蜂窝陶瓷十篇

蜂窝陶瓷篇1

关键词：堇青石；蜂窝陶瓷；热膨胀系数；发展现状；应用

1 前言

蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[1]，越来越受人们的重视，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提高。因为蜂窝陶瓷具有比表面积大、隔热性较好、重量较轻、热膨胀系数低、耐高温、耐酸碱等特点，而被广泛应用于汽车尾气处理、烟道气的净化、蓄热体、红外辐射燃烧板、粉末冶金的承烧板、化学反应的载体和催化剂、窑炉的隔热材料等领域[2-5]。

近年来，随着制备工艺的不断发展，其应用范围不断扩大。蜂窝陶瓷可由多种材质制成，主要材质有堇青石、莫来石、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石等复合基质。几种材质的蜂窝陶瓷的性能如表1所示。

2 堇青石蜂窝陶瓷的发展

2.1 国外堇青石蜂窝陶瓷的进展

1972年美国尾气净化条例的实施，推动了汽车尾气净化器的发展，美国Corning公司率先通过挤压成型技术制备了具有高性能、可满足美国尾气净化条例要求的堇青石蜂窝陶瓷，其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到了各种车型上。随着对洁净空气的需求越来越高，以及蜂窝陶瓷载体迅速发展，产品很快从200孔/平方英寸扩到300孔/平方英寸。在1979年，美国Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚为0.165mm的蜂窝陶瓷（后成为堇青石蜂窝陶瓷的工业标准）；到1996年，日本HONDA公司就已经生产出了600孔/平方英寸的产品[6-7]。

目前，美国Corning公司以及日本NGK公司已经能生产900孔/平方英寸，壁厚为0.0508mm的蜂窝陶瓷，处于世界领先水平。他们采用的是一次烧成工艺，而国内大部分研究机构和生产厂家仍然采用20世纪80年代的二次烧成工艺。

2.2 国内堇青石蜂窝陶瓷的进展

在20世纪80年代，国内的许多科研单位就已经开始研制低热膨胀系数的高性能堇青石蜂窝陶瓷。从1984年开始用挤出法生产薄壁蜂窝陶瓷，但规模很小。尽管这些研究取得了一定的进展，但并没有完全消除与国外先进产品的性能差距。进入20世纪90年代后，国家逐步提高了汽车尾气的排放标准。这就使汽车尾气催化净化器及其载体市场潜力进一步凸显出来。

目前，国内生产堇青石蜂窝陶瓷的主要厂家有：江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司、萍乡市高科陶瓷有限责任公司、山西科德技术陶瓷有限公司、宜兴市光天耐火科技有限公司、宜兴市前锦特陶科技有限公司、萍乡市鑫陶化工填料有限公司等等，他们主要生产400～600孔/平方英寸的薄壁蜂窝陶瓷。国内开展蜂窝陶瓷研制的单位有上海硅酸盐研究所、山东工业陶瓷研究设计院、中科院环境化学研究所、咸阳陶瓷研究设计院等，这些主要是堇青石质蜂窝陶瓷的研究。

3 堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺

一般堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺流程如图1所示。

堇青石蜂窝陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶胶―凝胶合成法两种[8]。

（1）固相合成法

固相合成法具有生产工艺简单、生产效率高等优点，是最常用的合成方法。又可分为干法和湿法，湿法工艺优于干法工艺。

干法是指采用干法混料经半干压压制成坯，然后再干燥、烧成。

湿法是指各原料入球磨机加水湿磨，泥浆经压滤机脱水制成泥饼，然后真空混练，再挤出成坯，最后干燥、烧成。

（2）溶胶―凝胶法（液相法）

溶胶―凝胶法属于湿法化学反应方法，是以液体化学试剂（或将粉状试剂溶于溶剂）或溶胶为原料，反应物在液相下均匀混合并进行反应，最后获得所需要的产品。

4 影响堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数的因素

Lachman I.M.等人撰文指出根据MgO-Al2O3-SiO2三元相图[9]，堇青石的理论组成点存在一个低膨胀区，在原料和工艺相同的条件下，富含Al2O3和MgO的堇青石质蜂窝陶瓷热膨胀系数较理论组成低。堇青石的生成可以是天然的，也可以是人工合成的，尤其在人工合成时，不同的化学条件，往往会引起堇青石化学成份在一定范围内发生变化，这些微小的变化会对堇青石蜂窝陶瓷的性能有显著的改变。

目前，我国在人工合成堇青石方面作了很多的研究，并试用了绿泥石、滑石、高岭土、高铝矾土、粘土等天然原料[10]。发现要得到低热膨胀系数的堇青石蜂窝陶瓷，可以从以下几方面进行研究。

4.1 控制碱金属的含量

有研究发现，随着碱金属含量的增加，堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数呈指数形式上升。其原因可能是碱金属离子能够进入到α-堇青石六元环中的通道，与六元环顶点上Al/Si四面体的配位氧原子键合。随着温度升高，因碱金属离子与氧原子之间键强较小，热振动剧烈，且同一通道内的碱金属离子之间相互排斥，从而导致热膨胀系数变大。因此，可通过控制原料中碱金属的含量，来降低产品的热膨胀系数。

4.2 微观结构

罗凌虹等人[11]利用XRD、SEM等测试技术对NGK和国内的堇青石蜂窝陶瓷样品进行对比分析和研究，发现在微观结构上NGK堇青石蜂窝陶瓷的断面和端面中有微裂纹的存在，极大地减小堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数，国内的堇青石蜂窝陶瓷断面和端面是没有裂纹的。针对微裂纹的形成，可以通过改善烧成制度、引入合适的成孔剂等方法以达到目的。

4.3 堇青石蜂窝陶瓷的原料

白佳海等人列出参考资料[12]对堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀分析认为：堇青石原料的粒度和形貌对其热膨胀系数的影响非常大。在制备工艺相同的条件下，选取片状的高岭土可造成堇青石结晶晶粒的定向排列，有利于降低堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀。在一定的粒度范围内，粒径较小的原料由于比表面积大、活性高、反应烧结中传质快，有利于降低堇青石材料的热膨胀系数。

5 堇青石蜂窝陶瓷的应用

堇青石蜂窝陶瓷已经在很多领域得到成功的应用，本文主要阐述了其在控制大气污染、蜂窝陶瓷蓄热体、承烧板方面的应用。

5.1 控制大气污染

近年来，随着经济的高速发展，交通运输业所带来的环境污染日益严重、灰霾天气、PM2.5污染等的问题越来越突出。为了人类自身的健康，人们开发了多种净化技术。由于堇青石蜂窝陶瓷具有比表面积大，热稳定性好，热膨胀系数小等优点，已经被广泛应用到汽车废气排放处理、工业烟道气中NOx、SO3的排除中。Fuji总结了蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷在高温、强腐蚀等极端环境下的应用情况，认为堇青石质蜂窝陶瓷材料具有较高热稳定性和化学稳定性，将其用作催化剂载体，对净化汽车尾气和减少发电厂的氮氧化物排放等起着非常关键的作用，堇青石蜂窝陶瓷是汽车尾气催化处理中一个重要的载体。

5.2 蜂窝陶瓷蓄热体

蓄热式高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion）是一种革命性的全新燃烧技术，它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至前所未有的800℃温度。同时，大幅度降低氮氧化物排放量，使排烟温度控制在露点以上、150℃以下范围内，最大限度地回收烟气余热，使炉内燃烧温度更趋均匀。该技术被誉为21世纪最具发展潜力的技术之一。该技术的关键之一是制备高性能的蓄热体材料――蜂窝陶瓷[13]。堇青石质蜂窝陶瓷蓄热体具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等显著优点，节能效果和使用寿命大大提高。

5.3 承烧板

由于堇青石蜂窝陶瓷具有质量轻、热传导快、热稳定性好等特点，被用做粉末冶金的承烧板取代氧化铝承烧板。另外，蜂窝陶瓷也有用于义齿制作的烧结承烧板，一般义齿烧结炉要在2～3min内完成急速的升温过程（由室温升到900℃）。这要求炉内的承烧板要有很高的耐热冲击性能，不会因为短时间的急速升温而被破坏，而堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀系数，能很好满足这一要求。堇青石蜂窝陶瓷承烧板示意图如图1所示。

6 总结

随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高，其应用也越来越广泛；但国内生产堇青石蜂窝陶瓷性能与国外的产品相比，还是有明显的差距。蜂窝陶瓷今后在环保领域的需求量将越来越大，我们以后也要重视这方面的研究，使国产的堇青石蜂窝陶瓷的性能越来越好。

参考文献

[1] 曾令可，王慧.多功能陶瓷制备与应用[M].北京：化学工业出版社，2006，7.

