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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)21-0171-02
隨著日益加快的全球一體化進程,社會的進步對英語教學所提出的要求也越來越高,雙語教學因為具有非常重要的作用,而被提到改革的日程中。雙語教學與英語是相互滲透和補充的關系。如何將二者的關系處理好,將會對外語教學的開展產生直接的影響。
一、能源與動力工程專業課程進行雙語教學的意義
目前,國際能源與動力專業的相關公司招聘人才時,首先考核目標往往是學生的英語能力,其次,才是對學生專業綜合素質的考核,很多在此專業畢業的學生,因為聽、說、讀、寫等基礎的外語能力達不到行業標準,而與好的崗位失之交臂。中國能源與動力專業的人才進入國際行業的主要障礙,就是綜合運用英語水平的能力差距。為了更好的提高能源與動力工程專業英語教學的綜合應用能力和學生的英語表達能力,高校開始積極推進雙語教學改革。而作為一種專業的課程教學模式,雙語教學融合了先進的知識和學科前沿,而非簡單意義上的語言教學。作為英語教學的輔助手段,雙語教學能促進學生對系統的、專業課程的知識更好的掌握。相比于能源與動力工程專業英語教學,雙語教學對第二語言的意義更加重視,希望能通過外語進行其他方式或者是學術上的交流。同時,通過營造良好的外語學習的環境,有效提高學生的英語水平,使學生畢業后能找到一份稱心的工作,并且能夠達到國際能源專業外語使用水平的條件,提高在國際上的就業率。
縱觀當前能源與動力專業雙語教學現狀,還處于探索階段,究其原因,是因為學生有較慢的閱讀速度、掌握較少的專業的英語詞匯量。同時,學術英語知識欠缺,對科技詞匯的語法特點并沒有掌握。所以目前亟待開展雙語教學,做好雙語教學和能源與動力工程專業英語的銜接,著重培養學生的語言技能知識,對雙語教學的需求給予滿足。
二、能源與動力工程R滌⒂锝萄Ш退語教學的關系
1.英語教學是開展雙語教學的根基。重視使用功能性語言,具備功能性策略,是雙語教學的特征,它能有效提高學生的交際能力和語言運用能力。而對語言知識的系統性學習,往往會受限制于課堂教學的模式。所以,雙語教學應重視開展語言學習的形式,有效結合傳統的能源與動力工程專業英語教學模式,將專業的知識在課堂上傳授。同時,通過雙語教學,培養學生對英語的實際應用能力,保障英語教學的順利實施。傳統英語教學一般都是訓練學生聽、說、讀、寫等各個方面的能力,促進學生對英語基本的句法、詞匯和語言的掌握。而雙語教學能同時提高英語教師的英語表達水平和學生英語應用水平。因此,雙語教學對專業英語教學產生了重要的影響,對于這一點,高校應該有明確的認識。在能源與動力工程專業英語教學過程中,密切聯系雙語教學與英語教學的策略、內容和方法,更好的銜接雙語教學與英語教學的環節。
2.雙語教學對英語教學發揮著促進作用。首先,雙語教學有效的補充了能源與動力工程專業英語。通過有機的結合英語學習和專業知識的掌握,將更多的運用英語的機會提供給學生。其次,雙語教學營造了一個多維的英語語言環境,將教學的重點,放在語言交流上。通過對語言課堂的簡化和結構性操練,使語言交流更具開放性和真實性。因此,雙語教學的本質,就是從對語言的純粹學習,向以語言為載體的學習轉化,通過對具體的課程和學科的學習,促進學生英語交際能力的提高。
三、能源與動力工程專業英語教學與雙語教學的有效銜接途徑
1.更新理念、轉變意識。對于專業英語和雙語教學的關系,高校管理者應有正確的認識,對于新形勢能源與動力工程專業英語教學目標更好的理解,對傳統的思想觀念及時進行更新,為雙語教學的順利開展夯實基礎。同時,高校還應立足于人才優勢,在各學科中有效運用英語,通過英語學習環境的營造,在全校范圍內為雙語教學的開展,提供語言教學條件,進而使學生英語學習能力得到大幅提升。
2.改革英語教學模式。在能源與動力工程專業英語教學中,需要對教學方法不斷的創新,摒棄傳統的教學模式。對學生運用語言的能力進行強化,使學生實際應用英語的能力得到進一步的提升。同時,還應促進學生更好的吸收專業的英語知識。在英語教學中,應積極的創設各種問題情境,實施各種形式多樣的課堂教學方法,營造良好的英語學習的氛圍,為學生自由的表達提供機會。最后,教學策略應靈活多變,通過雙語教學模式的構建,對學生語言學習的難度進行緩解。
3.科學設置課程。改變傳統的單一的課程設置,是提高大學生英語運用能力的關鍵。可根據學生入學后的實際英語水平,對不同層次的學生采用不同的課程設置,進行分層教學的方法。對于具有中等學習程度的學生,可對課程綜合英語進行學習。而針對那些具有良好的學習基礎的學生,要在綜合英語課基礎之上,對一門專業英語課進行選修。如英美概況或英語視聽等,這樣既能更好的向雙語教學過渡,還能有效提高學生語言學習的能力。
4.精心挑選教材。選擇任何一門課程和教材,都會直接影響到教學效果。因此在能源與動力工程專業英語教學改革中,對合理的教材的選擇,是非常關鍵的。目前能源與動力工程專業英語教材往往缺乏時代感,滯后性嚴重,因此在英語雙語教學的背景下,需要有針對性的權衡能源與動力工程專業英語教材的選用和編寫。學校應與自身的特點相結合,選用的教材應具有較強的實用性,能真正提高學生的英語水平,教材的選用上,應與本專業的教學要求、規劃和目標相符,盡量選擇原版教材。使學生能對課程更好的理解,不會受到語言因素的影響。同時,也可將國外成熟的原版教材直接引入,或者多本教材同時選用,這樣對不同層次的學生需求給予滿足。教師還可根據某些專題教學的特點,對教材自行編寫。
四、結論
為了更好的推進能源與動力工程專業英語教學改革,需要對雙語教學和專業英語教學的關系有正確的認識,及時轉變觀念,更新思路。而只有將二者互相滲透,有機的結合在一起,才能更好的推動能源與動力工程專業英語教學的發展,完成英語教學向雙語教學的過渡。
參考文獻:
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[2]于立平.課程開發視域中的小學雙語教學――對青島市一所學校的個案研究[J].課程-教材-教法,2006,(10).
[3]郭峰,張鳳杰.對高校開展雙語教學的思考[J].石河子大學學報(哲學社會科學版),2006,(S1).
[4]陳寧.提高經貿課程雙語教學的實效性[J].中國成人教育,2006,(06).
作者簡介:孟建(1979-),男,山東滕州人,山東理工大學交通與車輛工程學院,講師;劉永啟(1965-),男,山東棗莊人,山東理工大學交通與車輛工程學院,教授,博士生導師。(山東 淄博 255049)
基金項目:本文系山東理工大學教學研究項目(項目編號:4003-111182)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0155-02
高等教育的目標是培養有獨立工作能力的各類專業人才,[1]根據這一目標,制定了山東理工大學能源與動力工程專業的培養目標——培養能夠獨立從事內燃機行業及其相關行業的應用型工程技術人員,為了使學生畢業后能夠迅速適應工作環境,必須提高學生的實踐能力和創新能力。為實現這一目標,必須切實加強實踐教學體系的建設,提高實踐環節的教學質量。為此,本文結合能源與動力工程專業的特點,圍繞實踐教學體系、實驗教學內容、生產實習環節、實驗教學方法改革、學生參與科研和課外科技活動等方面,研究了能源與動力工程專業實踐教學新方法,探索構建了面向21世紀的能源與動力工程專業實踐教學體系,以適應未來人才培養質量規格的需要。
一、實踐教學存在的問題
1.實驗教學環節缺乏對學生工程實踐能力的培養
過去,中國很多高校的實踐教學環節與國外大學相比,都缺乏對學生工程實踐能力的培養。國內高校實踐教學環節旨在幫助學生加深對有關課程理論知識的理解和掌握,不重視實踐教學對學生動手能力、工程實踐能力和工程意識的培養。實踐教學環節的要求不明確、不具體,缺乏綜合性、多元化。而歐美大學機械動力類專業在實踐教學環節的安排上重視對學生跨學科綜合設計能力的培養,重視實踐報告和實踐成果的考核。[1]
相比較而言,山東理工大學能源與動力工程專業實踐教學環節中學生被動接受多,自主學習和動手環節少;缺乏對學生創新能力的培養和跨學科的綜合性實踐環節。
2.實驗教學模式陳舊
實驗教學是實踐教學環節中的重要一環。傳統的實驗教學模式中,實驗指導教師實驗開始前將實驗原理、實驗步驟、儀器使用及測試方法全部告訴學生,學生只需要按指定的過程一步步去操作,不用思考和創新。這種實驗教學模式中的實驗指導教師是實驗教學過程的主體,學生只是被動接受,主動參與性差。這種實驗教學模式很難較好地培養學生的實踐動手能力和創新意識,很難適應新世紀對創新性人才培養的需要。
3.實驗教學內容單一
實驗教學內容以驗證性實驗為主,枯燥乏味、應用價值不高且許多內容已經過時,導致目前的實驗教學內容很難激發學生的學習興趣和創新意識,不能有效地培養學生的創新精神和工程實踐能力。
4.校外實習形式單一
大多數的校外實習流于形式,基本上是由教師組織學生去企業進行走馬觀花式的參觀。實踐內容空泛,學生在實習中很難有機會深入細致地學習,更談不上提高自己的實踐動手能力,實習結束后對技術問題還是感到茫然,實習效果不好。
二、實踐教學體系的改革
1.形成特色的實踐教學體系
隨著高等教育教學深化改革和發展的需要,根據市場對能源與動力工程專業本科學生的就業需求和職業要求,在長期的實驗實踐教學建設的基礎上能源與動力工程專業對實踐教學環節進行了完善和調整,建立了逐層遞進式實踐教學體系,如圖1所示。在原有實踐教學環節的基礎上,增加了認識實習、大學生科技創新活動、內燃機電控系統設計、內燃機零部件制造工藝設計、內燃機企業生產流程及管理實習、內燃機工作過程模擬訓練、內燃機性能測試實習等實踐教學環節,使實踐教學環節學分占總學分的比例從原來的17%提高到25%。
2.更新實驗教學內容
實驗教學內容是實踐教學體系的重要組成部分,現有的實驗課多依附于理論教學,實驗課內容的設置只體現在讓學生對理論知識的進一步理解,不重視實驗課教學對學生動手能力和創新能力的培養。[2,3]因此,有必要對實驗教學內容進行完善與更新。實驗教學內容的選擇,既要注重縱向知識的系統性,又要注重橫向知識的滲透性,還要有利于培養學生的動手能力和創造性思維能力,最大限度地挖掘學生的知識潛力。
