蜂窩陶瓷蓄熱體，是針對(duì)我國(guó)加熱爐實(shí)際燃燒狀況研制的，能適應(yīng)我國(guó)加熱爐大多控制水平低、燃燒狀況惡劣的實(shí)際條件。在蓄熱式燃燒系統(tǒng)正常的工作過程中，蜂窩陶瓷蓄熱體周期性地與高溫?zé)煔夂统刂伎諝饣蛎簹饨佑|，通過蓄熱體的蓄熱與放熱，將高溫?zé)煔獾臒崃總鬟f給常溫助燃空氣或煤氣，實(shí)現(xiàn)余熱的極限回收和常溫助燃空氣或煤氣的高溫預(yù)熱，達(dá)到高效節(jié)能的目的。由此可見，蜂窩陶瓷蓄熱體的安全穩(wěn)定運(yùn)行和高強(qiáng)換熱效果是影響蓄熱式燃燒技術(shù)高效節(jié)能的關(guān)鍵所在。為此，從影響蓄熱體穩(wěn)定運(yùn)行的理化性能和影響換熱效果的熱物理性能兩個(gè)方面，分析其對(duì)材料性能的要求。

一、蜂窩陶瓷蓄熱體材料的理化性能要求

    對(duì)于蓄熱式加熱爐，要求蜂窩陶瓷蓄熱體能在高溫、氧化鐵粉塵、溫度頻繁波動(dòng)的條件下長(zhǎng)時(shí)間工作，因而，對(duì)蓄熱體耐火度、熱震穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、抗氧化鐵侵蝕等方面都提出了具體的要求。

1、耐火度

    對(duì)于蓄熱式燃燒系統(tǒng)，助燃空氣或煤氣的預(yù)熱溫度效率較高，一般可達(dá)僅比煙氣溫度低100-200℃的水平，因而蜂窩陶瓷蓄熱體長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下，故對(duì)其耐火度有要求。對(duì)于一般小鋼坯加熱爐，其煙氣溫度為1250-1300℃，對(duì)于高溫大型鋼坯加熱爐，煙氣溫度可達(dá)1400℃，甚至更高，由此可見，不同的應(yīng)用條件對(duì)蜂窩陶瓷蓄熱體材料耐火度有不同的要求。

2、熱震穩(wěn)定性

    根據(jù)蓄熱室的換熱過程，蜂窩陶瓷蓄熱體是在反復(fù)加熱和冷卻的工況下長(zhǎng)期運(yùn)行，其表面與內(nèi)部的溫度始終隨時(shí)間作周期性的變化，若蓄熱體的熱震穩(wěn)定性達(dá)不到一定的要求，則會(huì)在頻繁交替的熱脹冷縮作用下，導(dǎo)致蓄熱體破碎而堵塞氣流通道，使壓力損失增加，影響蓄熱室的換熱效果，嚴(yán)重時(shí)將引起蓄熱室不能正常工作，被迫進(jìn)行蓄熱體更換。根據(jù)耐火材料的性質(zhì)，材料的致密度越高，熱膨脹系數(shù)越大，其熱震穩(wěn)定性越差，同時(shí)，致密度高的材料，其密度一般也比較大，蓄熱能力也大，因此，在選擇蓄熱材料的配方時(shí)，應(yīng)在保證材料熱震穩(wěn)定性的前提下，盡可能提高其致密度。

3、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

    蓄熱室是由單個(gè)蓄熱體分層和分排組裝而成，在實(shí)際的高溫工作條件下，底層蜂窩陶瓷蓄熱體需承受上層及自身的重量，因此，要求蓄熱體必須具有足夠的高溫抗壓強(qiáng)度和抗蠕變性能，否則，將導(dǎo)致蓄熱體變形和破碎，使氣體的流通阻力增大，換熱效率下降，甚至影響到蓄熱式燃燒系統(tǒng)的安全運(yùn)行。同時(shí)，在高溫含塵氣體高速?zèng)_刷作用下，易導(dǎo)致蓄熱體孔壁磨損和缺陷剝離破損，因而，要求蓄熱體具有較高的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和荷重軟化溫度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，耐火材料長(zhǎng)期工作溫度一般比其荷重軟化溫度低100℃左右。