[2] 蔡俊修，陈笃慧，万惠霖.控制大气污染用的蜂窝陶瓷材料[J].硅酸盐学报.1994，（5）：458-468.

[3] 李建勇.堇青石质蜂窝陶瓷[J].陶瓷工程.1995，（3）：25-29.

[4] Lachman I.M. and Mcnally R.N. Monolithic honeycomb supports for catalysis [J].Chem Eng Prog， 1985，81 （1）：29.

[5] Woyansky J.S. Scott C.E. and Minnear W.P. Processing of porous ce ramics[J].American Ceramic Society Bulletin，1992，71 （11）：1674-1682.

[6] Then P.M. and Day P. The catalytic converter ceramic substratean astonishing and enduring invention [J].Inter Ceram， 2000，49 （1） ： 20-23.

[7] 李艳丽.新型蜂窝陶瓷的制备与性能研究[D].武汉：华中科技大学，2005.

[8] 朱展鹏，姚远.影响堇青石合成的因素分析[J].陶瓷.2013，（6）：45-47.

[9] Lachman I.M，Bagley R.D and Lewis R.M. Thermal expansion of extruded cordierite ceramic[J].Ceramic Bulletin，1981，60（2）：202-206.

[10] 郭海珠.合成堇青石耐火原料的研究[J].耐火材料.1992，26（3）：138-141.

[11] 罗凌虹，余永志，王乐莹，等.超低膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷材料的制备[J].陶瓷学报.2013，34（2）：181-185.

蜂窝陶瓷篇2

关键词 高效节能，蓄热，内燃烧式热管，烟气余热回收，蜂窝陶瓷

1前言

日常家居中，我们经常会看到日光灯悬挂在屋顶，也许这个不足为奇，可日光灯被称为“节能灯”。日光灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸汽，灯管内壁上涂有荧光粉，通电后灯丝加热水银使其产生蒸汽，并使管内水银蒸汽导电，实现两个灯丝之间的气体导电，导电时发出紫外线，紫外线使荧光粉发出柔和的白光。由于灯管工作电流低，从而达到节能的效果。

陶瓷热工完全可以采取同样的方法，把燃烧也设计在一个高效热管里，再把热量辐射到陶瓷制品上，达到高效烧制陶瓷的目的。为了达到高效节能，在技术上可采用类似日光灯的工作原理：

（1） 利用高效的热管作为热能转换装置；

（2） 用高压气泵提供高气压作为燃烧功率的动力，类似灯管需要的电压；

（3） 利用同步换向阀经常转换气体的方向，类似于提供灯管工作的电压频率；

（4） 管内的燃料及烟气作为提供热能热量的物质，类似于灯管工作时使管内汞蒸汽产生紫外线从而使得荧光粉发光。

2具体设计

2.1工作原理

高效热管的工作原理是利用燃料在狭长的密封热管中燃烧，通过受热的高温管壁以辐射为主的形式把热量传递到被加热物体上。

高效燃烧管主要由燃烧管、燃料导向管、烟气余热蜂窝陶瓷回收装置及同步换向阀组成，其示意如图所示。

常温助燃空气先经左蓄热蜂窝陶瓷体进入燃烧管，燃料由左燃料导向管通过每个通孔进入燃烧管与助燃空气混合，混合气体通过点火器点火，管中混合气体的燃烧温度逐渐升高，热量通过燃烧管壁，对流传热及辐射出去，达到加热作用，完全燃烧后燃烧管中的高温热烟气经过右蓄热蜂窝陶瓷体并与其进行热量交换，烟气温度逐渐降低（根据设计可把温度降低至几十度）并通过导向管中的风机把烟气通过烟囱排出。经过一段控制系统预设定的时间后改变同步换向阀以改变燃料及烟气的导向方向，使得常温助燃空气从右侧进入蓄热蜂窝陶瓷体，常温助燃空气与蓄热蜂窝陶瓷体交换热量，可把助燃空气预热至接近燃烧管管壁的温度与燃料燃烧，热烟气经过左侧蓄热蜂窝陶瓷体，与其进行热量交换，把热量传递给左侧蓄热蜂窝陶瓷体，然后再通过导向管中的风机把烟气排出。如此不断地交替变向循环，从而充分回收余热，使整个燃烧过程均匀，从而避免了传统的局部燃烧（火焰前锋面处）。

2.2 装置结构特点

2.2.1 燃烧外管

本结构中采用燃料在燃烧外管内燃烧，燃烧外管直接与火焰及高温烟气接触，这就要求燃烧外管必须耐灼烧、耐氧化；该管是通过其表面产生对流传热及辐射为主的方式把热量传递到管外的被加热物体上，所以燃烧外管必须由导热良好，表面换热系数极大，发射率极高的材料制成，使得燃烧热量及时从燃烧外管释放，达到加热的要求；由于燃烧过程中贯穿整个燃烧外管的助燃空气的预热、燃料的燃烧以及烟气余热的回收，势必造成燃烧外管受到极大的热应力，以及不同的热膨胀，因此该结构材料还必须能承受较大的热应力，同时具备较小的膨胀系数（在此可以设置一个膨胀缓冲箱以减小气体瞬时膨胀及管道的局部膨胀）。

2.2.2 燃料导向内管

燃料导向内管不仅可以替代传统燃烧方法的烧嘴作用，而且可以把燃料导向燃烧管的整个全程，跟燃烧外管一样经过助燃空气的预热、燃料的燃烧，以及烟气的余热回收这三个过程，这样就要求燃料导向内管同样能承受较大的热应力和较小的热膨胀系数；还有燃料导向内管同时也是燃料的保护管，它避免燃料在喷出管体燃烧之前被预热到较高的温度，使得燃料过早高温预热分解形成碳黑而得不到充分燃烧，不仅造成燃料浪费，而且堵塞管道。

2.2.3 烟气余热回收装置

在烟气出口与助燃空气进口处设有蓄热蜂窝陶瓷体烟气余热回收装置，该装置是采用当前最新高效蓄热蜂窝陶瓷作为蓄热体，它解决了传统的管道余热回收装置回收效率低的难题，排烟显热较高。

据当前资料显示：传统的燃烧方法如果不进行烟气余热回收，燃料利用率仅25%～30%左右。用传统的普通间壁式结构，热回收效果不理想，空气预热温度仅200～300℃，热效率只有30%～40%；经空气预热器预热回收后，排烟温度一般能降低至500℃～600℃，热效率提高到40%～60%。由此可见，不管哪种传统的燃烧余热回收装置的热效率都难突破75%。统计显示：烟气温度每降低100℃，热效率可提高约4.5%；应用本设计蓄热蜂窝陶瓷体作为余热回收装置的燃烧系统的热效率可高达80～90%以上。因此，发展余热回收是提高热工设备燃料利用率的最重要途径。

蜂窝陶瓷具有蓄热量大、换热速度快、结构强度好、耐高温高压、抗氧化与腐蚀、阻力损失小、经济耐用等特点。其材料的主要成分为氧化铝。由于其多孔性结构，换热体积比表面积非常高，高达400m2/m3。蜂窝通道呈直线，压力损失小，不易发生粉尘堵塞，由于该蓄热体的高速蓄热与释热，使得切换时间可设定为30～60s。采用本设计装置，可将1000℃以上的高温烟气降低到150℃以下，常温空气预热到接近高温烟气的温度（最高时与高温烟气相差仅50～150℃），该装置的热效率可达80%～90%以上。由于该类型蓄热体具有非常高的换热比表面积，蓄热体需要量大幅减少，使得安装有蜂窝陶瓷蓄热体后的燃烧热管的体积并不会很大。以炉温为1000℃、长度为3m的燃烧蓄热装置为例进行理论计算，以焦炉煤气为燃料时，过剩空气系数为1.02。其单元块间距为1.4mm×1.4mm，总截面积150mm×150mm。通过计算表明，只需250mm长的这种蓄热体就可将烟气温度降低到100℃，空气温度从室温预热到850℃。与采用传统的空气预热器将空气温度预热到300℃相比，可实现节能21.55%。

