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中图分类号:G646 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)40-0153-02
一、引言
邵阳学院“能源与动力工程”专业始建于1977年,经过近40年的历史,是湖南省“十五”、“十一五”、“十二五”重点建设专业、湖南省及教育部特色专业,2012年成为湖南省综合改革试点项目,2013年成为教育部地方高校第一批本科专业综合改革试点项目。为推进“能源与动力工程”专业综合改革与发展,进一步改进人才培养模式,结合我院能源与动力工程专业的办学定位、学科特色和服务面向等,我们在校企合作培养学生的创新能力方面做了一些研究与探索。
二、人才培养方案的改革
为了更好地满足企业需求,在广泛调研和研讨的基础上,构建了以能力培养为目标、突出企业参与的“做中学、学练合、校企联”的工程人才培养模式(见图1),着力提高了学生的工程意识、工程素质、工程实践能力和创新能力,完善以人文素养为基础、以专业能力为核心的“通识教育”、“专业学习”、“技能训练”、“工程应用”四轮驱动渐进式应用型工程技术人才模式,如图2所示。
三、教学方法改革
1.课程设置。设置了“科学+人文+艺术”的通识课程平台、多学科交叉融合的学科课程平台、“技术+特色+创新”的专业课程平台[1],如图3。
2.课程及教学资源建设。根据课程教学要求,明确了课程的能力导向目标,进行了综合化和应用型的课程建设,采取了以下建设手段:以能力培养为主线,进一步优化教学内容,构筑公共基础和专业基础课程平台,设置灵活适应社会和学生自主择业需要的专业课程模块;进一步推动精品资源共享和视频公开课程建设,巩固精品课程建设成效,强化专业核心课程和特色课程建设。以精品课程建设为龙头,带动核心课程建设,形成一批国家、省、学校不同层次的核心课程,制定并实施教材编写规划和措施。加强特色教材尤其是加强校企联合编写实用性强、突出应用性的教材编写工作,并继续加大对教师编写教材的支持鼓励力度。规范教材选用制度,严格教材选用审核,精选一批适应中国能源与动力工程发展战略的近三年出版的新教材和国家或部省规划教材,积极引进国外优秀教材进行双语教学或作为教学参考资料,拓展学生的专业视野。
3.教学方式方法改革。深化教学研究,更新教学观念,注重因材施教。注重加强培养学生的学习能力、创新能力、实践能力,激发学生学习的主动性和积极性。改进教学方式,依托信息技术、完善教学手段,积极探索启发式、探究式、讨论式、交互式教学。促进科研与教学互动,支持和鼓励本科生参与科研活动,及时把科研成果转化为教学内容。采用“启发式、讨论式、探究式”教学方式方法,《工程预决算》、《工业炉与保温技术》、《供热工程》和《专业英语》课程根据教学大纲中的知识点,采用了学生参与的启发式、讨论式、探究式教学,如表1所示,提高了学习的主动性,活跃了课堂气氛,挖掘了学生潜力,收到了较好的成效。
积极推动科研优势转化为教学优势,学科优势转化为人才培养的优势,鼓励教师把科研成果转化为教材建设成果,把科研内容转化为教学内容,把科研方法渗透到教学方法中,提升人才培养质量。
四、实践教学改革
结合专业特点和人才培养要求,从实践教学体系、实践教学内容、实践教学共享平台等方面进行建设。
1.强化实践环节。强化实践教学力度,除了有2周颇具特色的结构拆装实习外,在生产实习环节还增加了3周的综合技能实训。
2.加强实践教学条件。利用省部共建资金,使实践教学条件得到了极大改善,创建省级大学生创新训练中心,为学生提高实践及创新能力提供了平台。深化了与现有合作基地企业的合作,又新建了多家校企合作人才培养基地。
3.探索实践实验教学方法。主要体现在以提高学生工程实践能力和工程素质为主线,按由浅入深、由基础到综合的认知规律,构建适应大学生工程实践能力和创新能力培养的分层次的实验教学体系和教学方法,对于不同层次学生能力培养采用与之相适应的教学方法[2]。
4.师资队伍建设。学生创新能力水平的提高,师资队伍是关键。实施“请进来和走出动”的互动协作模式,着力提升教学和管理队伍的教育理念、学术水平、教学科研和管理能力,建设一支教学、科研和技术兼容并勇于创新的高素质教学团队[3]。从国内“985”、“211”高校或国家重点学科专业或国外知名大学引进硕士、博士研究生或成熟教师,充实教师队伍,不断改善实验队伍的年龄结构、学缘结构、学历结构和知识结构。对现有的骨干青年教师有计划地进行脱产专业进修,包括以访问学者身份、在职攻读博士学位等方式。每年选派专任教师到合作企业和领域进行一线学习交流,接受工程实践训练。完善团队教师培养机制,加大青年教师培养力度,制定了新进青年教师培养考核办法,促进青年教师快速成长。
五、研究取得的成果
1.形成富有特色的创新型人才培养方案。形成一套地方本科院校能源与动力工程专业校企合作培养创新精神的工程技术应用型人才培养模式,建成一批优质教学资源。建立的新的人才培养方案、特色专业建设方案和配套的专业建设参考规范、新的课程体系、实践教学体系和工程模式专业实验室。
2.建立科学新型的创新型人才培养。建立一套高效、互赢、紧密的校企办学合作模式,建立“全程参与式”的新的联合培养工程应用型人才机制,使理论与实践、课堂与课外有机结合,实现生产实习、社会实践、科研训练、课程设计、综合实验、毕业设计等实践教学工程化。
3.培养一批能源与动力工程专业急需的具有创新精神的高级工程技术应用型人才。在新的培养模式下,学生获得创新能力、实践能力和职业能力,提高了择业竞争力。
4.实现学校、学生和企业三赢。整合利用双方优势资源,资源共享,成为一个开放式的创新实践基地,校企双方共同步入良性发展轨道,实现学校、学生和企业三赢的局面。
六、结语
邵阳“能源与动力工程”专业经过了多年的探索,在校企合作培养创新能力的能源与动力工程专业人才方面取得了一些成果,学生的创新创业能力明显得到了提升,近五年来,学生获省级及以上大学生创新创业训练计划项目5项,积极参与“大学生机械创新设计大赛”、“大学生节能减排社会实践与科技竞赛”、“大学生工程训练综合能力竞赛”、“大学生力学竞赛”等各项大学生学科竞赛、技能竞赛,共获省级以上奖项20余项,其中国家级一等奖1项、二等奖2项,三等奖6项。
在实践过程中,也有一些不足,如因实施时间短,有许多成效或不足都还没有显现出来,同时由于经费限制在校内外实践基地的建设上步子迈得不够大,等等。我们将边实践边总结边改进,巩固现有的探索成果,进一步进行国际化应用型创新人才实践教学模式和方法研究与实践,加强课外科技创新活动,学生课外素质拓展综合训练,探索出一条基于校企合作培养具有创新能力人才的特色之路。
参考文献:
[1]杨建华,曾周亮,袁文华.地方院校人才培养方案的优化研究[J].中国大学教学,2007,(12).
