎng)和員工技能培訓(xùn)的平臺。多年來，這些單位一直在深入研究潔凈煤燃燒技術(shù)及機理，完成了多項課題研究，如“973”、“863”計劃，國家自然科學(xué)基金，上海市科委及企業(yè)合作等項目。相關(guān)研究成果豐厚，多項在國際或國內(nèi)達(dá)到先進水平。所有的科研及工程實踐為課程“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計帶來了大量的經(jīng)驗和材料，同時也帶來優(yōu)秀的平臺培養(yǎng)了此課程的師資，進一步為學(xué)生實踐提供優(yōu)良的服務(wù)。除此之外，學(xué)院還分別與上海工業(yè)鍋爐研究所、上海鍋爐廠有限公司、上海外高橋發(fā)電廠等多家企業(yè)建立了長期的實踐教學(xué)基地。

另外，我校自2000年以來，一直開設(shè)“清潔燃燒技術(shù)”課程，曾使用過的教材是《煤的清潔燃燒》，此教材由科學(xué)技術(shù)出版社于1998年出版，作者是毛健雄。后來使用的教材是由我校金晶教授領(lǐng)銜的教學(xué)團隊于2011年編寫的《燃煤污染物排放控制技術(shù)》，此教材公開出版于2012年1月。教材對硫氧化物、氮氧化物等污染物在煤的燃燒過程中的生成進行了詳細(xì)的描述，并對控制這些污染物排放的相關(guān)技術(shù)進行了翔實的敘述。“清潔燃燒技術(shù)”課程的開設(shè)和相關(guān)教材的使用或編寫為“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”課程教學(xué)和教材編寫提供了豐富的經(jīng)驗。[1，4]

本課程內(nèi)容主要涉及燃煤污染物的生成機理、控制其排放的先進燃燒技術(shù)及相關(guān)設(shè)備等，加強了熱能工程專業(yè)研究生的理論及工程實踐基礎(chǔ)，提高實踐能力。課程涵蓋：水煤漿、型煤、選煤等在爐前控制污染物排放的技術(shù)；SOX、NOX的產(chǎn)生及在爐內(nèi)控制其排放的技術(shù)；控制汞等重金屬排放的技術(shù)；煙氣脫硝、脫硫、靜電除塵等煙氣凈化技術(shù)；化學(xué)鏈燃燒、富氧燃燒等控制CO2排放的技術(shù)；700℃超超臨界燃煤發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、燃—蒸聯(lián)合循環(huán)、大型循環(huán)流化床等先進發(fā)電技術(shù)等。課程屬實踐背景很強的技術(shù)性課程，既關(guān)注學(xué)生對先進燃燒技術(shù)及其相關(guān)燃燒現(xiàn)象和機理的理解，又要突出技術(shù)工藝研發(fā)、設(shè)計和相應(yīng)燃燒裝備的了解、研發(fā)及設(shè)計，同時突出技術(shù)工藝及燃燒設(shè)備的運行、調(diào)試、檢修、相關(guān)污染物排放測試等實踐方法的掌握等。通過課程的教學(xué)，使學(xué)生加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，掌握基本實驗方法，鍛煉動手實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

課程分為理論教學(xué)部分和實踐教學(xué)部分。目前，“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”課程共36學(xué)時，其中理論教學(xué)學(xué)時為18學(xué)時，著重于理論基礎(chǔ)和工程背景；實踐教學(xué)內(nèi)容為18學(xué)時，著重于專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實踐過程。[2，5]

