“火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)”課程教學(xué)的發(fā)展與思考

于 洋 邱琪麗 潘丹萍 徐 威 譚文軼

(南京工程學(xué)院 環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211167)

以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了我國大氣污染的特征為煤煙型污染。2020全年能源消費總量49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比上年增長2.2%，煤炭消費量增長0.6%。2020年我國煤炭消費量占能源消費總量的56.8%，比上年下降0.9個百分點，但仍占全球煤炭消耗量的一半，是世界第一煤炭消費國[1]。煤燃燒產(chǎn)生很多污染物，如SO2、NOx、粉塵，還有一些微量的重金屬，如汞等。在我國，針對火電廠污染物的控制排放首先是從粉塵開始的，經(jīng)過三十年的努力，粉塵排放已經(jīng)得到有效的控制。我國燃煤電廠在NOx的控制排放方面起步較晚，以至于NOx排放量的快速增長抵消了近年來卓有成效的SO2控制效果。如果不加強治理，NOx的排放量將會繼續(xù)增長，甚至有可能超過SO2成為大氣中的主要污染物。針對NOx的排放控制，目前燃煤電廠主要采用氨法選擇性催化還原技術(shù)(NH3-SCR)進行中溫脫硝，該方法對于現(xiàn)在的工業(yè)爐窯、燒結(jié)機、催化裂化裝置等排放的低溫?zé)煔馄鸩坏胶玫拇呋Ч_不到目前國家規(guī)定的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗逐年增加，民眾對環(huán)境污染現(xiàn)象的關(guān)注逐年提高，加之我國執(zhí)行了史上最嚴(yán)格的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，NOx的治理成了當(dāng)前大氣污染治理迫切要解決的重點和難點之一。

“火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)”是環(huán)境工程(電力環(huán)保)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，課程的教學(xué)目的是通過全面介紹SO2和NOx控制政策、脫硫脫硝基本原理和工藝流程以及脫硫脫硝核心裝置及系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、運行等實際問題，并選取脫硫脫硝過程10個典型實用案例開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，在激發(fā)學(xué)生對這門新興課程的興趣同時，切實加強學(xué)生的獨立設(shè)計能力和鉆研精神，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力，為今后從事脫硫脫硝的相關(guān)工作奠定良好基礎(chǔ)[2]?；痣姀S煙氣脫硫脫硝是一門與時俱進的課程，教學(xué)過程中需要注意我國的火電廠煙氣產(chǎn)生量、處置量等數(shù)據(jù)的更新，以及相關(guān)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)、政策的更新，以培養(yǎng)符合社會發(fā)展需求的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，不斷更新、完善、補充教學(xué)內(nèi)容，不斷改進教學(xué)方式，并引入“教學(xué)思政”理念，提高教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效率。

1 煙氣脫硫脫硝相關(guān)政策的補充與更新

針對NOx的排放，一些發(fā)達國家，如德國、美國以及日本紛紛制定了有關(guān)NOx的污染防治法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。我國也在1996年3月開始修訂和制定新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—1996)，規(guī)定了NOx濃度排放限值。自1997年1月1日起，300 MW以上機組，NOx排放不超過標(biāo)態(tài)650 mg·m-3。2004年1月1日，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2003)規(guī)定，NOx最高允許排放濃度為450～650 mg·m-3。在2012年1月1日修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)中明確規(guī)定NOx的排放限值為100 mg·m-3，自2014年7月1日起執(zhí)行。從國家的相關(guān)法規(guī)中我們可以看出國家對NOx排放濃度的控制是逐漸嚴(yán)格的。2012年10月，國家發(fā)改委等部委聯(lián)合印發(fā)的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中明確指出，京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域為大氣污染防治重點區(qū)域。在2014—2020年期間，火電機組將進行煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃，重點區(qū)域?qū)?zhí)行更嚴(yán)格的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度(基準(zhǔn)含氧量6%)分別不超過10、35、50 mg·m-3，比《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)中規(guī)定的燃煤鍋爐重點地區(qū)特別排放限值分別下降50%、30%和50%，是燃煤發(fā)電機組清潔生產(chǎn)水平的新標(biāo)桿，相關(guān)的大氣污染排放濃度限值如表1所列。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部《第二次全國污染源普查公報》，2017年我國SO2和NOx年排放量約為6.96×107t和1.79×108t，其中來自工業(yè)源的排放比例高達66.8%和75.3%，且隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和能源消耗總量的大幅增長，SO2和NOx排放量必然增加?！秶噎h(huán)境保護“十三五”規(guī)劃實施中期評估報告》表明，“十三五”規(guī)劃實施3年來，主要污染物排放總量持續(xù)下降，城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運行水平得到提升，污染防治取得積極成效。但我國污染物排放還處于較高水平，環(huán)境績效與發(fā)達國家差距很大，環(huán)境質(zhì)量不盡如人意，污染減排與環(huán)境質(zhì)量改善之間的關(guān)系還需深入研究。因此，針對我國脫硫脫硝需求的自身特點，積極開展煙氣脫SO2和NOx研究，以滿足超低排放的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，具有現(xiàn)實的經(jīng)濟和社會意義。

