近几十年来，随着能源和环境问题日益引起国内外广泛关注，高效利用能N量、有效节约能源正逐步引起各国高度重视，出现了多种新型燃烧技术。“高温空气燃烧技术”是燃料在高温下和低氧空气中燃烧，包括两项基本技术手段:一是燃烧产物显热最Z大限度回收(或称极J限回收);二是燃料在低氧气氛下燃烧。“煤矿乏风瓦斯氧化技术”采用热逆流蓄热氧化原理将煤矿乏风中的甲烷氧化成二氧化碳和水，并回收其中的热量。
陶瓷蓄热体是高风温燃烧技术与煤矿乏风瓦斯氧化技术两种不同装备的最关键的部件，其作用是作为蓄热床体交替储存和释放热量，并与气体之间进行热交换。陶瓷蓄热体分为陶瓷球和蜂窝陶资两种。峰窝陶资与陶瓷球相比，具有结构紧凑、比表面积大、流通性能好、耐高温、耐腐蚀不易积灰堵塞等优点，因而被这两技术广泛采用。在设备工作过程中，蜂窝陶瓷蓄热体在频繁的换向作用下，温度频繁变化，承受了巨大的热冲击，出现蜂窝孔堵塞、蜂窝蓄热体粘渣、孔壁熔蚀、通孔破裂、蜂窝蓄热体崩塌、蓄热体错位等破坏现象，导致使用寿命缩短，更换周期很短。所以研究蓄热体的抗热震行为，对于提高其使用寿命是具有重要的现实意义。
陶瓷蓄执体的抗热震性不J取决于材料的力学性能和热学性能，而且还与构件的几何形状、环境介质、受热方式等诸多因素有关，是上述因素的综合反映。本文系统地综述了关于陶瓷蓄热体抗热震性的影响因素及热震损S伤机理等的研究进展情况，并提出今后的研究及发展方向。
1抗热震性的影响因素
11宏观几何参数对蓄热体抗热震性的影响
(1)形状:目前常见的蜂窝体孔的形状有圆孔、方格孔、三角孔和正六边形孔等，李茂德等通过对以上不同几何结构下的陶瓷蓄热体的传热过程进行理论分析，得出正方形蜂窝体具有最Z佳比表面积和开孔率的结论 [2]，靳世平[等采用不同开孔率和比表面积的蜂窝陶瓷体进行实验研究，得出六边形蜂窝陶瓷体具有良好的流动性能方孔蜂窝具有较大的比表面积。但由于方孔陶瓷蓄热体孔壁夹角为直角，易引起应力集中，导致孔壁应力破损，影响蓄热体的抗热震性，针对这种情况，欧阳德刚等提出了一种圆角正方形格孔的结构设计[4]。通过以上的比较峰窝体孔型的设计最Z好采用方孔，它的比表面积比较大而且其换热器的体积最Z小，对设备的安装是有利的。
(2)孔隙率:多孔介质的孔隙率是多孔介质空隙所占的份额，在数值上为蓄热体孔道的孔径与孔边长的平方比。因此，改变孔边长，蓄热体的孔隙率也会做相应改变。在热冲击作用下，适当增加气孔率，可有效地提高氧化床的抗热震性，降低氧化床的阻力损失，但是氧化床的蓄热R能力会明显降低。所以在文献[8] 中提出了在氧化床的入口和出口处，选用孔隙率小的蜂窝陶瓷，以提高其蓄热R能力，有利于氧化床的稳定运行，在中部高温氧化区域，选用孔隙率高的蜂窝陶瓷，降低氧化床的流动阻力损失。
(3)壁厚:蓄热体的整体尺寸包括长、宽、高，蓄热体的宽和高是通过壁厚和孔的尺寸来确定的，壁厚的增加会提高抗热震性，但孔距太大气体和蜂窝体的换热不理想，孔距太小会增Z大阻力损失。所以在靠近炉膛部位采用大孔厚壁结构，以减少阻力损失，其余部位，采用小孔薄壁结构，以提高换热Y能力。小孔薄壁蓄热体多采用孔格为2.8~3mm，壁厚0.8~1mml4。
(4)长度:代朝红(6)对蓄热室烧嘴的结构参数进行优化仿真计算得到了温度效率和热效率随蓄热体高度的增加而增D大，但阻力损失也会增D大，如图1所示。