能源與動力工程專業從課程設置的實際情況出發,在不影響理論教學的前提下,適當增加部分課程實驗教學的學時數,并對各實驗課程的教學內容和教學形式進行適當的調整與改革,增加了部分課程實驗教學的實驗項目數。新的實驗教學內容更加注重基礎內容與學科前沿的結合,注重理論知識與科研、工程實踐和生產實際的緊密聯系。由于設計性、綜合性實驗更有助于激發學生的創新意識,有助于培養學生的創新能力,有助于學生掌握科學研究的思維方式、一般步驟和解決問題的方法。為此,能源與動力工程專業結合車輛工程實驗室和熱工基礎實驗室現有的實驗儀器設備增加了部分課程實驗教學的綜合性、設計性實驗項目,提高了綜合性、設計性實驗項目占總實驗項目數的比例。如:“汽車單片機原理及應用”的實驗學時由原來的4學時增加到20學時,實驗項目由4個增加到9個,增加了5個設計性實驗項目;“工程熱力學”的實驗學時由4學時增加到6學時,實驗項目數由原來的4個增加到8個,其中4個為必做實驗,4個為選作實驗(選作其中的兩個),驗證性實驗項目數由原來的2個減少到1個;“計算機輔助設計”的實驗學時數由原來的8學時增加到12學時,增加了兩個設計性實驗項目;“內燃機構造”的實驗學時數由原來的6學時增加到10學時,增加了3個綜合性實驗項目;“畫法幾何與工程制圖”實驗學時由8學時增加到16學時。
3.采用開放式實驗教學模式
采用開放式實驗教學模式替代傳統的“被動式”、“抱著走”的實驗教學模式,克服了過去教師講實驗,手把手教學生做實驗,最后學生交實驗報告的做法。開放式實驗教學模式突出了學生在實驗教學過程中的主體地位,弱化了教師在實驗教學環節中的作用。教師根據實驗設備的臺套數,確定學生每組實驗人數,一般為2~3人,學生根據實驗任務書的要求完成實驗預習,寫出實驗預習報告,達到要求后,網上預約實驗時間。實驗開始前,教師進行提問,在規定時間內學生要獨立完成實驗。實驗過程中,指導教師應貫徹“少講多練,引導為主”的原則,把主要精力放在巡視中,注意每個學生的實驗情況,引導學生積極主動地進行實驗。對于實驗過程中出現的問題,指導教師首先啟發、引導學生自行處理,而不是學生一提出問題就立即回答。開放式實驗教學模式在鞏固學生理論知識的同時,鍛煉了學生的實際動手能力,調動了學生在實驗教學過程中的主動性,加深了學生對實驗內容的理解和體會。開放式實驗教學模式提高了實驗教學質量,培養了學生的實踐動手能力和分析問題、解決實際問題的能力,實驗教學效果顯著,真正達到了提高學生工程應用能力的教學目的。
4.重視生產實習,培養學生創新能力
生產實習是重要的實踐教學環節,是學生將課堂上所學的理論知識、專業知識和實際應用相結合的重要環節。[4]通過生產實習,學生可以接觸到企業的生產實際,增強對能源與動力工程專業的了解和認識,建立更加清晰的專業意識。通過生產實習,學生可以應用所學知識來認識、觀察、分析和思考實際問題,培養了學生的實踐能力和創新能力。因此,必須重視生產實習,切實提高生產實習的教學質量,提高學生的工程實踐能力,為學生畢業后的工作打下堅實基礎。根據教學大綱的要求,結合實習單位的生產特點,指導教師制訂出較為周密的生產實習計劃及完善的實習指導說明書。合理安排實習內容,能源與動力工程專業生產實習以內燃機關鍵零件的機械加工工藝和內燃機的裝配工藝為主。生產實習方式采用車間實習、參觀實習、專題報告、共同討論等多種形式。實習期間要加強管理,對學生嚴格要求,認真指導,每天實習前布置實習內容,要求學生認真做筆記、帶著問題去實習,多看、多問、多記。改革實習成績的評定方式,實習成績從傳統的單純依據實習報告內容評定,擴展到依據實習紀律、實習報告內容、實習記錄內容、分組討論情況和實習答辯情況綜合評定。
5.鼓勵學生參與教師科研和科技創新活動
學生參與教師科研和科技創新活動能夠調動學生的學習積極性,開拓學生的視野,提高學生綜合應用所學知識的能力,鍛煉學生的工程實踐能力,培養學生的創新能力。目前,能源與動力工程專業有20多位同學參與到教師、研究生的科研活動中,承擔改造、搭建試驗平臺和做實驗等工作。鼓勵學生參與大學生第二課堂創新活動,學生在教師的指導下申請大學生創新研究項目;鼓勵學生參與山東省大學生機電產品創新設計競賽、瑞薩超級MCU模型車大賽、飛思卡爾杯智能車設計大賽、“濰柴動力杯”山東省大學生汽車技術創新設計大賽等活動,并取得了很好的成績。
三、結論
能源與動力工程專業通過開展實踐教學改革,完善了專業的實踐教學體系,開拓了學生的專業視野,培養了學生的工程實踐能力和創新意識,提高了實踐教學環節的教學效果,保障了專業的整體教學質量。
參考文獻:
[1]龔建龍.熱能與動力工程專業實踐教學改革的探討[J].實驗技術與管理,2007,(9):111-113.
2當前能源動力工程的發展方向
2.1能源動力工程思路方向
基于當前國情,要加大傳統能源開發利用程度。眾所周知,我國現實國情即能源資源少利用效率不足,因此,還需要專業人士對如何提高傳統能源開發利用效率程度加以研究,也是我國今后能源動力工程研究工作的重中之重;同時,要重視新型可再生能源的開發。石油煤炭等不可再生能源,其開采受程度和年限制約,由此可見,未來能源市場主戰場將轉向可再生能源的開發利用,且不能因匱乏資源而放慢經濟發展的腳步,所以專業人士千萬不能止步不前,要注重新型可再生能源的開發,從而確保我國工業能長期持久的發展;第三,實踐理論要并行。由于不同于其他專業,能源開發利用將直接作用國家經濟發展與環境保護,可轉化為直觀的工業產品和經濟成果,所以專業人士在校學習時,就要做到理論實踐并行,既要專研書本知識,又要進行科學探究和工業時間,促使得出實際結合理論的科技理論成果,從而促進能源的發展經濟的騰飛。
2.2能源動力工程環保方向
環境污染不僅威脅著人類的生活,更制約了經濟建設社會發展,若沒有良好生活環境及可長期利用的能源,那么社會將止步不前,人類也會失去確保發展生存的基礎。為實現我國四個現代化,和中國特色社會主義國家的建設,最首要關注的問題便是環境與能源,遏制為發展而先污染后治理現象;同時,要加強環境管理力度,但凡改建擴建新建、建設經濟開發區等,都必須遵循環境評價標準,堅持使用環保建設設備及建筑工程主體共同施工設計投產制度;再次,經濟發展方式要積極改進,要淘汰陳舊設備選用先進的機械設備,嚴格禁止污染嚴重能源消耗多的產品生產;最后,環保資金的投入力度要大,健全完善環保法制制度,嚴格按國家規定排放標準執行,確保環境保護是在法制下進行。
2.3煤炭清潔技術的利用
(1)凈化處理燃燒前煤炭,其流程為:清洗選取煤炭,將煤炭中的灰分等雜質清除減去,洗選處理效率務必要達95%以上;民用煤炭加工,將粉煤與低品位煤炭用機械設備制成相應形狀的煤炭產品。(2)凈化處理燃燒后煤炭,以濕式或干式脫硫法,確保使用率達到90%左右;以靜電除塵方式處理大型電廠燃燒后煤炭,保證除塵率在90%左右。
一、熱能動力裝置
隨著工業化程度的提高,熱能動力工程無論是在人們的生產還是生活當中,都發揮著極其重要的作用,對于人類的發展,有著積極的意義,所以,深入地對其相關設備裝置進行研究,對設備的工藝技術以及操作的具體流程進行探析,對于此項技術的建設是非常有必要的。其工作的原理,首先,將其工程所需的燃料,放置在相應的設備當中進行燃燒,進而產生熱能,然后在相關的熱能動力裝置之中,通過技術手段,將其熱能轉化成有效的機械能。燃燒的相關裝置以及相應的熱能動力機,再加上輔助的設備,此套整體稱之為熱能動力裝置。主要的來講,熱能動力裝置分為兩大基本類型:(1)主要是以燃燒之中產生的燃氣進入到發動機之中,進而進行相關能量的轉換,并且加以循環利用,比如內燃機等裝置,是此種類型的典型代表;(2)首先將燃料燃燒過程之中所產生的熱能,通過技術手段,傳遞至相關液體之中,并且使液體汽化,進而氣化之后產生的蒸汽導入到發動機當中,從而進行熱能的傳遞以及轉換,蒸汽機是其典型的代表。
二.熱能的特點以及利用
1、熱能的特點。現階段當中,人類所使用的熱能,主要是通過一次能源的轉換而得來的,所以,分析熱能的特點,需要從以下三個方面來入手進行:(1)太陽能及其能量的轉換。太陽能,通過對植物的照射,進而使植物的內部存有的葉綠素,發生一系列的能源轉換以及光合作用,進而將太陽能轉換成為生物的質能,而太陽能的光,則是經過熱量的轉換以及點的轉換,進而成為我們所使用的能源物質;(2)燃料化學能及其轉換過程。燃料化學能的轉換,主要是通過燃燒的方式,將存在于其中的化學能,轉換成為熱能,進而再通過相關的技術手段,將其轉換成為人類生活和生產所需要的機械能,例如常見的汽輪機等,其工作的方式,就是首先將化學能源,轉換成為蒸汽的熱能,進而再通過相關的設備以及技術,將汽輪機之內的熱能轉換成為機械發動所需的機械能;(3)熱能的轉換,其中主要包括兩種能量的形式,即電能以及機械能,電能包括熱電發電機,而機械能,則主要有汽輪機以及內燃機。
2、熱能的利用。熱能在我國許多行業當中都有著廣泛的運用,并且,在國民經濟當中,也占據了核心的地位??偟膩碇v,熱能的相關利用,在以下幾個行業當中最為廣泛:電力工業,熱能動力工程在其中有著非常重要的應用,在核發電、火力發電等裝置設備的使用之中,熱能動力工程及相關的技術,是其工作的基礎;鋼鐵工業,尤其在高爐煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工藝當中,應用極為廣泛;相關的有色金屬工業,其中包括有鋁、銅等有色金屬,其冶煉,均使用的是熱能;化學工業,在化學工業的相關應用之中,合成氮、酸堿等的相關生產工藝程序,主要使用到的是熱能動力工程之中的技術手段,以其基本的原理來作為理論依據;石油工業,其中包括石油的采集、冶煉、運輸等等多個環節,都運用到了熱能動力工程當中的相關技術理論;機械工業以及相關的建筑工業,包括材料的生產、材料的制造、相關工藝鍛造、焊接技術以及鑄造等,都有熱能的利用;交通運輸領域當中,包括汽車、輪船、飛機等的使用;農業生產以及水產養殖等方面,也有著廣泛的運用,包括蔬菜的溫室培養、魚池的加溫加熱、電力方面的農業灌溉等方面,均有著廣泛的使用。同時,在人們的日常生活之中,熱能也有著廣泛的使用,例如冬天之時的供暖設備等。根據上述的分析,可以看出,熱能及其相關的動力工程,在人們的生活以及生產當中,發揮著非常重要的作用,是一項極為重要的能源,下文將針對熱能的特點,進行深入細致的探究,幫助在日常的使用過程當中,發揮出更大的效應。
