《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程改革探索

韓沐昕,李冬梅

(1.黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院熱能學(xué)院,哈爾濱 150025;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政學(xué)院,哈爾濱 150001)

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《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程改革探索

韓沐昕1,李冬梅2

(1.黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院熱能學(xué)院,哈爾濱 150025;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政學(xué)院,哈爾濱 150001)

《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》是建筑設(shè)備工程技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)課之一。主要講述了鍋爐及鍋爐房輔助設(shè)備的組成、種類、構(gòu)造、工作原理，及鍋爐房的水、汽、煙、風、控制等系統(tǒng)的設(shè)計以及運行方法。本文從鍋爐與鍋爐房設(shè)備課程的知識結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、專業(yè)技術(shù)發(fā)展、學(xué)生自身素質(zhì)等方面出發(fā)，充分分析高職建筑設(shè)備專業(yè)學(xué)生在《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程學(xué)習(xí)中存在的問題，從講授內(nèi)容，講授方法、知識結(jié)構(gòu)等各方面提出改進方案，以滿足新形勢下建筑設(shè)備行業(yè)對高職學(xué)生的要求。

鍋爐及鍋爐房設(shè)備；存在問題；改進方案

0　引言

《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》是建筑設(shè)備工程技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)課之一。主要講述了鍋爐及鍋爐房輔助設(shè)備的組成、種類、構(gòu)造、工作原理，鍋爐房的水、汽、煙、風、控制等系統(tǒng)的設(shè)計以及運行方法。理論方面，該課程涵蓋了傳熱學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、燃燒學(xué)、工程力學(xué)、機械原理、受壓元件強度等多方面的理論，具有理論性和綜合性強的特點。同時，本課程所涉及的工業(yè)設(shè)備數(shù)量繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此在針對熱能學(xué)院二年級學(xué)生教學(xué)中存在兩方面問題，一是專業(yè)方面因素，二是學(xué)生自身素質(zhì)原因。

圖1.1　先修課與學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)系圖(紅色為未學(xué)課程)

1　存在問題

1.1專業(yè)因素

(1)在本門課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生存在先天不足，如圖1.1所示，缺少部分先修課程理論基礎(chǔ)，學(xué)生對部分課程內(nèi)容理解困難。

(2)本門課程教學(xué)內(nèi)容多, 涵蓋鍋爐和輔助設(shè)備的組成、種類、構(gòu)造、工作原理，及鍋爐房的水、汽、煙、風、控制等系統(tǒng)的設(shè)計與運行。教學(xué)時數(shù)卻逐年減少。

(3)教學(xué)內(nèi)容偏原理論分析，缺少對材料標準和加工工藝的介紹，與實際工作差別較大。

(4)同其它課程如供熱工程、室內(nèi)給排水、通風空調(diào)相比，本門課程所講授內(nèi)容學(xué)生日常生活中沒有機會接觸， 距離感比較大， 學(xué)生感覺比較

陌生。

(5)教材不可避免地存在一定滯后性。隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和技術(shù)的不斷進步，對節(jié)能降耗和環(huán)境保護提出了更高要求。根據(jù)工業(yè)鍋爐產(chǎn)品發(fā)展趨勢，JB/T10094-2002《工業(yè)鍋爐通用技術(shù)條件》的適用范圍，在2002年修訂時已將工業(yè)鍋爐額定壓力擴大至小于3.8MPa，工業(yè)鍋爐標準不斷更新，教材內(nèi)容與新標準存在一定差異。

(6)我國原有鍋爐標準規(guī)范大多參考蘇聯(lián)標準。在原標準的基礎(chǔ)上，充分參考了ISO(國際標準)、JIS(日本標準) 、BS(英國標準)、美國ASME的鍋爐導(dǎo)則等加以修訂，使修訂后標準的技術(shù)性、科學(xué)性、先進性明顯得到提高。

圖1.2　鍋爐設(shè)計所需內(nèi)容(紅色為未學(xué))

