“先进燃烧技术应用实践”教学内容设计分析

摘要：“先进燃烧技术应用实践”课程主要面向于热能工程专业的研究生。课程主要涉及煤燃烧过程，描述其中污染物NOX、SOX等的生成。课程最终阐明控制污染物排放的机理及相关各种先进燃烧技术过程及其方法、设备及实践。结合上海理工大学的教学和研究特色以及国家核电上海发电设备成套设计研究院、华电电力科学研究院的科研及工程实践特点，对于教学内容进行了探讨，提出主要教学内容为先进燃烧技术的实践，从而提高学生在相关专业领域内的科研及工程实践能力。

关键词：先进燃烧技术；热能工程；研究生；实践

作者简介：林郁郁（1984-），男，安徽金寨人，上海理工大学能源与动力工程学院，讲师；金晶（1963-），女，山东济南人，上海理工大学能源与动力工程学院，教授。（上海 200093）

基金项目：本文系2013～2014年度上海理工大学研究生实践课程建设项目（项目编号：541330121）的研究成果。

中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0118-02

在我国能源一次消费中，煤炭的比率为70%左右，这种情况也将一直持续较长时间。作为一次能源，煤的利用方式主要是燃烧，而煤的直接燃烧正是当今环境恶化的一个主要原因，燃煤是很多环境问题比如臭氧层空洞、酸雨、光化学烟雾、全球温室效应等的重要原因。直接燃煤过程大量生成NOX、SOX、重金属颗粒物、颗粒物、烟尘等污染物，从而严重危害了生态环境和人类健康。[1-3]

节能减排已经成为我国“十二五”规划的重要目标。国务院发文中明确提出，节能环保产业的产值要不断提高，在“十二五”末期全国目标值为4.5万亿元。同时政策明确提出加强各种措施比如污染治理、节能改造等，因此在我国开发新型先进燃煤污染物排放控制技术，并将其推广于实际工程实践非常重要。[2]

因此，上海理工大学（以下简称“我校”）能源与动力工程学院将自2014年起，面向热能工程方向的研究生开设课程“先进燃烧技术应用实践”，从而在理论教学的基础上针对工程实践中的实际问题，使学生从实践中掌握技术工艺和相应装备的详细研发及设计方法，掌握安装、运行、调试、检测等及相关具体问题的解决方法，掌握相关污染物排放测试分析的详细手段及相关设备的实践操作方法，提高学生综合分析和解决科研及工程实际问题的能力。

一、课程定位

我校的办学定位是科研教学型。“先进燃烧技术应用实践”课程是我校热能工程学科研究生的核心及特色课程。课程涉及科研和工程实践，加强学生思维的广度和深度，使学生对专业领域内的科技动向及实际工程运用等进一步掌握，从而培养具有理论和实践知识的综合型专业人才。因此，为了我校研究生培养质量的提升，必须建设好“先进燃烧技术应用实践”课程。这也可进一步提升我校在国内专业领域内的知名度，同时亦有助于提高我国研究生教育中工科学科的教育水准。

二、教学设计

课程“先进燃烧技术应用实践”实践性强，涉及不同的科研及工程实践且不断变化。我校一直进行煤的燃烧技术研究，在研究控制污染物排放的技术时也独具特色，一直是我国相关领域尖端人才培养的阵地之一。主要合作单位上海发电设备成套设计研究院主要从事火电、清洁能源、新能源三大领域的共性技术、关键技术研究，曾获得国家科技进步一等奖1项、二等奖2项，在火力发电设备关键技术和设备自主创新方面有着很强的综合实力。合作单位华电电力科学研究院主要从事火力发电技术研究、煤炭检验检测及清洁高效利用研究、质量标准咨询及检验检测、分布式能源技术研究等，是华电集团公司和电力行业发电技术研究和技术创新的机构，同时也是集团公司国内外技术合作及人才培养和员工技能培训的平台。多年来，这些单位一直在深入研究洁净煤燃烧技术及机理，完成了多项课题研究，如“973”、“863”计划，国家自然科学基金，上海市科委及企业合作等项目。相关研究成果丰厚，多项在国际或国内达到先进水平。所有的科研及工程实践为课程“先进燃烧技术应用实践”的教学内容设计带来了大量的经验和材料，同时也带来优秀的平台培养了此课程的师资，进一步为学生实践提供优良的服务。除此之外，学院还分别与上海工业锅炉研究所、上海锅炉厂有限公司、上海外高桥发电厂等多家企业建立了长期的实践教学基地。

另外，我校自2000年以来，一直开设“清洁燃烧技术”课程，曾使用过的教材是《煤的清洁燃烧》，此教材由科学技术出版社于1998年出版，作者是毛健雄。后来使用的教材是由我校金晶教授领衔的教学团队于2011年编写的《燃煤污染物排放控制技术》，此教材公开出版于2012年1月。教材对硫氧化物、氮氧化物等污染物在煤的燃烧过程中的生成进行了详细的描述，并对控制这些污染物排放的相关技术进行了翔实的叙述。“清洁燃烧技术”课程的开设和相关教材的使用或编写为“先进燃烧技术应用实践”课程教学和教材编写提供了丰富的经验。[1，4]

本课程内容主要涉及燃煤污染物的生成机理、控制其排放的先进燃烧技术及相关设备等，加强了热能工程专业研究生的理论及工程实践基础，提高实践能力。课程涵盖：水煤浆、型煤、选煤等在炉前控制污染物排放的技术；SOX、NOX的产生及在炉内控制其排放的技术；控制汞等重金属排放的技术；烟气脱硝、脱硫、静电除尘等烟气净化技术；化学链燃烧、富氧燃烧等控制CO2排放的技术；700℃超超临界燃煤发电、整体煤气化联合循环、燃—蒸联合循环、大型循环流化床等先进发电技术等。课程属实践背景很强的技术性课程，既关注学生对先进燃烧技术及其相关燃烧现象和机理的理解，又要突出技术工艺研发、设计和相应燃烧装备的了解、研发及设计，同时突出技术工艺及燃烧设备的运行、调试、检修、相关污染物排放测试等实践方法的掌握等。通过课程的教学，使学生加深对课堂教学内容的理解，掌握基本实验方法，锻炼动手实践能力，培养创新思维能力。

课程分为理论教学部分和实践教学部分。目前，“先进燃烧技术应用实践”课程共36学时，其中理论教学学时为18学时，着重于理论基础和工程背景；实践教学内容为18学时，着重于专业领域内的实践过程。[2，5]

理论教学充分使用多媒体技术及网络化教学，是学生直观了解燃煤污染物的生成机理、控制其排放的先进燃烧技术、相关燃烧设备等，初步讲授技术工艺和相应装备的研发、设计、运行调试方法、相关污染物排放测试分析的基本手段。教师应促使学生主动参与教学过程，加强教学互动，同时和学生一起对国内外相关的学术报道、设计方法及标准、工程动态等进行查阅，并促使学生参与多媒体课件以及网站的制作过程，使学生真正成为课程的建设者。

实践教学针对工程实践中的实际问题，鼓励导师带领学生直接进行科研及工程实践，使学生从实践中掌握技术工艺和相应装备的详细研发及设计方法，掌握安装、运行、调试、检测等及相关具体问题的解决方法，掌握相关污染物排放测试分析的详细手段及相关设备的实践操作方法。提高学生综合分析、创新及解决工程实际问题的能力。教学过程中也同时在实践的基础上尝试让学生进一步参与编写和完善具有特色的实践教学材料，以进一步完善实践教学环节。

通过本课程的学习，使学生了解我国的能源构成、生产及消耗特点、大气污染现状、大气污染物与工业燃烧设备燃烧及产物排放的关系，掌握化石燃料（主要是煤炭）燃烧过程中污染物产生的机理，掌握先进燃烧方法及在燃烧前、燃烧过程中和燃烧后的燃烧产物中减轻和控制污染物生成与排放的先进燃烧技术措施，并使研究生获得对先进燃烧技术主要设备的认识和了解，并掌握燃烧技术工艺及设备的研发、设计、安装、调试、测试、运行、检修等方法，具备相应的研发、设计计算能力及工程实践技能。

三、结论

课程“先进燃烧技术应用实践”是当今我校热能工程学科研究生的专业特色及核心课程。建设此课程与学校能动或热工类专业本质相符合。在依据科技发展和遵循国家和企业的实际科研及工程需求基础上，课程内容与时俱进并具有开放性。本文在设计教学内容的层面上对课程“先进燃烧技术”进行清晰、充实及连贯的论述，得出本课程基本涵盖内容为：污染物NOX、SOX等在煤的燃烧过程中的生成；控制这些污染物排放的相关技术过程、方法和实践。课程定位明确，与学生互动性强并与现代化理念接轨；涉及多媒体及网络化教学，同时涉及国内外相关前沿技术过程及相关工程及科研实践知识等重点或难点内容；从专业领域的知识上更进一步对学生进行培养，加强学生思维空间的广度和深度，提高学生的专业实践能力，进而培养学生的创新、沟通及团队协作、解决问题的综合能力等；促使学生更快适应以后从事的电厂热能等方向相关工作，满足社会需求。

参考文献：

[1]金晶，张守玉，郝小红，等.燃煤污染物排放控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]金晶，林郁郁，张守玉，等.热动专业“清洁燃烧技术”教学内容设计[J].中国电力教育，2012，（34）：93-94.

[3]孙文标，杜学胜.“煤矿开采学”教学改革研究与实践[J].中国电力教育，2011，（16）：128-129.

[4]毛健雄，等.煤的清洁燃烧[M].北京：科学出版社，1998.

[5]夏德宏，姜泽毅.热能与动力工程专业专业课之间的关联强化[J].中国教育技术装备，2011，（15）：19-21.

（责任编辑：王意琴）

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