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我国最具代表性的煤化工产业是焦化工业,同时,焦化工业也是冶金工业、机械工业铸造、高炉炼铁等行业最主要的辅助产业。目前,全世界的焦炭工业所直接消耗的原料精煤大约为4.5亿t/a,而全世界的焦炭产量大约是3.2~3.4亿t/a,机械化发达的国家受到世界钢铁产量调整、高炉喷吹技术的发展、生产成本增高以及环境保护的因素的影响,这些国家的炼焦能力处在收缩状态。我国目前有各类机械化焦炉大约750座以上,交谈年产量大约是1.2亿t/a,在世界上位居第一,直接消耗的原料煤占据全国煤炭消费总量的14%,年设计炼焦能力约9000万t/a,我国煤气净化技术在世界上已处于先进水平,焦炭的质量也得到了较大的提高。上世纪80年代,我国煤炭行业的炼焦技术得到发展,一些地区建成了专门输送人工煤气的工厂,也有以焦炭为主要产品的工厂。焦炭是我国的主要出口产品之一,每年的出口量也在逐年增加,目前是世界上焦炭出口量最多的国家。但煤炭行业的焦化也存在一些问题,其中普遍存在的问题是:焦炉炉型小、受矿区产煤品种限制、调整焦炭质量的难度较大、烟尘处理技术的缺乏等,造成国内大多数焦化行业与国外同行业产生较大的差距。
二、煤气化
煤化工产业化发展过程中最重要的单元技术就是煤气化技术。煤气化技术目前在我国广泛应用的领域有:化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业,近二十几年,由于我国引进了加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉等用于生产合成氨、甲醇或城市煤气等。随着社会的发展,科技的日新月异,煤气化技术的发展和作用也引起了国内煤炭行业的关注,“九五”期间,兖矿集团与科研机构、国内高校合作后开发并完成22t/d多喷嘴水煤浆气化炉中试装置。这一成果标志着我国在自主开发气化的技术上取得了突破性进展。
三、煤气化合成氨
目前我国有800多家中小型化肥厂。我国化肥生产的主要方式是以煤为原料,采用煤气化合成氨技术,采用水煤气工艺,每年消费的原料煤炭以及焦炭都会超过4000多万吨。与我国不同的是,国外生产化肥以煤炭为原料的工厂很少,国外企业和工厂一般都以石油或者天然气为主要原料,而中国因为技术和市场的关系,煤气化合成氨工厂和企业不能与国外相比之。
四、煤气化合成液体燃料
随着中国经济的发展,国内各项事业对能源的质量和用量的要求也越来越高,而由于我国对油品的消费每年都在增加,国内的资源能源并非取之不尽用之不竭,所以从国外进口原油成为我国煤化工业发展的必然趋势。20世纪50年代开始,中国就开展了间接液化技术的开发和研究,到80年代,由铁基催化剂托合成生产汽油技术的实验获得成功,这一技术得到进一步发展,同时,2000t/a规模的煤基合成汽油工业实验也获得成功。90年代开始,在对钴基催化剂合成工艺的开发方面开展了系统的研究和开发工作,并在这一阶段中取得令人瞩目的有效成果,由此开发出了3种型号的合成柴油钴基催化剂。“十五”期间,针对新型浆态床合成工艺的催化剂、反应器等小型试验得到立项,并在这一阶段中研制了工业级煤基合成油工艺软件包。
五、煤气化其他产品合成技术
不同的合成技术能合成制成不同的化学品,国外对使用煤通过气化制出合成气的相关技术也已进入研发、开发以及某些商业运作上。甲醇这种化工原料在煤化工行业中占据着重要地位,世界甲醇的生产能力约为3500万t/a,其中,总产量约为2900万t/a。在国内,甲醇的生产企业大概有100多家,这些企业当中,有一半以上是以煤为原料的工艺制作,而我国甲醇的生产能力约为300万t/a。但是我国的生产技术与国外相比,甲醇装置规模较小,生产工艺相较于国外也比较落后,尤其是在我国以煤为原来哦的工艺,生产过程复杂而成品偏高,因此在与世界上其他大国相比,我国的甲醇生产缺乏较强的竞争能力。此外,作为另外一种代用液体燃料,二甲醚的生产技术也受到各方关注。世界二甲醚产量约为15万t/a,主要利用甲醇脱水工艺制成,有相关研究人员认为,二甲醚可以作为车用柴油代替燃料,也可以为民用燃料。
六、煤炭直接液化
通过各学校一段时期的使用,有些教师和学生反馈,本课程使用的教材存在以下不足:
1.1综述较多,技术方面知识相对较少
其中核能及新型化学电源方面介绍不尽详细。例如,燃料电池中的“质子交换膜燃料电池(PEMFC)”,只是简单地介绍了这种电池的结构、原理及新的应用,而对于电池的材料、性能及电极制备工艺、PEMFC的应用和发展没有做详细的列举,工作原理也只是以“氢离子通过电解质渗透到阴极,而电子通过外部网路流动,提供电力。同时,以空气形式存在的氧供应到阴极,与电子和氢离子结合形成水”这样一句话带过。
1.2在材料制造和工艺计算方面有所欠缺
例如太阳能集热器,只介绍其结构、特点、原理,没有进行相关的分析计算。高职院校化工技术类专业的学生,已经学过《化工原理》及《物理化学》课程,具有工艺计算及设计计算的能力,如果能将太阳能集热器的原理和工艺计算结合起来讲解,收效会更好。
1.3理论与应用结合不够紧密
教材中第四章核能,只讲了核能的发展简史、核资源的分布、发电概述等,对于没有实践经验的同学们来说,他们没有机会接触核能,所以只通过理论学习并不能了解核能在实际应用当中的重要性。
2《新能源技术》课程使用教材的改进方法
2.1增加技术层面的知识
例如可以从技术角度详细介绍燃料(含氢、富氧)如何到达质子交换膜,在膜的阳极、阴极发生了怎样的反应而产生了电能,PEMFC从结构性能方面又分为单电池及电池组,以及它们的工作原理和特点。
2.2加强工艺计算
如可以对太阳能集热器传热进行分析计算,其效率方程为:fiajcTTttqAHABH其中Ac——太阳能集热器的面积,m2;A,B——与太阳能集热器类型和型号有关的常数;tfi——太阳能集热器入口流体温度,℃;ta——周围环境温度,℃;qj——热量;HT——热焓。由此可以看出,太阳能集热器的集热量一方面来自辐射,另一方面来自与周围环境交换的热量,而且与太阳辐射强度成正比,与外界空气温度成反比。
2.3理论与实际应用相结合
增加对核能在军事、民用、供热及核动力等方面的介绍,尤其是核电技术层面,可以分别就核裂变反应堆和核聚变装置,阐述电站装置结构、工作原理、分类,以及其安全性、核废物处理等发展。如核裂变反应堆235U,其合理结构:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置,由核燃料、慢化核和冷却剂三种材料的不同组合,产生出各种堆型,有轻水反应堆、重水反应堆、高温气冷堆和快中子反应堆。核聚变反应方式有四个氢核聚合成一个氮核,由氘到氘,由氘到氚,根据反应特点,分析其实现的可能性。
3结语
当前,高职院校普遍采用项目化教学模式。项目化教学是指师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。项目教学法是“行为导向”教学法的一种,具有实践性、自主性、综合性、开放性等特点,能够充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。毫无疑问,项目化教学模式的推广和改进,对于高等职业教育摆脱本本教学,促进课堂教学和社会生产实践的有机结合起到了不可替代的作用。然而,项目化教学实施过程中也存在着不可忽视的问题。首先,“项目化”课程开发脱离生产实际,课程体系构建经不起实践检验。“项目化”教学的初衷是以企业生产的内容和工作程序来规范高职院校的日常教学活动。但是在教学活动“项目化”的过程中,这一良好的愿望很难真正实现。因为“项目”这一概念很宽泛,涉及的内容比较庞杂,既有大项目又有子项目,既有综合项目又有独立项目。按照通常的理解,对于小小的课堂来说,项目化教学应该选择那些子项目或独立项目,但高职的很多课程是综合课程,涵盖方方面面的知识,并不是孤立的,很多项目课程的开发不可能依靠一个独立的项目来实现,而是需要多个项目的共同参与,这就形成了矛盾,处理不好会造成综合项目与子项目关系脱离、各子项目彼此不相关联、知识重复等现象。要想有效实施项目化教学,就需要对原有高职课程体系进行学科性架构,对课程门类进行重新划分,对专业教学计划、课时分配等进行大幅度的调整。这是不现实的。其次,“项目化”教学的实施缺乏教学资源的有力支撑。项目化教学依仗于丰富的教学资源,若没有与教学内容相吻合的现代化的生产设备和生产设施,项目化教学就会成为无源之水、无本之木。而这恰恰是目前国内大多数高职院校的短板。由于教学资源严重不足,因此很多项目化教学只是对原有的综合实训或毕业设计进行简单的重复,无法用现实的工作成果引领学生的学习,无法将生产实际中的“项目”变为教学活动中的“项目”,致使项目化教学收效甚微。
二、成品化教学模式探讨