关键词:独立学院;应用型本科;双基制;能力
一、绪论
人才培养层次的正确定位关系到学校的发展方向、发展目标及发展格局,是学校开展各项工作的基本依据。在构建人才培养模式时,独立学院必须以正确的办学指导思想、正确的定位为前提,要通过科学的分析社会需求,正确估价自身的办学实力,主动适应外界环境来实现自身的正确定位,优化教学资源分配,制订正确的发展目标及合理的人才培养模式,通过校企联合,可以共享高校和企业的资源,解决毕业生难以适应社会、毕业生就业去向等问题。校企联合实质就是产学合作,工学结合。产学合作、工学结合教育是一种由学校、社会用人单位、学生三方合作共同参与的适应现代社会需求的高等教育模式,是培养具有创新能力和实践动手能力,面向生产、建设、管理、服务第一线的高级应用技术型人才的有效途径。通过产学合作、工学结合的应用技术型人才实践动手能力培养的改革与实践,形成独立学院本科应用型人才的培养特色。所谓“双基制”就是把学校和企业都作为培养基地,每个基地有明确的教学任务,但两个基地的培养内容与过程交叉融合,逐步形成和完善校企双向推动,双向管理,产学研密切合作的管理运行机制,实现学校、企业、学生、社会“四赢”的深层次合作。
二、产学研相结合,以能力培养为重心的教学体系构建
要培养出工程应用型的高素质人才,设计出切合实际,便于操作的培养方案就成为实现培养目标、企业规格的关键。而构建逻辑性强,相对完整的培养体系则是人才培养方案设计工作的重中之重。学院与企业联合成立教学指导委员会,共同设计培养方案。机械类应用型人才培养方案中由三个相互联系的体系构成,如图所示。
(1)理论教学体系,包括公共基础、人文社科基础、专业基础和专业方向等课程;(2)实践教学体系,包括课程实验、课程设计、综合实践、实习和毕业设计等;(3)能力教学体系,包括课外科技创新活动,各种竞赛活动,技能考证,各种协会活动、公益活动和社团活动等。
三、校企深度合作,培养学生实践能力
在实践教学过程中,学院邀请企业或行业的高层管理人员、技术人员作为指导教师,这些人员和学院专业教师充分交流,根据企业或行业对机械工程及自动化专业应用型本科人才能力的要求,将实验、实训、生产现场实践、课程设计、毕业实习、毕业设计等环节统筹安排。学院和企业整合实践场地和实验实训设备,按照应用型本科实践能力要求,打破实验室以课程设置实验的传统方式和辅助理论的验证性实验为主的教学模式,机械工程及自动化专业中以模具设计与制造、数控技术应用能力培养为主线,覆盖模具设计、数控加工等生产流程,组建实验实训中心、模具CAD/CAM实验室、现代制造技术实验室、数字化中心等实验室(中心),按照机械专业工程训练的认知规律,学生通过实验、实训、金工实习,在了解机械制造工艺过程和掌握一定的机械工程基础知识后,再通过模具设计、模具制造、数控加工等全方位、全过程的综合性训练,提高学生的实践能力。目前学院已与广西柳工集团、柳州腾龙汽配公司、深圳德立天公司、东莞龙兴公司等大中型企业建立紧密合作的校外合作教学科研实习基地,在机械工程及自动化专业社会需求、专业结构和专业建设等方面通过校企深度合作,为实现“双基制”应用型人才培养打下了坚实的基础。
四、结束语
根据企业和行业对机械工程与自动化专业学生能力的具体要求,立足于学校和企业两个培养基地,企业或行业高层管理人员和技术人员、学院专业教师身份的积极参与,把单纯的“授业型”继承性教育转向全方位的“育才型”创造性教育,实行校企深度合作,学院、企业和学生三方参与,培养学生的全面素质、工程意识、综合能力和就业竞争力。
参考文献:
[1]史玉环,高等学校创新人才培养与路径选择[J].山东师范大学,2008.(4).
[2]教育部.关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].(教高[2007]2号)
[3]顾月华,李政道.关于杰出科学人才培养的思想研究[J].江苏高教,2010,(6).
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[5]桑玉军,应用型本科院校关于“大工程”理念的创新与实践[J].高等教育研究,2009,(3).
关键词:教育改革;培养方案;创新;能源动力工程
作者简介:代元军(1978-),男,河南正阳人,新疆工程学院电力系,副教授;李保华(1979-),女,河南新安人,新疆工程学院化学与环境工程系,讲师。(新疆 乌鲁木齐 830091)
基金项目:本文系新疆工程学院重点教学改革研究课题(项目编号:2013-ZD11)研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0075-02
能源,是世界发展的重要资源和动力,能源的科学开发和优化配置,是当今各国现代工业以及国民经济和社会发展乃至富民强国的必由之路。新疆有着极为丰富的能源资源。据统计,新疆的石油、天然气和煤炭预测资源量,分别占全国陆地预测资源量的30%、34%和40%,光、热、风等资源也在全国占有较大份额,这为新疆建设国家能源战略基地奠定了坚实的基础。
在新疆如此丰富的特色资源下,新疆高校能源与动力本科专业如何设计地方特色的人才培养方案,构建课程体系,完成理论教学与实践教学的创新和一体化,是摆在能源与动力工程教育者面前的难题。
一、新疆经济发展对能源与动力工程专业人才需求的预测
首先,一方面随着煤炭的大量生产,通过建设大型电厂,把煤转变成电,利用“西电东送”两条750kV的高压交流电网和一条800kV高压直流电网把电输送到疆外;另一方面新疆的新能源领域快速发展,铸就太阳能、风能等高新技术产业的辉煌业绩和企业的规模扩张。目前新疆发电企业和新能源企业向大型化、自动化和智能化快速发展,必然会对技术人员提出新的更高的要求。因此培养能源与动力高层次工程技术人才,是建设现代化能源企业的当务之急。
其次,新疆现阶段煤电产业和新能源产业主要依靠内地大企业引进现代化的生产工艺和技术装备来实现,其设备技术和管理已接近中国先进水平。然而,新疆地处偏远,引进高端人才困难,劳动力成本高,人员不稳定。目前煤电行业和新能源行业面临着这样的问题:一方面是技术先进、设备先进、管理先进,另一方面是与之配套的运行、维护和管理的应用型高级工程技术人才却严重不足,从而使先进的技术和设备无法发挥应有的水平,甚至不能正常运行,导致事故发生,人才本土化培养的问题日益突出。[1]
根据《2009-2015年煤炭煤电煤化工人才发展规划》,到2015年,新疆煤电装机3450万千瓦,新增装机约2630万千瓦,可向我国东部送电1100万千瓦,预计新增煤电行业从业人员2万人,热电行业存在大量的人才缺口。同时,在新疆地区,新能源产业人才也是非常缺乏,人才培养不能够满足新能源市场迅速发展的需求。
