循環(huán)流化床技術(shù)課程教學探討

張思文

南京工程學院能源與動力工程學院 江蘇南京 211167

預計到2040年全球煤炭需求將增加15%，其中中國煤炭需求占全球煤炭消費比重將停滯在50%。[1]我國是富煤貧油的國家，且我國的電力工業(yè)迅猛發(fā)展，95%火電站采用燃煤發(fā)電。隨著我國大氣污染防治等環(huán)保要求日益嚴格，如何使燃煤發(fā)電更高效、清潔、低碳，已成為中國面臨的刻不容緩的嚴峻挑戰(zhàn)。循環(huán)流化床燃燒方式是一項新型的高效清潔煤燃燒技術(shù)，與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比，它具有燃燒效率高、燃料適用范圍廣、鍋爐負荷調(diào)節(jié)性好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點，已在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)由固體物料循環(huán)回路(燃燒室、循環(huán)灰分離器、飛灰回送裝置)和尾部對流煙道(過熱器、再熱器、省煤器和空氣預熱器)等組成。它的工作原理是床料在流化狀態(tài)下進行燃燒，爐膛下部多為粗顆粒，爐膛上部為細顆粒，利用循環(huán)灰分離器將煙氣中的高溫細固體顆粒分離收集，并送回爐膛進行再次循環(huán)燃燒，極大提高了燃料燃盡率。

為適應國家能源發(fā)展需要，培養(yǎng)高質(zhì)量的工程技術(shù)應用型人才，南京工程學院按照電力企業(yè)人才需求加強課程體系建設(shè)，將循環(huán)流化床技術(shù)課程列為熱能與動力工程專業(yè)的重要專業(yè)課之一。學生在系統(tǒng)的學習傳熱學、熱力學和流體力學等專業(yè)基礎(chǔ)課和鍋爐原理等專業(yè)課的基礎(chǔ)上，了解循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)的組成，掌握循環(huán)流化床鍋爐的特點、基本原理和基本方法。[2-5]鑒于循環(huán)流化床技術(shù)課程具有理論性強、內(nèi)容抽象、與電廠實際聯(lián)系多，學習難度大等特點，本人在結(jié)合教學實踐的基礎(chǔ)上，對該課程的教學方法改革進行了探討。

1 優(yōu)化教學方法和豐富教學手段

課堂教學是目前教學的基本環(huán)節(jié)，教學方法也隨著科技的發(fā)展不斷創(chuàng)新和豐富。教師應靈活運用各種教學方法，在有限的課堂時間內(nèi)取得最好的教學效果。例如在傳統(tǒng)的講授式教學方法基礎(chǔ)上結(jié)合問答法、討論法等，在輕松的課堂氣氛中激發(fā)學生思維、增加學生分析問題、解決問題的機會，同時有助于學生開闊思路、發(fā)展語言表達能力和團隊合作能力。教師可選取循環(huán)流化床技術(shù)中的關(guān)鍵問題進行分組討論，比如論述循環(huán)流化床燃燒技術(shù)產(chǎn)生的原因，學生通過查閱文獻資料，圍繞該問題在課堂上進行相互交流和討論，教師在討論過程中鼓勵學生積極思考，引導學生根據(jù)自己已有的知識進行分析總結(jié)，最后教師根據(jù)討論的結(jié)果做小結(jié)，這不僅加強了師生間的良好互動，也有利于教師發(fā)現(xiàn)教學中的問題，有選擇有重點的進行講解。

目前，循環(huán)流化床技術(shù)課堂教學多采用多媒體課件和板書相結(jié)合的方式，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。循環(huán)流化床技術(shù)教材內(nèi)容包含較多的系統(tǒng)設(shè)備，學生對這些設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造沒有直觀的感受，給講授帶來一定的困難。例如循環(huán)流化床鍋爐布風裝置的關(guān)鍵部件風帽，都是封閉在爐膛底部，即使組織學生現(xiàn)場參觀也無法看到它的構(gòu)造，如果將這些設(shè)備的內(nèi)部照片通過大屏幕展示給學生，可以提高學生的感性認識，也會激發(fā)學生的學習興趣。但是如果教師對多媒體課件使用不當，也會大大降低教學效果。多媒體課件的使用加快了授課進程，壓縮了學生消化理解新知識的時間。特別是基本原理及公式推導等內(nèi)容，采用板書講解更能發(fā)揮好的效果。

2 引入科研最新進展

由于循環(huán)流化床是一種高效低污染的清潔燃燒方式，在世界范圍內(nèi)得到大力發(fā)展和推廣應用。隨著循環(huán)流化床向大容量高參數(shù)發(fā)展，現(xiàn)行教材內(nèi)容相對滯后，迫切需要對授課內(nèi)容進行相應的更新和改革。這是適應電力行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求，也是培養(yǎng)具有應用與創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人才的必要手段。這就要求教師在授課前做大量的資料收集、整理工作，對現(xiàn)行教材內(nèi)容進行及時有效的補充。