高职教育中,无论是理论基础课程、专业基础课程还是专业课程,总能够在社会实践和生产实践中找到对应其知识体系的物化原型,这为成品化教学模式的确立提供了条件。成品化教学是指将教学目标产品化,或称实体化。它脱胎于项目化教学,是项目化教学的具体化。相较于项目化教学,该模式教学目标明确,更加贴近生产实际,适用于各类课程的教学活动。它以“教学做一体化”的高职教育理念和教学方法为支撑,基于工作岗位和工作过程来设计教学程序。它生发于成品又终结于成品,能够避免理论讲授和实验实训的脱节,实现课堂知识传授和实验实训的无缝对接,实现高等职业教育系统传授知识、全面培养能力的初衷,能够克服项目化教学脱离生产实际、内容空泛的弊端,能够切实提高学生的学习兴趣、提高教育教学质量。成品化教学模式很大程度上摆脱了传统单一课堂的束缚,集中了多媒体教学、仿真教学的优势,实现了教学资源利用的最大化。成品化教学模式也对教师的综合能力提出了较高的要求,需要任课教师实现由“授人以鱼”向“授人以渔”的转变。教师应该具备广博的专业理论知识、高超的职业技能、敏锐的行业发展洞察力、突出的职业素养。只有授业教师构建出合理的成品化教学方案,拿出合格的、有实质意义的教学产成品,才能够保证学生顺利完成成品化教学提出的各项任务,达到预期的教学目标[2]。对于高职教育而言,学生实践技能的获取需要有专门的实训场所和实训模式,同样,理论知识的传授也离不开专业性的教学场所和教学模式。成品化教学模式能够将传统课堂教学和实验实训有机地结合起来,根据教育教学的目标,灵活、高效地完成发展型、复合型和创新型高等级技能人才的培养任务。将课程知识体系所对应的物化原型或者类似于物化原型的事物作为教师教学分析和研究的对象,符合教育教学的规律;将其作为学生知识学习、技能培养的起点,符合认知规律,符合唯物辩证法的认识论原则。
三、高职应用化工技术专业成品化教学模式的实施
(一)理论基础课程
以《有机化学》、《无机化学》、《工业分析技术》为代表的理论基础课程是高职应用化工技术专业教学活动的起点,同时也是教学难点。这三门课程很难套用项目化教学模式,因为它们中的每一门都是一个完整的理论知识体系,无法用一个项目来代表。若强行套用项目化教学模式,只能是换汤不换药,仍然是传统的理论教学加实验检验,最多是用“项目”一词将原有的“教学单元”、“章节”直接替换掉,将原先的“实验课程”改为“项目实训”,达不到理想的教学效果。成品化教学模式可以克服项目化教学的弊端。以有机化学教学为例。我们将Gaussian03量子化学计算软件作为教学工具引入课堂。使用该软件可以逼真地展现各类化合物的立体结构、键长、键角、分子轨道的形状和电子排布的状况,揭示分子最外层电荷分布的规律。学生要在教师的指导下,利用该软件在课堂上完成不同教学阶段的教学成品工作。这样的教学模式可以用在每一章节、每一环节的教学活动中(如表1所示)。这样的教学方式,学生喜闻乐见、易于接受、易于配合。实践证明,成品化教学模式能够提高学生的学习兴趣、激发学生的成就感,最终实现教育教学的目的。在有机化学中,有些章节知识的传授需要实训环节的实时辅助和补充,这就需要引入大型仿真平台[1]。教师将基于仿真平台的实验实训操作融入这些章节知识的传授中,设计好成品化教学任务让学生来完成。有机化学第五章《醇、酚、醚》的成品化教学方案如表2所示。成品化教学模式在整个理论章节教学活动中的应用,其难点在于如何设计成品任务。这种成品任务应具有如下的特点:1.必须和当时所传授的知识相吻合;2.必须是一个具有现实性和合理性的工作过程的结果;3.可操作性强,有明确的评判标准。借助于大型仿真平台,教师可以及时模拟出所学理论知识在生产实践中的应用结果,并将此结果作为成品化教学的阶段性产品,将此产品目标作为判断学生课堂知识掌握程度和能力水平的唯一标准,这样可以达到激发学生的学习兴趣、提高教育教学质量的目的。借助于大型仿真实训平台实时模拟实验实训的成果,它的优点在于可以使实训内容更丰富、实训操作更灵活,它立足于实验实训又高于实验实训,克服了项目化教学模式实训项目过少、实训项目不能代表所讲授的知识体系甚至以偏概全的弱点。《有机化学》、《无机化学》、《工业分析技术》这类理论课程的教学目的在于,使学生掌握各类化合物的物理、化学性质及其化学反应的规律。实践证明,成品化教学模式的应用能够在很大程度上降低理论知识的抽象性,提高学生对专业理论课程学习的兴趣,丰富学生的知识体系,拓展学生的学习思路,提高学生的基础学习能力。
(二)专业基础课程
《化工单元操作技术》、《化工设备》、《化工制图》、《化工设计》、《精细有机合成技术》等是应用化工技术专业的专业基础课程的代表。这类课程以使学生获得某一方面、某一单元的专业基础知识和专业基础技能为教学目标。其成品化教学模式中“成品”方案的确立仍然需要克服项目化教学模式中“项目”过大、空洞的缺点,要将某一方面的知识和技能实物化,以灵活多样、切实可行、紧扣主题、操作性强为原则。以《化工单元操作技术》课程为例。该门课程的成品化教学方案可以进行如下的设计。在该门课程的理论教学中引入大型仿真软件操作平台,教师既可以以整个单元操作为成品目标,也可以将一个单元操作细分为不同的部分,将这些部分作为教学成品子目标。总之,要紧跟授课进度,将授课内容物化和实体化。如第二章《流体输送机械》的教学活动可以如表3所示那样进行。在该门课程的综合实训中,根据实训课程的教学目标,将实训内容成品化。在实训阶段,必须要求学生拿出合格的成品来,并以此作为成绩评定的依据;同时,在对实训内容的讲解和辅导中,要基于成品目标,将实训内容归入相关的知识体系中去。如“精馏塔分离50%乙醇溶液”的成品化综合实训,可以按照表4所示的那样进行设计。成品化教学模式借鉴了企业培训中“先习后学”的做法,弥补了学校教育“先学后习”这种方式的不足。同时,以小而全的成品化教学方案组织课堂学习,以实际工业产品为成品,使学生易于理解、易于接受。这种教学模式符合学生的认知规律,往往能够收到明显的教学效果。
(三)专业课程
绿色化工技术是通过改进改良现有的化学技术及方法,对化学原理的应用和使用工程技术来减少甚至消除化工原料、催化剂、溶剂、化学废物或化工产品等能够污染环境的物质,实现废物零排放,减少其对人类健康和生态环境的危害,建立友好环境。用“资源-产品-再生资源”这种全新的循环物质流动过程替换掉过去的“资源-废物”方式排放的流动过程。利用先进的绿色化工技术,研究出新型环保产品,及绿色工艺技术的运用实现清洁生产,从而大幅度降低三废排放量【1】。21世纪,绿色化工技术已经被国际发达国家在化学有机合成、生物化学、分析化学、催化等领域列为主要的研究发展方向之一。在我国制定的“九五”发展规划中,绿色化学与技术在酿造、制药、造纸、印染、海水淡化等行业作为应逐渐补充及开发应用的重大研究项目。
2绿色化工技术的开发
2.1原料的选用
绿色化工科技的发展,如果不从化工污染、化学反应的源头着手,那么始终是治标不治本而且十分被动的措施。那么化工科技及工艺发展过程中,选择无毒害溶剂、原料、催化剂等化学原料来进行化工生产、制作化工产品可实现零排放、零污染的清洁生产和加工原则,有效防止和控制化学污染的产生。近年较为常见的无害化学原料为:野生植物、农作物等生产物质。将芦苇、树木等天然野生植物纤维,以及稻草、麦秸和蔗渣等农副产品的废弃物作为原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。还有利用生物质气化产生氢气等,都是绿色化工技术中原料选择应用的非常好的例子。
2.2无毒害催化剂的选用
在百分之九十的化工生产中催化剂是提高反应速率的必需品。然而在绿色化工科技的开发过程中,无毒害的烷基化固相催化剂是国内外研发工作的重点。南京大学徐国际【2】利用环境友好性绿色化合成过程对烯丙基醇类化合物作为烷基化试剂,在无溶剂的条件下对1,3-二羰基化合物进行直接烷基化反应,反应后处理步骤简单,且催化体系可以循环使用,四次催化循环后收率仍然能大于84%。
3绿色化工技术在化学工业中的应用
3.1清洁生产技术
清洁生产技术是无毒、无害、无污染、无废物排放的绿色化工技术,包括辐射热加工技术,绿色催化技术,临界流体技术等。在冶金工业、印染工业、煤气化、制甲醇、垃圾处理、海水淡化等行业都得到了很好的运用。此外先进的脱硝脱硫技术、垃圾制沼气技术、高效清洁的煤气化技术、利用风能太阳能等自然能发电技术等等这些都利用了清洁生产技术。例如,海水淡化技术的应用不仅解决了我国淡水资源匮乏的现状,还利用有效的化学方法将海水中的盐水分离,在海水淡化的预处理过程中不会产生任何对环境状况的不良影响,也没有对生态环境造成伤害。而且,在海水淡化预处理过程中所产生的氢氧化镁作为一种成本低廉、工艺简单、不产生二次污染的清洁化工产品,具有非常广阔的发展前景。
3.2生物技术
生物技术领域包含细胞、基因、微生物和酶等技术范畴,其主要应用在化学仿生学和生物化工两个方面。生物酶在作为一种在生物体内的催化剂,具有高效、转移性,可以参与到各个生物化工的合成过程中。另外,化学仿生学中的膜化学技术也是这一领域中广泛应用的生物技术。在绿色化工技术中采用生物技术,可以利用再生资源合成化学品。从早期来源于动植物中的有机化合物原料,到后来以石油和煤炭作为原料。例如,在绿色化学工程与工艺中,制备丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且没有污染环境副产物产生。由此可见,利用广泛存在于自然界中的酶当做催化剂,与工业酶及一般的化学催化剂相比,自然界中的酶具有无污染、反应条件温和、产物性质优良的特点。
3.3生产环境友好型产品
1.基本框架。
通过对滁州市及周边地区化工行业的深入探索和市场广泛调研,以区域产业发展对人才的需求为依据,我院应用化工技术专业分设为化学检验、化工生产技术、化工仪表自动化和精细化工生产技术等多个方向,其专业核心课程的选择与设置即与此相衔接。其中,《工业分析技术》课程旨在加强专业基础,配套的分析检验专业实验旨在强调实验技能的提高;《流体输送与传热》和《传质与分离技术》课程(原《化工原理》)强调化工基本原理的分析和化工单元操作技能的培养;《化工仪表及自动化》课程突出化工仪表及化工自动控制系统在化工生产中的主导地位;《化工工艺》课程旨在拓展专业适应面,重在工艺过程的分析与工艺参数的整定;《精细化工生产技术》课程以典型精细化学品的生产过程为重点,保留鲜明的化工行业特色。
2.基本关系。