所以加快能源与动力工程本科专业人才培养步伐,促进新疆煤电工业和新能源产业的跨越式发展,有利于加快解决高层次人才培养本土化问题,实现当地招生,当地培养,当地就业;有利于培养高层次新疆少数民族工科人才,促进少数民族整体素质及文化水平的提高。这对新疆煤电行业的健康持续稳定的发展有着重要作用,为新疆长治久安、社会稳定、各民族不断富裕发挥重要作用。
二、新建本科院校能源与动力工程本科专业培养目标和培养模式
据现行的教育部本科专业目录,能源与动力工程专业由原热力发动机、流体机械及流体程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利水动力工程和冷冻冷藏工程等9个专业组合而来。[2]目前能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发和如何更高效利用能源。能源既包括水、煤、石油等传统能源,也包括核能、风能、生物能等新能源,以及未来将广泛应用的氢能。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术。这是符合我国市场经济发展现状以及国际经济一体化趋势的。
过去,新疆工程学院热能动力设备及应用专业的培养目标是:“培养德、智、体全面发展,能够从事热能动力及其控制设备安装、调试、运行、检修、管理及一般热力与控制工程设计,具备基本的经济与管理、社会与人文、环境与保护等方面基本知识的第一线高等工程技术应用型、复合型人才。”[3]随着新疆工程学院的升本,学校在2012年开始制定能源与动力工程的人才培养方案,为了顺应国内外尤其是新疆地方特色的能源动力科学技术的发展趋势,对培养目标的提法进行了多次修改。在2013级专业培养方案中,专业培养目标已修改为:“培养适应新疆经济社会发展,特别是新型工业化建设需要的知识、能力、素质协调统一,具备宽厚的基础知识、具有创新精神和实践能力,专业应用能力突出,获得工程师素质基本训练的德、智、体、美全面发展的应用型高级工程技术人才。毕业生应具备热能工程、传热学、流体力学、动力机械、动力工程等方面基础知识,能在国民经济各部门,从事动力机械(如热力发动机、流体机械)的动力工程(如热电厂工程、新能源工程、制冷及低温工程、空调工程)的设计、制造、运行、管理、实验研究和安装、开发、营销等方面的高级工程技术人才。”[4]
三、新建本科院校能源与动力工程本科专业课程体系的创新改革思路
国外高等工程教育中没有专门设置能源与动力工程专业,但是在机械工程专业中,都开设了工程热力学、传热学等课程,其中机械工程专业把传热学课程作为专业的必修课程。为适应现代工业的快速而巨大的发展,美国、日本和德国一些发达国家不断地对高等工程教育进行着改革。[5-7]
目前,新疆工程学院能源与动力工程专业在课程体系方面的改革要体现出“常规能源、新能源、节能减排技术、信息技术、管理技术相结合,适应时展,满足市场需求,同时充分考虑学生自我发展,培养创新人才”这一总体思路,通过课程设置和教学组织来体现和实施改革意图。在课程体系的设计思想上,归纳起来可以说是“夯实基础,拓宽口径,手脑并用,鼓励创新”。
四、新建本科院校能源与动力工程本科专业教材建设和课程设置
教材建设对于能源能与动力工程专业的教学改革与创新意义重大。通过编写适合新疆特色和民族特色的新教材,对于内容陈旧或重叠的课程和学时,进行合理精减和合并,拓展和新增反映社会人才需求趋势和专业发展的课程,来体现课程体系的创新改革的设计思想。
在课程设置方面,将原“机械原理”和“机械设计”两门课程(共计96学时)合并为“机械设计基础”(72学时);原“公差与互换性技术”和“机械工程材料”(共56学时)合并为“公差与金属材料”(24学时);原“热工仪表”和“热能与动力工程测试技术”(共80学时)合并为“热工过程检测技术”(48学时),原“制冷技术”和“热泵技术”(共64学时)合并为“制冷原理及设备”(64学时)等。新增风能利用技术40学时、太阳能利用技术40学时、节能技术32学时,动力工程前沿12学时、新能源工程前沿10学时、制冷空调工程前沿10学时等合计学术前沿专题讲座32学时,以讲座的形式由相应领域的专家负责编写大纲和主讲。
五、新建本科院校能源与动力工程本科专业采用彻底的专业课程选修制
充分利用新疆工程学院的学分制和选修制,根据能源与动力工程专业的国内外发展动态、市场需求及学生的志愿和兴趣,实施更为彻底的专业课程选修制度。
在2013级培养方案中, 除必修的公共基础课和专业基础课外,其余专业课分为专业必修课和专业选修课,共91.5学分,供学生从中选修69.5学分。并且要求高年级学生在选择专业方向课程时,用“交叉捆绑”方法必须选择部分专业选修课(例如对“热电工程”方向捆绑部分“新能源工程”,对“制冷空调工程”方向捆绑部分“新能源工程”),以拓宽学生的就业范围。
六、新建本科院校能源与动力工程本科专业实验教学体系改革
一直以来,作为具有典型实验研究特点的能源与动力工程专业,在实验教学方面主要开展较多的演示型和验证型实验。该种做法使得学生实验技能欠缺,尤其在解决工程实际问题中,其创新能力显得不足,常常在毕业设计阶段特别明显。而目前国外大学的工科专业专门为高年级学生开设了能够引导学生解决实际问题的高学分探索型实验课程,目的是用以加强工科学生的动手能力。[8-10]
通过充分调查和研究,在新疆工程学院能源与动力工程专业培养方案中安排了36学时的“自主创新专业实验”教学环节,以扩展和补充专业实验教学的内涵,提高专业实验教学水平和质量,培养具有工程创新能力和动手能力的高素质应用型人才。这一实验教学环节主要面向三、四年级学生,以解决来自于工厂企业生产一线的简单的实际问题,或者以参加相关专业的大赛为出发点,学生在指导教师的引导下,根据自身的实际情况和个人要求,设计或者完成实验。这个教学环节的设计在于实现“既重视结果,又重视过程”的创新实验教学理念,使每名高年级学生都能在一种开放的环境和氛围中进行学习和创新训练,得到不同程度工程师的训练。
七、结束语
在新疆经济大发展的推动下,新疆工程学院热能与动力工程教研室通过积极调研和深入思考,在发挥传统专业优势的前提下,明确突出地域特色、民族特色的人才培养模式,加强培养和训练学生的工程创新思维和工程创造能力,目的是提高学生的社会竞争力,才会选择对能源与动力工程专业培养方案进行了不断的改革,并在实施过程中加以修订和调整,最终取得了较好的效果。
此外,如因大面积的专业选修课带来的教学资源(如教师、教室、实验室、图书等)不足、教学组织和安排困难等问题也还有待继续研究、实践和总结。但无论如何,作为一个传统专业,在专业人才培养方案的创新改革与实践方面的努力应该不是多余的。
参考文献:
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[8]陈介华,陈明清.中日高等教育之比较[J].无锡轻工大学学报,2001,2(3):304-307.
