熊志波 金晶

【摘要】本文基于国家节能减排方针政策背景下上海理工大学能源与动力工程学院面向能源动力类专业本科生和研究生开设清洁燃烧技术课程的现状，阐述了上海理工大学能源动力专业清洁燃烧技术课程内容设计，对比分析了本科生及研究生清洁燃烧技术课程教学内容设计的差异，介绍了上海理工大学高校能源动力专业清洁燃烧技术课程差异化教学模式。

【关键词】清洁燃烧技术 本科生 研究生 教学内容 教学模式

【中图分类号】G642【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）02-0240-02

煤炭是我国主要的一次能源，其主要利用方式主要是燃烧，我国每年70%煤炭直接用于燃烧；而煤燃烧会所排放的粉尘和硫氮氧化物会带来一系列环境问题，例如：雾霾、光化学烟雾、酸雨等等，会对人类健康和生态环境造成巨大伤害。[1，2]因此，控制煤燃烧污染物的排放具有重要的社会意义。随着能源消耗所带来的环境问题日益严重，煤的高效、清洁利用成为我国环境改善所面临的重大任务；也成为我国近二十年节能减排的战略目标。

在煤粉燃烧污染物减排控制严格的政策条件下，开设煤粉清洁燃烧课程和研发新型高效煤粉清洁燃烧技术已成为各高校能源动力院所所追求的目标；上海理工大学（以下简称“我校”）能源与动力工程学院及时修改本科生及研究生的培养计划和培养方案，自2000年起，在能源动力专业本科生的培养计划中和热能工程学科研究生的培养计划中开设了“清洁燃烧技术”课程。该课程主要面向能源与环境工程、工程热物理、动力机械工程和制冷与空调工程四个本科专业方向和热能工程研究生专业。

1.课程定位

上海理工大学热能与动力工程专业是国家特色专业，得到了“国家本科教学质量工程”的支持，为上海市教学高地。[3]“清洁燃烧技术”课程内容主要围绕煤粉燃烧前洗煤、型煤固硫、水煤浆、燃烧粉尘、硫氧化物、氮氧化物、重金属等煤粉燃烧前控制技术、燃烧中及燃烧后污染物排放控制及新型燃煤发电技术进行设计；该课程是能源动力类能源与环境工程本科专业的特色课程，并为我校热能工程学科研究生的核心课程。“清洁燃烧技术”课程密切结合煤粉燃烧污染物排放及新型洁净燃烧技术的最新研究成果，可促使热能动力工程专业本科生密切关注本行业内的前沿技术和发展动向，掌握相关技术，成为该行业创新性人才。2000年至今，“清洁燃烧技术”课程为上海理工大学能源动力类能源与环境工程专业的选修课（共32学时）和热能工程学科研究生培养的必修课程（共36学时）。而本科生和研究生对“清洁燃烧技术”课程知识需求会存在较大差异，因此，面向能源动力类能源与环境工程专业本科生与热能工程专业研究生开设的“清洁燃烧技术”课程内容应兼顾不同层次学生的差异，并采用相适应的教学方法。本文接下来主要阐述上海理工大学能源与动力工程学院面向能源动力类能源与环境工程本科生和热能工程研究生开设的“清洁燃烧技术”课程内容设计及相关教学方法应用相关情况。

2.面向本科生的“清洁燃烧技术”课程授课内容设计及教学方法

“清洁燃烧技术”课程的特点在于不同于传统的理论基础课程，其授课内容更新很快。随着科学技术的不断发展，相关技术不断更新换代，授课内容也需要随时更新。要求授课教师要有坚实的科研基础，掌握国际上最前沿煤粉清洁燃烧技术的发展动态和发展水平。上海理工大学本科生“清洁燃烧技术”课程主要采用我校教学团队编著《燃煤污染物排放控制技术》教材，该教材基于我校教学特色以及学科的研究特色进行编著，并大量融入了我校近十年在煤粉燃烧硫氧化物、氮氧化物排放相关方面所取得研究成果及国内外前沿的清洁燃烧技术；教材针对性强、内容新颖，为我校相关专业本科生奠定了理论基础，拓展了专业知识面。上海理工大学热能动力工程专业“清洁燃烧技术”课程在阐述煤粉燃烧相关污染物排放现状及危害的基础上，重点讲解了煤粉燃烧过程中硫氧化物、氮氧化物、粉尘等形成机理，系统讲解了煤粉燃烧中、燃烧后相关硫、氮等污染物最新排放控制技术；并结合燃烧电厂湿法脱硫工程案例讲解；使学生在掌握扎实的理论基础的同时，能够获得相关理论知识和工程应用背景知识；培养了学生学以致用、理论联系实际的能力和素养，强调了“清洁燃烧技术”课程的工程应用性。通过本课程的学习，学生可了解国内外相关的最先进的污染物排放标准及国家煤粉清洁燃烧技术的最新发展动态。课程侧重硫氧化物、氮氧化物、超细粉尘、重金属污染物、碳氧化物、碳氢化合物的生成机理、控制方法和关键技术的介绍。[3，4]