2.2.4 同步换向阀

本装置采用燃料助燃空气同步换向（类似于交流电）的方式，同步换向阀采用固定频率的换向控制系统控制，使燃料在燃烧管的不同方向进入燃烧管燃烧，与蓄热蜂窝陶瓷体进行热量交换、空气预热，同时冷燃料气体冷却燃料导向管体，使其满足在一定的温度波动范围内稳定工作。

2.2.5 点火装置

在蓄热体附近可安装电加热器进行加热点火。

2.3 装置的工作特点

该装置的燃烧过程与传统的燃烧方法存在着很大区别，具体如下：

2.3.1 均匀分步燃烧，降低氮的氧化物的排放

该装置是通过燃料导向管的每个小孔把燃料导入燃烧管燃烧，这样使得火焰拉得很长并使温度在整个燃烧过程都较均匀，这种燃烧方法有效避免了传统燃烧方法中局部高温区（火焰前锋面处）的产生，使得燃烧的温度峰值较高，从而避免传统燃烧形成的NOx排放浓度较高的难题。

2.3.2 提高助燃空气的预热温度

由于常温助燃空气经过高温蓄热蜂窝陶瓷体被预热至接近燃烧管的温度，使得燃烧过程中只要燃料一喷出隔热燃料导向管便立即与高温空气混合燃烧，从而减少燃料在燃烧之前长时间进行高温预热，而使燃料高温分解，造成燃料浪费。

2.3.3 相对提高理论燃烧温度

根据实际燃烧温度公式[1]：即

式中：

t实――火焰实际温度

Q低――燃料低热值

Q空――空气预热带进热值

Q燃――燃料预热带进热值

Q传――系统传热损失热值

Q未――燃料未燃烧热损失热值

Q分――燃料热分解热损失热值

Vn――烟气体积量

C产――烟气产物比热值

由于充分回收利用烟气的余热来充分预热助燃空气，使助燃空气可预热达到极高温度（1000℃以上），从而在加热功率不变的情况下使得实际燃烧温度提高。相反，在实际燃烧温度要求不变时，对燃料的低热值要求大大降低，从而实现可选择的燃料范围的扩大或可以充分利用由于燃料热值低而不能利用的燃料，有利于变废为宝的主导思想。

2.3.4 高效隔焰

该燃烧装置全程在完全密封的燃烧管道中进行，避免了高温温度不均匀火焰直接接触，有效避免了加热物体受热不均而出现影响产品质量的情况；避免了与带有粉尘及SO2的烟气接触，避免加热物体表面被污染。

2.3.5 减小空气系数

燃料与助燃空气混合更充分、燃烧更加完全则可降低空气过剩系数，预计可降低到接近最佳值（1.02），可进一步提高实际燃烧的温度。

2.3.6 提高燃料热值的利用率 ：

式中：

η――热值的利用率

Q低――燃料低热值

Q空――空气预热带进热值

Q燃――燃料预热带进热值

Q烟――烟气带走热值

Q未――燃料未燃烧热损失热值

Q分――燃料热分解热损失热值

由于提高了余热回收，减少了燃料的分解反应，提高了燃烧质量，因此使得总体的燃烧效率提高到80%～90%。

2.3.7 降低温度峰值

ε=Δt/tmax =1-tmin/tmax[2]

式中：

ε――温度峰高比数

Δt――高温与低温的温差

tmax――火焰最高温度

tmin――火焰最低温度

2.3.8 减少污染

由以上提到的采用均匀分步燃烧，可降低氮的氧化物的形成和排放；提高助燃空气的预热温度使燃料在混合瞬间燃烧，减少由于燃料在预热时的分解反应，降低了难燃的碳黑的形成，从而减少了粉尘的形成；采取高效蓄热蜂窝陶瓷体充分回收烟气余热，降低了高温烟气的热污染。

由以上可见，高效节能内燃烧式热管燃烧系统具有高效率、高质量、高环保、高经济效益等优势。

3设计总结

(1) 本高效节能内燃烧式热管完全可以满足陶瓷隧道窑、辊道窑以及梭式窑等陶瓷生产线上各烧成温度的需要，而且控制操作简便、安全、可靠。

(2) 本高效节能内燃烧式热管，单位产量能量消耗低于传统燃烧方法，而且温度稳定均匀，在提高产品质量方面有一定优越性；在安装使用上可降低窑体的要求，使其使用寿命延长。

(3) 本高效节能内燃烧式热管与传统的燃烧方法相比，可以减少温室气体CO2和燃烧污染物NOx的排放，是一项具有推广价值的燃烧装置。

(4) 在技术改进后也可推广到冶金、供暖等其它热工设备上。

参考文献

1 韩昭沧.燃料及燃烧.燃烧温度,1984（6）,39

蜂窝陶瓷篇3

关健词：蜂窝陶瓷；热压铸；低温排蜡

1 前言

目前，国内外制备蜂窝陶瓷大多采用热压铸成形、挤出成形法。方孔多孔陶瓷一般采用挤出成形工艺；而圆孔多孔陶瓷一般采用热压铸成形工艺。热压铸生产工艺是依据石蜡的热塑性，加热熔化遇冷凝固的特性来实现的。其具体操作方法为将预处理好的无机粉料均匀地拌入熔化好的石蜡溶液中，形成流动的蜡浆，然后通过压缩空气把浆料铸入金属模具中，冷却后得到一定形状的坯体。热压铸成形工艺具有操作简单、产品寿命较长、尺寸规格比较精密、生产效率高等优点，因此被广泛采用。但是该工艺存在一定的缺点：首先，它对成形料浆的温度及流动性要求比较高，温度及流动性控制不好就容易造成坯体缺陷，如缺铸、凹坑、皱纹、气泡、变形、开裂等。特别是对于开孔率高、孔壁薄的蜂窝陶瓷产品来说，对料浆的性能要求更高。容易造成产品“缺肉”，不饱满的现象。因此，必须采用大量的石蜡材料，以保证料浆的流动性。蜂窝陶瓷成形所需要的料浆中石蜡的含量一般在20%～25%；其次，在烧制前需进行长时间的“排蜡”处理。传统的排蜡工艺一般以多孔氧化铝粉为吸附剂。首先将坯体与铝粉装入匣钵，排蜡最终温度控制在1100～1200℃，排蜡周期长达3-4天，排蜡后的坯体完全无石蜡，并且具有一定的强度；然后将坯体取出，用压缩空气吹掉表面的铝粉；最后将坯体装入窑内进行高温烧结。因此，整个生产周期大概为7～8天，能源损耗较大，而且产品合格率较低。本文主要介绍了一种新型的低温排蜡工艺，该工艺具有生产成本低、合格率高、节能降耗、产品外观性能好等优点。

2 实验内容

2.1实验原料

本实验以堇青石为主要的无机原料。有机物主要有石蜡、油酸、硬脂酸，以多孔结构的氧化铝粉为吸附剂。

2.2压铸成形工艺流程

将无机粉料和熔化的石蜡、硬脂酸、蜂蜡油酸等有机成份，经搅拌混合均匀后，倒入热压铸机中，用压缩空气把加热熔化的料浆压入金属模腔内，使料浆在模具内冷却成形。其T艺流程如图l所示。

2.3排蜡过程

按照热压铸成形工艺流程，在自制的热压铸机械和模具上，制备规格为75mm×134mm×13mm的坯体。将制备好的坯体平整放入自制的不锈钢托盘内；然后把氧化铝粉倒入托盘内，将坯体完全掩埋，并轻轻震动托盘使铝粉密室，防止排蜡过程中坯体变形开裂；最后将托盘整齐放入排蜡烘箱内。其排蜡温度曲线见图2。

低温排蜡丁艺要严格控制升温速度，要使坯体慢慢预热，这时石蜡等有机物开始熔化并缓慢地扩散于吸附剂中，此阶段如果控制不当，坯体最易产生鼓泡、开裂等现象。当温度升至160℃时，石蜡等有机物大量排除，此阶段应停止加热，利用排蜡烟气本身的温度进行排蜡，同时加强烟气排放，防止烟气过浓着火。当烟气变淡时。此时坯体中80%的石蜡已经排放，然后开始降温，防止坯体中的石蜡完全挥发，使排蜡后的坯体有足够的强度进行后续工序。