当前各国家关注及面对的首要问题,就是环境和能源动力问题,而且,我国国家经济发展以及人们生活水平的主要物质保障就是能源动力工程,是我国实现四个现代化的前提。加之社会经济的不断深入,电气化机械化自动化的水平逐渐加强,对能源的需求越来越多。总体来说,国家生产总值和能源消耗量是成正比的。能源亦动能产品生产得越多,能源就需要得更多,从而带动社会经济的发展,实现民众生活水平的提高和国家的富裕。并且,在世界上我国属于煤炭生产消费大国,其主要能源动力供给就是煤炭。因此,污染我国大气的主要因素即未能充分燃烧的煤炭,再加上我国不可再生资源的开采程度及年限有限。所以,在能源动力及环境保护双重任务下,我国还面临着能源利用不充分,匮乏优质能源,及开发力度不足等问题。随着我国依赖国际能源的程度不断提高,能源安全迎来了新的挑战,须知,一个国家经济发展的动力命脉是能源。因能源问题导致的国家战争,而带来的领土问题更是数不胜数。因此,能源动力工程关系着国家安全、人们实际生活这两方面。众所周知,我国是人口大国总人口数占世界人口的五分之一,要落实解决民众生活问题,就必须加强农业发展力度,而农业发展就必须生产,其生产过程利用的电气化、机械化、水利化和化学化设备需要更多的能源支撑。那么,农业生产要提量还需投入大量能源,也可以说棉花、粮食的增产皆是能源换来的。并且,能源为日常生活换来了更多用品,如:纤维材质的衣服、建筑材质、调节温度及家用电气和照明设备等,都需要能源来支撑,由此可见,没有能源就什么也做不了。此外,国家国防中的各种武器设备使用也需要能源,比如坦克飞机、战舰潜艇等,一旦匮乏能源,就保障不了国家的安全,其经济建设自然难以平稳发展。所以,能源动力工程直接关系着国民经济和人们日常生活,要发展社会提高人们生活,确保人们生活物质和精神两项文明的双丰收,以及实现我国四个现代化,能源将占据这重要的地位,对提高国民经济及民众生活水平和确保国家安全有着巨大现实意义。
2当前能源动力工程的发展方向
2.1能源动力工程思路方向
基于当前国情,要加大传统能源开发利用程度。众所周知,我国现实国情即能源资源少利用效率不足,因此,还需要专业人士对如何提高传统能源开发利用效率程度加以研究,也是我国今后能源动力工程研究工作的重中之重;同时,要重视新型可再生能源的开发。石油煤炭等不可再生能源,其开采受程度和年限制约,由此可见,未来能源市场主战场将转向可再生能源的开发利用,且不能因匮乏资源而放慢经济发展的脚步,所以专业人士千万不能止步不前,要注重新型可再生能源的开发,从而确保我国工业能长期持久的发展;第三,实践理论要并行。由于不同于其他专业,能源开发利用将直接作用国家经济发展与环境保护,可转化为直观的工业产品和经济成果,所以专业人士在校学习时,就要做到理论实践并行,既要专研书本知识,又要进行科学探究和工业时间,促使得出实际结合理论的科技理论成果,从而促进能源的发展经济的腾飞。
2.2能源动力工程环保方向
环境污染不仅威胁着人类的生活,更制约了经济建设社会发展,若没有良好生活环境及可长期利用的能源,那么社会将止步不前,人类也会失去确保发展生存的基础。为实现我国四个现代化,和中国特色社会主义国家的建设,最首要关注的问题便是环境与能源,遏制为发展而先污染后治理现象;同时,要加强环境管理力度,但凡改建扩建新建、建设经济开发区等,都必须遵循环境评价标准,坚持使用环保建设设备及建筑工程主体共同施工设计投产制度;再次,经济发展方式要积极改进,要淘汰陈旧设备选用先进的机械设备,严格禁止污染严重能源消耗多的产品生产;最后,环保资金的投入力度要大,健全完善环保法制制度,严格按国家规定排放标准执行,确保环境保护是在法制下进行。
2.3煤炭清洁技术的利用
(1)净化处理燃烧前煤炭,其流程为:清洗选取煤炭,将煤炭中的灰分等杂质清除减去,洗选处理效率务必要达95%以上;民用煤炭加工,将粉煤与低品位煤炭用机械设备制成相应形状的煤炭产品。(2)净化处理燃烧后煤炭,以湿式或干式脱硫法,确保使用率达到90%左右;以静电除尘方式处理大型电厂燃烧后煤炭,保证除尘率在90%左右。
3结语
关键词:热能与动力工程;锅炉;问题;应用;发展方向
中图分类号:TK223 文献标识码:A
随着社会经济、科学技术的迅猛发展,我国各行各业取得了显著的成绩。其中,热能与动力工程愈来愈受到社会各界的高度重视,换句话说,热能与动力工程在我国获得了广泛的应用。本文根据笔者实际从业经验,从热能与动力工程、锅炉构成的内涵、热能与动力工程在锅炉中的发展及存在的问题、热能动力工程炉内燃烧控制技术的应用、热能与动力工程的发展方向4个方面对热能与动力工程在锅炉中的应用进行了深入研究,旨在为各位同仁提供参考。
一、对热能与动力工程、锅炉的构成
(一)热能与动力工程
就热能与动力工程表层意义而言,其主要涉及热能、动力两个方面的内容,也就是说,热能与动能之间的循环转换(热能转化为功能或动能转化为热能)。当然,某些时候,在这起技术的作用下,动能可以转化为电能,以满足电力行业的需求,从而促进其高效发展。经调查、研究发现,能量转换过程中所应用的技术与其他工程存有很大的区别。与此同时,其涉及多个学科的内容。此外,热能与动力工程具有广阔的发展前景,主要包括工程物理工程、电厂热能工程等。实践证明,热能与动力工程的存在、发展在缓解我国能源压力方面发挥着不可替代的作用。由此可知,热能与动力工程必然会受到社会各界的高度重视,以满足我国经济、生活对能源的需求。
(二)锅炉的构成
对于锅炉的构成,主要包括燃气锅炉电气控制、外壳等,如图1所示。其中,锅炉的外壳由面壳、底壳构成,其在锅炉作业过程中发挥着各自的价值。就底壳而言,其主要用于固定锅炉的燃烧器,从而确保锅炉使用的安全性。此外,锅炉底壳上配置了其他部件,以构成一个整体,从而更好地发挥其自身的作用。防风防尘是面壳的主要功能,能够有效保护锅炉,以保证锅炉平稳、有序运行。现今,科学技术、社会经济的迅猛发展,很多企业大都倾向于采用计算机控制方法。根据调查结果显示,计算机控制具有高度的科学性、精确性。
二、热能与动力工程在锅炉中的发展及存在的问题
(一)热能与动力工程在锅炉中的发展
自19世纪70年代第一台锅炉诞生,人们开始迈入蒸汽时代。18世纪90年代,分离冷凝器面世,这标志着具备完整运作体系的锅炉初步确立。经调查、研究发现,锅炉与工业炉在原理方面存有一定的共性。严格意义上来讲,锅炉属于工业炉范畴。所谓的工业炉指的是一种工业设备,其存在有利于实现热量的转换。在我国,工业炉起源于商代,主要用于加热提炼铜器。随着时代的发展,铸铁技术应运而生,其充分反映出工业炉在控制温度方面的进步、发展。近年来,社会经济、科学技术迅猛发展,对于锅炉系统的控制不再是人工,而是计算机。通常吸纳连续加热炉主要包括两种类型:步进式炉、推钢式炉,其存在着一定的差异性:运输燃料的方式。