三、熱能動力工程對于環境的影響
熱能動力工程對于環境的影響,主要存在于四個方面,即熱污染、空氣污染、噪音污染以及放射性的危害等,在熱污染當中,帶來的主要危害是溫室效應,其主要是河水發電站等,在很大程度上會影響水源當中生物的生存以及空氣質量的變化,空氣污染,則主要是發電廠、工業設備企業以及暖氣、汽車尾氣的排放,同樣會造成溫室效應,所以,針對以上幾點問題,需要在相關的工作當中予以改進,更好地為環境的可持續性發展做出積極的貢獻。
四、節能減排工作重點
通過上述分析可以對熱能動力工程的技術要點、實際的應用以及對于環境的影響等多個方面,有著清晰的了解和認識,接下來,將著重地針對熱能動力工程當中的節能減排工作,進行研究和分析,力求更加高效率地使用能源,并且減少對于環境的污染以及能源的損耗等。針對熱能動力工程的實際特點和具體的應用,相關工作的重點,應該從以下幾個方面來入手進行:(1)加快相關產業結構的調整。(2)強化技術創新。建設好相關的能源高效循環利用模式,積極地開展相關的減量技術、替代技術、再利用技術以及資源化技術,全面地將熱能動力工程當中生產效率較為低下的方面進行改進,力求減少排放、減少對于環境的污染,同時提升能源的利用效率。
五、結束語
本文重點地分析了相關熱能動力工程設備裝置的使用、工藝流程,并且針對熱能的特點、利用以及對于環境的污染、節能減排工作的重點等進行了分析,力求更加全面地掌握熱能動力工程的實際狀況,更好地加以運用,逐步地提升生產的質量和效率,為相關的節能減排工作做出突出的貢獻。
中圖分類號: TK223 文獻標識碼: A
鍋爐在燃燒的過程中,會產生大量的空氣污染元素,嚴重影響著空氣環境質量,長久以往還將威脅到人們的生命安全。對此,要加強其重視,不斷引進外國的先進除塵技術以及各種施工工藝,在進行機械設備購置的同時,要以最優的價格進行產品質量性能對比,選擇適合本工廠的鍋爐燃燒設備,真正做到節能環保的目的。
一、熱能動力工程和鍋爐構成的概述
1、熱能動力工程概述
從字面上看熱能動力工程就是研究熱能和動力間的相互轉化,其中包括熱力發動機、熱能工程、流體機械及流體工程,熱能工程與動力機械、制冷與低溫技術、能源工程、工程熱物理、水利電動力工程、冷凍冷藏工程等九個方面,其中鍋爐的運行方面主要運用熱力發動機、熱能工程、動力機械、能源工程以及工程熱物理等部分專業技術。熱能動力工程主要研究方面為熱能與動力之間的轉換問題,其研究方面橫跨機械工程、工程熱物理等多種科學領域。熱能動力工程的發展方向也是多方面的,主要用于電廠的熱能工程,另一方面,我們應該加強對熱能動力工程的自動化方向的研究,尤其是工程物理方面,由于我國很缺乏這方面的人才,所以,國家應該加強對流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向、鍋爐熱能轉換方向等的專業人才培養,事實上,熱能動力工程是現代動力工程的基礎,熱能動力工程主要需要解決的問題是能源方面的問題,其作為熱能源的主要利用工程,應該起到環境保護的作用,熱能動力工程在我國的國民經濟的發展中具有很高的地位,我們應該給予高度的重視。
2、鍋爐的構成概述
鍋爐的組成由外殼部分以及燃氣鍋爐電器控制部分組成,其外殼部分主要分為底殼以及面殼兩個部分,鍋爐的底殼用于固定鍋爐的燃燒部分,也就是燃燒器,同時底殼上也安裝膨脹水箱、輪回水泵、燃氣閥、三通閥、主熱交換器以及辦事熱交換器、電控盒等部件,通過底殼的連接使其作為一個整體存在,并且底殼可以做到與固定墻體連接,二鍋爐的面殼則是起到防風防灰塵等各種保護作用。燃氣鍋爐電器控制部分對于鍋爐來說是最主要的硬件部分,其作用主要是用來控制燃料的燃燒、輪回水泵、風機、風雅開關、燃氣閥以及輪回水流、地暖溫度探測器等裝置的運行,當今社會逐漸流行于是用電腦自動控制的方式來運行,有利于精確的操控溫度,保持燃燒溫度的均衡。鍋爐的構造應該滿足熱能動力工程中的理論,這樣才能夠保證鍋爐的正常工作和溫度的控制。
二、熱能動力工程中鍋爐存在的問題及技術應用
1、熱能動力工程在鍋爐風機方面存在的問題
鍋爐的風機用于氣體的輸送和壓縮,也就是把機械能轉化為動能,在鍋爐工作的過程中,風機能夠把氣體運送到指定的機械內,其作用是非常重要的,然而,隨著人們對于能源的需求不斷增多,一些生產企業為了獲得更多的利潤就不斷地增大鍋爐的工作量,這就容易導致鍋爐內的風機由于長時間運轉而燒壞,從而影響鍋爐的正常工作。所以,我們一定要改進風機的工作狀態,正確的將熱能動力工程技術應用到鍋爐的改進中,然而,鍋爐內部葉輪機械的結構是很復雜的,在測量溫度的過程中會受到很多不確定因素的影響,雖然我國還沒有研究出理想的解決辦法,但是,應用熱能動力工程所研發的軟件可以從不同的方向來測定流入風機葉片的燃料速度,并通過創建數值模擬的二維模型來進行網格的劃分,最后利用求解器求出所需結果和網格的輸出,從而得到模擬的結果,也就是鍋爐風機的翼型邊界層分離和攻角的關系。
2、熱能動力工程爐內燃燒控制技術運用
以前,爐內燃燒的控制主要是通過手動完成,而隨著時代的發展,這種手動過控制方式已經不能適應其發展,逐漸被自動控制所取代。就目前狀況而言,大規格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式主要有兩種,分別是雙交叉限幅控制系統控制以及空燃比例連續控制系統控制。
2.1、雙交叉限幅控制系統
雙交叉限幅控制系統的組成與空燃比例連續控制系統存在相似之處,其組成部件主要有燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等。其操作原理主要如下:首先,檢測出相關的溫度,然后對溫度傳感器熱電偶進行一定程度上的使用,以此來對溫度進行轉化,使其成為一個電信號,那么這一信號就表示了測量點的實際溫度,該測量點的溫度期望給定值是由預存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。然后在此基礎之上對兩個溫度值的偏差進行一定程度上的分析,PLC對燃氣/空氣流量閥的開度進行自動校準,這一流量閥的定位主要是通過電動執行機構來完成的。通過對孔板和差壓變送器進行一定程度的使用,以此來對空氣流量進行有效的測量,而燃氣的流量是借助于一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計來測量,這樣一來,就能夠對溫度進行精確而有效的控制。
2.2、空燃比例連續控制系統
空燃比例連續控制系統是由多個部分共同組成的,其部件主要有燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣燃氣流量計、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等。這一控制系統的操作原理如下:首先由熱電偶或氣體分析裝置進行一定程度上的檢測,然后再將檢測到的數據向PLC進行有效的傳送,在這一操作完成之后,將檢測到的數據與設定值進行一定程度上的對比分析,然后再將偏差值按照比例積分以及微分進行一定程度上的運算,并在此基礎之上輸出4-20mA的電信號分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節,這樣一來,就可以對空氣/燃氣比例以及爐內的溫度進行有效的控制。
2.3、流化床鍋爐的應用和脫硫技術的改進
我國流化床鍋爐的應用從九十年代開始,國家有關部門組織了完善化的75t/h示范工程,此后相繼成功開發了130t/h、220t/h、410t/h、440t/h、480t/h、670t/h、1025t/h循環流化床鍋爐。國內技術的循環流化床鍋爐的可用率、可靠性、效率已經達到國際先進水平,普遍優于引進技術。積累了大量的經驗,使我國成為世界上擁有循環流化床鍋爐最多、技術示范最多的國家。
要想改進脫硫技術,首先要改變石灰石輸入方式及輸入部位。將石粉通過氣力輸送方式加入爐膛密相區上部煙氣側。此輸入方式不僅可以保證了石粉的均勻輸入,便于脫硫系統的調節控制,還可以保證石粉與煙氣充分混合以達到較高的脫硫效率。根據爐膛內溫度場的分布,石粉輸入點設在鍋爐前后墻二次風支管部位最為合適,此點溫度一般在900 ℃左右, 處于石灰石與SO2 最佳反應溫度區域,且從二次風口氣力輸入的石粉,進入爐膛后能與煙氣充分混合, 并有充足的反應時間。此外,還可以減小脫硫劑粒徑,有效增大脫硫氣固反應的表面積,提高脫硫效率。
三、熱能動力工程在鍋爐方面的發展
在工業生產之中,工業爐是十分重要的設備,它主要是通過對燃料燃燒以及電能轉化的熱量進行一定程度上的利用,并以此來對物料以及工件進行有效的加熱。中國的爐煉技術具有較為悠久的歷史,最早出現于商代,當時的煉銅爐較為完善。而在春秋戰國時期,又在原先的基礎之上進一步發展的爐溫提高的技術。到了近現代,法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理,建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。而在目前狀況下,隨著經濟的發展以及科學技術水平的不斷提高,再加之現代化管理水平的提高,逐漸出現了連續加熱爐。就連續加熱爐而言,目前狀況下主要有兩大類,分別是推鋼式爐以及步進式爐。推鋼式爐以及步進式爐最大的差異主要表現在爐內的輸料方式存在著一定程度的差異。
結束語
綜上所述,本文對熱能動力工程在鍋爐方面的應用及發展做出了研究和闡述,還通過實際的調查和實驗更加深入的研究熱能動力工程中的技術應用,尤其是在鍋爐燃燒的控制方面,不管是鍋爐的燃燒方式,還是風機的旋轉問題都涉及到燃燒系統的控制,應該合理的應用熱能動力技術來促進鍋爐的運轉和燃料的利用率??偠灾?,熱能動力工程無論在鍋爐的發展方面還是實際的生產生活中都起著非常關鍵的作用,希望可以繼續挖掘熱能動力工程在鍋爐運作和能源生產中的應用,促進我國能源的利用率和經濟的不斷發展。
參考文獻
[1]安連鎖.泵與風機[M].北京:中國電力出版社,2001.