一般来说，在同一高度上温度的变化范围较小，而在气流方向温度沿着高温烟气的流动方向逐渐降低，在高温入口端温度变化较大，在低温入口段温度变化较小，所以在高温入口端对蓄热体材质的要求较低温入口端高。在文献[7]中通过理论分析，得出在加热期内，热应力沿高度方向不断增加，在高度为150mm时，热应力达到莫来石抗拉强度的极J限。而且长度越大，对于蓄热体的安装也是不利的。所以蓄热体高度的设计不JJ要考虑热效率和活度效率的影响还应充分考虑热应力的影响，以保证其使用寿命。目前，蓄热体的长度一般控制在0.4m为最J佳，由于莫来石的线膨胀系数和弹性模量较大，其产生的热应力大于革青石，所以在高温入口端最H好采用革青石质:其抗热震性较好。
1.2微观几何参数对蓄热体抗热震性的影响
比表面积:比表面积的选取需要考虑温度效率和阳力损失的影响。随着比表面积的增D大，温度效率和热效率都增D大，阻力损失也会增D大[8]。但李洪宇[9]通过对蓄执室热工特性的数值模拟得出了相反的结论。不能武断地说某个结论是错误的，因为蓄热室的蓄热量有两个因素决定，一个是蓄热体的换热面积，一个是蓄热体的热容量。在满足热容量的前提下，增加换热面积(即蓄热体的比表面积)蓄热室的效率会随之提高。但是，当执容量不能满足要求时(即孔隙率很大)，无论怎样提高换热面积也不能得到很高的效率。从蓄热体通孔尺寸角度考虑减小蓄热体通孔的尺寸能够大幅度提高蓄热体的换热比表面积，但会引起孔壁基本尺度等比例减小，导致蓄执体综合强度的急剧下降，降低蓄热体在传热过程中的护热震性。因此，在实际设计比表面积的过程中，要综合考虑各个方面的影响来选取一个合适的范围。
13材质及其物性参数对蓄热体抗热震性的影响
材质:因为蜂窝陶瓷蓄热体是在高温环境下工作对材质的耐火度和抗热震性有很高的要求。蓄热体的机质常用的有:莫来石质、铝质瓷、致密革青石质、疏散革青石质、炻瓷。表】是几种蜂窝体主要化学成分组成及物理性能。从表1可看出，蓄热体材质的主要组分是Si0和 A10，它们的密度分别是2600kg/m和3800kg/m。密度越大，抗热震性越差，但会提高氧化床的蓄热R能力:比热越大，贮热R能力越大[10]，并且李洪宇9通过对蓄热室热工特性进行数值模拟，得出比热越大，蓄热室的温度效率和热效率也随之提高，所以对蓄热体材料的选取，比热越大越好;蓄热体导热性越好，其内外温差能较大得到缓H解和平衡，设备的运行越稳定安A全。从上表看出，氧化铝的耐火度高，但因其密度大，所以抗热震性差:堇青石的抗热震性较好，但耐火性能差;莫来石的抗热震性比革青石稍差，但耐火性能较好[ll。所以在同一蓄热室内，由炉内方向至炉外可以依次采用刚玉、莫来石质、革青石质，达到抗热震性和耐火度的最J佳优化 [5]。
物性参数:密度与比热容的乘积代表蓄热体的蓄热R能力，该值越大，表明材料单位体积的蓄热R能力越大。蓄热R能力大，可以减小氧化床的高度和体积，更重要的是可以减少温度场的移动速度，从而延长换向周期和换向阀的使用寿命。但是蓄热体的密度越大，其抗热震性越差，因此不能一味地追求材料的高密度，应该在保证材料具有高抗热震稳定性前提下，提高蓄执体的密度。换热系数是表明气体与蜂窝陶瓷的热交换能力，换热系数大，热交换(蜂窝陶瓷蓄热及放热)速度快，温度梯度大，热应力高，对蜂窝陶瓷抗热震性的要求就高，因此，要使用换热系数较高的蓄R热体必须保证在材料所能承受的最D大拉、压应力之内，保证运行的热震稳定性。导热系数大，热量就能够迅速传递至蓄R热体壁面中心部位，一方面有利于充分发挥蓄热体的蓄热R能力，另一方面也可以降低蓄热体的热应力，延长蓄热体的使用寿命。热膨胀系数越小，氧化床因温度变化引起其尺寸的变化越小，有利于蓄热体布置，并降低蓄热体的机械应力。由于蓄热体不断与气体进行热交换，其温度始终在不断变化，因此，其耐热冲击性能是决定其使用寿命的主要因素。
1.4操作参数对蓄热体抗热震性的影响