(二)热能与动力工程在锅炉中存在的问题
众所周知,锅炉中的风机具备转换能量(机械能转变为动能)的作用。但是,当前国民经济、生活对能量的需求量不断增大,处于作业状态的风机极易损坏电机,甚至会影响到使用者的人身安全。此外,其对企业经济效益具有负面影响,严重妨碍了企业的长远发展。因此,企业改善、提高风机装备对解决锅炉中存在的问题颇有益处、推动热能与动力工程发展进程等颇有益处。
三、热能动力工程炉内燃烧控制技术的应用
众所周知,调整能量转换幅度的核心技术是整个锅炉的燃烧控制。在目前的社会发展过程中,锅炉的燃料填充方式不断发展变化,逐渐由传统的人力向锅炉内填充燃料,转变为步进式的自动控制型的填充燃料方式。另外,更加先进的锅炉甚至会采用全自动的燃烧控制系统。根据锅炉运用的热能动力,以及自动控制技术的不同,一般的锅炉燃烧控制会分为几种类型:一是燃烧的控制系统是以烧嘴、燃烧控制器、热电偶、电动蝶阀、比例阀、气体分析装置以及PLC等相应的部件组成。这种燃烧的控制系统一般会由热电偶检测出相应的数据,并以最快的速度传送到PLC,并与其本身所设定的数值进行对比,偏差值也会通过使用一定的比例积分,或微分运算输出信号,同时分别对比例阀门,以及电动蝶阀的开放程度进行适当的调节,使其达到控制空气与燃料的比例,最终能够调节锅炉内的温度。然而,采用这种方式对锅炉的温度进行控制,不是完全的精确,一般需要极其仔细的确认额定的数值。二是双交叉先付控制系统,该系统主要是烧嘴、流量阀、流量计、燃控制器、热电偶等几个部分组成。其主要的工作原理是通过温度传感器,热电偶会将需要进行准确测量的温度转化成具体的电信号。这样的电信号刻意用来代表测量点的实际温度。该测量点的具体温度一般会由预先贮存在上位机中的工艺曲线自动限定的。通常情况下,根据两者数据之间的偏差值的大小,会使用PLC自动调节燃料与空气流量阀门的开合程度,使其具有一定的准确性。通过电动的方式运行机构的定位,以及空气和燃料的控制比例,在测量空气的流量时可以借助孔板和差压变送器。另外,可以通过专用的质量控制装置来测量燃料的控制,这也是精确控制温度的一个重要数值。值得注意的是,这种燃烧控制的最大优点在于能更好地节省一些部件,也能保证锅炉温度的控制是精确无误的。
四、热能与动力工程的发展方向
目前,随着社会经济、科学技术的高速发展,热能与动力工程的发展前景更为广阔,其对多个领域的发展具有重要的意义,例如:汽车工程、热力发电机、热能动力及控制工程等。然而,值得注意的是,将热能与动力工程应用于工程发展中时,须理解、掌握其所涉及的原理知识,并针对不同问题进行不同分析,从而确保各项工程平稳、有序地进行。与此同时,鉴于热能与动力工程良好的发展前景,相关人员应通过不断学习,加强自身技能、综合素质,为更好地促进其的发展奠定坚实的基础,进而最大程度地满足我国经济、社会等对能源日益增长的需求。
结语
综上所述,笔者对热能与动力工程的应用及解决其存在的问题的措施等进行了全面的分析。实践证明,这些方法对促进锅炉运转、提高锅炉工作的有效性等具有重要的意义,以提高企业自身的核心竞争力,进而提高其经济效益。此外,能源动力在我国市场经济中占据着举足轻重的位置,是开发利用能源、实现动力应用的基础。由此可见,对于热能与动力工程的发展,相关人员须注重理论、实际的有机结合,遵循“实事求是”的原则,且葆有积极乐观的工作态度等,以突破、创新方法技术,从而提高企业的运营效率。笔者坚信,唯有如此,我国能源短缺的问题才能得到有效解决,有利于推动我国经济发展进程及提高我国的综合实力。
参考文献
[1]田青.热能与动力工程在锅炉领域的应用探究[J].科技创新与应用,2014(19):21.
[2]徐德.关于热能与动力工程在锅炉中应用问题的探讨[J].经营管理者,2014(13):313.
1.人才培养目标
辽宁石油化工大学能源与动力工程专业人才培养服务于石油石化行业。以热工、力学和机械科学为基础,以计算机和控制技术为工具,培养学生具备能源生产、转化、利用与动力系统研发基本理论和应用技术能力,培养能够从事石油石化产业链中涉及能量综合利用的创新、应用型高级专门人才。
2.课程体系设置
在课程体系设置方面,能源与动力工程专业设置了较为完善的课程框架,包括:公共课、基础课、专业基础课、专业选修课组、学科任选课及实践教学环节等。能源与动力工程专业充分结合了本学校的行业特色与优势,课程体系设置贯穿石油工业产业链条,为学生提供了全面的专业应用背景。该专业课程体系以油气资源的生命周期理论为依托,将石油产业链条划分为3个主要层次,分别为上游的油气开发、中游的油气输送、下游的终端应用。在上游的油气开发方面,设置了油气田开发工程、热力采油技术课程。该层次旨在从油气资源的源头出发,使学生认识油气藏,理解如何运用现代综合性科学技术开发油气藏。重点突出了热力采油技术的应用。在中游的油气输送方面,设置了油田采输系统换热原理及设备、天然气输送设计与管理课程。油田采输系统换热原理及设备课程紧密衔接上游课程中的热力采油技术,从能量利用角度系统分析了油田采输环节的主要影响因素及其变化规律,重点讲授了换热设备的原理及应用。油气设计与管理是依托学校省级重点学科油气储运工程而开设的课程,该课程重点讲授了油气输送工艺及技术。在下游的终端应用方面,设置了燃气储存与输配、加热炉、能源工程与管理课程。
3.实践基地建设
【关键词】热能 动力装置 环境污染
能源作为一个民族和国家发展和生存的基石,具有其主要的意义。但在目前的能源应用中,大多属于不可再生资源,如煤炭资源、石油资源和天然气资源等,该类能源的应用率约为总能源应用率的90%以上。而将不可再生资源能源作为人类的主体能源,需承担能源枯竭的风险。因此,新能源的开发应用对于环境的影响,以及其在节能减排方面的情况,逐渐的成为研究的重点。热能与动力工程作为新兴的科技,具有高效节能的特点,随着其应用的不断深入,对于节能减排,以及减少人力资源的浪费等方面发挥着极为重要的作用,本文就此进行研究。
一、热能的动力装置分析