2.4烧成过程

将排蜡后的坯体用压缩空气吹净其表面及孔内的铝粉，然后将坯体整齐摆放在碳化硅板上，在6m3梭式窑内进行烧成。烧成温度为1330～C。因为低温排蜡后的坯体依然含有20%的石蜡，所以低温过程升温速度不能过快。图3为烧成工序的温度曲线。

3 低温排蜡工艺分析

本实验按照传统排蜡工艺和低温排蜡工艺方法。分别做了大量的对比实验，其实验结果如下。

3.1装载方式及装载量的比较

按照传统的一次排蜡烧成工艺，烧成时坯体必须用匣钵加氧化铝粉作为吸附剂进行装载埋烧，而且每窑的装载量为3600件/窑。采用低温排蜡工艺后，排蜡后的坯体可以直接用SiC板进行装载裸烧，装载量为4800件/窑。装载量提高了30%以上。

3.2能源利用率的比较

每个装载好的匣钵总重12kg，其中匣钵重2kg、吸附剂重7kg、多孔陶瓷板重3kg（仅占总重量的25%）。大量热量（70%以上）被匣钵和吸附剂消耗，热利用率不足30%。SiC板具有强的导热系数和辐射系数，对热量具有强烈的辐射作用，绝大多数热量（80%以上）由多孔陶瓷板吸收，即热利用率可以达到80%以上。按照过去传统工艺，每窑的烧成费用为7000元左右，现在的烧成费用只有3000元/窑。

3.3烧成后产品的外观的比较

传统的工艺，由于采用埋烧，多孔陶瓷周围及孔内填塞满吸附剂，通过高温烧成后，虽然采用了压缩空气吹去多孔陶瓷板表面及孔内的吸附剂，但是仍有少量吸附剂烧结在陶瓷板孔内和表面，造成外观性能差，孔内无法分离的吸附剂对其使用性能有很大的影响。而在低温排蜡工艺中，一般是在低温阶段就排掉坯体中80%的蜡，然后利用压缩空气吹掉表面及孔内的吸附剂。因为该阶段温度比较低，避免了高温阶段出现铝粉与坯体粘结在一起的现象，所以产品表面与孔中的铝粉很容易吹掉。因此，在梭式窑内进行高温烧结时，避免了传统工艺中出现粘结吸附剂的现象。

3.4产品合格率的比较

按照传统的工艺方法，一般是在梭式窑内进行的，由于窑内温度均匀性差，靠近火枪的范围升温速度快，这样容易造成靠近火枪附近的坯体升温过快，出现变形、鼓泡、分层、开裂、流蜡等现象，产品合格率为60%左右。低温排蜡工艺可在烘箱里进行排蜡，一般温度控制在160℃左右，排蜡周期仅为2天，排蜡后坯体含石蜡20%左右，坯体具有一定的强度，只要严格控制低温排蜡工艺升温制度，排蜡合格率可高达95%以上；再通过后期的烧成工序，产品的最终合格率可以达到85%左右。

3.5加热方式的比较

低温排蜡一般只需要在普通的烘箱内进行，而且所需的温度较低。因此该工艺的加热方式可以有多种选择，如电加热、燃气加热、窑炉烟气余热利用加热等。窑炉是陶瓷生产中不可缺少的主要耗能设备，现阶段陶瓷工业窑炉的热效率普遍较低，主要原因是窑炉排出烟气带走了炉内大部分的热量，能源浪费相当严重。因此，回收利用好这部分热量是提高窑炉能源利用率的有效手段。在生产过程中我们采用了利用窑炉烟气余热的加热方式进行低温排蜡，效果非常好。该种工艺降低了企业的生产成本，响应了国家提出的节能降耗的号召。

4 结论

热压铸蜂窝陶瓷产品，采用低温排蜡工艺，通过严格控制低温排蜡工艺及后期的烧成升温制度，可以获得比传统排蜡工艺更高的效益。

（1）采用低温排蜡工艺，避免了烧成时坯体必须用匣钵加氧化铝粉作为吸附剂进行装载埋烧的工序。排蜡后的坯体可以直接用SiC板进行装载裸烧，装载量提高了30%以上。

（2）采用低温排蜡工艺，热效率利用率可以达到80%以上，每次烧成费用为3000元左右。而传统工艺的热量（70%以上）被匣钵和吸附剂消耗，热利用率不足30%，每窑的烧成费用为7000元左右。

（3）传统的工艺，由于采用埋烧，通过高温烧成后，会有少量吸附剂烧结在陶瓷板孔内和表面，造成外观性能差，孔内无法分离的吸附剂对其使用性能有较大的影响。而在低温排蜡工艺中，避免了吸附剂粘结现象的出现，产品表面美观整洁。

蜂窝陶瓷篇4

1、炖燕窝需要一个炖盅和一个可放入整个炖盅的锅。可用陶瓷锅或不锈钢锅。将浸透的燕窝以及最后一次浸泡燕窝的水一起放入炖盅内加入适量热开水盖好，再将整个炖盅放入锅内，锅内注入热开水，水位至炖盅的一半高度，然后用慢火炖。注意：燕窝加其他佐料及开水（或其他营养液），放入炖盅内的水位不超过该炖盅的7分（7/10）。因为燕窝在炖的过程中，还会膨胀，令水位升高。如炖前水位过高，则易滚泻造成浪费。

2、白燕窝30分钟后加冰糖，再炖15分钟即可。炖好后可配冰糖、牛奶、蜂蜜、豆浆等食用。在家中炖燕窝，可选择隔水文火慢炖的方法，盅内的温度自然会保持在80度左右，这样就可减少燕窝的蛋白质受损，更好保留燕窝营养和香味。而具体炖制时间跟浸泡时间亦有关系，如泡得久，可相应减少炖的时间。

（来源：文章屋网 ）

蜂窝陶瓷篇5

鸭血为家鸭的血液。以取鲜血为好。味咸，性寒。能补血、解毒。用于失血血虚，可以取鲜血趁热饮，或冲入热酒服。

辨别真假鸭血：选购鸭血的时候首先看颜色，真鸭血呈暗红色，而假鸭血则一般呈咖啡色。

真鸭血在加工过程中经过了高温脱气脱味处理，没有血腥味，而是飘着一股鸭香。

假的鸭血掰开以后里面有蜂窝状气孔，往往在加工过程中添加了淀粉和其他的一些化学品，所以一般有韧性，可以拉伸。真鸭血则比较脆。

真鸭血细腻而嫩滑，筷子夹了易碎，而假鸭血相对粗糙，筷子夹了不碎。

用餐巾纸把一块鸭血的水吸干之后，如果它变得类似橡皮泥一样非常有韧性，就是假鸭血。

蜂窝陶瓷篇6

燃气灶具在燃气燃烧时所产生的有效热利用率叫做热效率，目前国标规定两眼和两眼以上的燃气灶和气电两用灶应有一个主火，其实测折算热负荷普通型灶≥3.5kW，红外线灶≥3.0kW。

一氧化碳浓度是一个重要的安全指标，燃具燃烧时烟气中一氧化碳的浓度标准规定小于0.05％。传统大气式燃烧系统为了使燃气燃烧完全，需供给大量二次空气，这就形成了烟气量大，烟气温度低，从而影响换热。故目前应用传统燃烧方式的燃气灶要同时实现提高热效率、降低污染物NOx及CO的排放难度还是很大的。

燃气灶几乎所有的重要性能指标都体现在其核心部件燃烧器上，因此产品是否节能环保，从其使用的燃烧器也可以看出一二。虽然近几年市场中也出现了很多打节能牌的燃气灶产品，但有很多其实并没有在技术上有本质的改变，制造卖点的效果更突出一些。真的能够提升产品节能性能的途径主要有两种。

一种是虽然采用传统的燃烧系统，但采取了另外的燃烧方式，如具有辐射传热功能的红外线燃烧器、金属纤维燃烧器等，通过热辐射来提升热流量。

另一种是通过对燃烧系统的改进，使灶具与炊具底面形成良好配合，在功率扩展和气体混合方面进一步提高，使灶具达到高效节能。

采用红外线燃烧，靠热辐射来提升热流量，是因燃烧器燃烧时发出的辐射红外线具有较强的穿透力，并能激发水分子发生共振、将热量均匀的渗透到被加热物的核心深处，使炉具加热效果均匀，提高节能效果，同时也就降低烟气污染。