《工业分析技术》是基础,《流体输送与传热》是强化,《传质与分离技术》是提高,《化工仪表及自动化》是主导,《化工工艺》是细化,《精细化工生产技术》是深入。以此为前提,在制定2013级应用化工技术专业人才培养方案的过程中,结合人才培养目标,突显了核心课程的专业地位;综合课程之间的衔接关系,优化与整合了课程体系;考虑课程之间的先后排序,新构了配套的实践教学条件。
二、核心课程建设与改革
1.工业分析技术。
《工业分析技术》是分析化学在工业生产上的具体应用,与新时期“双证书”教育这一新的“双证融通”的高职教育模式相对接,[4]与“化学检验工”职业资格证书考试相衔接,其对化学综合知识(包括无机化学、分析化学和有机化学)的整体应用能力有一定的要求。在第一、二学期已开设过《基础化学》和《基础化学实验》(包含《无机化学》、《无机化学》和《分析化学》)的前提下,适当加大了实践学时所占的比例,使得实践与理论学时的比例达到2∶1,不断强化学生分析检验技能的训练与提高;同时,在学生熟练掌握相关操作技能的基础上,还加强了学生专业基础知识的积累,培养学生从实验现象和教学过程中发现问题、分析问题、解决问题的能力,亦即让学生不仅“知其然”,更要“知其所以然”。
2.流体输送与传热。
《流体输送与传热》与《传质与分离技术》本身就是原《化工原理》课程的优化与整合,原《化工原理》课程教学推导过程繁琐,理论性过强,工程实例不足,经过核心课程建设与改革之后,整合后的这两门课程均采用了“项目化”的教学模式。通过教学模式、教学内容和教学体系的优化,将原《化工原理》中课堂授课部分和实验部分整合为理实一体化的项目化教学,同时,增加了化工仿真实训,并将原课程设计部分有机地融入其中,用以模拟实际工业生产过程,实现低成本、高效率地引领学生进入生产性实习的环节。《流体输送与传热》在《物理化学》、《化工制图》和《化工机械基础》等前续课程的基础上,开设在第三学期,按照项目化教学的需要,其理论与实践学时的比例控制在1∶1左右,理论学时稍多,以便学生在接触本课程之初,充分掌握必要的化工基本原理和主要单元操作典型设备的构造与操作原理等知识。
3.传质与分离技术。
《传质与分离技术》作为原《化工原理》的下半部分,紧随《流体输送与传热》课程之后,开设在第四学期,以“简单化”(讲清基本原理、避开繁琐的数学推导,简化教学过程)和“具体化”(通过具体工程实例,将基本原理与实际应用有效关联,并与其他核心课程有机融合)为根本宗旨,理论知识以“必需、够用”为原则,[5]强调技能的训练,因此,其理论与实践学时的比例控制在1∶2左右,实践学时稍多,充分体现“工学结合”、“教、学、做”一体化的项目化教学原则。通过理实一体化的项目化教学,强调理论与实践的有机结合,培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力。
4.化工仪表及自动化。
《化工仪表及自动化》是应用化工技术专业一门应用性、实践性很强的核心课程,也是核心课程群中教学内容整合最大的一门课程。过去以纯理论教学为主的教学方式,与职业院校技能大赛严重脱节,理论讲解抽象,学生学习被动,动手能力较差。通过基于“工作过程系统化”的课程体系改革后,实施“任务驱动、项目导向”的教学做一体的项目化教学模式,以工作任务为中心,以实践行为为导向,根据职业岗位和职业能力培养的需要,改革课程教学内容,组织实施教学,施行以过程性考核为主的综合考评方法。通过与全国职业院校技能大赛“化工仪表自动化”赛项对接的CS2000型过程控制系统设备的全面投入使用,对典型化工生产过程自动控制系统进行选择与整合,通过对过程控制系统的操作与参数整定,培养学生的专业能力、职业核心能力和社会能力。
5.化工工艺。
《化工工艺》作为应用化工技术专业课程群中的一门核心课程,与其他多门核心课程存在明显的交叉和互通之处,亟须进一步互相优化与整合。其理论知识部分优化的方向在于:通过与《化工仪表及自动化》等专业核心课程的知识对接,精简理论知识点,针对典型化工生产过程,重点分析其工艺流程,培养学生分析问题的能力。在此基础之上,结合化工工艺仿真软件,细化与整合实践内容,通过对典型工艺过程的分析与工艺参数的整定,加深学生对“工艺流程”的充分认识和理解,拓展学生的专业适应面,培养学生的工程实践能力、创新能力及全面分析工程实际问题的能力。
6.精细化工生产技术。
《精细化工生产技术》作为高职应用化工技术专业的一门核心课程,其行业特色鲜明,内容繁杂,知识面宽,要求学生掌握典型精细化学品生产必备的基本知识和操作技能;同时,对化工生产设备、化工单元操作、化工工艺流程等知识点又有较高的要求。为此,本课程在实施的过程中,还需要《基础化学》、《化工机械基础》和《化学反应过程与设备》等相关课程的配套与支撑。通过这些课程之间的优化与整合,以市场需求为导向,以专业技术应用能力培养为主线,与全国职业院校技能大赛“化工生产技术”赛项对接,在教学过程中通过以典型精细化学品的生产过程为任务引导学生,通过项目引导、任务驱动、工作过程系统化的课程设计和教学模式,充分发挥学生的主动性,培养学生的创新意识,激发学生对专业学习的兴趣,同时通过开放精细化工实训室,充分调动学生的学习积极性,进一步培养学生的动手能力和创造能力,教学效果显著提高。
三、配套措施
为了更好地实践与推行核心课程建设与改革,依托中央财政特色专业建设项目,在省级示范实验实训中心的基础上,本着贴近生产、淡化理论重实践、绿色环保低碳的建设理念,配套新建了化工仿真实训室和精馏实训室。
1.配套的实践教学条件。
通过化工仿真实训室的建设,满足了大型分析仪器仿真实训、化工单元操作仿真实训、化工工艺仿真实训、化工自动化基本控制单元仿真实训,以及化学检验工、化工总控工、化工仪表自动化等技能大赛仿真操作的要求,极大地丰富了本专业的实训项目和实训内容。
2.对接职业资格和职业技能大赛。
通过与“化工总控工”职业资格证书考试和全国职业院校技能大赛“化工生产技术”赛项的对接,新建了精馏实训室,引进了全套新型精馏操作实训装置。该装置是化工单元操作实训最接近化工生产的理想设备,不仅满足了学生技能训练的需要,即可实现流体流动、流体输送和精馏单元操作的实训任务,同时也可用于化工总控工职业资格考试(实践部分),服务于职业技能大赛,亦可对企业员工进行岗前培训之用。
四、改革成效
1.加强课程整合,优化课程体系。
在专业核心课程群构建的基本原则和基本框架下,通过核心课程,以及相互之间的优化与整合,突显了核心课程的专业地位,衔接了课程之间的关系,优化了课程体系。
2.创新课程内容,改革教学模式。
在教学内容体系设计上,秉承“简单化”、“具体化”的宗旨,淡化理论重实践,以国家职业技能标准要求为依据,创新与完善课程内容,构建以“项目引导、任务驱动”为一体的项目化教学模式,体现工学结合的工作过程系统化和工学交替的教学做一体,形成“实训环境职场化,教师学生角色化,实训内容工作过程化,专业技能培养递进化,实现教学做一体化”的“五化”教学模式,提高了教学质量。
3.改进教学组织方式,强化工程意识。
在教学组织方式上,采取“三个相结合”,即理论与实际相结合、课堂教学与实验实训教学相结合、常规课堂教学与现代教育技术相结合的方式。同时,还采用了包括参观企业、企业调研、工厂见习、案例教学、策划方案、开展实训、开放实验室、小组讨论、专业讲座等多种形式作为补充,强化了学生的工程意识。
4.培养职业素质,拓宽就业面。
1.1开设“绿色化学”课程,邀请校外专家及技术人员进行专题讲座。
我校还聘请校外专家及企业技术人员进行专题讲座,介绍化工前沿性知识,回答学生的提问,与学生进行直面交流,学生的视野得到了开阔。如把模拟化学的数值运算与计算机化学的逻辑运算结合起来进行“分子的理性设计”,完全顺应目前倍受化学界重视和倡导的绿色化学的思想,使化学成为与生态环境协调发展的、更高境界的化学。在进行绿色化工工艺和技术的过程中,借助于量子化学计算的结果,可以更为精确地选择底物分子、催化剂、溶剂以及反应途径,这样可通过尽可能少的实验达到预期目标,大大减少了实验次数,从根本上减少了原料的消耗,对环境污染的排放也相应减少。再者反应与生物技术、分离技术、纳米技术等的结合使得开发新型反应路径仍有空间。微波反应器、膜分离技术及膜催化集成反应器、超声波萃取传质等等前沿知识的介绍使学生对绿色化工、绿色分离、集成过程等概念有所了解,开阔了学生的思路,激发了学生的求知欲。
1.2重视案例教学,增强学生对绿色化工的感性认识。
专业授课教师通过案例中采用绿色工艺,实行清洁生产增强学生的感性认识。而且针对具体工艺流程中存在的问题及对不同工艺路线和流程的技术经济评价让学生了解该工艺的发展状况和绿色工艺的应用。如氢气是一种高效而无污染的理想能源,制取氢气的方法很多,有①电解法:2H2O2H2+O2;②甲烷转化法:CH4+H2OCO+3H2;③水煤气法:C+H2OCO+H2;④碳氢化合物热裂法:CH4C+2H2;⑤设法将太阳能聚焦产生高温使水分解:2H2O2H2+O2;⑥寻求高效催化剂使水分解产生氢气。在上述方法中第五种方法设法将太阳能聚焦产生高温使水分解是可行且有发展前途的方法。因为太阳能是取之不尽、用之不竭的洁净能源,且该反应没有废弃物,不会对环境造成污染;第六种方法寻求高效催化剂使水分解产生氢气也是可行且有发展前途的方法。通过采用催化剂降低了反应活化能,提高了反应速率,降低了反应温度、操作压力,简化了流程。在大规模生产中,这种效应无论从环境影响方面还是从经济影响方面都是非常重要的。再比如,甲基丙烯酸甲酯是一种重要的化工原料,主要用作合成有机玻璃的单体,也用于制造其它树脂、塑料、涂料、黏合剂、剂。其传统合成工艺为丙酮-氰醇法,即:甲基丙烯酸甲酯传统合成反应中使用剧毒原料氢氰酸,污染严重,设备腐蚀严重,而且合成路线长,原子利用率低。美国Shell公司开发的新路线不用剧毒物质,原料价格低,利用钯催化剂反应一步完成,产品收率高,原子利用率高,经济效益、环境效益均好。