基于热能对人们生活所具有的重要影响,结合对其装置的分析,探讨其操作流程和制备的工艺,对该项技术的广泛应用具有其现实意义。热能动力装置科学化的实现,应明确相应的工作原理。其热能的产生需在燃料在相应的设备当中燃烧,然后结合相应技术手段的应用之后,促使热能转化为有效机械能。为此,热能的动力装置应包含辅助设备、燃烧装置和热能动力机等。具体而言,热能动力装置主要包括两种基本类型,其一为内燃机一类的相关装置,主要是在燃烧产生燃气之后,促使其进入到相应的动机之中,然后实施相应的能量转换操作,并将其进行循环应用;其二是把燃烧产生热能通过相应的技术手段,将其热能传输至相应的液体中,促使液体实现汽化之后,最后将气化后所产生蒸汽导进发动机当中,进行相应的热能转换和传递,该种形式的典型代表为蒸汽机。
二、热能特点及应用
(一)热能的特点
目前人类使用的热能大多是由一次能源转得到的。因此,热能的特点与其存在一定的联系。基于此,热能特点主要表现在以下几个方面。首先为太阳能,以及太阳能的能量转换。太阳能在对植物照射之后,为植物叶绿素的形成提供条件,在经过相应的光合作用,以及能源转换之后,进而形成相应的生物质能。但太阳能所发出的光主要是通过热量转换及其点转换后,最终形成生活中常用能源物质;其次为燃料化学能,以及相应的转换过程,燃料化学能在进行相应的转换时,其方式主要是燃烧,进而转换当中的化学能为热能,结合相应技术手段的应用,最终将其转化为能够为人类生产和生活所用的机械能。如生活中常见的汽轮机,在工作时,便是先进行化学能源的转换,进而将其转化成蒸汽热能,结合相应技术和设备的应用,最终将其转变为能够促使机械发动的机械能;再次为热能方面的转化,其主要包括的热量有机械能和电能,机械能的应用主要包括内燃机和汽轮机,而电能主要为热电发电机。
(二)热能动力工程的具体应用
目前,热能在我国的工业领域应用较广,对于国民经济的发展有着突出的贡献。具体而言,其主要应用于以下几个方面。首先为电力工业,热能在电力工程的应用中具有重要的作用,特别是在火力发电和核电发电等相应装备设置的应用当中,并且热能动力工程及其相应的技术也成为相应的工作基础。热能动力工程在钢铁工程中的应用也较为广泛,包括应用到炼钢、高炉炼铁和轧钢等相应的工艺中;其次为有色金属行业,主要有铜和铝等相应的有色金属,均采用热能进行冶炼。而化学工业中的相关应用,主要是应用热能动力工程中的技术手段,或是将其基本原理当做基本的理论依据,具体应用有酸碱和氮的合成等工艺。其在石油行业的当中,可用于石油的运输、冶炼和采集等多个环节。
其次为机械工业,及其相应建筑工业的应用,包括制造材料、焊接技术、相应锻造工艺和铸造技术等。在交通运输业当中的应用。主要有飞机、轮船和汽车等各方面的应用;最后为水产养殖和农业生产方面的应用,如浴池加热加温、温室培养,以及电力方面的农业灌溉等。另外,热能电力工程还被广泛的应用于人们的日常生活当中,如冬天所应用到的供暖设备。基于此分析,热能动力工程广泛的应用于人们的生产生活当中,并且发挥着重要的作用。
三、热能与动力工程对环境的影响及解决措施
热能动力工程在环境方面的影响,主要有放射性危害、热污染、噪音污染和空气污染等几个方面。其中,热污染方面主要在于其带来的温室效应,其来源主要为水发电站,在一定程度上会影响到水中的生物生存,以及导致空气质量变差;造成空气污染的源头在于工业设备、发电厂,以及汽车尾气和暖气等的排放所致的温室效应。因此,为促进热能动力工程的良好发展,应重视其存在的问题,结合技术的改进,以及采取相应的辅助技术措施,对其加以改进,促进其节能减排的应用,促进能源应用效率的提升,将其对环境的污染减少,并降低相应的能源损耗,以促使其得到更好的发展。现对其具体的措施进行分析。
(一)促进相应产业结构的调整
为实现热能动力工程的良好应用,应实施相应的产业结构调整,促使其能够适应热能动力工程的应用,进而促进能源应用效率的提升。在其具体的实施过程当中,特别需加强对生产业及有针对性的治理和完善,在此基础上保证其发展,将生产质量的提升,以及满足人们的需求为改进的核心内容。而在相应的工业生产当中,应将过时产品淘汰,尽量的采用新技术,加快对旧设备及其相应工艺的淘汰速度,同时结合新技术的应用,促进生产效率和生产质量的全面提升,实现优化产业结构的目的,最终实现产业的升级和转型。
(二)增强技术的创新能力
为实现节能减排,以及优化环境治理,应对采用热能的相应领域进行技术的创新。如在钢铁工业和电力工业当中的应用,需对新技术手段和方法进行挖掘。找出目前应用中存在的问题,并对其加以提升和改进,促使其能够与目前市场经济体制和环境相结合,采用和与该领域技术相关的科研院所合作的方式,进行技术平台,以及相应研究发展的构建,进而实现技术发展的规范化和合理化,将其作为工作的核心和重点,建立起相应高效循环的能源模式,并结合相应替代技术、减量技术、资源化技术和再利用技术等的应用。进而更换和改进热能动力工程中存在的生产效率低下的相应设备和技术,尽量的将排放量减少,同时也将对环境的影响减少,最终实现能源有效率的提升。
四、热能与动力工程发展的方向
(一)控制工程和热能动力方向
热能动力工程在控制工程和热能动力的方向主要在于热能技术、锅炉原理、动力测试技术、动力机械设计、汽轮机原理、环境污染和燃烧污染,以及流体机械、传热传质数值计算和热工自动控制等方面知识的应用。
(二)汽车工程和热力发动机方向
热能动力工程技术的发展方向主要在于对透平机或内燃机结构、原理和设计等方面的掌握,以及对燃烧、燃料和测试方面的控制。其他的还包括发动机环境工程、排放工程、内燃机的电子控制,以及热力发电机热负荷与传热,汽车工程概论等相应的知识。
(三)流体机械方向和制冷低温工程
关键词:锅炉设备及运行;锅炉原理;本科教学;课程建设
作者简介:马有福(1978-),男,新疆伊犁人,上海理工大学能源与动力工程学院,讲师。(上海 200093)
基金项目:本文系2011年度上海理工大学核心课程(锅炉设备及运行)建设项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0090-02
为拓展专业口径,增强培养人才的适应性,1999年上海理工大学(以下简称“我校”)对原有的9个能源动力类二级专业进行了调整合并,成立了热能与动力工程专业,并下设能源与环境工程、动力机械工程、制冷与空调工程以及工程热物理四个专业方向。2013年我校“热能与动力工程”专业更名为“能源与动力工程”,但四个专业方向保持不变。在上述四个专业方向中,能源与环境工程方向源于我校20世纪50年代创办的锅炉专业(后来改名为热能工程专业),具有悠久的发展历史。经过几十年的发展,我校热能工程专业形成了偏重于锅炉设计与制造方向的特色,与西安交通大学、哈尔滨工程大学、清华大学同一专业的方向类似。因而,集锅炉理论、设计及计算为一体的“锅炉原理”课程始终是本专业最主要的专业课程。[1,4]