远红外燃气灶在国内市场中出现已经有十几年的时间，最初采用的燃烧辐射板是用陶瓷材料制作而成，陶瓷既有优势同时也存在先天不足。如陶瓷辐射板原材料要求比较严格、工艺难以掌握，且由于陶瓷材料所固有的脆性，使得陶瓷燃烧辐射板在使用过程中经过反复冷热交变后，容易出现裂纹，影响辐射板的使用寿命。陶瓷远红外燃气灶产品真正开始发展也是近两年陶瓷板的可靠性耐裂性有了很大的提高之后。同时金属材质的辐射板被使用到远红外燃气灶及普通燃气灶中。与陶瓷材料相比，金属的钢性更强，脆性小，可靠性更强，使产品的使用寿命增长，同时也可以较大程度的提高燃气灶具的热强度和热流量。

通过对燃烧系统的改进，使灶具与炊具底面形成良好配合，达到高效节能的燃气灶，主要是通过对燃气器的工作原理改进来实现。这种燃烧器包括外套管和插入其中可伸缩移动的内套管，外套管与分火盖、分火盖支撑体连为外套管组合件，内套管上套有复位弹簧，由外套管组合件、内套管和复位弹簧组成的伸缩式柱状组合体的数量为多个，均匀分布固定连接在下限位板上，外套管组合件穿出上限位板，下限位板与连通体固定连接，在内套管下方的连通体上装有与内套管数量相同的燃气喷嘴，燃气喷嘴的位置与内套管上下对应。通过对燃烧系统的改进，可以使炉头很好的与炊具底面配合，始终保持设定的距离，在功率扩展和气体混合方面进一步提高，使灶具达到高效节能的效果。

传统的燃气灶具炉头没有升降的功能，只有平底锅架和尖底锅架的区别，火焰的外焰不能保持最佳受热距离。采用升降式燃烧器以后，其柱头的组合燃烧器可自动升降，时刻保持不同炊具底面与火焰之间的最佳受热距离，使热效率得到提高，最高可以达到70％左右。同时这种燃烧系统突破了传统灶具混气不充分，必须进行风门混气调节，而且需要根据燃气的压力、质量、热值进行手动调节，以便得到较好的燃烧效果的弊端，不用风门就能安全有效的实现燃气与空气的最佳比例的混合，保证了燃气在半封闭锅架内部也可以充分的燃烧，即高效且保证使用中一氧化碳含量低。有的品牌还同时增长了其他一下提高热效率的辅措施，如英格利斯除推出采用七腔垂直引射混气设计来燃烧器以外，还增加了防热辐射墙设计，蓄热防风燃烧室锅架独特的多层防辐射设计，尽可能的减小了火焰与室内空气的接触，减少热量损失，以实现节能。

盘点各主流品牌的燃气灶节能技术，市场中各品牌也是各有所长。

方太燃气灶“独特五腔+安全火燃烧技术”

依靠“五腔”设计，采取多燃烧腔的方式，取消风门，实现空气引射量的自动调控，从而增加空气引射量，使火力强劲且分布均匀，燃烧充分，废气排放低。燃烧器炉头采取一体式密封设计，杜绝错位而导致的漏气现象，清洁简易，并选用25.5°出火角度，火焰外焰与锅底以最大面积接触，达到高效燃烧的目的。

老板燃气灶“聚中劲火燃烧技术”

通过内外均衡的双高峰劲火，在锅底形成集中而聚焦的高效火力，大大提高热负荷和热流量，给予烹饪器皿更集中更聚焦的加热，令烹饪过程持续均衡，实现高效节能。

帅康燃气灶“变频鼓风”燃烧技术

通过内部感应器，调节空气和燃气充分接触、混合，同时管道采用“鱼刺”设计，使产品燃烧效率达到70％，实现节能。

华帝燃气灶“聚能燃烧”技术

“聚能燃烧技术”以灶具红外线燃烧技术为基础，以金属蜂窝体燃烧器为创新载体，高温燃烧产物与金属蜂窝体之间存在着强烈的“对流换热”，对流换热激发高能红外线，向锅体辐射，换热效率大为提高，实现节能。

樱花燃气灶A―TECH高效炉头

主要在于炉头采用A型出火方式、内圈高度比外圈低的造型，以形成盆地形聚能火圈，炉架凸点工艺，有效减少锅底与炉架的接触面积，避免了热能由锅底向炉架及外方流失等设计，更为核心的是为达到“低碳”低排放目的。

蜂窝陶瓷篇7

[关键词]蓄热式加热炉；燃烧技术；换向技术

[中图分类号]TG155.1+2 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0177-01

1、前言

莱钢特殊钢厂小型成材车间加热炉随着优钢生产节奏的不断加快，将原步进加热炉改为蓄热式步进加热炉。蓄热式燃烧技术是一项传统技术，传统的蓄热室采用格子砖为蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其它工业炉上的应用。蓄热式步进加热炉的最大特点是利用蓄热体对空气进行预热，在加热过程中两个蓄热体处于蓄热与放热不断交替的状态中，从而提高空气预热温度，使排烟温度控制在100～150℃。新型蓄热室采用陶瓷小球或陶瓷蜂窝体作为蓄热体，其比表面积高达200～1000m2/m3，比传统的格子砖高几十至几百倍，因此，极大地提高传热效率，使蓄热室的体积可以大为缩小。蓄热式加热炉工作的关键在于控制两个蓄热体在蓄热与放热状态之间交换，如果两个蓄热体不能及时进行交换，就会使处于蓄热状态的蓄热体温度过高而失去从烟气中吸收热量的作用，同时，处于放热状态的蓄热体温度过低而失去对空气进行预热的作用。由于换向装置和控制技术的提高，使得换向周期大为缩短，传统蓄热室的换向周期一般为30分钟至数小时，而新型蓄热室的换向周期仅为0.5～3分钟。新型蓄热室传热效率高和换向周期短，带来的效果是排烟温度低（200℃以下），被预热节制的预热温度高（约为炉温的80～90%），因此，废气余热得到接近极限的回收，蓄热室的温度效率可达85%以上，热回收效率达80%以上。因此，蓄热式加热炉烧钢控制的关键技术在于自动换向系统。

2、新型蓄热式燃烧技术原理

蓄热式高温空气燃烧技术原理如图1所示。

新型蓄热式燃烧呈对布置（A、B状态），从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式燃烧器A后，再经过蓄热式燃烧器A（陶瓷小球或蜂窝体）时被加热，在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度（一般为炉膛温度的80～90%），被加热的高温热空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃料，燃料在贫氧状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器B排入大气，炉膛内高温热烟气通过蓄热式燃烧器B时将热量储存在蓄热式燃烧器B内的蓄热体，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。当B侧的蓄热体储存一定热量后，通过程序控制换向阀自动换向，常温助燃空气变为由BN通道经蓄热体进入，热烟气从A侧通道排出，如此循环，使得两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热状态交替工作，两个蓄热体自动进行蓄热与放热状态的切换，从而达到节能和降低NOX排放量等目的。常用换向周期30-180s。

3、存在的问题及原因分析

3，1存在问题

莱钢特殊钢厂小型成材车间蓄热式步进加热炉换向控制系统的换向控制是基于时间的控制。但该控制系统在运行过程中存在以下问题：（1）因阀位状态判断失误容易引起系统误动作。（2）阀体与阀杆脱落引起系统不换向。

3.2 故障原因

（1）由于系统要求快速通断阀的响应必须迅速，在零点几秒之内完成开/关动作，即认为阀已开到位或关到位，否则就认为阀开不到位或关不到位。快速通断阀在使用一段时间后，响应速度变慢，经常发出虚假的开不到位或关不到位信号，而引起系统误动作。

