“先進燃燒技術應用實踐”教學內容設計分析

摘要：“先進燃燒技術應用實踐”課程主要面向于熱能工程專業的研究生。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各種先進燃燒技術過程及其方法、設備及實踐。結合上海理工大學的教學和研究特色以及國家核電上海發電設備成套設計研究院、華電電力科學研究院的科研及工程實踐特點，對于教學內容進行了探討，提出主要教學內容為先進燃燒技術的實踐，從而提高學生在相關專業領域內的科研及工程實踐能力。

關鍵詞：先進燃燒技術；熱能工程；研究生；實踐

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

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

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：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今環境惡化的一個主要原因，燃煤是很多環境問題比如臭氧層空洞、酸雨、光化學煙霧、全球溫室效應等的重要原因。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，從而嚴重危害了生態環境和人類健康。[1-3]

節能減排已經成為我國“十二五”規劃的重要目標。國務院發文中明確提出，節能環保產業的產值要不斷提高，在“十二五”末期全國目標值為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、節能改造等，因此在我國開發新型先進燃煤污染物排放控制技術，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（以下簡稱“我校”）能源與動力工程學院將自2014年起，面向熱能工程方向的研究生開設課程“先進燃燒技術應用實踐”，從而在理論教學的基礎上針對工程實踐中的實際問題，使學生從實踐中掌握技術工藝和相應裝備的詳細研發及設計方法，掌握安裝、運行、調試、檢測等及相關具體問題的解決方法，掌握相關污染物排放測試分析的詳細手段及相關設備的實踐操作方法，提高學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

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

二、教學設計

課程“先進燃燒技術應用實踐”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研究，在研究控制污染物排放的技術時也獨具特色，一直是我國相關領域尖端人才培養的陣地之一。主要合作單位上海發電設備成套設計研究院主要從事火電、清潔能源、新能源三大領域的共性技術、關鍵技術研究，曾獲得國家科技進步一等獎1項、二等獎2項，在火力發電設備關鍵技術和設備自主創新方面有著很強的綜合實力。合作單位華電電力科學研究院主要從事火力發電技術研究、煤炭檢驗檢測及清潔高效利用研究、質量標準咨詢及檢驗檢測、分布式能源技術研究等，是華電集團公司和電力行業發電技術研究和技術創新的機構，同時也是集團公司國內外技術合作及人才培養和員工技能培訓的平臺。多年來，這些單位一直在深入研究潔凈煤燃燒技術及機理，完成了多項課題研究，如“973”、“863”計劃，國家自然科學基金，上海市科委及企業合作等項目。相關研究成果豐厚，多項在國際或國內達到先進水平。所有的科研及工程實踐為課程“先進燃燒技術應用實踐”的教學內容設計帶來了大量的經驗和材料，同時也帶來優秀的平臺培養了此課程的師資，進一步為學生實踐提供優良的服務。除此之外，學院還分別與上海工業鍋爐研究所、上海鍋爐廠有限公司、上海外高橋發電廠等多家企業建立了長期的實踐教學基地。

另外，我校自2000年以來，一直開設“清潔燃燒技術”課程，曾使用過的教材是《煤的清潔燃燒》，此教材由科學技術出版社于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銜的教學團隊于2011年編寫的《燃煤污染物排放控制技術》，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的描述，并對控制這些污染物排放的相關技術進行了翔實的敘述。“清潔燃燒技術”課程的開設和相關教材的使用或編寫為“先進燃燒技術應用實踐”課程教學和教材編寫提供了豐富的經驗。[1，4]