1.3教学方法多样化,教学手段现代化。
绿色化学理念倡导教学方法多样化,教学手段现代化[3]。我校努力将现代教育方法融入课堂教学中,如幻灯片投影、多媒体教学课件、音频视频资料等等。化工教学中常常涉及到一些具体的工程设备、工艺流程、设备原理等,传统的教学方法是采用板书、挂图和实物微缩教具来进行讲解,只能演示设备静态,讲授过程枯燥,不生动。现利用现代教育方法集图、文、声、像和三维动画为一体的特性,提高学生学习兴趣及学习的积极性。并且课后教师积极引导学生充分利用网络资源和网络手段拓宽知识面,吸引学生主动求知。
2校企联合在实践教学中渗透绿色化工意识
2.1改进化学实验项目,多开展微型实验、串联实验。化学教师在设计实验内容时应强化绿色化学意识,并把注重环境保护的理念渗透到实验教学中[4,5],舍弃或减少毒性大、危险性大、对环境污染及三废后
处理困难的实验项目,尽可能多地选择低毒、污染小且后处理容易的实验项目,注重开设宣传绿色环保的实验项目[4]。如我们在有机化学实验中开设了从茶叶中提取咖啡碱、从元宝枫种壳中提取单宁等绿色技术实验,这些实验原料是天然的,提取溶剂是无毒的,并且可以回收利用,废渣无公害且可以用作肥料;如综合实验项目“从海带中提取海藻酸”,其传统方法是盐酸-甲醛提取法,我们改用木瓜蛋白酶作催化剂,超声波提取。这样不但大大缩短提取时间,提出率从30%提高到90%以上,而且工艺简单,无污染。微型化学实验的优越性主要表现在试剂与辅助材料用量、水电消耗量大大减少,从而降低实验成本,而且爆炸、燃烧、中毒等事故发生的可能性相应减少,提高了实验的安全性。又由于产生的“三废”量少,极大地减少了对环境的污染。如综合实验项目“海藻接枝丙烯腈制备高吸水性树脂的研究”,其所用单体丙烯腈不但价格贵,而且有毒,而采用微型实验后,不但经济而且减少了污染。串联实验是指通过调整实验顺序,使一个实验的产物成为下一个实验的原料。如双酚A的合成实验产品可作为环氧树脂实验的原料,乙酰苯胺实验的产品可作为磺胺类药物实验的原料。
2.2选用先进仪器和技术进行实验,利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验。
先进检测手段包括红外、紫外光谱,气相、液相色谱,电镜扫描,X-衍射等。选用较先进的实验仪器,不但减少了试剂用量,减轻了环境污染,同时也增加了实验操作难度,有利于培养学生严谨的科学态度、规范化的操作技能,有利于提高实验课的质量。如化工原理课程中的吸收实验,其测量气体吸收量的经典方法是酸碱滴定法,因此,实验气体往往只能选用氨气,致使实验过程产生大量废液并且实验环境恶劣。但改用气相色谱法测定气体吸收量后,实验气体可用CO2代替氨气,这既改善了实验环境,又使测量速度加快、测量精度大大提高,且使学生接触到先进环保的检测方法。一些常规、传统的化学实验消耗较多的试剂、药品和水,尤其是一些实验所用试剂药品较贵、有毒、有害或不安全,这时采用计算机多媒体系统进行实验仿真就很有意义,如醚的过氧化物爆炸、有毒溶剂的燃烧、砷化物的相互转化等。采用计算机仿真实验既能使学生学会实验方法,又避免了对人体和环境造成的伤害[4,5]。
2.3利用大学生创新实验及毕业设计渗透绿色理念
大学生创新性实验及毕业设计旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式,激发大学生的创新思维和创新意识,逐渐掌握思考问题、解决问题的方法[6]。指导教师首先必须有强烈的绿色意识,在设计课题时多注重向学生渗透绿色理念。如课题“海藻农用节水剂的制备及性能研究”,海藻是可再生性资源,储量相当丰富,而且海藻类植物中含有丰富的微量元素、氨基酸、维生素、胡萝卜素、矿物质等,极易被植物吸收。用海藻制得的保水剂不但能锁住土壤中的水分,改良土壤,提高果蔬品质,而且该保水剂能被降解,对环境无污染。又如课题“Ag@AgCl-壳聚糖/OREC/TiO2微球光催化降解有机污染物的研究”,原料是可再生的,成本低、可降解,制备的复合膜对有机污染物有吸附及光催化降解协同作用,该研究在解决医药、食品、化工企业废水处理方面有重要意义。学生在这种课题研究方式中增长了知识,开阔了眼界,培养了绿色环境意识及环保理念。
2.4校企联合在学生见习、实习过程中渗透绿色理念
见习、实习环节使学生在掌握专业理论知识的基础上,进一步了解化工行业的实际生产过程,对现代化工生产企业的生产和管理模式有一个较为全面的认识,让理论知识和实际生产相结合,提升学生独立分析和解决化工生产实际问题的能力。见习、实习是学生迈向化工行业工作前的重要的锻炼[2]。因此,学校和企业积极联手,结合企业生产实际,对学生进行绿色化工教育。如学生在长庆石油公司实习时,亲身感受到清洁生产、绿色工艺带来的好处:该公司投建硫回收系统工艺用于废物处理,它既避免了废物直接排放对环境造成污染,又回收到硫磺,创造了巨大经济效益;学生在长庆石油公司及兴平化工厂还参观了污水生化处理工艺。污水生化处理是利用微生物的代谢作用,完成有机物的分解和生物体的合成,将有机污染物转变成无害的CO2、水以及富含有机物的生物污泥,多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离,从净化后的污水中除去。污水生化处理相对于化学处理废水降解污染物更彻底,运行费用较低,基本上不产生“二次污染”。企业技术人员也通过自已企业实施清洁生产后获得的利益向学生宣传绿色化工的重要性。如通过实施清洁生产促进企业整体素质的提高;降低产品成本,提高竞争能力;同时,企业的环境好、无污染、不扰民,使企业具有一个良好的社会形象,增加了消费者对企业产品的信任度;改善了职工的生产操作条件乃至生活环境,减轻了对职工身心健康的影响。
3结束语
停止招生。我们明确了专业发展,在课程设置上与改革之前还是有衔接的。经过调研首先明确市场上楼宇智能化工程技术专业与建筑电气工程技术专业的工作范围区别,楼宇智能化工程技术专业在市场上是主要从事消防与安防、电视电话、网络、门禁等系统的安装与调试。而建筑电气工程技术专业在市场上主要从事水电安装,有配电、照明、防雷、接地、进水、排水等安装与维护。这两个专业都是根据社会经济、市场需求而发展起来的,该院是由建筑电气工程技术专业向楼宇智能化工程技术专业转变而来的,专业发展与电力工程系的发展历史、硬件软件都有不可分割的关系,这个专业有自己的特色,最主要的是适应于市场需求,培养学生技能。发展到今天,亚洲成为世界最大的建筑业市场,而我们的国家又成为亚洲最大的建筑业市场。这几年,我国建筑业的迅速发展和建筑业智能化的逐步提高,建筑施工企业、监理工程公司、四星级或五星级宾馆、高档酒店、大型商场、高档写字楼、医院、物业管理公司、停车场等企事业单位急需要大量从事楼宇智能化工程技术专业的施工人员、监理人员、管理人员、测试及推销产品人员,并且对楼宇智能化工程技术专业技能型紧缺人才的需求增长速度与建筑智能化发展速度保持同步。建筑专家委员会对78家企业的调查结果显示:对楼宇智能化专业本科毕业生、高职毕业生、中专毕业生的用人比例为1∶6∶3,高职生是楼宇智能化工程技术专业技能型紧缺人才需求主流。
国家教育部在2005年颁布执行的《高等学校高职高专指导性专业目录(试行)》中,把楼宇智能化工程技术专业列入其中;2005年,国家人事部、劳动保障部联合了楼宇智能化工程施工和工程监理持证上岗的规定。楼宇专业技术较高,工艺精,难度较大,不是一般的普工能完成的,要求有专业技术基础,要能懂得专业相应的法律法规、工程规范和技术要求的专业技能型人才来担当。至2005年,湖北省各类建筑业施工企业1910多家,建筑业从业人数90多万人,其中大中型建筑业占60多万人。湖北具有楼宇智能化专业资质专业技术人才只占建筑业从业人数的极少部分,楼宇智能化专业资质的专业技术人才很缺乏,很多公司由于没有专业的楼宇智能化专业管理和施工队伍,不能进行专业的管理和施工,或凭经验管理和施工,造成工程质量不能保证。武汉有近500家消防公司,但是专门学习消防技术的高职生非常短缺,安防就更缺了,安防比消防发展前景更好。掌握楼宇智能化工程技术的技工人员,月工资收入比普通工程师要高1000元左右。预期未来10年内这类技术人才的收入将有20%的增长幅度。湖北人才交流中心的信息及近年高职院校毕业生招聘情况也可充分说明,楼宇智能化专业市场需求与人才紧缺的矛盾非常突出。
2同类专业比较调查
我们对湖北2所高职院校的楼宇智能化工程技术专业进行了调研,了解了他们学校的硬件设备和师资队伍的专业构成、最主要调研了他们开设的课程和就业方向。
2.1湖北城市建设职业技术学院
2013年招生:共计100人,其中文史22,理工41,单招37。主要课程:计算机辅助设计、电子技术、供电与照明、电气控制、网络工程、弱电技术、楼宇设备安装与调试、综合布线与消防报警及联动、可编程控制器与直接数字控制器、安全防范工程、微机原理及应用、楼宇智能化技术、智能化管理系统、电气施工、电气工程预算、课程训练、认知实习、专项训练、综合训练、顶岗实习、职业资格认证培训等。
2.2武汉工业职业技术学院
2013年招生:共计100人,其中文史38,理工42。主要课程:电工技术、工程制图及CAD、电子技术、电气控制及PLC、楼宇自控技术、传感器与调节阀技术、楼宇设施使用及维护、安装系统规范与技术、综合布线技术、建筑智能化技术、楼宇设施安装与调试等。
3毕业生跟踪调查