能源動力工程專業是伴隨著近現代工業革命發生、發展、加速過程成長起來的傳統專業,在新的能源形勢和建立工業強國的需求下承擔著嶄新而重大的培養責任。我國目前設有能源動力大類專業的學校有130余所。經過幾十年的努力,我國能源動力的工程教育有了長足的進步,但總體來看,整個工程教育體系沒有發生本質的變化,還不能很好滿足現代工業對工程技術人才的需求。[3]能源動力領域的高等工程教育主要存在四個方面的不足。
1.缺乏明確的工程教育定位
很多研究型大學的目標是培養科學家,而不是工程師。而工程教育和科學教育是兩種不同的教育??茖W家從事研究發現,工程師進行創造發明。培養工程師和培養科學家需要兩種不同的教育體系。作為一個典型的工程學科,能源動力專業的培養目標應該是以培養工程師為主。在現實需求下,就是培養既有創新能力又能解決實際工程問題,同時具備國際競爭力的高級人才。
2.工程教育體系陳舊
在課程設置上,能源動力專業的課程改革基本上是在原有課程體系下的完善,沒有從根本上打破原有的課程體系。隨著新知識的不斷出現,由于缺乏課程間的整合機制,課程有增無減,使學生不得不面對越來越多的課程。在教學模式上,通常是以教師為中心的講授式教學,而不是以學生為中心的啟發式教學。學生的分析、想象、創造能力的培養受到限制。在教學內容上,工程教育基礎課程太偏理論,教學中缺乏實際應用的環節。不少專業課程跟不上科技發展的節奏,內容幾十年不變,總體上比較陳舊。教學實驗以驗證性為主,測試手段比較落后,設備比較陳舊。
3.缺乏與企業的互動
作為一個實踐性很強的學科,不了解工程界的需求而一味紙上談兵不僅不能培養出合格的現代工程師,而且對于學科發展也是極其不利的。工程界對工程教育的教學內容和實踐水平有嚴格要求,但不少工科教師缺乏必要的工業經驗和工程背景,學生也缺乏必要的實訓機會和體驗。4.缺乏工程教育的國際化隨著世界經濟全球化進程的加速,能源動力領域需要更多的按照國際標準培養的工程人才。在工程教育體系中,需要更多地接納來自不同國家的學生,在教學和科研中注入更多的國際化內容,與國外大學加強校際交流與合作,培養具備專業知識和能力的國際化現代工程師??傊L期以來,能源動力工程領域習慣于從系統性和科學性出發組織工程教育體系,較少以學生和工程界需求出發進行考慮,無法真正適應社會的變化和現代大工程教育觀念。
二、能源動力工程領域的高等工程教育探索及實踐
針對能源動力領域的工程教育問題,近年來上海交通大學機械與動力工程學院對能源動力專業的本科工程教育體系進行了積極探索和實踐,主要歸納為三個方面。
1.明確培養主體
首先明確了能源動力專業的培養目標就是培養合格的現代工程師。培養的主體就是學生。從華沙世界工程教育會議和美國“2020工程師”計劃[4]對新一代工程師的要求來看,現代工程師首先要對工程或技術有熱情,因此在充分考慮學生需求和實際辦學條件的基礎上,選拔對成為未來工程師有強烈意愿的學生進入教育部的“卓越工程師教育培養計劃”特色班,希望能培養出未來企業界的領軍人物。這樣,學生在培養過程中可以保持較高的熱情,有利于教學和實踐工作的開展。
2.制訂“工程教育特色”培養計劃
新的培養方案中的課程設置主要分為四個部分,如圖1所示。第一部分通識教育課程主要由人文、社科、經濟管理、外語、體育等課程組成。第二部分專業教育課程包括了能源動力領域必備的數學、物理、化學、電子電工、材料、設計制造、熱學、流體力學等最基本的知識(必修)和各個研究方向(包括熱能工程、車用發動機、葉輪機械、制冷與低溫工程)的專業課程(選修)。第三部分專業實踐課程涵蓋了各類實習、實驗和畢業設計。第四部分個性化教育課程由學生根據需要自主選擇。相比原來的非工程教育課程體系,新的課程設置有下面幾個很大的變化:
(1)淡化了各研究方向的具體差異,強調通用基礎知識的學習。目前國際上普遍認為應該注重“基礎知識”,而“專業知識”可以在工作以后繼續增加積累,甚至終身都要不斷地學習。在“基礎知識”中,國際上的觀點更強調的是“通用基礎”。
(2)對課程進行有效整合。原先的課程多而雜,在教學內容上出現重疊,加上許多課程學分少,學生為了湊學分需要同時學習多門課程,所以學習負擔很重,不少學生都有“考完即忘”的經歷,沒有達到要求的教學效果。在新的課程體系中,考慮上述問題,對課程進行大范圍整合:取消小學分課程(學分),設置高學分課程(學分),除個別課程外,多數課程都在3個學分以上。另外,突出了工程實踐類課程和基本理論課,減少了拓展理論課的數量。以專業教育課程為例,可以看出新舊課程設置的差別,見表1。由表可見,專業基礎課的必修總學分提高11分,但門數減少2門;專業方向課選修的總學分減少7分,可選的課程也減少了三分之二。
(3)強調工程意識和實踐能力的培養。由于我國的基礎教育是按科學教育的體系構建的,所以工科學生進大學后難以馬上適應工程教育,使教學效果打了折扣。在新的課程體系中,特別設置了“工程學導論”必修課程,向學生介紹工程問題及其解決方案的基礎知識,同時培養學生提出工程問題、通過團隊合作研究并設計解決方案的能力以及交流、寫作的基本能力。該課程要求學生在一年級學完,希望能夠彌合高中教育和大學工科教育之間的鴻溝。另外,在熱工核心基礎課程如傳熱學、工程熱力學和流體力學等中增加課程設計和團組大作業,課題取自生活和企業,在解決實際問題過程中增強學生對知識的實際應用能力。
(4)增設企業課程模塊。為使學生盡早地接觸企業,了解企業需求和產品設計規范標準,在新的培養計劃中增加了企業課程模塊,包括“企業項目管理”、“質量管理及控制”、“精益六西格瑪管理”等課程供學生選修。授課老師都是來自優質企業的具有豐富工程經驗的工程師,可以提供大量新鮮而實用的案例,提高學生的學習興趣,加速學生適應工程實踐的進程。
(5)采用合適的優秀工程教材?,F代工程技術的發展給能源動力類專業課程的教學提供了極其豐富的素材,如納米微米的應用、燃料電池、新能源開發、污染物減排等。優秀的教材能夠及時恰當地反映工程技術的這些新變化,并以學生容易接受的形式表達出來。在這一點上,國外有些教材做得更出色。能源動力類各專業課程精心挑選了取材豐富、構思新穎、內容先進的教材,而且要求使用中文教材的課程必須提供優秀的英文參考書。例如,工程熱力學課程就選用了中文教材《工程熱力學》(沈維道、童鈞耕編著)和美國的Moran、Shapiro編著的英文教材《FundamentalsofEngineeringThermodynamics》,不僅有益于知識的互補,而且能開拓視野、活躍思維、引導學生去感受理論與實踐的重要性。
3.增強實踐教學和工程實訓環節
實踐是實現工程教育的必要環節。在新的培養計劃中,特別注重了實踐教學環節的設計和規劃。整個實踐體系分成四部分:理論課實驗及課程設計、工程設計類、各類實習及各級工程實驗/實踐活動。如表2所示。
(1)理論課實驗及課程設計。這類實踐主要包括涉及課程知識的原理性驗證實驗和基本設計等,與工程實踐內容相差較大,但卻是夯實理論知識基礎有效的手段,不可缺少。在新的課程教學大綱中,除了保留傳統教學實驗和設計外,還增設了綜合性和實踐性較強的訓練項目,如在傳熱學、工程熱力學和流體力學等核心基礎課程中增加課程設計或團組大作業,題目具有一定的啟發性和現實性,希望能夠增強學生的綜合運用能力和駕馭理論實踐相互轉化的能力。
(2)工程設計類。工程設計系列課程的主要目標是貼近工程實際,搭起學校學習與工程實踐的橋梁。包括:“工程學導論”,通過課程學習將一年級學生引進門,建立對工程的認識和興趣,如前所述;“工程設計1”,進行符合二年級所學內容的具有一定難度的項目設計;“工程設計2”,進行符合三年級所學內容的有較大難度并和專業相關的項目設計,如結合數理化、熱機電等基礎知識,設計電子元件冷卻系統、余熱回收利用系統等;“畢業設計”。在四年級,結合企業實際項目,以產品為對象,實現較大的工程項目的綜合訓練。畢業設計可與生產實習銜接,共同在企業完成,給予畢業設計充分的時間和質量保障。工程設計類課程以項目為導向,強調設計的實用性、經濟性與開放性,同時強調團隊合作、溝通與領導能力的培養。項目有的來自上海通用、寶鋼、航天八院、商飛、泰科等優質企業,有的是與海外大學合作聯合承接海外公司的項目,進行海外實習,開拓了學生的國際視野,培養了其全球工作的能力。
(3)各類實習。這類實踐包括了傳統的金工實習、認識實習和生產實習。其中認識實習和生產實習都在企業完成,生產實習又和畢業設計緊密相關,這樣使實習目的更加具體,不僅促進了企業和學生的相互了解,更保證了雙方合作的積極性。
中圖分類號:TN919.8 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)46-0291-01
前言
其實,鍋爐生產熱能的過程是比較繁瑣的,它本身不僅需要調節的地方比較多,而且每個部件與部件之間相互聯系、相互制約,牽一發而動全身,以至于鍋爐的內部能量的轉換如此的復雜,所以要根據鍋爐建立一個數學化的、較理想的模型是相對比較困難的。而熱能與動力工程在鍋爐這一產品中應用較多,對鍋爐的調節有著不可或缺的作用,本文就是根據熱能與動力工程在鍋爐風機監控及燃燒控制中應用的作用與必要性進行分析。
一、什么是熱能與動力工程