比如在介紹緒論內(nèi)容時，應重點介紹循環(huán)流化床技術(shù)的現(xiàn)狀、最新發(fā)展動態(tài)及發(fā)展前景，特別是國內(nèi)該技術(shù)的發(fā)展概況。目前全國35 t/h～1 025 t/h不同蒸發(fā)量的循環(huán)流化床鍋爐共超過5 000臺，總裝機容量超過1億千瓦，我國已成為世界上循環(huán)流化床鍋爐臺數(shù)最多、總裝機容量最大的國家。2013年我國成功建設(shè)并投入運行了世界首創(chuàng)單機容量最大的60萬千瓦超臨界循環(huán)流化床示范機組，這不僅代表了煤清潔高效利用技術(shù)的發(fā)展方向，也是我國電力裝備制造技術(shù)的重大突破。通過該補充，使學生了解了循環(huán)流化床技術(shù)在電力行業(yè)的所處的地位和作用，提升學生對本行業(yè)的認同感和自豪感，從而有效增強學生的學習自主性，開拓學生的視野。

3 結(jié)合工程案例

目前高校人才培養(yǎng)模式向應用型人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變，促進了高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才。因此教師應在理論教學中加入工程案例，使教學內(nèi)容與電力企業(yè)實際相結(jié)合，提高人才培養(yǎng)的針對性，同時提升學生就業(yè)能力。比如由于大型循環(huán)流化床鍋爐運行時間較短，很多技術(shù)和計算方法不夠成熟，在大型化過程中出現(xiàn)了一系列的問題。特別是隨著鍋爐爐膛容量增大，爐內(nèi)蒸發(fā)受熱面積的增長速度跟不上鍋爐容量的增長速度，必須采用新的爐內(nèi)受熱面布置方案，如在爐內(nèi)布置翼墻管受熱面、管屏式輻射受熱面，在爐膛上部設(shè)置懸吊受熱面等。該案例使教學內(nèi)容與工程實際緊密聯(lián)系起來，學生不僅可以了解循環(huán)流化床鍋爐目前面臨的問題以及相應的解決措施，也相應提升學生適應工作環(huán)境的能力。

4 注重實踐能力培養(yǎng)

實踐教學是實現(xiàn)大學生能力全面發(fā)展的重要手段，是培養(yǎng)大學生技術(shù)應用能力和創(chuàng)新能力的基本途徑。通過參與實踐過程，學生不僅加深了對教材知識的理解，領(lǐng)悟到教材的知識是通過不斷實踐得來的，也培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和嚴謹踏實的工作作風，為學生就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。例如，流化態(tài)及其典型形態(tài)是循環(huán)流化床鍋爐的學習基礎(chǔ)，主要講述床層隨流化風速經(jīng)歷固定床、鼓泡床、湍流流化床、快速床和氣力輸送狀態(tài)，這部分內(nèi)容抽象，學生學習時較難理解。針對這種情況，如采用實驗教學方法，利用循環(huán)流化床冷態(tài)試驗臺調(diào)節(jié)流化風速，讓學生現(xiàn)場觀察上述流化態(tài)的變化過程，將靜態(tài)的教學內(nèi)容動態(tài)化，使學生更好地理解教材內(nèi)容。在實驗中，通過學生實際動手操作，也培養(yǎng)了學生的動手能力、團隊合作能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，從而進一步激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量。

5 結(jié)束語

隨著電力行業(yè)的迅猛發(fā)展和國家對環(huán)保要求日益嚴格，循環(huán)流化床技術(shù)作為一項高效低成本的清潔煤燃燒技術(shù)已在世界范圍內(nèi)得到廣泛共識。能源類專業(yè)學生的就業(yè)方向與電力行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，為培養(yǎng)企業(yè)需要的應用型工程技術(shù)人才，筆者結(jié)合教學實踐，對循環(huán)流化床技術(shù)課程改革提出了一些建議，旨在提高學生的學習效果和培養(yǎng)學生的工程實踐能力。今后，筆者將會不斷學習和借鑒各位前輩和同行的教學經(jīng)驗，進一步改善教學方法、提高教學水平。

[1]IEA World Energy Outlook 2014[CD]. Paris, France: IEA, 2014.

[1]呂厚均，汪成，原繼紅，等.對高校大型儀器設(shè)備資源共享的思考[J].黑龍江教育,2007(12):81-82.

[2]IEA World Energy Outlook 2014[CD]. Paris, France: IEA, 2014.

[3]孫堅榮,李芳芹,李彥.“鍋爐原理”課程教學方法改革探索[J].中國電力教育,2014(12):67-68.

[4]王培萍,李偉然,徐敏強,等.“電站鍋爐原理”教學改革的實踐經(jīng)驗[J].中國電力教育,2009(146):80-81.

[5]鄧文義,蘇亞欣.“鍋爐原理”課程建設(shè)與探討[J].中國電力教育,2014(23):114-115.