序號名稱原符號現(xiàn)符號1計算燃料量BjBcal2平均pjav3排煙pyex4爐膛Lfur5給水gsf.w6國熱蒸汽grsh.s

(7)環(huán)保指標的日益嚴格

表1.2　新舊標準排放對照

(8)國家質(zhì)檢總局頒布的《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，取代了勞動人事部頒布的《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。鍋爐采用A、B、C、D分級管理制度。

(9)為提高效率、減少污染，新技術(shù)被廣泛采用。如分級燃燒技術(shù)、scr脫硝技術(shù)、石灰石/石灰―石膏法。

1.2學(xué)生自身素質(zhì)原因

(1)高職學(xué)生文化基礎(chǔ)知識比較薄弱,沒有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。很多學(xué)生跟不上課程進度,聽不懂上課的內(nèi)容,由此產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

(2)本門課程涵蓋了傳熱學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)生在一年級專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)時基礎(chǔ)打得不理想，因而在專業(yè)課學(xué)習(xí)中涉及到專業(yè)基礎(chǔ)知識綜合應(yīng)用時，就會感覺比較吃力。

(3)課程里面涉及的完全是一些笨重而又煩瑣的機械設(shè)備，一些復(fù)雜而又無味的原理及流程，一些抽象的運行操作和故障排除，這些都與與現(xiàn)實生活距離大，導(dǎo)致學(xué)生興趣低，學(xué)習(xí)的主動性差。

(4)高職學(xué)生倦怠心理整體偏高，且倦怠心理從一年級到三年級逐年增長。具體表現(xiàn)為，上課遲到早退，曠課成為家常便飯。即使礙于學(xué)校制度去教室上課，也是玩手機、睡覺、嘮嗑，對學(xué)習(xí)聽之任之，缺乏主動性，影響教學(xué)效果。

(5)教學(xué)中部分理論內(nèi)容，學(xué)生感覺工作中用不上，甚至覺得沒用。而學(xué)生工作需要的知識，課堂中又不講。如在空氣預(yù)熱器的講解中，通常教師主要講解空氣預(yù)熱器工作原理。而高職學(xué)生主要從事安裝、運行維護工作，比較感興趣于空氣預(yù)熱器具體結(jié)構(gòu)細節(jié)(如何處理管束膨脹、管箱膨脹、空氣預(yù)熱器吊裝、支撐)。上下屆學(xué)生通過信息交流，認為在校聽課無用。

(6)本專業(yè)學(xué)生就業(yè)面較寬，很多學(xué)生認為現(xiàn)在認真學(xué)習(xí)多余的知識，還不如確定工作方向后，再努力學(xué)習(xí)與工作密切相關(guān)的知識。

(7)鍋爐設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 據(jù)統(tǒng)計書中有插圖130 多幅,而且多為結(jié)構(gòu)圖。由于學(xué)生的識圖能力較差，且對鍋爐毫無感性認識，即便是在現(xiàn)場進行認識實習(xí)后，學(xué)生也只是對鍋爐外形有所了解，對鍋爐內(nèi)部缺乏系統(tǒng)認識。

(8)高職學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，解決問題能力差，沒有良好的自學(xué)習(xí)慣。長期偏差的學(xué)習(xí)態(tài)度、思維方式及知識基礎(chǔ)卻不能適應(yīng)項目教學(xué)的要求，不能主動探究，缺乏團隊意識。

2　解決方案

2.1講解內(nèi)容的變化

對于缺少部分先修課可采用一下兩種方案：

(1)采用高中所學(xué)的物理化學(xué)知識進行推演

例如,在講授鍋爐燃燒技術(shù)時，首先復(fù)習(xí)初中關(guān)于燃燒三要素(燃料、氧氣、著火溫度)的知識和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，其次可利用高中所學(xué)的化學(xué)反應(yīng)平衡與活化能的知識。

表2.1　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

(2)對于無法采用高中所學(xué)的物理、化學(xué)知識進行推演的課程內(nèi)容，可對基礎(chǔ)理論進行簡要講述，以必須、夠用為度。

例如，鍋爐是典型的壓力容器，在講授鍋爐受熱面時，強度問題是不可回避的。因此在講授時，只對溫度、壓力、受壓元件尺寸、工作環(huán)境對受壓元件的定性影響進行分析，而對定量計算公式則略去不講。