本課程內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及相關設備等，加強了熱能工程專業研究生的理論及工程實踐基礎，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；SOX、NOX的產生及在爐內控制其排放的技術；控制汞等重金屬排放的技術；煙氣脫硝、脫硫、靜電除塵等煙氣凈化技術；化學鏈燃燒、富氧燃燒等控制CO2排放的技術；700℃超超臨界燃煤發電、整體煤氣化聯合循環、燃—蒸聯合循環、大型循環流化床等先進發電技術等。課程屬實踐背景很強的技術性課程，既關注學生對先進燃燒技術及其相關燃燒現象和機理的理解，又要突出技術工藝研發、設計和相應燃燒裝備的了解、研發及設計，同時突出技術工藝及燃燒設備的運行、調試、檢修、相關污染物排放測試等實踐方法的掌握等。通過課程的教學，使學生加深對課堂教學內容的理解，掌握基本實驗方法，鍛煉動手實踐能力，培養創新思維能力。

課程分為理論教學部分和實踐教學部分。目前，“先進燃燒技術應用實踐”課程共36學時，其中理論教學學時為18學時，著重于理論基礎和工程背景；實踐教學內容為18學時，著重于專業領域內的實踐過程。[2，5]

理論教學充分使用多媒體技術及網絡化教學，是學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、相關燃燒設備等，初步講授技術工藝和相應裝備的研發、設計、運行調試方法、相關污染物排放測試分析的基本手段。教師應促使學生主動參與教學過程，加強教學互動，同時和學生一起對國內外相關的學術報道、設計方法及標準、工程動態等進行查閱，并促使學生參與多媒體課件以及網站的制作過程，使學生真正成為課程的建設者。

實踐教學針對工程實踐中的實際問題，鼓勵導師帶領學生直接進行科研及工程實踐，使學生從實踐中掌握技術工藝和相應裝備的詳細研發及設計方法，掌握安裝、運行、調試、檢測等及相關具體問題的解決方法，掌握相關污染物排放測試分析的詳細手段及相關設備的實踐操作方法。提高學生綜合分析、創新及解決工程實際問題的能力。教學過程中也同時在實踐的基礎上嘗試讓學生進一步參與編寫和完善具有特色的實踐教學材料，以進一步完善實踐教學環節。

通過本課程的學習，使學生了解我國的能源構成、生產及消耗特點、大氣污染現狀、大氣污染物與工業燃燒設備燃燒及產物排放的關系，掌握化石燃料（主要是煤炭）燃燒過程中污染物產生的機理，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物中減輕和控制污染物生成與排放的先進燃燒技術措施，并使研究生獲得對先進燃燒技術主要設備的認識和了解，并掌握燃燒技術工藝及設備的研發、設計、安裝、調試、測試、運行、檢修等方法，具備相應的研發、設計計算能力及工程實踐技能。

三、結論

課程“先進燃燒技術應用實踐”是當今我校熱能工程學科研究生的專業特色及核心課程。建設此課程與學校能動或熱工類專業本質相符合。在依據科技發展和遵循國家和企業的實際科研及工程需求基礎上，課程內容與時俱進并具有開放性。本文在設計教學內容的層面上對課程“先進燃燒技術”進行清晰、充實及連貫的論述，得出本課程基本涵蓋內容為：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技術過程、方法和實踐。課程定位明確，與學生互動性強并與現代化理念接軌；涉及多媒體及網絡化教學，同時涉及國內外相關前沿技術過程及相關工程及科研實踐知識等重點或難點內容；從專業領域的知識上更進一步對學生進行培養，加強學生思維空間的廣度和深度，提高學生的專業實踐能力，進而培養學生的創新、溝通及團隊協作、解決問題的綜合能力等；促使學生更快適應以后從事的電廠熱能等方向相關工作，滿足社會需求。

參考文獻：

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

[2]金晶，林郁郁，張守玉，等.熱動專業“清潔燃燒技術”教學內容設計[J].中國電力教育，2012，（34）：93-94.

[3]孫文標，杜學勝.“煤礦開采學”教學改革研究與實踐[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：科學出版社，1998.

[5]夏德宏，姜澤毅.熱能與動力工程專業專業課之間的關聯強化[J].中國教育技術裝備，2011，（15）：19-21.

（責任編輯：王意琴）