我们对建筑电气0801班、建筑电气0901班、建筑电气1001班的毕业生进行了调研,统计了一些学生的就业单位,并对学生就业能力要求和人才需求进行访问,整理要点如下:
①企业对毕业生要求:具有吃苦耐劳的敬业精神;有良好的道德品质与团结协作的精神;普遍强调的还是基础知识、理论和基本技能,因为这是毕业生可持续发展的基础;一定的实践操作能力;具有一定的组织管理能力。从毕业生公司负责人那里了解到从事本行业的学生刚开始上岗都需要师傅带上半年,然后可以独立从事相应岗位工作。
②毕业两到三年的学生在本行业工作的,幸福指数相对要高,因为学到了技术,有的学生两年就当上了技术管理人员,收入相对也高些。大多数的学生对这一行业还是很有信心,再过两年就可以带徒弟了,可以成为技术骨干或工程管理人员,并且从事工程的学生都有自己的理想:要考注册资格证书,有三位学生已经拿到了二级建造师证书。
③学生提出要根据行业国家标准或规范来学习专业知识,不懂相应的国家标准或国家规范,工作中容易走入误区。
④毕业生提出要加强学生能力培养,在学校要做职业规划,不浪费时间,认真学习专业技术知识,加强实训基地建设。
超临界流体技术一般是控制温度和压力的条件下,或者加入其他物资的情况下改变体系的传质系数、传热系数及化学反应特征的,这能更加高效清洁地进行化学生产,有的在超临界的状态下能节省能耗,所以超临界流体技术也被称为超级绿色化学技术。超临界液体技术(SCF)现在广泛应用到了材料制备中。早在上世纪九十年代该技术就已经开始应用,把二氧化碳制备成超临界的状态,以它为介质来制取特氟龙;还有聚丙烯工艺中也应用了SCF技术,利用丙烷的特点来做稀释剂,该技术也是做PE的升级版。当下,超临界流体技术则更多地应用在了高分子材料,复合材料,不易粉碎的无机物材料,以及提取不太容易溶解在单一超临界液体中的有机物。现在应用的超临界流体技术的方法主要有一下几种:
1、快速膨胀法,该方法主要用于固体颗粒状的物质的制备;
2、压缩抗溶剂发,主要用于制备微孔、微球类的物质,所以在药物分子及聚合物共沉上应用较多,也较成熟;
3、抗溶剂法,通常该方法会应用在制备爆炸性物质和不溶于单一超临界流体的有机物上等。除了以上在制备材料方面的突出贡献,超临界流体技术还在分析化学中大展拳脚。它与色谱技术相结合,能在色谱研究中得到比气象色谱更高效,比液相色谱更精准的超临界流体色谱。更由于它的高效和低成本使得超临界流体技术在石油化工、环境保护还有医药化学等多个领域得到广泛使用。
2绿色化学工程技术的应用
绿色化学指用化学的技术和方法,再结合其他学科的知识来减少或者消除化学对于人类的危害、社会的危害以及环境的危害。从源头的原材料开始,到生产过程中的试剂和介质还有催化剂,到最后的产物及副产物都要求绿色、环保、无毒害,还有就是“原子经济性”的“零排放”。像在绿色无毒原料控制方面,石油化工原料就可以改变成生物原料的。制作尼龙可以不用含苯的石油化工原料,改成生物原料,生物原料的淀粉及纤维素等在酶催化反映下也能形成己二酸,这样一样可以制作尼龙,而且对人体和环境都危害极小。再比如在反应过程中对介质、溶剂等的控制,也要求无毒无害,在有机反应中水就是很好的溶剂,不仅对环境无害还能节省到有机反应中的官能团的保护还有去保护等环节,所以也省工艺省时间了。还有反应中用的绿色催化剂,绿色催化剂能更加正对性,更加高效地参与化学反应,并且得到的副产物少。在有机合成反应中,绿色催化剂的应用显得尤为重要。像不对称合成反应中,催化剂不仅为化学农药和精细化工提供反应需要的中间体,有的还能为反应提供绿色的合成技术。比如酶催化反应、氢酯化反应、还有不对称酮反应等。
3化学工程技术中的传热研究
化学反应中传热的研究是化学工程的重要内容,因为它严重影响着一个反应的能耗,反应的进程等。在微细尺度传热研究中,由于尺度微细,原有的传热假设及会发生变化,其流动还有传入的规律也会发生变化。目前在纳米、微米、集成电子设备还有微型热管领域中该传热研究交深入,取得了较不错的成果。而我们在改进传热工艺和设备上也做足了研究,为了提高传热效率,我们可以改进设备的性能,使其持续对外传热的能力提高,改变里面的传热材料和工艺的设计来实现传热的效率。然而我们现在投入很多精力的滴状冷凝技术的研究还没能取得很好的成果。由于我们不能在维持物质在滴状的时候冷凝,同时冷凝表面寿命延长,所以目前这个难题还很难突破。还有就是我们在计算沸腾时的传热存在很多弊端,复杂的沸腾状态不适用目前所有的传热计算方式,就研究沸腾传热的计算方法也是一大块难题的,所以就滴状传热技术的研究也将会是我们传热研究领域的一个重要课题,如果该研究获得进展必将改变现在很多的化学生产工艺形式,将会带领化学生产进入一个新的时代。
4结语
1.创新人才培养机制落后
化工企业主要任务是有效组织生产进而创造利润,所以中心工作围绕生产和经营,而对技术创新人才的培养滞后于技术进步的需要。
2.技术创新激励机制不到位
大部分化工企业技术创新激励立足于实际创效,也就是在成果转化成效益后才有激励,激励方式单一,而对创新的过程激励微乎其微,尤其在鼓励试验性的创新和原创方面激励缺陷更为明显。3.缺乏足够的技术创新支撑体系技术创新是一项系统工程。除了参与创新本身所需资源,还需要强有力的后台支撑体系,而化工企业目前普遍缺乏系统的人、财、物的支撑。
二、化工企业技术创新过程划分
技术创新过程根据创新的成果显现可以划分为技术创新准备期、投入期、产出期、后评价期。
1.技术创新准备期
技术创新准备期有两层意思,一是企业确定了明确的技术创新目标,并据此制定具有战略指导意义的技术创新规划,搭建了高效的组织机构。二是科研人员到位,岗位职责明确,科研目标定位准确,科研人员也做好献身科研的准备。
2.技术创新投入期
指技术创新定位,项目明确后,技术创新组织和技术创新人员按照既定方针、目标和要求,实施技术创新的过程。这一过程在技术创新中持续时间最长。创新组织为技术创新人员提供良好的工作平台和创新保障,并在方向和政策上予以指导。技术创新人员付出艰辛努力,在实验中不断总结,不断创新,不断突破自我思维模式,而行为上的付出、思想的创新、方向的多变性都会随时随地考验一个科研人员的意志。
3.技术创新产出期
是整个技术创新的落脚点,有了前期的准备、努力,就有了技术创新成果。技术创新产出期是对准备期和投入期的全面检验和总结。不管是新技术的应用,还是新产品的出世,都使企业和科研人员有了物质鼓励和精神满足,又会产生新的动力,继续推动技术创新。
4.技术创新后评价期
是在技术创新成果鉴定完成并在推广使用后,在追求创新成果转化后的利润过程中的评价过程。由于技术创新成果具有很强的外部性特征,创新利润容易溢出或不足,加强后评价工作,是对整个技术创新过程的总结。
三、化工企业技术创新过程激励及平衡控制
在技术创新中建立过程激励机制,注重从创意提出,到项目实施、成果转化、市场开拓的全过程的技术创新激励机制。具有正面导向作用的技术创新激励机制可以最大限度地激发和调动科技人员的积极性和创造性。企业使命在于追求效益最大化,将效益和技术创新激励机制挂钩需要做好平衡控制。同时平衡控制好技术创新激励机制可以解决好各层面和群体对技术创新的利益诉求。
1.准备期的激励机制
在准备期的激励实质上是对技术创新从源头实施激励,实质是对技术创新“概念”的奖励。主要包括科技创意、市场调研、合理化建议等。其中科技进步创意奖旨在开拓科技人员创新思路、寻求创新课题、保护创新成果、激发创新热情,鼓励原创性建议。市场调研奖作为技术创新激励机制的专类子项,主要奖励对行业、产品、技术具有全局性趋势研究,对技术创新具有指导意义的重大市场调研课题。合理化建议激励目的是对职工提出的合理化建议进行奖励,推进群众性合理化建议的深入开展,因为合理化建议是实施技术创新的源泉和基础。
2.投入期的激励机制
投入期的激励重点在于对技术创新的过程激励。主要包括科技项目过程激励奖,其目的是针对部分持续时间长、实施难度大、参加人员变化多、影响深远的重大科技项目,对关键节点实施激励可以确保其能按照计划节点,稳步推进,并最终取得预期效果。
3.产出期的激励机制
产出期的激励分成果激励和成果转化激励两种。成果激励主要包括科技进步奖,目的是对具有自主创新,能形成知识产权,完成工业化应用,具有良好经济效益或社会效益的科技成果给予的奖励,可以细化为包括科研开发、新产品市场开发、推广应用、论证及重大工程建设等类别。成果转化激励主要包括科技项目利润提成奖、专用产品激励奖,其中科技项目利润提成奖旨在对在开发新品,市场开拓,推广应用新技术、新材料、新设备,提高产品质量,降低物耗能耗,提高生产效率等工作中取得直接新增利润的科技成果。
4.后评价期的激励机制
在注重技术创新激励的同时,同样注意不断巩固技术创新所取得的成果,启动对科技进步获奖成果连续三年及以上后评价工作。企业科技主管部门要跟踪获奖成果,对获奖成果效益、效果进行连续三年评估,向上级科技进步奖评审委员会提出评估报告。构建技术创新的风险分担机制,对效益、效果不能巩固的成果,要采取负激励,通报批评或者必要的责任考核是可以采用的方法,尤其是对直接责任人的负激励,更会促进技术创新的实效。
四、化工企业技术创新支撑体系
在技术创新中,建立系统完善的配套支撑体系和公共服务平台,对促进企业技术创新是必要和有益的。支撑体系也是技术创新的激励的补充和完善,以及为完成这种创新而建立起的保障措施。
1.组建技术智库
大型化工企业在技术创新过程中要有自己的技术智库,有效指导技术创新。从创新方向、领导和组织、成果评审,智库可以发挥重要的作用。
2.充足的资金支持
技术创新需要“下本钱”,要舍得投入。企业技术创新需要紧跟市场需求,更要引领市场需求。在追踪和超越前沿技术时,前期的必要资金投入会很好地促进技术创新。足够的资金投入保证了装备的更新升级、科技实验的材料费用支撑。