熱能與動力工程是多種科學技術的綜合結果,其中包括了現在能源科學技術、管理技術和信息科學技術等多門科學技術。主要涉及到了幾個領域:系統設計、和熱能動力設備的運行設計、自控、信息的處理及計算機的應用等方面。總而言之,熱能與動力工程是相互轉化,不可缺少的。其中在鍋爐方面也應用了很多的技術,比如熱能工程、動力機械、熱力發動機、能源工程、工程熱物理學等等。熱能與動力工程是一種離不開能源的能源性工程,所以我們首先就是能源的供給問題,其次就是環保方面的技術問題?,F如今,雖然我國的煤炭資源還算比較豐富的,但需求量也在逐漸的提升,一旦我們無限制的開采,煤炭資源的存儲量越來越少,也同樣會面臨能源短缺等一系列的問題。所以能源應該怎樣利用非常的關鍵,這就要求我們在熱能與動力工程發展的同時,還應該想一想怎樣才能節約能源,我們應該提高技術,從根本上節約能源,從而實現長期可持續發展,而不是揮霍無度,最終導致能源短缺等一系列無法解決的問題。
二、鍋爐的介紹與其結構的組成
1、鍋爐的介紹
對于鍋爐來說,它的發明是很有歷史性的。(1)1796年,科學家瓦特發明了分離冷凝器,他的這一發明對鍋爐的運行有著不容小覷額的作用,也證實這一發明,它標志著鍋爐的完整運作體系的確立,從而就誕生了最早的蒸汽鍋爐;(2)1830年,時代飛速的發展了,并且伴隨著科學技術的不斷地進步,火管鍋爐就是在當時出現的,這一進步同時也標志著人類的進步;(3)在19世紀末的時候,鍋爐的制造技術又有了進一步的提高和更進一步的發展,水管鍋爐就是在當時產生的;(4)到了20世紀,彎水管鍋爐、循環流化床鍋爐、煤粉爐等一系列的新款鍋爐也陸陸續續的誕生了。
2、結構的組成
目前,廣泛應用在我國生產中的鍋爐主要有兩種,一:工業鍋爐,二:電站鍋爐。鍋爐還可以分為臥式和立式鍋爐;鍋爐的本體主要是由汽水系統和燃燒系統組成,這也就是所謂的鍋和爐,汽水系統又由過熱器、省煤器、下降管、聯箱和水冷壁等一系列的部件組成,而汽水系統的主要作用就是吸收燃燒的燃料所放出來的熱量,再將鍋內的水加熱形成具有一定熱量的蒸汽,這一過程就類似于蒸餾的過程。鍋爐的燃燒系統由爐膛、燃燒器、煙道等部件組成,它的作用就是將燃料安全的燃燒,釋放熱量,將水燒開。當然鍋爐熱量轉化的過程中還包含了其他架構的組成,比如運送燃料設備、加水設備、這份設備等??偠灾仩t的組成缺一不可。鍋爐的溫控是很重要的,溫度過高會有爆炸危險,過低蒸汽的熱量又不夠,所以當今社會,隨著人們生活水平的進步和科技的不但提高發展,對鍋爐體系的要求也就越來越高,很多的公司以及大多數的企業都已經開始采用電腦控制的方法對鍋爐的溫度進行進一步的控制,這樣可以更加精確的控制鍋爐內的溫度,保證鍋爐的安全,維持其持續的發展。
三、對熱能與動力工程在鍋爐風機監控及燃燒控制的應用的探究
隨著時代的發展,以如今的請款來說,熱能與動力工程在鍋爐風機監控及燃燒控制方面的應用非常的廣泛,碧青在其中起著主要的作用。以下兩點就是其應用及存在的問題。
1、在鍋爐內部燃燒控制技術中的應用
是否能調整能量的轉換幅度、控制鍋爐內部的燃燒是鍋爐燃燒控制技術的關鍵,以現今社會的發展情況來看,科技水平隨著時代的發展也得到了空前的發展,鍋爐燃料的填充問題解決了,它由原來的人力填充轉變為了機械自動化的填充,這樣能夠更好地控制燃料填充的多少,是鍋爐方面的又一重大進步。而且除了這一點以外,甚至已經推出了更加先進的鍋爐,它能夠全自動的填充燃燒的燃料,已經完全不用人力的輔助了,它可根據燃燒成都進行加減燃料的填充,是個會思考的機器。由于熱能動力的自控技術不同,鍋爐的燃燒控制也被劃分為了兩種:(1)連續控制系統,它的組成部件較多,主要的是由燃燒控制器、比例閥、電動蝶閥、PLC和流量計等部件組成的。這種系統的控制步驟是先由熱電偶測出數據的控制方式,然后將數據傳送至PLC并與其預先設定好的數值進行比較,等算出的差異值輸出相對應的電信號,最后再電動蝶閥和比例閥門相對比的情況以及開放的程度來進行調節,從而來實現爐內溫度的高低調節。這種方法也是有缺點的,它的缺點就是溫度的控制不夠精確的穩定,需要經過反復的仔細確認;(2)雙交叉控制系統,它的組成與連續控制系統不同,他們的共同點是都由燃燒控制器、熱電偶所組成的,不同的就是交叉控制系統由流量計、流量閥、燒嘴組成,它的特點就是最后才由PLC進行空氣閥門和燃料的開合調節。相對第一種來說,這種方式的有點就是能夠節約能源,并且還可以精確的控制溫度。
2、在鍋爐風機控制方面的應用及問題
熱能與動力工程在鍋爐風機控制方面的應用面臨著不少的問題,首先我們來說風機,它是屬于壓縮氣體和輸送裝置,它主要是可以將旋轉的機械能轉化為動能,不并且擔負著將這些能量運輸到時先準備好的機器中去,促進機器運轉。而熱能與動力工程常常被用在鍋爐運作中,但是,鍋爐對能源的需求量是越來越大的,當燃料越多能源越多的時候,鍋爐中的風機就會承載越來越大的能量,黨風及承載不了這些能量時,電機燒壞燒毀的情況就會在此時出現,這種情況是經常出現的,因為我們不知道風機到底能承載多少能量,而這些能量什么時候到底風機承載的限度,這樣問題的產生不僅會使公司和企業面臨著巨大的損失,同時還會嚴重威脅著工廠工作人員的安全。所以,風機是需要時不時的就得進行改進的,這也更需要我們合理地使用能源和熱能與動力工程的技術,只有這樣才能保證鍋爐更好地運轉、工廠工作人員的人身及財產安全。
結語
鍋爐制造距離現今已經擁有了幾百年的歷史,為人類的發展發揮著非常重要的作用,它作為是企業的主要動力,對企業的生產及安全至關重要,工業的制造離不開它,人類的發展也離不開它,隨著人類的發展,鍋爐也在不斷地改進,本文主要探究的是熱能與動力工程在鍋爐風機監控及燃燒控制中的應用與發展,既有著不可缺少的作用,同時也存在著一些需要不斷解決的問題。這些作用可以推動經濟的發展,存進人類的進步,加快時代的步伐,但出現的問題也面臨著巨大的損失、員工的人身財產安全等問題。這都在提醒我們要充分的認識到熱能與動力工程技術在鍋爐領域中存在的不足,時刻去發現問題、勇于創新并解決問題,并且通過不斷實踐與學習,挖掘熱能與動力工程更進一步的有利技術,發揮在其領域中更多的潛力,爭取從根本上杜絕問題的產生,更高效有序促進鍋爐體系的運轉,從而提高燃料的利用率,節約我們有限的煤炭能源,為人類文明日的發展打下堅實的基礎。
參考文獻
中圖分類號:G642.44 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)03-0159-02
1 引言
本科工程教育作為高等教育體系的一部分,為推動我國經濟建設快速發展和社會進步培養一大批高素質人才。隨著我國高等素質教育發展、經濟結構不斷調整以及科學技術的發展,工程科技人才的就業形勢發生巨大轉變,傳統的人才培養模式和人才培養結構難以適應社會發展對專業人才的需求。在新的歷史環境中,必須對我國工程教育進行改革,這樣才能適應社會的發展需求。傳統的人才培養模式下,學生的實踐能力、可持續發展能力以及跨學科解決實際問題的能力明顯不足。實踐教學是工程教學的有機組成部分,但是在傳統教學過程中,實踐教學并沒有引起應有的關注,構成傳統教學中的薄弱環節,成為制約人才培養質量的主要因素之一。在高等院校進行工程教育過程中強化實踐教學環節,可以提高學生解決實際問題能力。
2 教學現狀分析
在人才培養目標上,加強高校各專業學生的專業實踐能力培養是我國現階段人才培養目標的一個重要改革方向。隨著我國素質教育的不斷發展以及現代教育技術手段在工程技術教學中的廣泛應用,高校教學環境和教學條件得到很大改善,改變著大學生的學習方式,運用信息化教育手段強化學生的學習效果更加受到重視,傳統的課堂教學和在線學習等結合更為緊密。但相對而言,教學理念和教學模式、方法與手段都偏重于對知識型人才的培養,對工科高校學生的專業實踐能力培養有所忽視。因此,加強學生專業實踐能力培養,迫切需要教學環境和教學手段的革新,以發揮新的技術手段對學生專業實踐能力培養的支持作用。
學生的實踐能力培養一般開始于大學三年級接觸專業基礎知識階段。此時學生也逐漸開始專業基礎課和專業課的教學,在該階段開始著手培養與其專業相關的系統的初步認知能力和專業興趣,主要體現在強化學生的專業學習興趣,從而也強化其專業理論知識的學習效果。在理論知識與專業實踐能力培養方面,目前的信息化教學較為普及,在線學習具有教學資源多樣化、集成度高、交互性強、強調學習的自主性、能夠激發學生學習的動機等優勢,同時學生可以在網上進行更為透徹的專業學習。相比枯燥的文字性的理論知識,學生更喜歡數字化的教學模式,應增強這方面的資源建設與教學應用。
北京建筑大學能源與動力工程專業已經開設多年,在教學設備和師資力量配置上也日趨完善,現有的教學資源包括中法實踐基地在內也相當豐富,目前應著力于在提高學生專業實踐能力方面下功夫,尤其是在學生的專業課學習階段,適時加強實踐能力的培養。
3 措施分析
提升專業認識能力 在專業課教學過程中,如果學生對所學的專業知識缺乏,包括感官上對專業現場的設備及系統缺乏專業認識,學習思路上就會相對混亂,學習過程了解不夠、不清晰,因而也不利于專業課的課堂講授學習。因此應在專業課開始前,讓學生進入施工現場或既有的工程系統,對本專業初步了解,形成初步認知。目前,對于能源與動力工程專業的認識類實習,中法平臺是學生認識實習的一個選擇。該平臺中包含有供熱鍋爐、供熱管網、散熱器系統、制冷機組、空調末端系統、冰蓄冷系統、冷卻塔系統等,并且該系統不是模型展示,而是可以進行實際運行的,是可以實際操作的系統,學生進行認識實習能夠起到與在工程現場同樣的實習效果。該實習基地就在校內,學生實習的時間相對靈活,同時可以保證充足的時間對系統進行認真學習。另外,校內大興校區的供暖用鍋爐房、西城本部小區的換熱站等都可以接納學生進行參觀實習。校外的一些企業,比如燃氣集團的燃氣門站,熱力集團的供熱熱源、換熱站、管網等,太陽能生產企業、空調加工基地、地源熱泵系統等,都是提高學生對本專業認識的很好的實踐鍛煉基地。