理論教學(xué)充分使用多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，是學(xué)生直觀了解燃煤污染物的生成機理、控制其排放的先進燃燒技術(shù)、相關(guān)燃燒設(shè)備等，初步講授技術(shù)工藝和相應(yīng)裝備的研發(fā)、設(shè)計、運行調(diào)試方法、相關(guān)污染物排放測試分析的基本手段。教師應(yīng)促使學(xué)生主動參與教學(xué)過程，加強教學(xué)互動，同時和學(xué)生一起對國內(nèi)外相關(guān)的學(xué)術(shù)報道、設(shè)計方法及標(biāo)準(zhǔn)、工程動態(tài)等進行查閱，并促使學(xué)生參與多媒體課件以及網(wǎng)站的制作過程，使學(xué)生真正成為課程的建設(shè)者。

實踐教學(xué)針對工程實踐中的實際問題，鼓勵導(dǎo)師帶領(lǐng)學(xué)生直接進行科研及工程實踐，使學(xué)生從實踐中掌握技術(shù)工藝和相應(yīng)裝備的詳細(xì)研發(fā)及設(shè)計方法，掌握安裝、運行、調(diào)試、檢測等及相關(guān)具體問題的解決方法，掌握相關(guān)污染物排放測試分析的詳細(xì)手段及相關(guān)設(shè)備的實踐操作方法。提高學(xué)生綜合分析、創(chuàng)新及解決工程實際問題的能力。教學(xué)過程中也同時在實踐的基礎(chǔ)上嘗試讓學(xué)生進一步參與編寫和完善具有特色的實踐教學(xué)材料，以進一步完善實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解我國的能源構(gòu)成、生產(chǎn)及消耗特點、大氣污染現(xiàn)狀、大氣污染物與工業(yè)燃燒設(shè)備燃燒及產(chǎn)物排放的關(guān)系，掌握化石燃料（主要是煤炭）燃燒過程中污染物產(chǎn)生的機理，掌握先進燃燒方法及在燃燒前、燃燒過程中和燃燒后的燃燒產(chǎn)物中減輕和控制污染物生成與排放的先進燃燒技術(shù)措施，并使研究生獲得對先進燃燒技術(shù)主要設(shè)備的認(rèn)識和了解，并掌握燃燒技術(shù)工藝及設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計、安裝、調(diào)試、測試、運行、檢修等方法，具備相應(yīng)的研發(fā)、設(shè)計計算能力及工程實踐技能。

三、結(jié)論

課程“先進燃燒技術(shù)應(yīng)用實踐”是當(dāng)今我校熱能工程學(xué)科研究生的專業(yè)特色及核心課程。建設(shè)此課程與學(xué)校能動或熱工類專業(yè)本質(zhì)相符合。在依據(jù)科技發(fā)展和遵循國家和企業(yè)的實際科研及工程需求基礎(chǔ)上，課程內(nèi)容與時俱進并具有開放性。本文在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的層面上對課程“先進燃燒技術(shù)”進行清晰、充實及連貫的論述，得出本課程基本涵蓋內(nèi)容為：污染物NOX、SOX等在煤的燃燒過程中的生成；控制這些污染物排放的相關(guān)技術(shù)過程、方法和實踐。課程定位明確，與學(xué)生互動性強并與現(xiàn)代化理念接軌；涉及多媒體及網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，同時涉及國內(nèi)外相關(guān)前沿技術(shù)過程及相關(guān)工程及科研實踐知識等重點或難點內(nèi)容；從專業(yè)領(lǐng)域的知識上更進一步對學(xué)生進行培養(yǎng)，加強學(xué)生思維空間的廣度和深度，提高學(xué)生的專業(yè)實踐能力，進而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、溝通及團隊協(xié)作、解決問題的綜合能力等；促使學(xué)生更快適應(yīng)以后從事的電廠熱能等方向相關(guān)工作，滿足社會需求。

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]金晶，林郁郁，張守玉，等.熱動專業(yè)“清潔燃燒技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計[J].中國電力教育，2012，（34）：93-94.

[3]孫文標(biāo)，杜學(xué)勝.“煤礦開采學(xué)”教學(xué)改革研究與實踐[J].中國電力教育，2011，（16）：128-129.

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

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

（責(zé)任編輯：王意琴）