表1 大氣污染物排放濃度限值

在課堂教學(xué)中，要緊跟時代潮流，向?qū)W生更多地傳達我國當(dāng)前的煙氣脫硫脫硝相關(guān)的政策，以及適合我國國情的處置方式，掌握我國火電廠及其他行業(yè)的煙氣脫硫脫硝相關(guān)政策法規(guī)，避免刻板地照本宣科[3]。

2 關(guān)于專業(yè)“課程思政”的探索與思考

黨的十九大報告提出，發(fā)展教育事業(yè)要全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人的根本任務(wù)，加強和改進思想政治工作，以培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時代新人為著眼點，強化教育引導(dǎo)、實踐養(yǎng)成、制度保障。在2016年全國高校思想政治工作會議上，習(xí)近平總書記指出：“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生的成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)?！?。其他各門課程，顯然是包括各個學(xué)科的專業(yè)課程。專業(yè)課程蘊含著豐富的思政元素。一方面，專業(yè)知識本身具有明顯的價值傾向、家國情懷等；另一方面，教師可以通過深度挖掘，在已有思政元素的基礎(chǔ)上實現(xiàn)進一步拓展和開發(fā)。由此，專業(yè)教材和課程內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)時代性，教師在知識傳授中應(yīng)注重價值觀引領(lǐng)，不宜硬性灌輸，生硬地直接給出結(jié)論，而應(yīng)由近及遠、由表及里、引人入勝地引導(dǎo)學(xué)生理解社會制度的歷史性變革和國家取得的歷史性成就，應(yīng)在扎實的文獻研究和社會調(diào)查的基礎(chǔ)上，把家國情懷自然滲入課程的方方面面，實現(xiàn)潤物細無聲的效果。

以“火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)”這門課程為例，當(dāng)前的教學(xué)大綱，主要以教師傳授理論知識為主，缺乏培養(yǎng)學(xué)生對我國火電廠NOx和SO2處理問題的思考，同時在教學(xué)過程中缺乏對社會熱點、重大大氣污染案例的討論與分析。比如，解讀近期國內(nèi)外由于污染環(huán)境所引發(fā)的重大環(huán)保問題的案例，分析這些環(huán)境污染問題都可能引起哪些危害，利用這些案例來引發(fā)學(xué)生的思考，加強學(xué)生的環(huán)保意識；通過講述我國的NOx和SO2處理現(xiàn)狀、發(fā)展歷程，目前NOx和SO2處理方面遇到的問題，激發(fā)學(xué)生的探究精神、科研熱情、創(chuàng)新意識，以及勇于承擔(dān)社會責(zé)任的意識[4,5]。十九大報告中“生態(tài)文明”被提及12次，“美麗”有8次，“綠色”有15次，首次將“美麗”作為社會主義現(xiàn)代化強國的限定詞之一。國家對于“生態(tài)文明”高度重視，而環(huán)境相關(guān)專業(yè)正逢天時、地利、人和，同時我們作為專業(yè)課教師應(yīng)更多地考慮責(zé)任、擔(dān)當(dāng)和更大的作為。

3 結(jié)論

隨著社會的不斷發(fā)展，空氣質(zhì)量控制要求的不斷提高，電廠對煙氣的脫硫脫硝技術(shù)的要求也越來越高，這就要求我們在圍繞教學(xué)大綱開展課程教學(xué)的同時，密切關(guān)注國家與行業(yè)的新政策，了解國內(nèi)外的新技術(shù)，做好教學(xué)更新，從而做到教學(xué)與時俱進。另外，在教學(xué)過程中引入思想政治教育將是未來的教育趨勢，教師不僅要主動承擔(dān)傳授專業(yè)知識的任務(wù)，還要當(dāng)好學(xué)生思想的引路人，做到立德樹人。