3.强有力的人才支持
具体做法包括在人才的引进上注重针对性、适用性和计划性,注重考察引进人员的专业知识和综合素质。注重与大专院校合作培养模式。以学科带头人的培养,带动相关领域的技术创新。加强内部经验交流、论文、对外技术交流,开扩技术人员视野。注重年轻科技人员在实践中锻炼成才。建设仿真培训系统、培训信息化平台,搭建科技人员专业知识培训信息化体系。
4.持续完善的硬件支持
企业在技术创新上要按照总体规划、分步实施、急需优先的原则,加强科研硬件设施的建设,持续提升技术创新手段,为科研人员开展新工艺、新技术研究及新产品开发提供有效的硬件保证。同时编制中长期科技发展规划。
5.信息化的软件支持
适应全球信息化发展的要求,化工企业需要建成高效实用的企业信息化软件体系,为企业技术创新活动提供查找资料、收集信息的方便、快捷通道。完善的管理信息系统可使技术人员方便、及时查询企业内部生产、技术、管理及相关信息,实现企业办公自动化、资源信息化和决策科学化。同时需要建设科技情报信息网络,方便查询相关技术领域的最新信息,收集资料,了解前沿技术的发展趋势,为研发工作提供信息资源。
五、结论
元素解构是指根据自身的需求,把传统景观符号中不同体系、时代和地域的一些单体符号按一定规律或随机地加以组合,形成一个新的体系,代表某种新的含义。对地域文化符号的解构,就是在本土文化元素的基础上,对元素进行分裂、片断化、不完整化和持续变化的创作手法,使原有的视觉元素产生新的形象与新的语义符号。元素解构打破了原有结构的整体性,强调结构的不稳定性和不断变化的特性。对地域文化符号的解构与重新整合体现出朴拙、大气的文化内涵以及强烈而浑朴的生命本质,加之动感丰富的空间构架,形成全新的空间语境。保留文化符号的某些肌理,通过对元素符号的重新解构,使人们在感受设计创新的同时也领会到符号背后的文化内涵。元素解构的设计手法为医院公共艺术设计提供了新的空间表述方式,从而使地域文化具有了全新的视觉面貌。如杭州市下沙医院门诊大厅背景墙上的不锈钢浮雕取材自被誉为“天下奇观”的汹涌壮观的钱江潮,既提示人们,医院位于被誉为浙江“母亲河”的浙江省第一大河钱塘江边,更提示人们要以“弄潮儿向涛头立,手把红旗旗不湿”的勇敢精神面对病痛,又告知人们要以“世人历险应如此,忍耐平夷在后头”的坚毅精神战胜病魔。在钱江潮的浪花中还加入了C、H、O、N、P这五种构筑生物体的基础元素,丰富了浮雕的文化内涵。
二、夸张变形
以当代的艺术手法,将元素意象加以夸张放大,产生具有震撼力的效果,夸张的目的是为了突出事物的本质特征,是在某种限度和原则指导下的夸大和强调。在设计中,夸张往往是对符号的提炼、分裂与变形处理,无论是尺度、形状,还是材料、色彩等形式要素,都在原有的基础上融进了新的内容和含义并加以强化,使之成为一种新的象征符号,以此引起人们的共鸣,这种夸大的结果使人明白作品的“形”所强调的意义。如杭州市下沙医院住院厅背景墙石材浮雕“富春山居”意境清和,悠闲自在,宁静致远,取材于元朝书画家黄公望以杭州富春江为背景所创作的、被称为“中国十大传世名画”之一的《富春山居图》。
三、借代手法
将地域文化元素中的局部、片段按照今天人们的审美情趣投射到当代医院公共艺术设计中,使其带有传统的文化信码,这样设计出来的公共艺术作品能起到新旧沟通的作用,并获得良好的视觉效果。西溪湿地是位于杭州市区西部的城市中次生湿地,生态资源丰富、自然景观质朴、文化积淀深厚,曾与西湖、西泠并称为杭州“三西”,也是目前国内第一个集城市湿地、农耕湿地、文化湿地于一体的国家湿地公园。湿地内河流众多,水渚密布,植被繁多,生长着形形的水生植物,如睡莲、莼菜、菖蒲、野慈菇等。杭州市西溪医院门诊大厅背景墙上的石材浮雕取材自医院所在地——西溪湿地的一个重要组成部分——水生植物睡莲,有着矜持超脱、芳华四溢、迎着朝气、抛去暮气的意境。杭州市下沙医院门诊大厅的挑台阳角选用具有杭州地域历史文化气息的“良渚玉琮”造型,通过现代手法演绎,使空间凸显杭州地域特性。
四、场景再现
场景再现就是把历史事件或传说中的部分场景通过画面的形式直接体现出来。这样能使人们联想起某一时代的生活、某个地域特定的传统景观,使人们对地域文化的理解更加具体和感性。如杭州市下沙医院在电梯厅、候诊区、门诊和病区过道等公共空间陈设以杭州运河和余杭塘栖、富阳龙门、桐庐深奥、建德新叶等江南古镇村为题材的马克笔画、风景油画和石材浮雕等,将江南古镇村的沧桑之美、江南园林的婉约灵动之美展现出来,带给人们清美的视觉享受。
五、结束语
1.1先进控制
1.1.1先进控制的特点在化工的生产当中,往往生产过程较为复杂多样,这样就很难的建立起数学模型。一旦没有完善的数学模型,就会导致预测和推断的失误。与传统的控制技术相比,先进的控制技术能够更加的抓准将要预测和推断的难点。
1.1.2先进控制的应用
先进控制的应用在当今的自动化技术当中得到过广泛的应用,与传统的技术水平相比,现如今的技术手段不仅仅应用到了信息化技术手段,还应用到了很多数学模型之类的知识。因为只有建立了完善的数学模型,才能够对采集到的变量进行精确的统计和计算。再加上信息化的先进技术,这些是保障先进控制应用的有效技术手段之一。
1.2现场总线
1.2.1现场总线的特点
现场总线具有将所有的线路连接起来的功能,现场总线将所有的自动化系统和只能现场设备进行了连接,使得这些智能化设备能够听从统一的号令,这种管理方式既能够节省大量的人力和物力,还能够在很大程度上使得系统的管理变得更具有自动化和智能化。线路总线基于计算机网络自动化技术,使得系统的单回路调节器、现场变送器、现场执行器、可编程序控制器等设备能够与总线进行连接,进而对化工生产当中的一些设备进行更好的控制和调整。
1.2.2现场总线控制系统
现场总线系统能够在化工生产和电气自动化的生产当中保证成本的最低化和投资以及安装费用的最低化,这些费用对于任何一个商家来说都是应当精打细算的,只有注重每一个细节,才能够使得企业不断的变得强大起来。现场总线的控制还能够减少工人的工作量,在保证质量的情况下增加了工作的效率。
2化工生产中电气自动化技术的发展趋势
化工生产中电气自动化技术的发展趋势已经越来越趋向于国际化,因为我国目前的电气化发展已经采用了很多先进的科学技术和技巧,现代化的科学技术与先进的技术是完全分不开的,其中以电子信息技术为最主要的技术手段。现如今在这个二十一世纪当中,更多的事业都趋向于信息化和国际化。自从研发出了电气自动化技术在化工厂当中的应用,对于提高信息系统的处理能力就有着很高的要求,然而信息系统的运行和应用又完全离不开网络技术。通过电气自动化的运行和应用可以加快我国现有工业的发展,从节约资源入手,尽最大的可能去降低生产的成本和费用,保证少成本就可以获得更多的经济效益。能够合理并且高效的应用现代化信息技术是缩短我国与其他国家之间差距的一个保障之一,只有促进全国的经济发展才能够让更多的百姓拥有现代化的生活。
3结语
随着人工智能的发展,智能化技术被应用到电气工程及其自动化中,主要用于控制器以及机器的智能化。智能化技术的应用可以通过故障诊断、智能控制、优化设计、PLD技术这几方面来描述。
1.1故障诊断
电气工程设备的工作时间长,难免会发生故障,由于电气设施故障的非线性、复杂性及不确定性,一旦发生故障,往往需要大量的时间排查故障,效率低、准确率低。而智能化技术能够有效解决这一问题。在故障发生前,一般仪器会出现一些人们很难发现的预兆,通过实时监测仪器状态,在出现异常时及时报警并提示故障位置,在故障真正发生前避免故障,能够在极大程度上减少维修时间。电气工程中常常通过分析变压器中渗漏油分解出来的气体进行故障诊断,确定故障发生的范围,并通过各种手段逐步缩小范围,从而确定故障位置并提示派遣人员及时检修。同时,智能化装置可以记录故障问题,为以后的故障诊断提供参考,使故障诊断更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能够在很大程度上实现电气工程及其自动化的控制过程自动化,实现无人化管理和远程管理,提高管理的高效性。尤其对于一些高危险、高难度的工作,如高压控制,智能控制是必不可少的。相对于传统的控制器,智能控制器的灵活性更好,更易调节。传统的控制器在设置时需要精确考虑控制对象的动态方程,而实际涉及到的控制环境往往很复杂,存在很多不确定因素。但是智能控制不存在这方面问题,因为其在设计时并不涉及控制对象的模型。并且智能化控制器可以根据对响应数据(如鲁棒性变化、响应时间、下降时间)的分析随时调整系统,调整后智能控制器的性能会大大提高,调整的过程并不需要专业人士在场,这样就减少了大量的人力。以风力发电厂智能化升压站系统为例。智能化升压站系统通过对过程层和间隔层设备升级,将一些模拟量和开关量数字化,有效运用光纤设备,实现间隔层和过程层的通信。站控层由系统主机、工作站、VQC等设备组成,是全站监控、管理、调度中心。系统通过智能化控制,自动完成信息的采集、测量、控制、保护等功能,相比于传统的升压站系统在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3优化设计
电气设备的设计工作相当繁琐,需要综合运用成套设备、电路、电机与电气、电磁场、变压器等学科的知识,并结合过去的设计经验。传统的设计方式根据经验和实验,手工完成设计,方案的达标率非常低,修改难度大,成本高,产品的开发周期也很长。应用智能化技术能够有效提高设计产品的质量,缩短开发周期。智能化技术在这方面的应用主要有专家系统和遗传算法。其中,专家系统依据该领域的专家提供的知识经验,建立数据库,在决策前模拟专家决策过程,做出合理决策,该技术比较前沿,目前尚处于研发阶段,尚未得到大量应用。遗传算法是一种借鉴进化论的随机化搜索方法,被广泛运用于信号处理、组合优化、自适应控制等领域,在电气设计产品的优化上性能优越。