自學(xué)配合精講。由于本課程內(nèi)容多,知識面廣, 可采用課堂講授法、自學(xué)討論法相結(jié)合的多種形式的教學(xué)模式,發(fā)揮學(xué)生內(nèi)在潛力，培養(yǎng)其綜合能力。自學(xué)是保證課堂精講, 提高教學(xué)效果的前提之一。難度較低的內(nèi)容如燃料供應(yīng)系統(tǒng)和除渣系統(tǒng)可安排學(xué)生自學(xué)。

表2.2　推演有利于快速穩(wěn)定燃燒的條件

在講解設(shè)備原理和工作過程中，根據(jù)需要引入材料標準、工藝標準、運行規(guī)范、施工圖紙。在講解汽包、集箱時，不僅介紹書中提到的原理內(nèi)容，而且向?qū)W生介紹《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》；鋼板、鋼管、法蘭的材料標準；卷制、焊接的工藝標準，汽包、集箱圖紙，使教學(xué)活動更接近于實際工作。

在授課時，教師應(yīng)盡可能地拓展學(xué)生的視野，增加學(xué)生就業(yè)時的選擇余地。例如在講解鍋爐燃燒技術(shù)時，不止講解煤、油、燃氣的燃燒，而且向?qū)W生介紹生物質(zhì)燃料、固體廢棄物、危險廢棄物的燃燒方法。

將講解重點從原理和工作過程，變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)和設(shè)備安裝運行上。在介紹空氣預(yù)熱器時，重點介紹管束膨脹、管箱膨脹、空氣預(yù)熱器吊裝、支撐。在介紹過熱器時，介紹過熱器蛇形管的定位和吊掛。

講解中突出鍋爐設(shè)備與其它建筑設(shè)備運行環(huán)境的區(qū)別。

a.受熱面工作環(huán)境區(qū)別：

? 管內(nèi)高溫高壓；

? 管外高溫煙氣，煙氣溫度高有腐蝕性而且磨損受熱面。

b.在講解爐墻時，讓學(xué)生理解爐墻與普通建筑墻體的區(qū)別：

? 鍋爐正常運行時在爐墻上作用有溫度應(yīng)力、煙氣或大氣壓力；

? 耐熱性、良好的保溫性、密封性；

? 由于燃料供應(yīng)失調(diào)或燃燒工況惡化，可能會在爐膛內(nèi)發(fā)生爆燃現(xiàn)象，造成突發(fā)性的煙氣壓力；

? 爐內(nèi)燃燒火焰的脈動，也可能引起爐墻的振動；

? 處于地震區(qū)的爐墻，還需承受由地震引起的使爐墻產(chǎn)生水平慣性力的作用；

? 經(jīng)常受到熔渣粘附和侵蝕的鍋爐爐墻，還要求其有足夠的抗熔渣性能；

? CFB鍋爐的爐墻特別是爐膛密相區(qū)部位的爐墻、旋風分離器的內(nèi)壁面，由于長期經(jīng)受高濃度顆粒的沖蝕，所以該處耐火或保溫材料應(yīng)具有很好的防磨性。

(3)教師在教學(xué)中要適時更新教學(xué)內(nèi)容,適應(yīng)時代的發(fā)展。鍋爐及鍋爐房設(shè)備不斷向著高效、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展,教師必須將本專業(yè)出現(xiàn)的新產(chǎn)品、新設(shè)備、新工藝等傳授給學(xué)生。如節(jié)能方面的新技術(shù)有：鍋爐排污水的回收利用,熱管換熱器回收煙氣余熱技術(shù)，自動控制、變頻調(diào)速技術(shù)等。

(4)本課程是一門實踐性較強的課程。認識實習(xí)：通過20學(xué)時的認識實習(xí)，使學(xué)生對熱源工程有一個整體感性認識，為學(xué)好該門課程打好基礎(chǔ)。參觀：在教學(xué)過程中參觀3次，通過參觀主要了解鍋爐和鍋爐房設(shè)備的組成和構(gòu)造，認識各種設(shè)備和各類儀表。課程設(shè)計：課程設(shè)計是鍋爐及鍋爐房設(shè)備的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，課程設(shè)計對課程的教學(xué)效果影響甚大，它不僅可以鍛煉學(xué)生的實踐能力，同時也可以加深學(xué)生對課堂講授內(nèi)容的理解和記憶。