在本科“清洁燃烧技术”课程教学过程中，主要采用教师講解，学生参与课堂讨论的形式进行教学，发挥学生的主观能动性，使学生参与到教学环节中，由被动接受变为主动学习；并设置相关技术专题，邀请本校煤粉清洁燃烧技术方面专家开展专题报告，促使本科生能够及时掌握煤粉清洁燃烧技术的前沿动态。上海理工大学热能动力工程专业“清洁燃烧技术”课程内容主要包括：燃煤污染物排放现状及危害，国内外对燃煤污染物最新排放技术的需求；燃煤污染物炉前控制技术（选煤技术、型煤技术和水煤浆技术）；硫氧化物的形成机理、碳酸钙固硫机理和炉内喷钙固硫及尾部烟气干法/半干法/湿法烟气脱硫技术；氮氧化物的形成机理、炉内空气分级、燃料分级、低NOx燃烧技术和尾部烟气选择性非催化脱硝和选择性催化脱硝控制技术，重点讲解了燃煤电厂尾部烟气湿法脱硫技术和选择性催化还原脱硝技术；促使本科生掌握相应的工程知识；二氧化碳排放控制技术，主要介绍了O2/CO2富氧燃烧技术、化学链燃烧技术的基本原理和最新技术的发展动态；先进的洁净煤发电技术，主要包括大型循环流化床技术、燃气—蒸汽联合循环技术、整体煤气化联合循环发电技术、超超临界技术；重金属污染物汞的排放控制技术，主要介绍煤粉燃烧中汞形成机理及氧化脱除技术，并讲解国内外煤粉燃烧汞、砷、铅、铬等重金属的最新研究进展。

3.面向研究生的“清洁燃烧技术”课程授课内容设计及教学方法

上海理工大学本科生“清洁燃烧技术”课程培养目标是促使本科生在掌握煤粉燃烧相关污染物形成机理及控制技术的基础上，了解国内外最新研究动态，掌握一定的工程技术；而上海理工大学研究生“清洁燃烧技术”课程不但强调掌握上述基本知识，而且重点培养研究生解决实际问题的能力，注重培养研究生工程设计能力。因此，上海理工大学“清洁燃烧技术”研究生课程内容和教学模式与本科生课程存在较大差异。本校“清洁燃烧”研究生课程在简单了解煤粉燃烧硫、氮、粉尘、重金属和二氧化碳污染物排放现状及危害基础上，系统介绍了煤粉燃烧前、燃烧中和燃烧后相关污染物控制机理与技术；并基于研究生科研素养和工程实践经历培养要求，重点设置了尾部烟气湿法脱硫技术和选择性催化还原脱硝技术工程案例的设计课程内容；围绕煤粉燃烧氮氧化物形成机理和选择性非催化还原脱硝技术讲解Chemkin和Fluent相关软件；并通过设置Project专题，让研究生掌握相关煤粉清洁燃烧技术的工程设计知识，培养研究生开展煤粉清洁燃烧技术研究的基本素养。

上海理工大学研究生“清洁燃烧技术”课程教学形式多样化，主要采用教师主讲、学生副讲的形式展开；“清洁燃烧技术”课程教师主要围绕煤粉燃烧硫氧化物和氮氧化物等污染物的形成机理、控制技术和工程案例的设计和相关研究软件进行讲解；而研究生主要基于自己的研究方向，查找国内外最新研究前沿，采用翻转课堂教学形式，向老师及其他同学阐述相关煤粉清洁燃烧污染物排放的最新研究进展。同时，为了培养研究生的国际视野，上海理工大学每年会邀请美国Lehigh University能源研究主任Carlos E. Romero教授为我校“清洁燃烧技术”课程研究生进行相关煤粉清洁燃烧技术的教学和指导。

4.结论

“清洁燃烧技术”课程上海理工大学热能动力工程专业的专业特色课程和热能工程学科研究生的核心课程。该课程的本科生和研究生教学内容应该基于“清洁燃烧技术”课程大纲进行煤粉燃烧过程中主要污染物的形成机理和控制技术讲解；又应注重本科生和研究生培养要求的差异，合理设计课程内容和采用相应的教学方法及模式。高校能源动力类专业本科生的清洁燃烧技术课程内容应偏重各种高效、清洁燃烧技术原理及最新研究进展；而高校能源动力类专业硕士生的清洁燃烧技术课程内容需侧重各种清洁燃烧技术的工程应用及相关科研软件讲解與实训。

参考文献：

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

[2]唐安平.《新能源开发利用》选修课的教学探索[J].当代教育理论与实践，2016，8（11）：27-29.

[3]金晶，林郁郁，张守玉.热动专业“清洁燃烧技术”教学内容设计[J].中国电力教育，2012，257（34）：93-94.

[4]金晶，熊志波，马有福，杨沫.基于高效、清洁燃烧技术系列课程的教学团队建设[J].中国电力教育，2013，291（32）：153-154.