但随着社会经济发展和制造业生产效率提高,锅炉制造企业的用人需求趋于减少,而火电厂及其他锅炉运行单位的用人需求趋于增多。从我校能源与动力工程专业(能源与环境工程)毕业生近几年的就业统计来看,去往火电厂等锅炉运行单位的人数在逐渐增多。
此外,随着全社会对节能减排工作的日益重视,广大锅炉运行单位逐渐成为本专业领域技术研发的重要力量,而且涌现出大量的能源科技服务企业,这与以往本专业科研任务基本由锅炉主机制造企业承担有所不同。因而,为适应新形势下本专业人才培养的新需求,2013年我校将“锅炉原理”课程的名称改为了“锅炉设备及运行”,同时对教学内容做了调整,以期在优化课程内容结构和拓展学生视野方面起到积极的效果。本文对这一项课程改革工作进行了总结和说明。
一、“锅炉设备及运行”教学内容及其学时分配
“锅炉设备及运行”课程(以下简称“本课程”)是我校能源与动力工程本科专业的专业主干课程(64学时),主要面向该专业的能源与环境工程方向(同时也作为选修课面向其余3个专业方向),其教学内容及学时分配如表1所示。
由表1可知,本课程的教学内容划分为8个知识模块。其中,模块1~5为以往“锅炉原理”课程的核心内容,模块6~8为本次课程内容调整予以强化和新增的内容。
表1 “锅炉设备及运行”课程教学内容及学时分配
二、“锅炉设备及运行”教学内容设计说明及探讨
与以往的“锅炉原理”教学内容相比,本课程教学内容有以下特点:
1.充分注意与相关课程的内容衔接,避免不同课程重复讲授相同或相似内容
在多数本科院校的热能与动力工程专业培养计划中均将“燃烧学”或其相似课程列为了“锅炉原理”的前修课程,我校为“工程燃烧学”。因此,在本课程教学内容中不再专门介绍基础燃烧理论,但强调以燃烧理论为基础深入讲解各类锅炉燃烧设备的技术原理和工作特性。
此外,鉴于与能源利用有关的环境问题日益突出,能源与环境学科交叉日益紧密,在多数本科院校的热能与动力工程专业培养计划中设置了有关“燃烧污染物排放及控制”的专业课程,比如我校设置有“大气污染控制工程”课程。因而,虽然“燃烧污染物排放及控制”的确是与锅炉设备密切相关的议题,但为避免与后续课程的教学内容重复,在本课程教学内容中不再介绍“燃烧污染物减排与控制”。但与燃烧过程及燃烧设备密切相关的知识点(如低NOx燃烧技术等)仍保留在本课程的锅炉燃烧设备模块中讲授。
另一方面,对那些属于锅炉设备重要工作过程,但在其他课程中未有涉及的理论知识点(如锅炉水动力模块中的气液两相流),仍在本课程中保留必要的学时讲授,使教学内容具有与本科教育相适应的理论深度。
2.缩减锅炉设计计算方法的学时,从而拓展课程知识面,并培养学生独立自学能力
锅炉设计是以大量计算为基础,主要有强度计算、热力计算、烟风阻力计算及水动力计算等。其中,热力计算是锅炉受热面设计布置的依据,也是完成其他计算的基础,在所有锅炉计算中处于核心地位。因而在早期的“锅炉原理”教学中,一般用与“锅炉燃烧设备”大体相同的学时讲授锅炉热力计算方法。然而,随着本科专业向宽口径培养方向的推进以及对大学本科通识教育的日益重视,专业课课时不断缩减,所以必需对以往的“锅炉原理”教学内容进行合理取舍,从而在少学时条件下仍保证专业课程的培养质量。因此,本课程大幅缩减了锅炉热力计算的学时,仅在锅炉总体设计与布置模块中用2学时讲授其基本计算原理、特点及程序,至于各类锅炉受热面的具体热力计算方法则要求学生在课下自学。由于已有前修课程“传热学”的基础,学生自学这部分内容是可行的。此外,在后续的实践课程“锅炉课程设计”(其主要任务为完成一锅炉的热力计算和总图绘制)中,学生可在指导教师的辅助下进一步领会锅炉热力计算方法及其应用。由此,可节余出一些课时用于拓展课程知识面,同时也培养了学生独立自学并完成工程设计计算的能力。
3.拓展和强化了锅炉水处理方面的教学内容
绝大多数的工业生产过程都会耗水,与锅炉设备密切相关的火力发电行业更是所有工业行业中的第一耗水大户。因而,笔者认为以“卓越工程师”为培养目标的工科大学生,应该了解和掌握一些必需的水科学知识和水处理技术。然而在多数院校热能与动力工程专业的选修课程列表中,未有设置“工业水处理”相关课程,我校亦是如此。为此,在本课程教学内容中加大了锅炉水处理模块的教学学时,以期以锅炉水处理为载体,增强学生对水科学和水处理技术的认识。这部分内容的讲授可以《热力发电厂水处理》作为参考教材。
4.拓展和强化了锅炉运行及事故方面的教学内容
在我校以往的“锅炉原理”教学中,有关锅炉运行的教学课时较少(一般为2~4学时),因而学生对相关知识点了解不深,知识面也较窄。正如“引言”中所述,在新形势下锅炉教学中有必要进一步拓展和强化锅炉运行方面的内容。为突出这种变化,课程名称由“锅炉原理”改为了“锅炉设备及运行”。锅炉运行模块的教学内容具有知识面广、综合性强的特点,而多数教师的从业经历较为单一(即未有锅炉运行单位的实践经历),使得这部分内容的讲授会相对较难。对此,任课教师需从积极参与相关科研项目等各种可能的途径加强学习和提高,从而高质量完成教学任务。
5.增加了锅炉技术专题讲座模块,以拓展学生视野,提高学生专业综合素质
随着清洁高效发电技术的发展和可持续能源研究的兴起,与之密切相关的锅炉技术也在不断更新和发展。为使学生了解锅炉技术的典型应用和最新进展,在本课程中增加了锅炉技术专题讲座模块,讲授超(超)临界发电及其锅炉、大型循环流化床锅炉、生物质锅炉、联合循环发电系统余热锅炉四个专题。该模块主要讲授各专题的关键技术与最新进展,对教师的授课准备提出了更高的要求,但有利于提高学生专业综合素质,为学生就业或进一步深造学习打下较好的基础。
三、总结
在以往“锅炉原理”课程的基础上,本文对我校能源与动力工程专业64学时本科课程“锅炉设备及运行”的教学内容及学时分配进行了设计,并对各个知识模块的教学内容进行了说明和讨论。优化调整后的“锅炉设备及运行”教学内容充分注意与相关课程的内容衔接,避免了不同课程重复讲授相同或相似内容。同时由缩减锅炉设计计算方法所占学时,拓展了课程知识面,强化了锅炉水处理与锅炉运行方面的教学内容,新增了锅炉技术专题讲座模块。这些尝试对能源与动力工程专业“锅炉原理”课程的进一步改革具有参考意义。
参考文献:
[1]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.
[2]赵雪峰.“电厂锅炉原理及设备”课程教学研究探讨[J].中国电力教育,2010,(173):97-98.