2.2講解方式的變化

(1)在講解鍋爐和附屬設(shè)備結(jié)構(gòu)時，可采用三維實體圖、設(shè)備模型與工程設(shè)計圖相結(jié)合的原則，增加學(xué)生對鍋爐和附屬設(shè)備結(jié)構(gòu)的形象認識，同時鼓勵學(xué)生自己動手制作手工模型和繪制設(shè)備立體模型。

觀看實體圖→工程設(shè)計圖→教師講解→學(xué)生繪制工程圖→學(xué)生制作手工模型或繪制設(shè)備立體模型。

圖2.1　人體系統(tǒng)與鍋爐房輔助類比圖

(2)在鍋爐房系統(tǒng)教學(xué)中，引入Flash動畫演示鍋爐房汽、水、風、煙系統(tǒng)過程，使原來黑板上難以講解透徹的內(nèi)容形象、生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前，鞏固學(xué)生對所學(xué)知識的認識和理解。

(3)采取類比法，拉近專業(yè)課程與學(xué)生現(xiàn)實生活的距離。

a.例如在介紹鍋爐房系統(tǒng)組成時，學(xué)生因日常生活中不接觸鍋爐設(shè)備，因此很難完整地說出鍋爐房輔助系統(tǒng)。教師在講解時可用學(xué)生熟悉的人體新陳代謝系統(tǒng)進行類比，指出鍋爐房輔助系統(tǒng)對鍋爐房的必要性，同時消除學(xué)生對鍋爐設(shè)備的陌生感。

b.例如在介紹沸騰爐燃燒特性時，以火鍋類比沸騰爐。向?qū)W生指出二者的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，即都可迅速將被送入的物料迅速加熱。

(4)比較法

本課程涉及的設(shè)備技術(shù)種類繁多，只有通過比較才能深刻認識不同技術(shù)和設(shè)備的特點。在講解燃燒技術(shù)和除塵技術(shù)時可通過列表比較各種技術(shù)的優(yōu)缺點。

表2.3　原理類比

表2.4　燃燒技術(shù)比較

3　結(jié)語

通過綜合分析在校生及畢業(yè)生的回饋信息，發(fā)現(xiàn)《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程的改革，使建筑設(shè)備專業(yè)學(xué)生職業(yè)能力有了明顯提升，從根本上改善了教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)出適應(yīng)時代發(fā)展的創(chuàng)新型大學(xué)生，使職業(yè)教育與行業(yè)發(fā)展同步取得了明顯的成績。

[1]張亞竹. 《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程改革實踐.創(chuàng)新導(dǎo)報，2014(11)：113.

[2]張大英. 《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程建設(shè)與實踐.科技教育創(chuàng)新，2011(14)：208.

(編輯馬海超)

Boiler and Boiler Room Equipment Curriculum Reform

HAN Muxin, LI Dongmei

(1.Thermal Department, Heilongjiang College of Construction, Harbin 150025, China;2.School of Multiple Administration, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)

The book “Boiler and Boiler Room Equipment” is one of the most important professional books in the professional field of construction equipment engineering technology. The main content of this book includes composition, types, structure and working principle of boiler and auxiliary equipment of boiler room. Moreover, design methods of wind, water, steam and smoke control system in boiler room are shown in this book. In this paper, fully analyze the problems which exist in the students’ learning process from knowledge structure, teaching content, professional and technical development, students’ own quality and other aspects. Present improvement programs of teaching content, teaching method, the knowledge structure and various aspects to meet the industries requirements for higher vocational students under new circumstances.

boiler and boiler room equipment; existing problems; improvement programs

2016-03-25

韓沐昕(1973—)，工學(xué)碩士，高級工程師。主要研究方向：多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)和熱工計算模型計算。

G642.3

A

1672-0601(2016)06-0059-05