（2）目前的解决办法只能是定期检查更换快速通断阀和换向阀，但很难保证所有阀都能处于良好的运行状态，而且也增加了工人的劳动强度和设备维修费用。

4、改进方案

在燃烧状态下，来自鼓风机的常温助燃空气首先由换向阀进入左侧通道，通过蓄热体时被加热，在极短时间内达到接近炉膛温度（一般为炉膛温度的80%～90%），煤气由通断阀向稀薄高温空气附近注入燃料，燃料在贫氧状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气通过另一侧蓄热体时将热量储存在蓄热体内，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀由引风机引出。通过规定的时间后换向阀自动换向，常温助燃空气变为由右侧通道经蓄热体进入，热烟气从左侧通道排出，两个蓄热体自动进行蓄热与放热状态的切换，从而达到节能和环保的目的。另外，由于该控制系统是基于时间的控制，换向周期是人为设定的，因此，其控制效果受人为因素影响较大，排烟温度和空气预热温度只能控制在一定范围内。若能综合蓄热体温度、排烟温度、燃烧状况等因素，采用基于温度的人工智能控制方法，由蓄热体和烟气温度决定换向，控制效果可能会更好。

5、本项目的技术特色

5.1 该换向系统控制功能

（1）空气、烟气换向阀顺序控制，换向周期、顺序间隔周期设定。（2）煤气通断阀顺序换向，换向周期、顺序间隔周期设定时间与空气/烟气换向阀相对应。

（3）排烟温度实时检测、显示，参与烧嘴换向控制。

（4）排烟温度超温报警、强制换向，报警温度人工设定。

5.2 系统设有安全保护功能

换向连锁条件是：开始时先通空气，后开煤气；换向时先关煤气，后排烟气。系统运行过程中，如果出现煤气通断阀开不到位或空气换向阀开不到位时，系统自动关断煤气通断阀，同时，蜂鸣器报警，上位机画面上各加热段状态图中显示相应阀位“开不到位”或“关不到位”，操作人员通过故障指示及时找到故障阀，并采取相应的处理措施，可避免在换向过程中因阀位不到位引起的各类安全问题。新系统实现了故障率大为减少，查找、排除故障时间缩短，降低维修人员的劳动强度。

5.3 完善的人机操作模式：

通过以太通讯接口实现主站S7-400 PLC和上位机之间的数据通讯，采用WinCC组态软件开发建立了换向主画面、烧嘴温度监控、阀位控制与报警等画面；界面友好，简洁直观，便于操作。

6、应用效果

总之，该蓄热式加热炉换向系统自改造完成投入使用以来，系统运行稳定，具有安全性和可靠性。排烟温度控制在150℃以下，炉内钢坯受热均匀对提高优钢产量和质量、延长加热炉寿命、降低氧化烧损起到了积极作用。为稳定生产提升品质打下了坚实的基础，并产生了可观的经济效益。并且也创造了可观的社会效益，具有很好的推广应用价值。

参考文献

[1]谢国威，蔡九菊，孙文强，王爱华，董辉，蓄热式连续加热炉应用中若干问题研究[J]中国冶金，2008（08）

蜂窝陶瓷篇8

关键词：高温烟气；过滤陶瓷；抗热震性

1 引言

高温烟气除尘是指在高温条件下直接对烟气进行气固分离，实现气体净化的一项技术，它可以最有效地利用气体的物理显热、化学潜热和动力能以及最大程度地利用气体中的有用资源。因此，它不仅成为电力、能源和相关加工工业的研究热点，也是过滤行业的重要研究课题。

由于陶瓷材料具有优良的热稳定性和化学稳定性，它的工作温度可高达1000℃，并且在氧化、还原等高温环境下具有很好的抗腐蚀性，因此，陶瓷材料是高温气体除尘的优良选材。

2 国外研究及开发现状

上世纪70年代，国外就开展了对高温气体除尘技术的研究开发工作。早期，美国能源部开展以无机膜过滤介质为主的高温气体过滤除尘技术的开发，德、日、英等发达国家也都开展了类似的研究工作。上世纪90年代中期，高温气体除尘技术取得很大进展。首先，一批先进的高性能无机膜过滤材料的开发为高温气体过滤除尘技术的工业化应用奠定了基础；其次，高温除尘工艺技术的提高，如系统高温密封和过滤元件试片自保护密封技术、过滤元件试片再生技术、气体在线检测技术以及系统自动控制技术等，也都大大推动了高温气体过滤除尘技术的工业化应用[1～2]。

Sawada等[3]对陶瓷过滤材料的抗热震性进行了理论和试验分析研究。他采用以下计算公式对不同材料的抗热震性因子R进行了计算，计算公式为：

R = ■

其中：S为材料强度；ν为泊松比；E和α分别为杨氏模量和热膨胀系数。计算结果如表1所示。从表中可以看出，单相SiC-SiC及两相莫来石SiC多孔陶瓷材料的抗热震性因子R值低，抗热震性能差。堇青石由于热膨胀系数小，抗热震性因子达521。复合陶瓷抗热震性优于单上述陶瓷，CCD复合陶瓷的抗热震性因子高达1652，是两相莫来石-SiC陶瓷的15倍。

近年来，许多国家都开展了对高温陶瓷过滤材料的研究工作，其中包括过滤管材质选择、结构设计、成型和制备工艺、高温性能和高温相结构、过滤管的综合性能测试和技术评价及经济可靠性分析等。

德国Schumacher公司生产的SiC-A12O3双层试管式滤管，表层孔径为10～20 μm，耐温达1000℃[4]；美国Buell公司、美国西屋公司以及美国电力研究所等用直径为10～12 μm的陶瓷纤维（由质量分数为62%的Al2O3、24%的SiO2、14%的B2O3组成）编织成过滤袋，该过滤袋在816℃、0.98 MPa的条件下用0.033 m/s的过滤速度进行试验，除尘效率高达99.7%，压力降为176 ～1489 Pa[5]；美国Acurex公司采用直径为3 μm的陶瓷纤维编织成毯，两面再蒙上一层陶瓷纤维布或者不锈钢丝网，在800℃、0.98 MPa条件下试验，过滤速度为0.1 m/s，除尘效率可达99.9%，清灰采用脉冲空气反吹，在高温下反吹5×104次，纤维布和毯的强度仍可满足需求[6]。

美国西屋公司开发的交叉流式无机膜过滤器，在加利福尼亚Montebelfo的Texaco汽化炉上做了8000 h的示范实验，该气化炉的工作压力为1.0～3.0MPa，气体温度为650～900℃[7]。结果表明，交叉流式过滤器极易在角部断裂并在过滤体中形成纵向裂缝。此外，日本研制的蜂房式过滤器（一般由多铝红柱石或堇青石制成），除尘效率达99%，耐温400℃。

美国Dupunt Lanxide公司生产的PRD-66型试管式陶瓷过滤器外表面涂有碳化硅砂粒的强化尼龙纤维丝缠绕，内表面是渗透率较高的碳化硅刚性架，除尘效率达99%以上；日本Asahi公司生产的均质堇青石陶瓷滤管，孔径为40～60 μm，耐温达1000℃，抗热冲击性较好[8]。

在这些高温陶瓷过滤材料中，最有影响的是日本Asahi玻璃公司生产的堇青石陶瓷滤管、美国Cera Mem公司开发的堇青石蜂窝块状过滤管以及美国3M公司推出的陶瓷纤维编织过滤管等。美国Cera Mem公司研制的多孔陶瓷膜过滤器，其面积与体积比达到500 m2/m3（布袋除尘器仅为33 m2/m3），可直接安装在烟气道中滤去99%的烟尘[9]。国外研制的主要高温陶瓷过滤材料的性能如表2所示。

3 国内研究及开发现状

我国在高温气体过滤除尘研究应用方面与先进国家相比还有较大差距，基本上处于实验阶段，尤其是在先进的高温过滤材料和制备技术方面更有待于提高。尽管如此，国内一些研究单位围绕着高温气体过滤除尘技术开展了大量的研究工作。其中，北京钢铁研究总院、国家电力公司热工研究院和山西煤化所共同承担了“高温煤气除尘工艺技术与设备的实验研究”，开展了高性能金属过滤材料的研制、高温过滤器的设计与制作、脉冲反吹再生技术的开发以及高温煤气过滤除尘中试实验，除尘效率达99%，实验取得了很好的过滤效果。但金属过滤材料不耐高温，抗腐蚀性能差，实验设计还有待进一步提高。北京市劳动保护科学研究所研制的微孔陶瓷器在实验室进行冷态模拟实验，在工业热态实验中陶瓷管性能稳定，除尘效率高。田贵山等[10]分析了IGCC和PFBC中应用的高温高压煤气和烟气尘粒含量，总结了燃气轮机透平保护标准和环保要求，对较适合的除尘技术进行了综合分析比较，并分析了各除尘技术存在的问题，认为刚性陶瓷过滤器具有广泛的应用前景。并在之后的研究中，对陶瓷过滤器元件内的气体流动按正向和反向两种流动情况，得出了气体在陶瓷过滤器元件的正向与反向流动规律，为今后设计陶瓷过滤器元件的结构等参数奠定了理论基础。