注重在線學習和工程案例學習 在線學習可以為學生提供更多的學習資源,交互性也很強,集成度高,可以激發學生的學習興趣。通過多媒體在線演示,可以讓學生對設備的運行及系統的整體構成有生動形象的認識。通過在線學習,鍛煉學生自學能力,提升學生網上學習的基本技能,更好完成學習過程中的預習、討論、提交作品等,引發深度思考,增強學習效果。工程案例環節可以讓學生了解更多的實際工程,感受到學習基礎知識的應用目的,從而更深層次地理解本專業的發展方向及對社會的價值,提高學習動力。對所學知識融會貫通,增強系統性,強化學習的目的性。
注重專業課學習過程的實驗教學 實驗教學可以提高學生實踐能動性,在實驗過程中加強學生的參與度,更好地加入實驗環節,發現實驗現象,激發學習興趣和對實驗的探究。實驗環節是對教學過程的有效補充,有些內容僅憑課堂教學無法實現教學目的,尤其是關于一些實驗現象的了解及現象產生機理的研究等,必須通過實驗環節才能讓學生真正明白個中原理。因此,實驗教學在課程教學中占有重要位置。優化安排實驗教學,組織學生探討開展實驗的方式、步驟、達到的效果等。
注重專業課末期的實踐環節 在專業課授課結束后,應該安排至少2個學時讓學生到現場進行本門課程的針對性實踐,參觀實踐對知識的梳理和深度認識尤為重要?;谀硞€專業課開設的實踐環節,其實是該門課程在實踐中的一個總體應用,通過實踐課程,學生會把課堂教學中那些已經分解的教學內容全部匯集起來,重新整理,形成總體框架。針對課堂中講授的難點知識,也可以有針對性地在實踐現場進行解決。為增強學習效果,應該避免將實踐課移到學期末的總的實踐周中進行。
針對專業課的課程設計應強化工程特性 課程設計的學時數應適時延長,實現工程設計的精細化,提高工程圖紙的專業性。工程設計培養了學生運用所學知識的能力,也給將來更好地工作打下很好的基礎。
參考文獻
作者簡介:馬有福(1978-),男,新疆伊犁人,上海理工大學能源與動力工程學院,講師。(上海 200093)
基金項目:本文系2011年度上海理工大學核心課程(鍋爐設備及運行)建設項目的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)08-0090-02
為拓展專業口徑,增強培養人才的適應性,1999年上海理工大學(以下簡稱“我?!保υ械?個能源動力類二級專業進行了調整合并,成立了熱能與動力工程專業,并下設能源與環境工程、動力機械工程、制冷與空調工程以及工程熱物理四個專業方向。2013年我校“熱能與動力工程”專業更名為“能源與動力工程”,但四個專業方向保持不變。在上述四個專業方向中,能源與環境工程方向源于我校20世紀50年代創辦的鍋爐專業(后來改名為熱能工程專業),具有悠久的發展歷史。經過幾十年的發展,我校熱能工程專業形成了偏重于鍋爐設計與制造方向的特色,與西安交通大學、哈爾濱工程大學、清華大學同一專業的方向類似。因而,集鍋爐理論、設計及計算為一體的“鍋爐原理”課程始終是本專業最主要的專業課程。[1,4]
但隨著社會經濟發展和制造業生產效率提高,鍋爐制造企業的用人需求趨于減少,而火電廠及其他鍋爐運行單位的用人需求趨于增多。從我校能源與動力工程專業(能源與環境工程)畢業生近幾年的就業統計來看,去往火電廠等鍋爐運行單位的人數在逐漸增多。
此外,隨著全社會對節能減排工作的日益重視,廣大鍋爐運行單位逐漸成為本專業領域技術研發的重要力量,而且涌現出大量的能源科技服務企業,這與以往本專業科研任務基本由鍋爐主機制造企業承擔有所不同。因而,為適應新形勢下本專業人才培養的新需求,2013年我校將“鍋爐原理”課程的名稱改為了“鍋爐設備及運行”,同時對教學內容做了調整,以期在優化課程內容結構和拓展學生視野方面起到積極的效果。本文對這一項課程改革工作進行了總結和說明。
一、“鍋爐設備及運行”教學內容及其學時分配
“鍋爐設備及運行”課程(以下簡稱“本課程”)是我校能源與動力工程本科專業的專業主干課程(64學時),主要面向該專業的能源與環境工程方向(同時也作為選修課面向其余3個專業方向),其教學內容及學時分配如表1所示。
由表1可知,本課程的教學內容劃分為8個知識模塊。其中,模塊1~5為以往“鍋爐原理”課程的核心內容,模塊6~8為本次課程內容調整予以強化和新增的內容。
表1 “鍋爐設備及運行”課程教學內容及學時分配
二、“鍋爐設備及運行”教學內容設計說明及探討
與以往的“鍋爐原理”教學內容相比,本課程教學內容有以下特點:
1.充分注意與相關課程的內容銜接,避免不同課程重復講授相同或相似內容
在多數本科院校的熱能與動力工程專業培養計劃中均將“燃燒學”或其相似課程列為了“鍋爐原理”的前修課程,我校為“工程燃燒學”。因此,在本課程教學內容中不再專門介紹基礎燃燒理論,但強調以燃燒理論為基礎深入講解各類鍋爐燃燒設備的技術原理和工作特性。
此外,鑒于與能源利用有關的環境問題日益突出,能源與環境學科交叉日益緊密,在多數本科院校的熱能與動力工程專業培養計劃中設置了有關“燃燒污染物排放及控制”的專業課程,比如我校設置有“大氣污染控制工程”課程。因而,雖然“燃燒污染物排放及控制”的確是與鍋爐設備密切相關的議題,但為避免與后續課程的教學內容重復,在本課程教學內容中不再介紹“燃燒污染物減排與控制”。但與燃燒過程及燃燒設備密切相關的知識點(如低NOx燃燒技術等)仍保留在本課程的鍋爐燃燒設備模塊中講授。
另一方面,對那些屬于鍋爐設備重要工作過程,但在其他課程中未有涉及的理論知識點(如鍋爐水動力模塊中的氣液兩相流),仍在本課程中保留必要的學時講授,使教學內容具有與本科教育相適應的理論深度。
2.縮減鍋爐設計計算方法的學時,從而拓展課程知識面,并培養學生獨立自學能力
鍋爐設計是以大量計算為基礎,主要有強度計算、熱力計算、煙風阻力計算及水動力計算等。其中,熱力計算是鍋爐受熱面設計布置的依據,也是完成其他計算的基礎,在所有鍋爐計算中處于核心地位。因而在早期的“鍋爐原理”教學中,一般用與“鍋爐燃燒設備”大體相同的學時講授鍋爐熱力計算方法。然而,隨著本科專業向寬口徑培養方向的推進以及對大學本科通識教育的日益重視,專業課課時不斷縮減,所以必需對以往的“鍋爐原理”教學內容進行合理取舍,從而在少學時條件下仍保證專業課程的培養質量。因此,本課程大幅縮減了鍋爐熱力計算的學時,僅在鍋爐總體設計與布置模塊中用2學時講授其基本計算原理、特點及程序,至于各類鍋爐受熱面的具體熱力計算方法則要求學生在課下自學。由于已有前修課程“傳熱學”的基礎,學生自學這部分內容是可行的。此外,在后續的實踐課程“鍋爐課程設計”(其主要任務為完成一鍋爐的熱力計算和總圖繪制)中,學生可在指導教師的輔助下進一步領會鍋爐熱力計算方法及其應用。由此,可節余出一些課時用于拓展課程知識面,同時也培養了學生獨立自學并完成工程設計計算的能力。
3.拓展和強化了鍋爐水處理方面的教學內容
絕大多數的工業生產過程都會耗水,與鍋爐設備密切相關的火力發電行業更是所有工業行業中的第一耗水大戶。因而,筆者認為以“卓越工程師”為培養目標的工科大學生,應該了解和掌握一些必需的水科學知識和水處理技術。然而在多數院校熱能與動力工程專業的選修課程列表中,未有設置“工業水處理”相關課程,我校亦是如此。為此,在本課程教學內容中加大了鍋爐水處理模塊的教學學時,以期以鍋爐水處理為載體,增強學生對水科學和水處理技術的認識。這部分內容的講授可以《熱力發電廠水處理》作為參考教材。
4.拓展和強化了鍋爐運行及事故方面的教學內容
在我校以往的“鍋爐原理”教學中,有關鍋爐運行的教學課時較少(一般為2~4學時),因而學生對相關知識點了解不深,知識面也較窄。正如“引言”中所述,在新形勢下鍋爐教學中有必要進一步拓展和強化鍋爐運行方面的內容。為突出這種變化,課程名稱由“鍋爐原理”改為了“鍋爐設備及運行”。鍋爐運行模塊的教學內容具有知識面廣、綜合性強的特點,而多數教師的從業經歷較為單一(即未有鍋爐運行單位的實踐經歷),使得這部分內容的講授會相對較難。對此,任課教師需從積極參與相關科研項目等各種可能的途徑加強學習和提高,從而高質量完成教學任務。
5.增加了鍋爐技術專題講座模塊,以拓展學生視野,提高學生專業綜合素質
隨著清潔高效發電技術的發展和可持續能源研究的興起,與之密切相關的鍋爐技術也在不斷更新和發展。為使學生了解鍋爐技術的典型應用和最新進展,在本課程中增加了鍋爐技術專題講座模塊,講授超(超)臨界發電及其鍋爐、大型循環流化床鍋爐、生物質鍋爐、聯合循環發電系統余熱鍋爐四個專題。該模塊主要講授各專題的關鍵技術與最新進展,對教師的授課準備提出了更高的要求,但有利于提高學生專業綜合素質,為學生就業或進一步深造學習打下較好的基礎。
三、總結
在以往“鍋爐原理”課程的基礎上,本文對我校能源與動力工程專業64學時本科課程“鍋爐設備及運行”的教學內容及學時分配進行了設計,并對各個知識模塊的教學內容進行了說明和討論。優化調整后的“鍋爐設備及運行”教學內容充分注意與相關課程的內容銜接,避免了不同課程重復講授相同或相似內容。同時由縮減鍋爐設計計算方法所占學時,拓展了課程知識面,強化了鍋爐水處理與鍋爐運行方面的教學內容,新增了鍋爐技術專題講座模塊。這些嘗試對能源與動力工程專業“鍋爐原理”課程的進一步改革具有參考意義。
參考文獻:
[1]王培萍,李偉然,徐敏強,等.“電站鍋爐原理”教學改革的實踐經驗[J].中國電力教育,2009,(146):80-81.