1.4PLC技术
PLC(可编程逻辑控制器)具有高可靠性和抗干扰能力,广泛应用于自动控制领域。在一些大型的电力企业的辅助系统中,PLC已经代替了一般的继电控制器。PLC技术使用内存,用程序方式存储控制逻辑,并用半导体电路实现。PLC技术的应用实现了供电系统的自动切换,用软继电器取代了实物器件,使供电系统更加安全可靠。并且,它能使用复杂的工作环境,具有良好的发挥性能,稳定性强。
2.智能化技术在电气工程及其自动化中的应用前景
2.1优势分析
智能化技术在电气工程及其自动化中相比于传统的控制系统有巨大优势。传统的自动控制系统需要建立控制模型,运用数学方法分析,建立动态方程,但由于系统的复杂性,在实际应用中往往会出现无法预料的问题,很难达到预期的效果。智能化系统可以从根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技术可以实时监控系统,通过监测响应时间、下降时间等对系统进行实时调节,使系统性能大大提高。因此,智能化系统比传统的控制器更能适应实际工作环境。另外,智能化技术拥有很强的一致性。在输入不同的数据时具有同样可靠的估计能力,有广泛的适用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是电气工程及其自动化的关键指标。在电力系统中采用智能高速处理器芯片,同时采用交流数字伺服系统,能够改善电力系统的动态特性和静态特性,提高系统的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系统和数控系统这两个方面。对于群控系系统,必须按照生产流程的具体要求设计系统,使系统能够发挥最大的作用,完成信息流和物料流的动态调控。对于数控系统,其强大的可裁剪性和覆盖面可以满足客户的具体要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括设计用户图形界面、可视化计算、多媒体技术方面的发展。目前的操作系统一般都采用图形界面,具有良好的人机交互性。在智能化系统中采用图形化界面,通过窗口和菜单实现编程、图像显示、图像模拟、仿真等功能,能够降低操作者的门槛,方便非专业人士操作。通过可视化技术,信息的表达不再是呆板的文字和数据。将数据转化成图表,能方便操作者分析数据,也可以高效地处理和解释数据。同时,采用无图纸设计、虚拟样机技术等技术,将可视化和虚拟环境相结合,能够更加有效地提高产品质量、缩短产品开发周期。多媒体技术一般是将声音、文字、图像、视频等融合在一起传输,如果将多媒体技术应用于智能化系统,可以更加综合化、智能化地处理信息,能带来很大的经济效益。
2.4体系结构
通过集成化、模块化、网络化实现智能化技术在体系结构方面的发展和完善。可以使用高集成度的处理器、大规模集成电路FPGA、CPLD等提高软硬件运行速度。器件的高度集成化能够提高电路密度,减小器件体积,更加方便安装和使用。将智能化技术模块化,各模块之间通过接口通信,这样有助于技术的标准化和集成,也可以运用模块的增减将智能化产品分级别销售。将智能化系统联网使得人们能够对系统进行远程监控,随时掌握系统状况,使电气工程的控制不受地域限制。也可以实现在一台设备上控制其他设备,进行编程等操作。对于较小的电力系统,远程控制能够节约电缆的增加数,材料以及安装费用,并且可靠性高、灵活性强;但是在通讯量大的系统中远程控制会比较困难。
3.结语
关键词:化工工艺;设计;安全危险
中图分类号:S611文献标识码: A
引言
化工工艺里有着较大的危险性,因此对化工工艺设计实施识别与控制是化工企业安全保障的基础。当前我国的项目识别和控制己经使用和完善了数年,达到了较为利学健全的体系与模式,然而在化工工艺设计的安全识别里,尚未出现一致的识别控制方法。
一、化工工艺设计简述
从理论上分析,化工工艺设计分为不同的类别,主要有概念设计、中试设计、基础设计、初步设计和施工图设计等。它们在化工工艺的实践中分别发挥着不同的作用。理论上而言,工艺流程图是根据根据工艺计算绘制而成的,将其参数传给设备专业,将其有关控制方面的参数传给自控专业仪表进行选型,进而完成最初的设备布置图,交由管道部门进行管道配置,并制出管道布置图纸,这就是化工工艺设计的主要内容。在整个设计过程中,化工设计人员必须贯彻落实化工设计的基本原则和基本精神,尤其是在细节方面。不仅要做到符合设计的基本原则和基本精神,还要灵活运用到实际中,不对生产造成影响,最终达到安全、高效的生产运转。化工材料根据不同的危险程度,共分为五级,这是由化工产品自身的性质和数量所决定的,并以此危险程度来确定防火间距和防爆等级等内容。 因此,化工生产中,安全永远是第一位。
二、化工工艺设计的安全识别控制现状
1、化工设备的危险识别控制
因为化工设备里蕴含着一定的危险因素,各国的研究单位都对化工设备里的腐蚀、易燃、毒性等危险性的识别进行了许多研究,因为定量计算来鉴定危险程度的方法,能够对化工设备的危险性做出直观的分级,因此它受到了较大的普及与应用。
2、安全防护设施的安全性能
化工工艺实际在进行实际操作时,往往会有违背正常运转状态的问题,比如造成高温、气压过高的情况。在实施安全识别时,都着重注意安全防护措施,比如排泄阀、隔离带、通风口、防护服等设备的配置。这也是化工工艺的最后一道危险控制屏障。
3、逆向工程被广泛地应用到新产品的开发中
当前的化工工艺,如设计、仿制、质量分析检测等众多领域。逆向工程有着很多的优点。例如,它能够缩短产品的设计与开发周期,加快产品的更新换代速度;降低企业开发新产品的成木与风险;加快产品的造型和系列化的设计。在实际应用领域中,逆向工程在化工产品制造中发挥了很大的作用。因此,安全危险的识别与控制要关注逆向工程这一块。
三、加强化工工艺设计安全控制的措施
1、设计人员必须要充分了解各种原材料的性质
根据所使用的物料、中间产品、副产品及产成品的危险特性,设计安全措施。按照国家标准《危险货物品名表》GB12268的分类和国家安监总局编制的《危险化学品名录》规定,把危险化学品分为类,包括:①爆炸品②易燃气体和有毒气体③易燃液体④易燃固体、自然物品和遇湿自燃物品⑤氧化剂及有机过氧化物⑥有⑦放射性物品⑧腐蚀品。每一种有其主要的危险特性,但也有一此同时具有两种危险特性,如:氨气,既是有毒气体,有时易燃易爆气体。浓硝酸,既是腐蚀品,又是强氧化剂,等等,设计人员必须全面掌握它们的危险性。在设计中,必须准确掌握每一种化学品的危险特性}技术参数,并用于设计,如易燃气体和易燃液体的挥发性气体,要掌握它的爆炸极限值,在工艺上,使得其生产在爆炸极限值范围外面来生产,如甲醇蒸汽的爆炸极限值为6%-44%,当我们使用甲醇为原料进行生产时,就必须在6%以下的浓度,或44%以上浓度进行生产,否则,很容易产生爆炸。而对易燃液体,就必须掌握它的闪点和自燃点(自燃温度);对有就必须掌握它的最低容许浓度和接触限值等。
2、根据不同化学反应类型,加强对化工工艺路线各个环节的安全设计
化工产品生产上具有连续性,整个工艺路线是一个系统,对这个复杂的系统来说,该工艺路线上的各个环节的安全控制都是非常必要的,任何一个环节发生了设备故障,都会影响整个生产路线,使其发生中断甚至破坏。因此,为了保证工艺路线的安全性。必须要做到以下两点:
2.1坚持本质安全的理念,在工艺选择中,尽量采用低危险性的物料和反应方一式,选择最为安全的工艺路线。化工工艺设计时往往有多条路线供选择,在路线选择时,(一)选择使用危险化学品最少的那条工艺路线,这样就可以提高其安全性和可靠性。比如,由FeCl2生成FeCI3,的工艺,可以有两条路线,一条是FeCl2+C12->FeCl2,另一个工艺是FeCl2+O2->FeCI3,,前一个工艺使用到剧毒的氯气,而后一个则用氧气,大大提高了安全性;(二)选择最安全的反应合成工艺,如在选择聚合工艺时,可以有溶液聚合,熔融聚合,悬浮聚合、水性乳液聚合等方一式。为了安全,就应该尽量选择悬浮聚合和乳液聚合的反应方一式。
2.2要加大对该工艺路线上各环节的安全设计。包括投料配比,投料速度,搅拌速度,加热温度、速度,引发剂加人,反应时间控制,冷却系统、泄压装置、紧急卸料、尾气排放处理、反应终止剂紧急加人系统等等,都要考虑周全。
3、对化工工艺反应装置的选择和安全设计
化工产品生产,有很多反应类型,如置换反应、取代反应、裂解、聚合、氧化、还原、缩合反应等等,每一种反应都有不同的特性,有此是放热反应、有此是吸热反应,有此需要引发剂,有此需要催化剂,有此反应较慢,有此反应非常激烈,每一种化学反应,要使其处于可控状态,防止出现因反应不可控而造成超温、超压、甚至化学爆炸的情况。因此反应装置的选择,应根据不同反应类型的特点,设计或选择不同的生产装置。同时,反应装置类型也很多,如:按物料的投料流程可以分为间歇式或连续式,按反应器自身结构的不同,可以分为多种形式,如管式反应器、塔式反应器等。这此反应器可以满足不同的化学反应需求。在反应装置设计时,要充分考虑整个生产工艺的适应性和安全性,要选择合适的反应器类型。其次,反应装置的设计,在化学反应器设计时必须要充分考虑不同化学物质的反应条件。特别是对一此反应速快、放热量大的反应器的设置,要在设计上充分考虑避免反应失控的问题,为此,需要有紧急冷却系统、反应终止系统,同时,还可以采取保护措施来控制反应,比如在聚合反应生产中,在物料内加人一此阻聚剂,这样就可以达到抑制反应速度的目的,此外,可以通过正压操作来达到阻止外部空气进人设备内部的目的,避免反应策内发生燃烧、爆炸。对于一此高温高压反应的装置,应做好高压容器结构的安全设计,化工工艺设计中,高压容器的安全设计是非常重要的。必须要保证高压容器的结构强度和结构的严密性,其次,要做好泄压安全措施,设置安全阀、爆破片、紧急排放系统、回收系统等。避免压力容器发生爆炸。