4、抗渣性

    因?yàn)樵诩訜釥t的爐氣中含有氧化鐵粉塵，通過與耐火材料的接觸與高溫固相反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)物質(zhì)，降低了材料的軟熔溫度。因此，在正常使用過程中，造成低熔點(diǎn)物質(zhì)粘附孔壁，增大了氣體的流動(dòng)阻力，降低了蓄熱體的換熱效率，同時(shí)，孔壁低熔點(diǎn)物質(zhì)的粘附，增強(qiáng)了孔壁對(duì)粉塵的捕捉能力，推進(jìn)了孔壁粉塵粘附進(jìn)程，進(jìn)一步惡化了蓄熱體的使用性能，甚至造成大面積堵塞蓄熱體通孔，導(dǎo)致蓄熱室無法正常工作。因此，蓄熱材料同樣必須具有良好抗氧化鐵侵蝕的能力。

二、蜂窩陶瓷蓄熱體材料熱物理性能要求

    蓄熱室的重要性能指標(biāo)是溫度效率E和熱回收效率η，具體計(jì)算公式為：

溫度效率E=T"a－T'a/T'y－T'a×{bfb}

式中，T'a和T"a為預(yù)熱空氣進(jìn)出口平均溫度，℃；T'y為煙氣入口溫度，℃。

熱回收效率η=Q"a－Q'a/Q'y×{bfb}

式中，Q'a和Q"a為預(yù)熱空氣進(jìn)出口熱焓量，kJ/h；Q'y為煙氣進(jìn)口熱焓量，kJ/h 。

    根據(jù)上述計(jì)算公式可見，溫度效率E和熱回收效率η是蓄熱室換熱過程的綜合表征，作為換熱過程的蜂窩陶瓷蓄熱體，其熱物理性能對(duì)其具有重要的影響。

1、比熱容

    比熱容c反映了材料內(nèi)部積聚一定熱量而產(chǎn)生的溫度變化。質(zhì)量相同而c不同的材料，當(dāng)從外界吸收相同的熱量時(shí)其表征值-溫度則不同；c值大的材料，在換熱過程中，與載熱介質(zhì)之間的溫度差較大，熱交換量增加， 與同溫度下c值小的材料相比，所蓄積的熱量更多。

2、材料熱導(dǎo)率

    在蜂窩陶瓷蓄熱體的吸熱與放熱過程中，熱能在物質(zhì)內(nèi)部傳遞時(shí)所遇阻力大小會(huì)直接影響蓄熱室的換熱效率。材料的熱導(dǎo)率是物質(zhì)進(jìn)行能量傳遞難易程度的一種物理性質(zhì)。熱導(dǎo)率大的材料，熱量從表面到中心，或從內(nèi)部到表面的傳遞速度快。根據(jù)復(fù)合換熱牛頓公式，蓄熱體與氣體進(jìn)行換熱過程的界面綜合換熱系數(shù)a：

a=(1/α＋S/λ)^-1

式中，α為氣體(空氣或煙氣)與蓄熱體（蜂窩陶瓷蓄熱體）對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2·K);S為蓄熱體固體內(nèi)部熱量流動(dòng)平均距離，m；λ為蓄熱體材料的熱導(dǎo)率，W/(m·K)。

    由式可見，材料λ值高，綜合換熱系數(shù)a上升；熱量傳遞速度快，交換的熱量增加；蓄熱室的溫度效率E值上升，有利于設(shè)備的微型化與設(shè)備的布置安裝。

3、蜂窩陶瓷蓄熱體材料的發(fā)射率

    由于蜂窩陶瓷蓄熱體工作溫度高，煙氣中的熱量則通過對(duì)流與輻射方式傳遞給蓄熱體，因此，蓄熱材料的發(fā)射率對(duì)輻射換熱過程具有重要的影響。按煙氣充滿整個(gè)蓄熱體空隙的兩灰體之間輻射換熱處理，其導(dǎo)來輻射系數(shù)為Cd：

Cd=C0(1/ε＋1/ε1－1)^-1

式中，C0為黑體輻射系數(shù)，C0=5.67W/(m2·K⁴)；ε、ε1為蓄熱體材料發(fā)射率及煙氣發(fā)射率。由式可見，Cd與蓄熱體材料發(fā)射率有正對(duì)應(yīng)關(guān)系。因而，提高蓄熱體材料的發(fā)射率，或采取增加發(fā)射率的措施，可提高Cd值，達(dá)到強(qiáng)化高溫輻射換熱的目的。

4、密度

    對(duì)于顯熱式蓄熱材料來說，密度越大，單位體積的材料重量也越大。在比熱容相同的條件下，吸收同等熱量的蓄熱材料重量相等，因而材料密度大的材料可以減小蓄熱室的體積，在蓄熱室額定蓄熱量的條件下，采用體積密度大的蓄熱材料，蓄熱室占用體積小，便于蓄熱式燃燒系統(tǒng)的安裝與布置。為此，在蜂窩陶瓷蓄熱體選材時(shí)應(yīng)盡量選擇高密度的材料。