田贵山教授等山东省陶瓷基复合材料研究中心课题组成员，在先进的陶瓷过滤材料的制备和陶瓷过滤器装置化研究方面进行了大量的研究工作[11～13]。该课题组2001年获得了“高温气体净化用陶瓷过滤器的研制”863项目资助，并取得了一系列的研究成果。此项目研制了适合的陶瓷过滤元件结构、多孔陶瓷的制造、成型工艺及性能测试；改进了流动与过滤性能实验平台方案，并进行了实验；完成了处理能力4000 m3/h，过滤精度达到1 μm，最大工作压力1 MPa、工作温度可达500℃的高温陶瓷过滤器的设计、加工和高温应用考核实验。极大的缩短了我国与国外先进国家在高温过滤材料技术领域的差距，也为国内高温陶瓷过滤材料的研究及发展打下了良好的基础。该研究对大力推进和发展我国的洁净煤事业、解决洁净煤技术中高温热气体净化问题以及日益严重的冶炼炉高温含尘气体净化问题都具有极大的促进作用。

4 高温烟气过滤陶瓷的应用现状

目前，多孔陶瓷高温过滤技术已成为分离与净化材料领域中的一个重要分支，在国际上得到广泛的研制、开发和应用，世界陶瓷分离膜市场正以30%以上的年增长速度增长[14]。它不仅解决了高温高压介质、强酸碱介质和化学溶剂介质等难过滤问题，而且还是目前唯一有可能集过滤、催化等功能为一体的一种多功能过滤材料。

高温陶瓷过滤材料用于高温含尘气体的净化不仅可以高效清除高温、高压烟气中的尘粒，同时还可有效去除气体中的有害物质，因而具有其它高温气体净化技术所不具有的优越性，是高温气体过滤材料的最佳选择[15]。据报道，采用孔径为40～60 μm的陶瓷过滤器可以进行高温烟气，如化铁炉、增压流化床循环（PFBC）燃煤锅炉排放烟气除尘净化、整体煤气化联合循环（IGCC）发电系统的高温煤气净化、石油催化裂解装置中高温气体过滤及催化剂的回收、汽车尾气净化、焚烧炉的高温废气净化、金属工业、电石气炉、核废气处理、高压热气体净化、玻璃陶瓷工业等高温烟气净化等[16～17]。工作温度可达600℃，3 um以上尘埃粒子去除效率≥ 99%，而阻力降< 500 mm 水柱。由于高温工业气体中含有大量的显热或潜热以及可供回收重复利用的物质（如石化工业中的固体催化剂），它的合理利用具有十分巨大的经济价值。各种高温含尘气体的特性如表3所示[18]。

5 高温烟气过滤陶瓷面临的问题

目前，高温陶瓷过滤技术作为二十一世纪的关键技术已被各国公认为最具发展前景的过滤技术。但是，已开发出的均质多孔陶瓷和普通陶瓷分离膜在高温气体净化中均面临孔径分布不易控制、过滤速度低、使用寿命较低及抗热震性不高的问题。均质多孔陶瓷显气孔率低，过滤速度无法满足工业过滤烟气要求的速度；普通陶瓷分离膜层可以做得很薄，过滤阻力大幅度降低，但分离膜的气孔率一般较低（≤45%），其过滤速度虽比同孔径的均质多孔陶瓷大得多，但仍不能满足工业应用的要求，且其抗热震性能最好为900℃至室温8次不裂，难以满足900℃以上高温气体过滤和抵抗频繁脉冲冷空气反吹带来的急冷急热破坏，因此，需要研制抗热震性能更好、显气孔率高、孔径分布可控、过滤速度更高的高温陶瓷过滤材料。

参考文献

[1] 谷磊，刘有智，申红艳，等.高温气体过滤除尘技术和材料开发进展[J].化工生产与技术，2006，13（6）：61-62

[2] 姬宏杰，杨家宽，肖波.陶瓷高温除尘技术的研究进展[J].工业安全与环保，2003，29（2）：17-20

[3] Sawada Y， Hiramatsu K， Kawamoto H， et al. Evaluation on fundamental properties of filter materials at high temperature[A]. Dittler A， Hemmer G， Kasper G， High temperature gas cleaning[C].Dusseldorf （ Germany） ：Electric Power Research Institute， 1999：393

[4] Ciliberti D F， Lippert T E. Gas-cleaning technology for high-temperature high-pressure gas streams-1984 annual report[R]. California：Electric Power Research Institute，Inc，1986

[5] Kanaoka J， Chikao R， Kishima L W， et al. Observation of the process of dust accumulation on a rigid ceramic filter surface and the mechanism of cleaning dust from the filter surface[J]. Adv Powder Technology，1999，10（4）：417-426

[6] 姬忠礼，时铭显.高温陶瓷过滤技术的进展[J].动力工程，1997，17（3）：59-65.

[7] 况春江，方玉诚.高温气体介质过滤除尘技术和材料的发展[J].新材料产业，2002，12（5）：22-23

[8] 盂广耀，彭定坤.无机膜-新的工业革命[J].自然杂志，1996，18（3）：151

[9] Tian G S，Ma Z J，Zhang X Y， et al. Pulse cleaning flow models and numerical computation of candle porous ceramic pieces[J].Journal of Environmental Sciences，2001，14（2）：210-215

[10] 许坷敬，孟凡涛，田贵山，等.陶瓷过滤器材料及其制备技术进展[J].山东工程学院学报，2002，66（3）：62-67

[11] 许坷敬，田贵山，任京城，等.用于净化高温煤气陶瓷过滤元件的制备及其研究[J].中国陶瓷工业，2005，12（2）：l-5

[12] 田贵山，唐竹兴，许坷敬，等.梯度孔陶瓷过滤元件的制备方法[P].中国专利：ZL03112045.8，2006

[13] Crull A. Prospects for inorganic membranes business[J].Key engineering Materials.1991，61（62）：297-298

[14] 时铭显.高温气体除尘技术的现展[A].第五届全国非均项分离学术讨论会论文集[C].北京：1997，14

[15] Peukert W. High temperature filtration in the process industry[J].Filtration&Separation，l998，35（5）：461-464

[16] 姬宏杰，杨家宽，肖波.陶瓷高温除尘技术的研究进展[J].工业安全与环保，2003， 29（2）：17-20

蜂窝陶瓷篇9

1.木质家具的作用：家具在房间中是最自然的吸收、扩散体，特别是木质家具效果最好，其纤维多孔性的特征使它能吸收噪声。不同木质的吸音程度不同，较松软的木质吸音更好，如松木。另外，摆放时不要放对声波反射太强的大玻璃柜和易引起震动的金属画以及轻质的摆设物陈列品，而且摆放书本或CD碟时也要高低起伏、错落有致，才会增加反射面产生扩散作用。如果将书柜放置在与邻居家相邻的墙壁前，可以适当阻隔邻居家传来的声响。

2.房门的隔音：每扇门都具有一定的隔音作用，但效果差异很大。门隔不隔音除了看门关上后的密封性，门板质量也很重要。门板的隔音效果主要取决于门内芯的填充物。一般来说，模压隔音门内芯填充的是蜂窝状结构的纸基，它形成的密闭空气层能起到很好的隔音作用。而劣质的门板，只是在空芯中用纸板粗粗地打几个隔断，隔音效果很差。另外，内芯使用刨花板的门隔音性能更佳。而对于实木门和实木复合门来说，木材本身密度越高、重量越大、门板越厚的门隔音效果越好。

