循環(huán)流化床技術(shù)課程教學(xué)探討

張思文

南京工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院 江蘇南京 211167

預(yù)計(jì)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(fèi)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(yán)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(yán)峻挑戰(zhàn)。循環(huán)流化床燃燒方式是一項(xiàng)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(fù)荷調(diào)節(jié)性好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)流煙道(過熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器)等組成。它的工作原理是床料在流化狀態(tài)下進(jìn)行燃燒，爐膛下部多為粗顆粒，爐膛上部為細(xì)顆粒，利用循環(huán)灰分離器將煙氣中的高溫細(xì)固體顆粒分離收集，并送回爐膛進(jìn)行再次循環(huán)燃燒，極大提高了燃料燃盡率。

為適應(yīng)國家能源發(fā)展需要，培養(yǎng)高質(zhì)量的工程技術(shù)應(yīng)用型人才，南京工程學(xué)院按照電力企業(yè)人才需求加強(qiáng)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(dòng)力工程專業(yè)的重要專業(yè)課之一。學(xué)生在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)傳熱學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)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(diǎn)、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(qiáng)、內(nèi)容抽象、與電廠實(shí)際聯(lián)系多，學(xué)習(xí)難度大等特點(diǎn)，本人在結(jié)合教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)該課程的教學(xué)方法改革進(jìn)行了探討。

1 優(yōu)化教學(xué)方法和豐富教學(xué)手段

課堂教學(xué)是目前教學(xué)的基本環(huán)節(jié)，教學(xué)方法也隨著科技的發(fā)展不斷創(chuàng)新和豐富。教師應(yīng)靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)取得最好的教學(xué)效果。例如在傳統(tǒng)的講授式教學(xué)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(xué)生思維、增加學(xué)生分析問題、解決問題的機(jī)會(huì)，同時(shí)有助于學(xué)生開闊思路、發(fā)展語言表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料，圍繞該問題在課堂上進(jìn)行相互交流和討論，教師在討論過程中鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己已有的知識(shí)進(jìn)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(qiáng)了師生間的良好互動(dòng)，也有利于教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，有選擇有重點(diǎn)的進(jìn)行講解。

目前，循環(huán)流化床技術(shù)課堂教學(xué)多采用多媒體課件和板書相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。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(xué)生對(duì)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(fēng)裝置的關(guān)鍵部件風(fēng)帽，都是封閉在爐膛底部，即使組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)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(xué)生，可以提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，也會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是如果教師對(duì)多媒體課件使用不當(dāng)，也會(huì)大大降低教學(xué)效果。多媒體課件的使用加快了授課進(jìn)程，壓縮了學(xué)生消化理解新知識(shí)的時(shí)間。特別是基本原理及公式推導(dǎo)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(jìn)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(yīng)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(duì)滯后，迫切需要對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的更新和改革。這是適應(yīng)電力行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求，也是培養(yǎng)具有應(yīng)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(duì)現(xiàn)行教材內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)有效的補(bǔ)充。

比如在介紹緒論內(nèi)容時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)介紹循環(huán)流化床技術(shù)的現(xiàn)狀、最新發(fā)展動(dòng)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(tái)，總裝機(jī)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(tái)數(shù)最多、總裝機(jī)容量最大的國家。2013年我國成功建設(shè)并投入運(yùn)行了世界首創(chuàng)單機(jī)容量最大的60萬千瓦超臨界循環(huán)流化床示范機(jī)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(bǔ)充，使學(xué)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(xué)生對(duì)本行業(yè)的認(rèn)同感和自豪感，從而有效增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，開拓學(xué)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(yīng)用型人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了高等教育面向社會(huì)需求培養(yǎng)人才。因此教師應(yīng)在理論教學(xué)中加入工程案例，使教學(xué)內(nèi)容與電力企業(yè)實(shí)際相結(jié)合，提高人才培養(yǎng)的針對(duì)性，同時(shí)提升學(xué)生就業(yè)能力。比如由于大型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)間較短，很多技術(shù)和計(jì)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(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際緊密聯(lián)系起來，學(xué)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(yīng)的解決措施，也相應(yīng)提升學(xué)生適應(yīng)工作環(huán)境的能力。

4 注重實(shí)踐能力培養(yǎng)

實(shí)踐教學(xué)是實(shí)現(xiàn)大學(xué)生能力全面發(fā)展的重要手段，是培養(yǎng)大學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的基本途徑。通過參與實(shí)踐過程，學(xué)生不僅加深了對(duì)教材知識(shí)的理解，領(lǐng)悟到教材的知識(shí)是通過不斷實(shí)踐得來的，也培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的工作作風(fēng)，為學(xué)生就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)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(xué)習(xí)基礎(chǔ)，主要講述床層隨流化風(fēng)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(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)較難理解。針對(duì)這種情況，如采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，利用循環(huán)流化床冷態(tài)試驗(yàn)臺(tái)調(diào)節(jié)流化風(fēng)速，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)觀察上述流化態(tài)的變化過程，將靜態(tài)的教學(xué)內(nèi)容動(dòng)態(tài)化，使學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)中，通過學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作，也培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)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(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，循環(huán)流化床技術(shù)作為一項(xiàng)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(shí)。能源類專業(yè)學(xué)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(yīng)用型工程技術(shù)人才，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)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(xué)生的學(xué)習(xí)效果和培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。今后，筆者將會(huì)不斷學(xué)習(xí)和借鑒各位前輩和同行的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步改善教學(xué)方法、提高教學(xué)水平。

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

[1]呂厚均，汪成，原繼紅，等.對(duì)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(jiān)榮,李芳芹,李彥.“鍋爐原理”課程教學(xué)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(qiáng),等.“電站鍋爐原理”教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[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.