结束语
综上所述,对化工工艺设计来说,本质安全的理念是前提。对物料、产成品理化特性的掌握,对反应工艺特点、危险性的熟识是关键,同时,还要熟识化工工艺安全技术措施,了解及采用现代化的控制技术。此外,化工工艺设计,还必须严格按照国家相关法律法规,按照国家和行业相关的技术标准和企业的生产要求进行设计,并在设计方一案完成后对其进行反复的审查和实验验证,才能够及时发现设计中可能存在的缺陷,做到工艺设计安全。
参考文献
[1] 周德红. 化学工业园区安全规划与风险管理研究 中国地质大学[D]. 2013.1
1.1工程概况
该项目为城市市政道路,位于东南沿海城市。道路全长18公里,起止桩号设定为K1+600至K38+800,道路宽度约26米,双向四车道,设计车速为60-80公里/小时。项目所处区域为亚热带季风气候,总体气候特征四季分明,春季温度较低,夏季易出现暴雨天气,梅雨期较长,通常约40天,平均降水量约1400mm,但降水分布不均匀,春季降水量较大,集中了全年60%以上的降水。该项目所处的为山地丘陵地形,相对高差在10-20米,市政道路需穿越平原和山地,平原地区多水塘和农田,山体较为缓和;山地则可能出现相对高差在20米以上的区域。从土层地质结构看,边坡土层由沉积岩形成,主要为填筑土、种植土和淤泥质土。
1.2边坡结构
该项目位于山地丘陵区域,边坡坡比控制在1∶1.05左右。不同边坡的土层情况如表1。土层的PH值均在5.0至6.0之间,呈弱酸性。土层主要营养成分中,有机质含量低于1%,严重缺乏。氮含量平均值为0.57,含量偏少。主要微量元素中,钾、锰、锌含量差异较大。市政工程边坡绿化施工难点该项目市政道路边坡绿化中存在若干施工难点。首先,项目位于山地丘陵区域,根据现状分析开挖深度在10米以上的边坡约20个,边坡绿化面积约670平方米。道路边坡坡度偏大,不利于绿化植物附着在土壤中,同时也限制了施工作业面。其次,石质边坡生态修复技术尚不成熟。道路沿途有部分石质边坡,土质结构为的岩石,不适于植物生长,坡面上缺乏足够的土壤和水分,尤其在雨季,雨水对植物冲刷的力度较大,植物较难快速成长。目前,对石质边坡采用喷混植生技术,但该技术耗时较长,维护保养周期较长。第三,市政道路边坡灌木生长速度较慢。为获得较好的边坡景观效果,宜种植部分灌木。但是,边坡土壤的营养成分有限,大量草本生长在边坡后,较难为灌木提供足够的养料。第四,基材脱落情况较为严重,在部分边坡试喷后,客土的剥落情况较为严重,加之该区域常有暴雨、雷雨等天气,对坡面的冲刷较为严重。以上施工技术难题是该项目实施中需要着重考虑和解决的问题。
2生态护坡植物材料选择
植物是生态护坡的基本材料,包括草本植物、灌木、藤蔓植物、野生地被植物等。草本植物适于作为生态护坡的基质,即“见缝插绿”,实现绿化面积对了土壤的全覆盖。草本植物虽然根系相对较浅,但形成规模效应后,易于通灌木、藤蔓等植物形成稳定的生态系统。灌木是边坡种植的点缀,可形成主景。由乔木的生长需要较深的土壤和平坦的地面,而边坡种植土壤深度较浅并处于倾斜面,所以乔木不适于边坡种植。三五成群的灌木是边坡种植的主景,其长势和高度又不会影响司机的行驶视线。藤蔓类植物较适宜作为边坡种植材料。首先,藤蔓类植物生长迅速,能够在短期内覆盖整个边坡,达到较好的生态效益;其次,藤蔓类植物具有发达的吸附系统,如根系、茎秆、枝叶等,这些吸附系统与土壤中的锚固体系结合,能够形成较完整的围护;第三,藤蔓类植物景观效果突出,成片种植易于产生规模效应,凌霄、爬山虎等的花期较长,景观效果较好。野生地被是指在边坡设计中,尽可能保持原有植被,尤其是部分具有地方特色的野生花卉,在景观方面,野生花卉能够增强滨水景观的野趣,在生态方面,野生花卉能够吸引蝴蝶、蟋蟀等昆虫,丰富边坡生态系统。
3市政工程边坡绿化施工工艺
3.1植生袋法
植生袋法,即是将装有营养物质的生长袋填塞到岩石的缝隙中,再将植物种植在植生袋上。这种方法适用于土层较薄或岩石面较大的边坡,植生袋内的营养物质和岩石缝隙的深度是该方法施工的关键。根据土壤成分,植生袋中装有耕植土、有机营养基质、保水剂、肥料等。为了增强植生袋对边坡的附着能力,可在边坡上设置若干框架结构,将植生袋填塞到框架结构中。运用植生袋法,进行边坡绿化,能够在较短的时间内取得最佳效果。
3.2等离子喷播技术
等离子喷播技术,即是将植物种子、有机材质、水分、辅料等物质,以高压输送的方式喷播到边坡上,水分与岩石表面发生化学反应,形成附着于岩石的晶状物质,增强了绿化和边坡的紧密度。等离子喷播技术融合了生物学、土壤学、肥料学、环境科学等多门学科,是一种新型的边坡绿化技术,具有鲜明的特点:首先,能够加固边坡,形成绿化装饰效果;其次,养护管理相对便捷,能够为植物生长提供多元基质,保障边坡植物在生长中所需的养料;第三,适应性较强。等离子喷播技术能够适应不同的气候和土质环境,尤其是风化的岩石环境,抗雨水冲刷能力较强;第四,施工机械化程度高,施工作业面相对便捷简单,无需大量人工作业。
3.3挂网客土喷播技术
在市政道路施工中,边坡原有的耕作层已破坏或仅留下很薄的一层土壤,较难为植物生长提供足够的养料。挂网客土喷播技术,即是在边坡上设置钢丝网或塑料碗,作为土壤的附着基质,再将混合物喷涂到钢丝网上。混合物中包含花草灌木的种子、种植土、肥料、水分等。挂网客土喷播技术的工艺步骤是:首先,坡面清理,将边坡中的石块、杂物清除,尤其是施工中产生的坡面凸起,不得出现明显的棱角,若存在内凹部分,则采用回填土填平。为了增强坡面的附着力,可设置横向和纵向的槽口,以增强粗糙度。其次,铺网、钉网。本项目采用4×4cm网孔的钢丝网,铺设钢丝网时坡顶不低于50cm,横向搭接宽度不小于10cm,采用200mm钢钉固定。第三,客土混合料配置,主要成分为基础材料、植物种子、专用复合肥料。第四,客土喷播。将客土装入喷播机后,喷射到预先辐射的钢丝网上,喷射厚度约5-10cm。第五,养护管理。养护时间不少于2-3月,并保持边坡坡面湿润养护中间位植物生长状况和病虫害防治。
4结语
1.1供应与消耗一致
公路施工中原材料的消耗较大,在调配资金中所占的比例也较大,所以应注意原材料的供应与消耗。在购买原材料时应尽量保证供应与消耗的一致性,施工中可以通过精细化管理来科学的组织施工方案,并且对人力、物力和财力进行有针对性的调配,以使得各项物资能够充分的发挥自身的效益。
1.2节约原则
公路施工都是以野外作业为主,其投入的施工成本较多,精细化管理中应以节约成本支出为原则,从节约基建费用出发,充分的利用技术施措和管理方法来节约资金,并以满足设计要求和使用功能为基础,分部分项的进行成本节约,以实现企业的利润目标。
1.3以经济政府为导向
公路建设是国家基础设施发展的前提,同时也是经济增长必要条件,所以在公路建设过程中应贯彻国家的经济政策,并以经济政策为指引对公路施工进行技术管理,如:公路施工中的能源节约、环境保护、机械施工、维修养护等。
1.4施工程序
施工程序的标准化和精细化是公路施工质量的重要保障,在施工程序确立前应以签订的合同条款为基础,充分的理清施工程序中的各项施工技术,同时考虑到季节性施工的差异,确保整体施工的协调性和平衡性,避免施工中的停工、资源使用不足、突击赶工、安全事故等现象的发生。
2公路施工技术精细化管理的实施
2.1管理制度精细化
公路施工中因工程项目的设计标准和验收标准不同,管理细则也因各施工企业性质不同存在差异,所以在施工中应把具体的技术管理制度精细化,这不但可以提高公路建设的质量,还是公路建设和发展重要依据。在公路建设中应把每个标段施工单位的工程进行细化,通过分部工程和分项工程进行细化和分解,以便把各项施工工艺、施工标准、施工措施落实到位,促进公路施工技术的完善,提高公路施工各环节的质量,如:路基施工、桥涵施工、路面施工。
2.2质量管理精细化
公路施工质量影响到公路的维护成本、使用年限、行驶安全、环境保护,并且对所在区域的经济也会产生深远的影响,所以在施工中要把质量管理放到首位,通过精细化管理来促进公路施工的质量。质量管理的精细化要从完善质量管理体系出发,并结合质量责任备查制度进行管理。质量的精细化管理应将参与建设的各单位责任人、质量质任人、施工技术责任人、工程师、监理工程师进行登记管理,以此来保证质量问题能够追朔到质量责任人,进而提高相关责任人的质量认识。
2.3考核制度
考核制度是公路施工技术精细化管理中不可或缺的一项措施,因公路施工技术管理中所涉及的问题和内容较多,精细化管理中需要强化考核制度,以此提高施工技术管理的效能。考核制度管理中需要对人员履约、工程质量、工程进度、施工工序、内业资料以及现场施工操作进行综合性的考核,并且在管理中制订出适合本工程和本施工单位工作特点的考核评分标准,以便按期对监理单位、施工单位、分包单位进行考核与评价,并且可以通过量化评分全线排名的方式进行对比。
2.4现场施工精化细
公路现场施工所占用的场地较大,设备较多,原材料较多,这就给现场施工和材料调拨带来了一定的困难,所以对现场施工应实行精化细管理。首先对施工现场的驻地建设进行标准化管理,各施工项目部应成立相应的管理职能部门,实现生产管理、办公管理、材料管理、设备管理的精细化;其次对使用场地及材料存放地进行规范化管理,并按着施工进度要求结合现场施工环境进行拌和站、预制场和原材料堆放场的规划,同时对施工工序和施工方法进行规范化管理。
2.5施工安全精细化