(2)换向时间:频繁的换向，格孔壁面所受压、拉应力交替作用的次数增多，换向阀设备高速运行，减少蓄热体的使用寿命。但张先珍(13)通过实验研究得出频繁的换向会提高蓄热体的换热效率及热效率，如图(3)所示。李洪宇9也通过数值模拟得出了相同结论，如图(4)。因此，可以在保证蓄热体较高的温度效率的前提下，适当的延长换向时间以提高蓄热体的抗热震性。
(3)温度变化率:对于高温空气燃烧，温度变化率与气体入口流速和气体温差有关，两者越大，温差越大:对于氧化装置，与气体入口流速和乏风入口浓度有关，两者越大，温度变化率越大。在蓄热体内部，较大的温度波动引起的热应力，影响蓄热体的使用寿命。
蓄热体抗热震性的影响因素很多，各因素的影响水平也有所不同。税安泽[15]等人运用正交实验的方法研究了蜂窝陶瓷的结构参数及各工艺条件对换热性能和压力损失的影响。对蓄热体抗热震性的研究，也可以采用正交方法，来获得各因Y子的影响水平，从而提出最Z优方案。蓄热体在热冲击下的温度场和热应力场的分布
研究蓄热体内非稳态温度场的分布，并进行热应力分析，可以为蓄热体优化设计提供依据，有利于提高蓄热体的使用寿命。
21非稳态温度场分布情况
研究蓄热体内非稳态温度场的分布，可以为进行热应力分析，提供理论依据。对于蓄热体温度场的研究主要包括实验研究和数值模拟计算研究两种。在实验研究方面，李洪宇[9)通过实验研究了烟气出口温度和空气出口温度随S时间的变化规律。牟宝杰[16] 也通过实验R的方法分别研究了不同长度的蓄热体和同一蓄热体上不同位置的温度随S时间的变化规律。对蓄热体温度分布的实验研究的相关文献还比较少，大多是集中在数值模拟方面。在文献[18]中，艾元方等建立了薄壁蓄执体周期传热数学模型，用拉普拉斯变化法求解了蜂窝蓄热体气固温度分布的半解析值并和纯数值计算值进行了对比，如图5。从图中可知，蓄热体温度分布的半解析值和数值计算结果是一致的，误差较小，蓄热体温度在靠近气流进口端和出口端变化比较剧烈。沿蓄热室长度方向，切换开始时固体蓄热及放热R能力较强，相应的蓄热体温度变化也较大。
刘光临[19]等人应用多孔介质模拟蓄热体，采用当量连续法对蓄热体蓄热和放热过程中的温度的动态分布情况进行了研究，采用多孔介质模拟蓄热体计算耗时短得到了蓄执体纵向平均温度变化曲线，见图6。
图中蓄执4小 结
本文主要总结了最近几年对陶瓷蓄热体抗热震性的影响参数、温度场和热应力场分布及热震损S伤机理等的研究进展情况。
陶瓷蓄热体主要有蜂窝陶瓷、蓄热球两种，由于蜂窝陶瓷比蓄热球传热速度快、环H保效果好、体积小，所以应用更广泛。对于陶瓷蓄热体的实验研究方面也一般是采用蜂窝陶瓷。目前国内常用蜂窝陶瓷蓄热体材质多为莫来石和革青石，具有耐高温、抗腐蚀、热稳定性好等优点。其孔型包括方形孔、圆形孔和六边形孔等。
在结构上，对不同几何结构的蓄热体的系统性分析较少。国内蓄热室结构的设计大多是按照经验来确定设计方案，这样会存在很多问题，比如应力集中和严重的温度不均匀等，恶化抗热震性。而且对于蜂窝陶瓷的研究也主要集中在阻力特性和换热特性方面，而对于温度交变工作状态下的蜂窝陶瓷蓄热体的抗热震性的研究还非常少。特别是对于高温空气燃烧和煤矿乏风瓦斯氧化两种不同装置和各自工作条件下的蜂窝陶瓷蓄热体的抗热震性的针对性研究较少，其中煤矿乏风瓦斯氧化用的蜂窝陶瓷蓄热体的抗热震性的研究目前还没用展开。
所以今后对于蜂窝陶瓷蓄热体的研究应在保证其阻力特性和换执特性的前提下，重点提高其抗热需性，采用理论和实验相结合的方法，这样既克服了单纯的理论研究缺乏实验数据验证的缺陷，又为操作参数的优化设计提供了理论依据，具有重要的理论意义和实际应用价值。