【基金項目】長沙理工大學2016年度校級研究生教研教改項目:新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程優化設置研究(JG2016YB05)。
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)04-0158-02
1.引言
能源是人類活動的物質基礎,社會的發展離不開優質能源。對于目前的中國而言,實現經濟增長與保護環境的平衡將是未來面臨的一個嚴峻挑戰。為此, 2014年國務院了《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》,明確強調要深化能源體制改革,加快重點領域和關鍵環節改革步伐。2016年,國家發改委等聯合《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》,提出了未來十年中國能源互聯網發展的路線圖。改革與發展已經成為了能源行業的顯著特征。隨著產業結構調整與培育新興戰略產業步伐加速,節能減排與新型能源產業的戰略地位將愈加突出,能源行業的機制體制改革以及能源互聯網的興起,對能源技術人才提出了更新和更高的要求。中國能源產業近幾年發展迅速,社會各界都積極投入到先進能源技術的開發與產業的建設當中,但在這繁榮的表象背后,由于技術、管理、投資等原因,還存在諸多問題。這些問題究其本質仍然是人才的問題,要解決這個問題,就必須從教育入手,大力培養人才[1]。然而,目前我國新型能源技術人才普遍匱乏,高校的科技資源優勢還未完全在能源領域釋放出來,在人才培養方面急需跟上國家戰略發展新常態。
研究生教育是一項系統工程,它包括了課程學習、實踐研究和學位論文等諸多環節。其中,課程學習是整個研究生培養中的基礎環節,其質量直接決定著研究生教育的質量和水平。因此,良好的課程教學是達到學習目標、提高研究生培養質量的前提。為此,2013年教育部等部門聯合發出《關于深化研究生教育改革的意見》,明確要求加強課程建設,重視發揮課程教學在研究生培養中的作用。
動力工程及工程熱物理一級學科以能源的開發、生產、轉換和利用作為主要的學科應用背景,在整個能源領域起著支撐和促進作用。經過多年的探索和努力,國內研究生教育在動力工程及工程熱物理領域取得了較好的成績。但總體上看,我國研究生教育還未能完全適應經濟社會快速發展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發展,現行的研究生課程體系出現了許多亟待解決的問題。因而,如何根據國家的戰略需求及行業的人才需求, 改革和完善現行的研究生課程教學狀況, 是一項十分緊迫的任務。
2.現狀及存在的問題
2.1對研究生課程教學認識上存在偏差
就目前我國大部分高校研究生教育重點而言,以各省、直轄市相應的優秀研究生學位論文評選為契機(2013年之前還有全國百篇優秀博士論文),各高校每年也進行相應的優秀研究生學位論文評選,此外學校還制定了各種優秀研究生論文獎勵辦法等相關的質量激勵措施,出臺了研究生創新計劃,研究生國家獎學金的評選也直接與學生的論文及參與的項目直接掛鉤,研究生培養過程中“學術論文為重”的培養取向日益明顯,這在一定程度上確實能保障研究生的培養質量,無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養過程中的另一個基本環節――課程教學,獲得的相對關注較少,這直接導致了高校研究生課程教學工作相對滯后,其課程教學質量還有待進一步提升。
2.2研究生課程結構有待進一步優化
我國特色的研究生教育課程體系一般由學位課程和非學位課程組成。但是動力工程及工程熱物理是一門綜合性學科,涉及到工程熱力學、燃燒學、傳熱傳質、多相流等多方面知識,此外隨著科學技術的飛速發展,人們在不同的學科基礎上不斷開拓新的研究熱點,學科交叉的趨勢越來越明顯。然而課程內容是實現課程教學目標的有效載體,因此在科學知識更新速度的加快和人才培養課程結構的滯后性之間,矛盾日趨明顯,課程結構的基礎性、先進性和綜合性承載著調和這一矛盾的重擔[3]。盡管課程優化設置已經成為我國研究生教育改革的一項重要內容,但與國外一流研究生教育機構相比,差距仍很大。因此,如何建立科學的研究生課程體系,滿足不斷發展的行業和國家需求,是一項重要而緊迫的任務。
2.3 跨學科課程和有關科學研究方法的課程缺乏
在現有的課程教學體系中,一個比較薄弱的環節是只開設了傳統的研究生理論課程,而忽視了一些重要的跨學科課程和有關科學研究方法的課程。目前我國研究生課程教學管理實行的是學分制,從課程內容上看,包括政治課、英語課、專業基礎課以及本研究方向的專業課程。動力工程及工程熱物理下轄若干個二級學科,其學科交叉性強,理論與技術發展迅速,許多問題僅靠某一學科的專業知識是難以解決的,需要多學科知識去協同應對,如若缺乏跨學科課程及科研能力培養方面的課程,那么對于學生在該領域的創新發展極為不利。
3.對策及建議
3.1 提高對研究生課程教學的認識
首先要真正重視課程設置在研究生培養中的作用,改變長期以來重學術論文、輕課程學習的現狀。針對此問題,以長沙理工大學為例,2015年學校研究生院出臺了《長沙理工大學研究生課程建設實施方案》,把研究生教學工作的重要性提到了一個新的高度,規范了課程設置審查,加強了教學質量評價,研究生院還成立了由教學經驗豐富的老教師組成的課程教學督導小組,實時檢查研究生課堂教學并反饋意見,教學效果將直接影響教師的個人考評。這些措施都極大地強化了研究生課程教學在培養過程中的作用。
3.2 對課程內容進行國際化和工程化
總體上,我國的能源科學與工程與發達國家相比還是有一定的差距,多年前美國、澳大利亞等國就投入巨額資金大力發展能源學科,大力培養能源人力資源。因此,可以通過與國外高校間研究生聯合培養項目,設置國際化課程,增強課程內容的國際前沿性,也可以通過發達的網絡技術充分利用國外豐富的網絡課程資源,加強國際化課程設置。動力工程及工程熱物理學科面向能源科學,具有極強的工程應用性,已經滲透到工業社會的各行業中,因此研究生課程也必須具有較強的工程適用性,可適當引入實踐課程,在師資隊伍中引入企業導師或者與企業聯合培養學生。此外,針對該學科快速發展的特點,可以增加專業選修課的比例,拓寬學生的知識面,增強專業科學素質。
3.3 增設跨學科選修課及科學研究方法的課程
根據研究生研究方向與培養目標,適當增設跨學科選修課更有利于學生科學能力的培養。如對于太陽能研究方向的學生,可以跨學科選修物理學、材料類的課程;對于風力發電技術方向的學生,可以選修部分機械結構強度、結構完整性等方面的課程。研究生只有具備跨學科的知識,才能更好地從另一個角度了解本專業,才能夠充分借鑒相近領域的理論和方法,在專業領域內做出新的成績。學習一定的科學研究方法,對剛開始從事研究工作的研究生十分必要,提高研究效率,也能使得學生在不斷發展的科學中始終具有學習與研究的能力,始終保持較強的創新能力。
4.結語
各高校必須根據自身發展特色和國家戰略需要,緊跟能源行業發展新形勢, 對動力工程及工程熱物理研究生課程教學進行新的思考與研究, 深化課程教學理論、完善培養單位課程體系改進、優化機制;增強研究生課程內容的國際前沿性和工程實踐性,通過高質量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術素養培養,構建符合專業學位特點的課程教學體系。這些對進一步提高學科建設水平具有重要意義。
參考文獻:
作者簡介:朱群志(1972-),男,浙江臺州人,上海電力學院能源與機械工程學院,教授;任建興(1961-),男,江蘇海門人,上海電力學院能源與機械工程學院,教授。(上海 200090)
基金項目:本文系上海電力學院教改項目(項目編號:20111407)、上海高校本科重點教學改革項目(項目編號:20115901)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0021-02
一、節能與能源管理人才培養的必要性和緊迫性
我國是能源消耗大國。近年來國內經濟的快速增長對能源供給的壓力很大,重要能源資源短缺對經濟發展的制約進一步加劇。我國的能源利用效率與世界先進水平相比存在較大差距,不少地方存在粗放式使用的情況,很多能源沒有得到有效利用而造成浪費。這種能源消費方式使能源供給進一步惡化,對人類居住環境也造成了嚴重污染。節約能源是我國建設節約型社會的首要措施。[1]