3.墙壁的处理：墙壁要粗糙些，过于光滑，室内就容易产生回声，从而增加噪声的音量。因此，可选用壁纸等吸音效果较好的装饰材料，还可利用文化石等装修材料，将墙壁表面弄得粗糙一些，使声波产生多次折射，可减弱噪声。另外，墙壁、吊顶可选用隔音材料，如矿棉吸音板等（大户型的住户，可加装一层石膏板来降低噪声。小户型的住户，则可先用实木不等距呈几何图形分隔墙壁，再用软木覆盖）。

4.布艺多用点：使用布艺来消除噪声也是较为常用且有效的办法。试验表明，悬垂与平铺的织物，其吸音作用和效果是一样的，如窗帘、地毯等，以窗帘的隔音作用最为重要。另外是铺设地毯，其柔软的触感不但能产生舒适温馨的感觉，而且能消除脚步的声音，有利于人们休息。卧室应选用质地厚实的窗帘帷幔织物，控制光线和外界噪声。

小贴士：家装新宠――瓷木地板

瓷木地板，是用陶瓷材质，经过木纹饰釉工艺制作而成，质感和实木一样，既有瓷砖的优点，也有木地板的属性，是两者综合之上品。瓷木地板其实就是木纹砖，纹理逼真，脚感、手感真实，就像是真的木地板，既满足了人们方便清洁、简单保养的需求，也带给人们木地板的视觉感官上的享受。

蜂窝陶瓷篇10

关键词：高速列车 轻量化 复合材料

中图分类号：U271.42 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-02

在当今中国高速列车发展的背景下，内饰产品作为列车的一个重要组成部分，不但要满足在列车高速运行中的安全要求，还要最大限度的保证乘客的舒适度。在此前提下，轻量化设计及制造是高速轨道交通发展的重要方向，其必要性在于：轻量化对降低动力耗能成本费用有显著地作用；降低地基震动，提高减震降噪的性能；有利于提高舒适度，提高车辆的行走性能，特别是减轻簧下重量，减少车辆高速运行时轮轨冲击载荷；轻量化能减轻轨道载荷，减小钢轨的磨耗及轨道变形，可显著降低线路建设及铁路维护的费用。

复合材料已在航空航天、轨道交通、基础建设中发挥了巨大的作用，除了作为内部设备和装饰材料外，在承载结构上应用也越来越广泛。高速列车内饰结构件应用的是三明治结构的铝蜂窝、泡沫芯材等芯材。复合材料做成的构件，有重量轻、强度高、刚性大等特点。

1 瓦楞板在高速列车内饰中的应用

现阶段在高速列车内饰中大量使用的复合结构为铝蜂窝、PVC塑料泡沫作为芯材复合铝板制作而成，在使用过程中虽然表现出很好的性能，但是和瓦楞板相比无论实在减轻重量，还是在设计、制作等环节都存在许多不足之处。以新一代8编组动车组端部平顶板为例，瓦楞板重量为407 kg/列，而铝蜂窝、PVC塑料泡沫作为芯材的复合结构重量为560 kg/列。相比之下瓦楞板结构重量减少153 kg/列，重量减轻了27%，可见瓦楞板对于减重方面所作出的贡献是非常巨大的。

铝蜂窝、PVC塑料泡沫作为芯材的结构设计者不但需要内饰件的功能和结构，还需要花费大量的时间去考虑内饰件补强预埋、开孔预埋等以保证安装强度。由于大量预埋件的存在，不但增加了内饰件的加工难度，降低了表面质量，也增加了内饰件的重量。而瓦楞板本身具有较好的强度和机械性能，设计者可以将精力更多的集中在产品的使用功能和外观要求上。

1.1 机械性能对比

在制造过程中，铝蜂窝、PVC塑料泡沫芯材复合铝合金面板、背板、预埋件等都需要花费大量的时间，且一旦涂胶开始复合，操作者对于产品外观质量的控制难以进行控制，偶然性因素较多。相比之下，瓦楞板对于内饰件来说已经属于半成品，制造过程中只需要加工产品外形、安装配件。整个过程工序少、省去了复合的时间、产品的尺寸及外观要求能够得到很好保证。为了验证铝蜂窝、PVC塑料泡沫芯材复合铝板是否满足高速列车对内饰件的性能要求，对这三种材料进行了试验测试。

数据表明瓦楞板在机械性能方面除拉伸强度低于于PVC塑料泡沫芯材外，抗压强度、弯曲强度、剥离强度均高于铝蜂窝、PVC塑料泡沫芯材复结构（表1）。

1.2 动力学特性对比

对比使用三种材料制成的内饰件模态试验和振动放大系数测试实验的数据，铝蜂窝、PVC塑料泡沫芯、瓦楞板的结构固有频率为：43 Hz、45.5 Hz和44.9 Hz，使用同一种传感器实验测得的三种结构在各自固有频率附近的放大系数分别为6.5、10.5、13.5。

通过以上数据可以得出结论：在相同条件下瓦楞板结构振动最小，其次为PVC塑料泡沫芯和铝蜂窝结构。鉴于瓦楞板结构在振动放大系数实验中的优异性能，进一步对瓦楞板结构进行了疲劳强度测试、三点弯曲测试、高低温干湿度实验、振动实验等。疲劳实验方面对实验样件施加10 Hz，大小为170N±10N的交变载荷500000次。

通过500000次交变载荷测试之后，实验样件没有发生可见的损坏。根据瓦楞板结构本身的特点，分别在纵向和横向两个方向对实验样件进行了三点弯曲实验。测试结果在纵向和横向两个方向的弯曲强度分别达到346 MPa和164 MPa。

为了验证瓦楞板结构在恶劣环境下的可靠性，对瓦楞板样件进行了高低温干湿度测试，实验结束后瓦楞板没有出现起泡、起皱、变色、发霉等现象。振动实验方面，将样件按实车形式安装在垂直振动台上，设定振动台的振动条件为0.4 g振动加速度、5～60 Hz频率范围内以5 Hz频率间隔输入对实验样件进行单频振动实验，每次振动实验时间为10 min。实验结束后样件无可见损坏，样件的附件为发生松动、脱落等。

1.3 结语

通过以上对比，使用瓦楞板结构制作高速列车内饰件比传统的铝蜂窝、PVC塑料泡沫芯复合结构更容易实现轻量化设计，而且在制作工艺、机械性能方面也有大幅度的提升，能够满足高速列车内饰件的使用要求。

2 纤维预浸料复合材料在高速列车内饰中的应用

2.1 优异的机械性能

纤维预浸复合材料是由基体材料（支撑增强材料，并以剪应力形式将外载传递给增强材料）、夹心材料（结构泡沫、铝蜂窝、聚合物材料等）和纤维增强体（承载作用，主要有碳纤维、芳纶、硼纤维、碳化硅纤维和玻璃纤维）复合而成具有优异性能的新型材料，是迅速发展的一种新型材料。纤维预浸复合材料可以根据需求，通过选择合适的基体夹心材料进行复合，充分发挥复合材料性能优势。纤维预浸复合材料具有单一材料（金属、陶瓷等）难以达到的综合性能，如高比强度、高比刚度、高比模量、结构稳定、抗疲劳、耐腐蚀、结构易设计、低裂纹扩展速率、较好的结构阻尼、隔热、耐磨性、良好的尺寸稳定性、良好的成型工艺等。

纤维预浸料复合材料产品制造工艺多数是近终形成型，制造出的产品，不需进行机械加工，成产效率高，制造成本低。目前纤维预浸料复合材料在高速轨道列车的结构中还应用较少，且纤维预浸料及其复合材料主要靠进口。随着国产纤维技术的成熟应用及市场化的发展，必将带动国内纤维复合材料应用的发展。纤维复合材料在高速轨道列车轻量化、降低成本方面的应用也将更为广泛。

2.2 相关技术发展趋势

在国外纤维预浸料复合材料已在轨道交通中广泛应用，随着轨道车辆综合性能的提高，

其使用材料也逐渐发生变化。法国国营铁路公司（SNCF）对未来的TVG高速列车，考虑到

迫切需要进行进一步减轻车体重量，认为只能采用碳纤维复合材料，并进行了进行线路运营试验，对其防火性能、抗冲击强度等进行测试，证实了碳纤维复合材料车体的制造工艺是有效的，用碳纤维复合材料制成的车体比铝合金重量减少25%。同时也证实了碳纤维复合材料车体在振动性能、透声性能和隔热性能方面等也有优势，提高了乘客的舒适度，碳纤维复合材料不可避免的将取代铝合金。