循环流化床技术课程教学探讨

张思文

南京工程学院能源与动力工程学院 江苏南京 211167

预计到2040年全球煤炭需求将增加15%，其中中国煤炭需求占全球煤炭消费比重将停滞在50%。[1]我国是富煤贫油的国家，且我国的电力工业迅猛发展，95%火电站采用燃煤发电。随着我国大气污染防治等环保要求日益严格，如何使燃煤发电更高效、清洁、低碳，已成为中国面临的刻不容缓的严峻挑战。循环流化床燃烧方式是一项新型的高效清洁煤燃烧技术，与传统燃烧技术相比，它具有燃烧效率高、燃料适用范围广、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，已在世界范围内得到了迅速发展。循环流化床锅炉系统由固体物料循环回路(燃烧室、循环灰分离器、飞灰回送装置)和尾部对流烟道(过热器、再热器、省煤器和空气预热器)等组成。它的工作原理是床料在流化状态下进行燃烧，炉膛下部多为粗颗粒，炉膛上部为细颗粒，利用循环灰分离器将烟气中的高温细固体颗粒分离收集，并送回炉膛进行再次循环燃烧，极大提高了燃料燃尽率。

为适应国家能源发展需要，培养高质量的工程技术应用型人才，南京工程学院按照电力企业人才需求加强课程体系建设，将循环流化床技术课程列为热能与动力工程专业的重要专业课之一。学生在系统的学习传热学、热力学和流体力学等专业基础课和锅炉原理等专业课的基础上，了解循环流化床锅炉设备及系统的组成，掌握循环流化床锅炉的特点、基本原理和基本方法。[2-5]鉴于循环流化床技术课程具有理论性强、内容抽象、与电厂实际联系多，学习难度大等特点，本人在结合教学实践的基础上，对该课程的教学方法改革进行了探讨。

1 优化教学方法和丰富教学手段

课堂教学是目前教学的基本环节，教学方法也随着科技的发展不断创新和丰富。教师应灵活运用各种教学方法，在有限的课堂时间内取得最好的教学效果。例如在传统的讲授式教学方法基础上结合问答法、讨论法等，在轻松的课堂气氛中激发学生思维、增加学生分析问题、解决问题的机会，同时有助于学生开阔思路、发展语言表达能力和团队合作能力。教师可选取循环流化床技术中的关键问题进行分组讨论，比如论述循环流化床燃烧技术产生的原因，学生通过查阅文献资料，围绕该问题在课堂上进行相互交流和讨论，教师在讨论过程中鼓励学生积极思考，引导学生根据自己已有的知识进行分析总结，最后教师根据讨论的结果做小结，这不仅加强了师生间的良好互动，也有利于教师发现教学中的问题，有选择有重点的进行讲解。

目前，循环流化床技术课堂教学多采用多媒体课件和板书相结合的方式，实现优势互补。循环流化床技术教材内容包含较多的系统设备，学生对这些设备的内部构造没有直观的感受，给讲授带来一定的困难。例如循环流化床锅炉布风装置的关键部件风帽，都是封闭在炉膛底部，即使组织学生现场参观也无法看到它的构造，如果将这些设备的内部照片通过大屏幕展示给学生，可以提高学生的感性认识，也会激发学生的学习兴趣。但是如果教师对多媒体课件使用不当，也会大大降低教学效果。多媒体课件的使用加快了授课进程，压缩了学生消化理解新知识的时间。特别是基本原理及公式推导等内容，采用板书讲解更能发挥好的效果。

2 引入科研最新进展

由于循环流化床是一种高效低污染的清洁燃烧方式，在世界范围内得到大力发展和推广应用。随着循环流化床向大容量高参数发展，现行教材内容相对滞后，迫切需要对授课内容进行相应的更新和改革。这是适应电力行业经济发展的客观要求，也是培养具有应用与创新能力的工程技术人才的必要手段。这就要求教师在授课前做大量的资料收集、整理工作，对现行教材内容进行及时有效的补充。

比如在介绍绪论内容时，应重点介绍循环流化床技术的现状、最新发展动态及发展前景，特别是国内该技术的发展概况。目前全国35 t/h～1 025 t/h不同蒸发量的循环流化床锅炉共超过5 000台，总装机容量超过1亿千瓦，我国已成为世界上循环流化床锅炉台数最多、总装机容量最大的国家。2013年我国成功建设并投入运行了世界首创单机容量最大的60万千瓦超临界循环流化床示范机组，这不仅代表了煤清洁高效利用技术的发展方向，也是我国电力装备制造技术的重大突破。通过该补充，使学生了解了循环流化床技术在电力行业的所处的地位和作用，提升学生对本行业的认同感和自豪感，从而有效增强学生的学习自主性，开拓学生的视野。

3 结合工程案例

目前高校人才培养模式向应用型人才培养模式转变，促进了高等教育面向社会需求培养人才。因此教师应在理论教学中加入工程案例，使教学内容与电力企业实际相结合，提高人才培养的针对性，同时提升学生就业能力。比如由于大型循环流化床锅炉运行时间较短，很多技术和计算方法不够成熟，在大型化过程中出现了一系列的问题。特别是随着锅炉炉膛容量增大，炉内蒸发受热面积的增长速度跟不上锅炉容量的增长速度，必须采用新的炉内受热面布置方案，如在炉内布置翼墙管受热面、管屏式辐射受热面，在炉膛上部设置悬吊受热面等。该案例使教学内容与工程实际紧密联系起来，学生不仅可以了解循环流化床锅炉目前面临的问题以及相应的解决措施，也相应提升学生适应工作环境的能力。

4 注重实践能力培养

实践教学是实现大学生能力全面发展的重要手段，是培养大学生技术应用能力和创新能力的基本途径。通过参与实践过程，学生不仅加深了对教材知识的理解，领悟到教材的知识是通过不断实践得来的，也培养学生实事求是的科学态度和严谨踏实的工作作风，为学生就业打下坚实的基础。例如，流化态及其典型形态是循环流化床锅炉的学习基础，主要讲述床层随流化风速经历固定床、鼓泡床、湍流流化床、快速床和气力输送状态，这部分内容抽象，学生学习时较难理解。针对这种情况，如采用实验教学方法，利用循环流化床冷态试验台调节流化风速，让学生现场观察上述流化态的变化过程，将静态的教学内容动态化，使学生更好地理解教材内容。在实验中，通过学生实际动手操作，也培养了学生的动手能力、团队合作能力以及发现问题和解决问题的能力，从而进一步激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

5 结束语

随着电力行业的迅猛发展和国家对环保要求日益严格，循环流化床技术作为一项高效低成本的清洁煤燃烧技术已在世界范围内得到广泛共识。能源类专业学生的就业方向与电力行业的发展息息相关，为培养企业需要的应用型工程技术人才，笔者结合教学实践，对循环流化床技术课程改革提出了一些建议，旨在提高学生的学习效果和培养学生的工程实践能力。今后，笔者将会不断学习和借鉴各位前辈和同行的教学经验，进一步改善教学方法、提高教学水平。

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

[1]吕厚均，汪成，原继红，等.对高校大型仪器设备资源共享的思考[J].黑龙江教育,2007(12):81-82.

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

[3]孙坚荣,李芳芹,李彦.“锅炉原理”课程教学方法改革探索[J].中国电力教育,2014(12):67-68.

[4]王培萍,李伟然,徐敏强,等.“电站锅炉原理”教学改革的实践经验[J].中国电力教育,2009(146):80-81.

[5]邓文义,苏亚欣.“锅炉原理”课程建设与探讨[J].中国电力教育,2014(23):114-115.