培養從事節能與能源管理工作的人才是我國經濟可持續性發展的需要。從1979年開始,我國就有計劃、有組織地開展了節能工作,但30年來節能事業起伏不定。這種狀況固然與國家的經濟發展戰略、能源供需形勢等因素有關,但節能與能源管理人才的缺乏也是一個重要因素。缺少一支精通節能技術、熟悉節能管理、事業心強的高素質人才隊伍是我國開展節能工作的軟肋,也是實現我國節能目標的瓶頸問題。[2]
培養從事節能與能源管理工作的人才是國民經濟各行業發展的需要。各類工廠是我國能源消耗的大戶,工業能源消耗占全國能源消耗總量的70%左右。節能與能源管理領域的專門人才可以促進企業加強內部的能源計量和管理,開展節能降耗工作。1998年1月起施行、2007年10月修訂的《中華人民共和國節約能源法》明確規定:重點用能單位應當設立能源管理崗位。重點用能單位包括兩類:年綜合能源消費總量1萬噸標準煤以上的用能單位;國務院有關部門或者省、自治區、直轄市人民政府管理節能工作的部門指定的年綜合能源消費總量5000噸以上不滿1萬噸標準煤的用能單位。2007年國務院頒布的《節能減排綜合性工作方案》中明確要求重點耗能企業建立能源管理師制度。之后天津和山東等地開展了能源管理師的試點工作。2011年國務院頒布的《“十二五”節能減排綜合性工作方案》中要求擴大能源管理師試點。
社會對節能人才的需求很大。根據對用能單位的調查,我國專業節能人才的需求量在數10萬人以上。目前我國從事節能與能源管理工作的專業人才極度匱乏,很多企業沒有專職的能源管理人員;即使有專職人員的企業,也存在能源管理人員節能意識不高、專業技能欠缺以及人員配置偏少等問題。這些原因導致企業對能源的控制和管理薄弱,嚴重阻礙了節能工作的開展和能源使用效率的提高。要解決這些問題,必須在科學方法的指導下充分挖掘企業節能潛力,以技術手段和管理手段促進能源利用效率的提高。因此,適應社會需求,培養專業的節能與能源管理專門人才顯得十分迫切。
我國高校在節能專業人才培養方面起步較晚,雖然有一些高校在能源教育方面做了一些嘗試,[3,4]但至今還沒有形成健全的節能人才培育機制,面向節能服務人才培養的專業設置和學科建設都比較薄弱。[5]針對高校培養人才不足的現狀,一些社會辦學機構紛紛提供短期的能源管理師課程對一些在崗人員進行培訓。然而,這種培訓班短則幾天,長則一周;培訓項目時間短,很難對學員提供系統的知識和技能訓練。作為人才培養的主要基地,高校應根據我國經濟結構調整和戰略性新興產業發展的需求,為我國節能產業的發展培養高素質的節能與能源管理專門人才。高??蓪ΜF有專業進行改革,通過調整一些相關專業的培養方案、增補部分課程,為社會培養畢業后從事“能源管理師”崗位的人才。
二、節能與能源管理人才培養的探索
節能涉及的領域多,學科背景廣。從技術角度分析,主要涉及“熱”和“電”。本項目主要探索在熱能與動力工程專業上進行改革,適應社會對節能與能源管理人才的需求。熱能與動力工程專業的相近專業包括能源動力系統及自動化、能源與環境系統工程等。由于各個專業的背景不同,側重點也不同。有的偏向動力機械,有的偏向制冷與空調,有的側重能源高效和清潔利用。電力高校中的熱能與動力工程專業往往偏向電廠熱能動力工程和電廠集控運行。本文針對的是上海電力學院的國家特色專業——熱能與動力工程專業。該專業辦學歷史比較悠久,并具有明顯的行業背景。
1.制定了“節能與能源管理”專業方向培養方案
通過對熱能與動力工程專業進行改革,設立“節能與能源管理”專業方向。熱能與動力工程學科還是這個專業方向的核心,因此,專業方向與所依托專業在專業基礎課和專業核心課程的設置上基本相同。專業基礎課及專業課程主要包括工程熱力學、工程流體力學、傳熱學、鍋爐原理、汽輪機原理、泵與風機、熱力發電廠等。
與常規熱能與動力工程專業的區別在于增加了特別針對節能與能源管理的課程模塊。該模塊包含6門課程,共計9個學分。課程包括節能技術概論、空氣調節、制冷原理與設備、熱網技術、技術經濟學以及能源管理與審計等。這些課程有的側重技術層面,有的側重能源管理與技術經濟分析層面。除了節能與能源管理專業方向的選修課程之外,學生還可以從其他專業方向中選修一些課程,例如熱能工程測量技術、可再生能源發電技術等。
2.教學內容契合復合型應用人才培養
節能人才不僅要掌握各種通用節能技術,而且也需要懂得一些技術經濟分析、工程管理等方面的知識,是技術和管理結合的復合型人才。[6]因此,專業選修課程的教學內容應該根據節能與能源管理人才的知識和技能要求來設計。例如,“節能技術概論”課程的主要內容包括熱電聯產節能技術、鍋爐和加熱器節能技術、熱管及熱管換熱器節能技術、熱泵節能技術、余熱回收節能技術、電力行業節能措施與案例等。“熱網技術”課程的主要內容包括集中供熱系統、熱負荷及管網水力計算、供熱管道敷設、熱源配置等?!澳茉垂芾砼c審計”課程的主要內容包括能源政策、能源工程管理、合同能源管理、企業能源審計、企業能源平衡等。
3.在實踐環節中提高學生的應用能力和創新能力
實踐環節中除了一般的認知實習和專業實習外,還包括課程實驗、專業方向課程設計以及畢業設計等。這些環節主要是培養學生應用課程所學知識的能力。結合課堂教學內容,增加了常用節能技術的實驗。例如,在“泵與風機”課程中增設了泵與風機的變頻調節實驗。通過開展這些實驗加深學生對變頻技術的原理、方法和效果的認識。專業方向課程設計是一個新增的、有特色的實踐環節,訓練學生綜合應用專業選修課的相關知識,并不局限于特定的選修課程。嘗試將一家醫院的供能系統作為課程設計的對象,要求學生結合參考資料對醫院的用能及供能系統進行設計。提供給學生的資料包括工程擴初說明、各類冷熱電設備性能參數表、非電空調選型設計手冊等。
通過與學?;窘ㄔO工程、科研實驗平臺相結合,建成了一些學生實踐基地。由于在項目設計階段就提前介入,這些基本建設工程和科研平臺在建設中充分考慮了學生實踐能力培養的功能需求。已經建成的實踐基地有:節能生態藝術廳、大學生活動中心節能建筑示范基地、多類型能源的分布式能源實驗系統、校園能耗監管平臺等。節能生態藝術廳可以開展的實驗有中央空調性能測試、室內溫度場測試、太陽能熱水器性能測試等。大學生活動中心節能建筑示范基地可進行太陽能光伏發電實驗、風光發電互補實驗和建筑能耗按戶計量實驗等。分布式能源實驗系統可提供燃氣輪機性能試驗、內燃機性能試驗、氣水換熱器性能試驗等。而校園能耗監管平臺則能夠提供全校每幢建筑的用水、用電數據,這些數據是學生開展能耗分析和節能診斷的生動素材。
4.人才培養情況
節能與能源管理專業方向于2008年開始按方向招生,招生規模為1個班。2012年首屆學生畢業,學生就業情況優良。學生的就業單位除了傳統的電力行業發電企業、設計院、電廠建設企業以外,也有節能服務公司等。節能與能源管理專業方向的設立為這些學生提供了必要的基礎知識和技能,有利于他們進入單位后盡快適應工作崗位。
開設的選修課程得到了熱能與動力工程其他專業方向學生的歡迎?!肮澞芗夹g概論”、“能源管理與審計”、“熱網技術”等選修課程每個教學班的人數都接近80人,其中節能與能源管理專業方向的學生只占一半。對于熱能與動力工程專業的學生,這些課程有利于拓展學生的知識面。
學生的節能意識增強了,對節能工作的興趣提高了。學生積極參與節能減排方面的科創項目,這些學生既有來自熱動專業又有來自機械專業、管理專業等。管理專業的學生與熱動專業的學生聯合組隊,參加了第五屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽等活動,并獲得較好成績。這些科創活動一方面提高了學生的應用能力和創新能力,另一方面也有利于激發學生的學習興趣。
三、結束語
上海電力學院根據國家能源發展戰略需求和社會對人才的需求對高校培養節能與能源管理人才進行了探索。在熱能與動力工程專業上設立了節能與能源管理專業方向,制定了專業方向培養方案,開設了兼顧技術和管理層面的專業選修課程,依托校園基本建設和科研項目建立了校內實踐基地。所開設的課程得到了學生的歡迎,加強了學生的節能意識,拓展了學生的就業面,為熱動專業畢業生從事節能與能源管理工作提供了基礎。
由于節能的領域多,范圍廣,涉及學科多,因此節能人才的培養中存在不少困難。企業所需的節能人才最好是多面手,既懂“熱”,又懂“電”,還懂能源管理。但是,作為一個本科專業,需要有一個相對完整的知識體系。另外,各個行業有不同的生產流程,培養一個通用的節能人才也是不現實的。因此,如何適應社會需求、進一步加強節能人才的培養是一個需要不斷探索和持續關注的問題。高校是培養人才的主要基地,相關專業可以和企業緊密結合,結合專業的學科背景和依托行業的特點進一步探索節能專業人才的培養模式和途徑。
參考文獻:
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