[关键词]热力动力 能源装置 火力发电
中图分类号:F206 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)24-0050-01
电是一个国家人民与企业生产生活中不可或缺的元素,有电我们的生活才会更加丰富多彩,我们国家的经济才能运转,国力才会更加强盛,因此发电站是一个国家经济发展的命门。在火力发电站中热能动力锅炉应用时极为广泛的,电站锅炉的发展和锅炉的经济性和安全性有着密切的关系。锅炉的经济性与设备投资费、电站循环效率、可用率等有关。锅炉的安全性除保证锅炉本身的安全运行外,从广义上还应满足环境保护提出的各种要求和指标。经济性和安全性是相互制约的两个因素,一般要提高锅炉的安全性便需增加设备的投资费用,亦即将降低经济性。只有应用先进的科学技术将这两个因素综合考虑才能促进电站锅炉工业不断向前发展。
1.热能工程学概述与发电热能装置简述
1.1 热能动力工程学概述
热能动力工程学是多门科学技术的综合,其中包括现代能源科学技术,信息科学技术和管理技术等,主要涉及热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作,是在现代热能动力需要下诞生的一门工程学学科,主要研究热能源和动力工程。随着各行业对于热能动力工程学人才的需要,这门学科的地位也在逐渐的上升。近年来我国热能动力工程学发展迅速,国家政策导致各个涉及使用热能转化装置的企业都开始有提高本企业热能转化装置及技术的需求,并在国家的发电厂中应用广泛,是不可或缺的学科。
1.2 发电热能动力装置简述
目前,我国的发电厂最多的还是火力发电站,发电厂刚刚起步时也是由火力发电站开始,虽然现已有发电更多更快也更环保的水利发电厂、风力发电厂及太阳能发电厂等,但火力发电厂所具有的历史里程碑性质无可替代,下面就简述火力发电厂中应用广泛的热能动能装置。发电热能动力装置一般由热交换器、第一热电模块、第二热电模块、蒸发器、汽轮机、冷凝器、液体泵、充满循环介质的管道、保温材料组成,其原理是将热能转化为机械能而产生原动力的成套热力设备。热能的来源包括利用煤、石油、天然气、油页岩、生物质能等燃料燃烧所放出的热能以及核能、太阳能、地热能等。热能动力装置包括汽轮机动力装置、内燃机动力装置、燃气轮机动力装置和核能动力装置等。它们主要是由原动机(汽轮机、内燃机、燃气轮机)及其辅助设备组成。火力发电就是利用热能动力装置所产生的原动力来驱动发电机生产电能。而火电厂发电热能动力装置运行主要依靠三个系统,其一是燃烧系统。燃烧煤使炉水变成蒸汽,即将化学能转化为热能;其二是汽水系统。由锅炉产生的{温、{压蒸汽推动汽轮机作功,将热能转化为机械能;其三是控制系统。为保证整套热能动力装置安全、正常、经济运行,需由控制系统对整个流程实行操作机械化自动化控制。
2.热能动力工程锅炉在火力发电中的使用及发展
2.1 锅炉安全运行保障
要想火力发电站能够正常运行,热能动力能够正常的应用到火力发电中去,就要确保热能动力工程锅炉在火力发电中的安全应用,具体操作时需要注意以下几点:进行锅炉操作的人员必须严格按照锅炉的安全操作规范进行操作,按照锅炉运行的流程进行工作,科学的使用设备,对设备进行看管;在锅炉运行前,应该检查软化水箱中的水位是否达到运行标准,如果水位过低应该及时进行补水,以免运行中使设备出现故障;检查锅炉内的水位是否在合理的范围内,并及时加减 ;观察压力是否能够正常的运行锅炉;观察温度是否正常,按照操作规范执行,降低危险系数,保证锅炉可以安全持续的运行和电厂的正常生产。
2.2热能动力工程锅炉在火力发电中的使用及发展
在火力发电厂的热能动画里工程锅炉的发展中,其容量直接关系火力发电的效率,因此,锅炉容量的发展也是至关重要的,在火力发电设备中,提高单位机组容量可降低设备费用和基建投资费用,并可减少金属材料消耗量。因此,自上世纪50年代到70年代初期,以美国为首,单台电站锅炉的最大容量迅速由蒸发670t/h(200 MW机组)增加到4500 t/h(配1 300 MW机组)左右。在欧洲,以德国为例,在此期间单台锅炉蒸发量也迅速由200 t/h提高到2000t/h以上。但自70年代初期后,根据国外统计及展望资料,一直到本世纪初,国际上电站锅炉的最大容量仍将保持在4500t/h左右的水平,国际上电站锅炉的标准容量大都将保持在1500t/h到2500t/h蒸发量之间。
再者,火力发电厂中热能动力工程锅炉的使用方式及操作技巧也是火力发电的重要发展对象,其严重影响火力发电厂的发电效率和资源利用率,是发展中的重中之重。火力发电锅炉的发展带有一定的信息化色彩。在最早的时候,我国的发电事业刚刚起步之时,火力发电厂中使用的锅炉一直是手动的,是通过手动开关来完成相应的锅炉使用控制,但是这样的控制方式暴露了一个重要问题:手动控制的判断和准确性是难以保证的。从以往的火力发电厂的锅炉使用情况来看,手动控制的锅炉无法更大的提高燃料燃烧效率和能量转化效率。因此煤炭等燃料燃烧不充分,产生了大量的一氧化碳、一氧化硫、一氧化氮等有害气体,严重影响环境和空气质量,并且造成了严重的资源浪费,对地球的能源室一种破坏。因此经过漫长的研究阶段发现了智能锅炉,只能锅炉在火力发电止中的使用有效的避免了燃料燃烧不充分这一问题,其通过更加精确的温度、燃料等方面的控制可以提高锅炉的能量使用效率和产品的质量。因此现在火力发电中所使用的热能动力工程锅炉都是更加精确的电子控制系统智能锅炉。比如空气比例连续控制系统和双交叉限幅控制系统。空气比例连续控制系统是由多个部分组成,其主要功能是经过炉内的温度等具体数据的了解,通过4-20mA的电信号来对电动的进行调整;双交叉限幅控制系统同样是对利用对于燃气与空气之间的比例来调节完成控制,但与比例连续控制系统控制方式不同是后者是通过标准温度与实际温度的对比来完成的。
3.结语
电力行业既是能源的生产者又是能源的主要消耗者,在国家经济发展和社会进步中发挥着举足轻重的作用。我国的电力基础能源行业随着改革开放和经济发展得到了迅速发展具备了一定的规模。发电业的发展和进步是与热能动力工程分不开的,随着环保意识的提高和能源成本的增加,高耗能发电在锅炉的使用和其他能源消耗设备的使用上需要热能动力工程提供更有效的帮助。随着我国在热能动力工程小撒谎那个的研究推进,能量的使用和转化也会更加高效,这对于我国建设可持续发展社会、提高生态文明进程有着重要意义。正因如此,热能动力工程今后的发展重点还是应该在实用性的研究上,通过对火力发电锅炉、辅助设备、新能源开发等多方面的研究与发展改善我国的能源使用环境,加快能源经济的建设步伐,完成能源结构的改善,最终促使我国的经济快速发展和工业快速进步。
参考文献: