“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)及探討

摘 要：對(duì)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)64學(xué)時(shí)本科課程“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)知識(shí)模塊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了說明和討論。所提出的“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程教學(xué)內(nèi)容具有注重寬深結(jié)合、注重工程素養(yǎng)培養(yǎng)、注重前沿教學(xué)的特點(diǎn)，對(duì)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)“鍋爐原理”課程的進(jìn)一步改革具有參考意義。

關(guān)鍵詞：鍋爐設(shè)備及運(yùn)行 鍋爐原理 本科教學(xué) 課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

上海理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）熱能與動(dòng)力工程專業(yè)（能源與環(huán)境工程方向）源于20世紀(jì)50年代創(chuàng)辦的鍋爐專業(yè)（后來改名為熱能工程），有悠久的發(fā)展歷史。經(jīng)過幾十年發(fā)展，我校熱能工程專業(yè)形成了偏重于鍋爐設(shè)計(jì)與制造方向的特色。因而，集鍋爐理論、設(shè)計(jì)及計(jì)算為一體的“鍋爐原理”課程始終是本專業(yè)最主要的專業(yè)課程[1， 2]。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和制造業(yè)生產(chǎn)效率提高，鍋爐制造企業(yè)的用人需求趨于減少，而火電廠等鍋爐運(yùn)行單位的用人需求趨于增多。此外，隨著全社會(huì)對(duì)節(jié)能減排工作的日益重視，社會(huì)上涌現(xiàn)出大量的能源科技服務(wù)企業(yè)。因而，為適應(yīng)新形勢(shì)下本專業(yè)人才培養(yǎng)的新需求，2013年我校將“鍋爐原理”課程的名稱改為了“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”，同時(shí)對(duì)其教學(xué)內(nèi)容做了調(diào)整。本文對(duì)這一項(xiàng)課程改革工作進(jìn)行了總結(jié)和說明。

1.教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

經(jīng)研究，提出將64學(xué)時(shí)“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程（以下簡(jiǎn)稱“本課程”）的教學(xué)內(nèi)容劃分為8個(gè)知識(shí)模塊，各知識(shí)模塊的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如下：

（1） 鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)：鍋爐概論、燃料、燃燒產(chǎn)物、煙氣特性及熱平衡。（4學(xué)時(shí)）

（2） 鍋爐燃燒設(shè)備：層狀燃燒、流態(tài)化燃燒、煤粉（制備）燃燒、油（氣）燃燒原理與設(shè)備。（12學(xué)時(shí)）

（3） 鍋爐受熱面：水冷壁（爐膛）、過熱器再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)、工作特性及設(shè)計(jì)，以及受熱面煙氣側(cè)污染、腐蝕和磨損。（10學(xué)時(shí)）

（4） 鍋爐水動(dòng)力：氣液兩相流基礎(chǔ)，沸騰換熱及傳熱惡化，自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)、直流鍋爐原理及工作特性。（10學(xué)時(shí)）

（5） 鍋爐總體設(shè)計(jì)與布置：?jiǎn)渭?jí)受熱面、鍋爐總體熱力計(jì)算程序，鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇，鍋爐典型布置及其特點(diǎn)。（4學(xué)時(shí)）

（6） 鍋爐水處理：鍋爐水質(zhì)指標(biāo)，水處理方法，工質(zhì)側(cè)腐蝕原理與防止，汽包鍋爐爐水水質(zhì)與蒸汽品質(zhì)控制。（8學(xué)時(shí)）

（7） 鍋爐運(yùn)行：汽包、直流鍋爐啟動(dòng)和停運(yùn)，單元機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)及運(yùn)行，煤粉爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行與燃燒調(diào)整，鍋爐事故及其處理。（8學(xué)時(shí)）

（8） 鍋爐技術(shù)專題講座：超（超）臨界發(fā)電及其鍋爐、大型循環(huán)流化床鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)余熱鍋爐。（8學(xué)時(shí)）

2.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及探討

與以往的“鍋爐原理”教學(xué)內(nèi)容相比，本課程教學(xué)內(nèi)容有以下特點(diǎn)：

（1）充分注意與相關(guān)課程的內(nèi)容銜接，避免不同課程重復(fù)講授相同或相似內(nèi)容。

因已有“工程燃燒學(xué)”為“鍋爐原理”的前修課程，因此在本課程教學(xué)內(nèi)容中不再專門介紹基礎(chǔ)燃燒理論，但強(qiáng)調(diào)以燃燒理論為基礎(chǔ)深入講解各類鍋爐燃燒設(shè)備的技術(shù)原理和工作特性。此外，鑒于與能源利用有關(guān)的環(huán)境問題日益突出，我校設(shè)置有“大氣污染控制工程”選修課程，本專業(yè)學(xué)生一般都會(huì)選修此課程。因此，在本課程中不再介紹“燃燒污染物減排與控制”相關(guān)內(nèi)容。但對(duì)那些屬于鍋爐重要工作過程，而在其它課程中未有涉及的理論知識(shí)點(diǎn)（如鍋爐水動(dòng)力模塊中的氣液兩相流），仍在本課程中重點(diǎn)講授，以使教學(xué)內(nèi)容具有與本科教育相適應(yīng)的理論深度。

（2）減少鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算方法的學(xué)時(shí)，從而拓展課程知識(shí)面。

隨著本科專業(yè)向?qū)捒趶脚囵B(yǎng)方向的推進(jìn)以及對(duì)大學(xué)本科通識(shí)教育的日益重視，專業(yè)課課時(shí)不斷減少。需對(duì)以往的“鍋爐原理”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理取舍，從而在少學(xué)時(shí)條件下仍保證專業(yè)課程的培養(yǎng)質(zhì)量。為此，本課程大幅減少了鍋爐熱力計(jì)算的學(xué)時(shí)，只在鍋爐總體設(shè)計(jì)與布置模塊中用2學(xué)時(shí)講授其基本計(jì)算原理、特點(diǎn)及程序。在后續(xù)的實(shí)踐課程“鍋爐課程設(shè)計(jì)”中，學(xué)生可在指導(dǎo)教師的輔助下進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)鍋爐熱力計(jì)算方法及其應(yīng)用。由此，可節(jié)余出一些課時(shí)用于拓展課程知識(shí)面，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立自學(xué)并完成工程設(shè)計(jì)計(jì)算的能力。

（3）拓展和強(qiáng)化了鍋爐水處理方面的教學(xué)內(nèi)容。

水是人類最寶貴的資源，我國是極度缺水國家。絕大多數(shù)的工業(yè)生產(chǎn)過程都會(huì)耗水，與鍋爐設(shè)備密切相關(guān)的火電行業(yè)更是所有工業(yè)行業(yè)中的第一耗水大戶。因而，筆者認(rèn)為以“卓越工程師”為培養(yǎng)目標(biāo)的工科大學(xué)生，應(yīng)該了解和掌握一些必需的水科學(xué)知識(shí)和水處理技術(shù)。然而在多數(shù)院校的本專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中，未有設(shè)置“工業(yè)水處理”相關(guān)課程，我校亦是如此。為此，在本課程教學(xué)內(nèi)容中加大了鍋爐水處理模塊的教學(xué)學(xué)時(shí)，以期以鍋爐水處理為載體，深化學(xué)生對(duì)水科學(xué)和水處理技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

（4）拓展和強(qiáng)化了鍋爐運(yùn)行及事故方面的教學(xué)內(nèi)容。

在我校以往的“鍋爐原理”教學(xué)中，有關(guān)鍋爐運(yùn)行的教學(xué)課時(shí)較少（一般為2～4學(xué)時(shí)），因而學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)了解不深，知識(shí)面也較窄。正如“引言”中所述在新形勢(shì)下，本課程教學(xué)中有必要進(jìn)一步拓展和強(qiáng)化鍋爐運(yùn)行及事故方面的內(nèi)容。為突出這種變化，課程名稱由“鍋爐原理”改為了“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”。同時(shí)，授課內(nèi)容也由以往的“鍋爐啟停及運(yùn)行”，拓展至了“鍋爐調(diào)整和鍋爐事故”。

（5）增加了鍋爐技術(shù)專題講座模塊，以拓展學(xué)生視野。

隨著清潔高效發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和可持續(xù)能源研究的興起，與之密切相關(guān)的鍋爐技術(shù)也在不斷更新和發(fā)展。為使學(xué)生了解鍋爐技術(shù)的典型應(yīng)用和最新進(jìn)展，在本課程中增加了鍋爐技術(shù)專題講座模塊，講授四類典型的主流鍋爐技術(shù)。該模塊主要講授各專題的關(guān)鍵技術(shù)與最新進(jìn)展，對(duì)教師的授課準(zhǔn)備提出了更高的要求，但有利于提高學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)，為學(xué)生就業(yè)或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)打下較好的基礎(chǔ)。

3.總結(jié)

本文對(duì)我校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)64學(xué)時(shí)本科課程“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了必要的設(shè)計(jì)說明和討論。新的“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”教學(xué)內(nèi)容注意與相關(guān)課程的內(nèi)容銜接，避免了不同課程重復(fù)講授相同或相似內(nèi)容。同時(shí)拓展了課程知識(shí)面，強(qiáng)化了鍋爐水處理與鍋爐運(yùn)行方面的教學(xué)內(nèi)容，新增了鍋爐技術(shù)專題講座模塊。這些嘗試對(duì)相關(guān)院校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)“鍋爐原理”課程的進(jìn)一步改革具有參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王波.淺談“鍋爐原理”課程教學(xué)中的若干問題.中國電力教育，2011，（211）：196-197.

[2]王世昌.淺論《鍋爐原理》教學(xué)的新問題和對(duì)策.教育教學(xué)論壇，2013，（43）：51-53.