“火电厂烟气脱硫脱硝技术”课程教学的发展与思考

于 洋 邱琪丽 潘丹萍 徐 威 谭文轶

(南京工程学院 环境工程学院，江苏 南京 211167)

以煤为主的能源结构决定了我国大气污染的特征为煤烟型污染。2020全年能源消费总量49.8亿吨标准煤，比上年增长2.2%，煤炭消费量增长0.6%。2020年我国煤炭消费量占能源消费总量的56.8%，比上年下降0.9个百分点，但仍占全球煤炭消耗量的一半，是世界第一煤炭消费国[1]。煤燃烧产生很多污染物，如SO2、NOx、粉尘，还有一些微量的重金属，如汞等。在我国，针对火电厂污染物的控制排放首先是从粉尘开始的，经过三十年的努力，粉尘排放已经得到有效的控制。我国燃煤电厂在NOx的控制排放方面起步较晚，以至于NOx排放量的快速增长抵消了近年来卓有成效的SO2控制效果。如果不加强治理，NOx的排放量将会继续增长，甚至有可能超过SO2成为大气中的主要污染物。针对NOx的排放控制，目前燃煤电厂主要采用氨法选择性催化还原技术(NH3-SCR)进行中温脱硝，该方法对于现在的工业炉窑、烧结机、催化裂化装置等排放的低温烟气起不到好的催化效果，达不到目前国家规定的超低排放标准。随着我国经济的快速发展，能源消耗逐年增加，民众对环境污染现象的关注逐年提高，加之我国执行了史上最严格的超低排放标准，NOx的治理成了当前大气污染治理迫切要解决的重点和难点之一。

“火电厂烟气脱硫脱硝技术”是环境工程(电力环保)专业的一门专业核心课程，课程的教学目的是通过全面介绍SO2和NOx控制政策、脱硫脱硝基本原理和工艺流程以及脱硫脱硝核心装置及系统的设计、建设、运行等实际问题，并选取脱硫脱硝过程10个典型实用案例开展翻转课堂教学，在激发学生对这门新兴课程的兴趣同时，切实加强学生的独立设计能力和钻研精神，培养学生解决工程实际问题的能力，为今后从事脱硫脱硝的相关工作奠定良好基础[2]。火电厂烟气脱硫脱硝是一门与时俱进的课程，教学过程中需要注意我国的火电厂烟气产生量、处置量等数据的更新，以及相关的烟气脱硫脱硝技术、政策的更新，以培养符合社会发展需求的应用型人才为目标，不断更新、完善、补充教学内容，不断改进教学方式，并引入“教学思政”理念，提高教学效果与学习效率。

1 烟气脱硫脱硝相关政策的补充与更新

针对NOx的排放，一些发达国家，如德国、美国以及日本纷纷制定了有关NOx的污染防治法规和标准。我国也在1996年3月开始修订和制定新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—1996)，规定了NOx浓度排放限值。自1997年1月1日起，300 MW以上机组，NOx排放不超过标态650 mg·m-3。2004年1月1日，《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2003)规定，NOx最高允许排放浓度为450～650 mg·m-3。在2012年1月1日修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)中明确规定NOx的排放限值为100 mg·m-3，自2014年7月1日起执行。从国家的相关法规中我们可以看出国家对NOx排放浓度的控制是逐渐严格的。2012年10月，国家发改委等部委联合印发的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中明确指出，京津冀、长三角、珠三角等区域为大气污染防治重点区域。在2014—2020年期间，火电机组将进行煤电节能减排升级与改造行动计划，重点区域将执行更严格的超低排放标准，即烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度(基准含氧量6%)分别不超过10、35、50 mg·m-3，比《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)中规定的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降50%、30%和50%，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆，相关的大气污染排放浓度限值如表1所列。根据生态环境部《第二次全国污染源普查公报》，2017年我国SO2和NOx年排放量约为6.96×107t和1.79×108t，其中来自工业源的排放比例高达66.8%和75.3%，且随着我国国民经济的持续快速发展和能源消耗总量的大幅增长，SO2和NOx排放量必然增加。《国家环境保护“十三五”规划实施中期评估报告》表明，“十三五”规划实施3年来，主要污染物排放总量持续下降，城镇环境基础设施建设和运行水平得到提升，污染防治取得积极成效。但我国污染物排放还处于较高水平，环境绩效与发达国家差距很大，环境质量不尽如人意，污染减排与环境质量改善之间的关系还需深入研究。因此，针对我国脱硫脱硝需求的自身特点，积极开展烟气脱SO2和NOx研究，以满足超低排放的标准，实现经济与环境的可持续发展，具有现实的经济和社会意义。

表1 大气污染物排放浓度限值

在课堂教学中，要紧跟时代潮流，向学生更多地传达我国当前的烟气脱硫脱硝相关的政策，以及适合我国国情的处置方式，掌握我国火电厂及其他行业的烟气脱硫脱硝相关政策法规，避免刻板地照本宣科[3]。

2 关于专业“课程思政”的探索与思考

党的十九大报告提出，发展教育事业要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人的根本任务，加强和改进思想政治工作，以培养担当民族复兴大任的时代新人为着眼点，强化教育引导、实践养成、制度保障。在2016年全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生的成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”。其他各门课程，显然是包括各个学科的专业课程。专业课程蕴含着丰富的思政元素。一方面，专业知识本身具有明显的价值倾向、家国情怀等；另一方面，教师可以通过深度挖掘，在已有思政元素的基础上实现进一步拓展和开发。由此，专业教材和课程内容应体现时代性，教师在知识传授中应注重价值观引领，不宜硬性灌输，生硬地直接给出结论，而应由近及远、由表及里、引人入胜地引导学生理解社会制度的历史性变革和国家取得的历史性成就，应在扎实的文献研究和社会调查的基础上，把家国情怀自然渗入课程的方方面面，实现润物细无声的效果。

以“火电厂烟气脱硫脱硝技术”这门课程为例，当前的教学大纲，主要以教师传授理论知识为主，缺乏培养学生对我国火电厂NOx和SO2处理问题的思考，同时在教学过程中缺乏对社会热点、重大大气污染案例的讨论与分析。比如，解读近期国内外由于污染环境所引发的重大环保问题的案例，分析这些环境污染问题都可能引起哪些危害，利用这些案例来引发学生的思考，加强学生的环保意识；通过讲述我国的NOx和SO2处理现状、发展历程，目前NOx和SO2处理方面遇到的问题，激发学生的探究精神、科研热情、创新意识，以及勇于承担社会责任的意识[4,5]。十九大报告中“生态文明”被提及12次，“美丽”有8次，“绿色”有15次，首次将“美丽”作为社会主义现代化强国的限定词之一。国家对于“生态文明”高度重视，而环境相关专业正逢天时、地利、人和，同时我们作为专业课教师应更多地考虑责任、担当和更大的作为。

3 结论

随着社会的不断发展，空气质量控制要求的不断提高，电厂对烟气的脱硫脱硝技术的要求也越来越高，这就要求我们在围绕教学大纲开展课程教学的同时，密切关注国家与行业的新政策，了解国内外的新技术，做好教学更新，从而做到教学与时俱进。另外，在教学过程中引入思想政治教育将是未来的教育趋势，教师不仅要主动承担传授专业知识的任务，还要当好学生思想的引路人，做到立德树人。