[发明专利]抗高温氯化腐蚀的Ni-Cr-Si多孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗高温氯化腐蚀的Ni‑Cr‑Si多孔材料。其制备方法是将一定粒度的Ni、Cr、Si进行机械混合均匀，其质量百分比分别为70~80、18~25、2~10，然后加2%~4%硬脂酸造粒、干燥、模压冷成型，最后采用分段式真空无压烧结而得。本发明制得的Ni‑Cr‑Si多孔材料孔隙丰富均匀，孔隙度为35%~60%，最大孔径为150~240μm，透气度为900~1100m³·m^‑2·s^‑1·KPa^‑1，径向膨胀为6%~8%，抗高温氧化性能和抗氯气腐蚀性能极好，可用于生物质燃烧中的过滤器件以解决其高温氯化腐蚀问题。

技术领域

本发明属于无机多孔材料领域，具体涉及一种抗高温氯化腐蚀的Ni-Cr-Si多孔材料及其制备方法。

背景技术

传统的生物燃料锅炉因为过热器管的温度一直维持在450℃以下的较低温度，一般不会产生高温腐蚀方面的大问题。为了提高生物质发电厂的发电效率，提高过热蒸汽的温度是常见的选择之一。然而，生物质的燃烧具有高含量的碱金属和氯。巴克斯特等人用11种不同类型生物量检测，指出的生物质燃料中的钾含量的干重为0.033％～1.66％，氯含量的干重为0.025％～2％。Sander报道了在钾含量干重为0.2％～1.9％，氯含量干重为0.1％-1％的生物质中，碱金属主要是有机结合的或作为简单的盐存在。一般来说，氯会增加钾的挥发性，这意味着它们在燃烧过程中容易释放到气相。生物质发电系统中最严重的腐蚀问题普遍认为是由于过热器管上形成的富Cl沉积物而引发。富Cl沉积物加速氧化，形成空隙和松散的腐蚀层，加快腐蚀而浪费金属。大部分的钾在燃烧后释放到气象中，当烟气通过锅炉的对流通道时，其被冷却，并且一些碱金属在热交换管上冷凝，沉积物中碱金属氯化物盐的存在可能导致远远低于盐的熔点的腐蚀加速，进而影响热交换管的性能和寿命。因此，由于生物质的燃烧时高含量的碱金属和氯的存在，生物质发电厂中越来越高的蒸汽温度设计势必导致潜在的高温腐蚀问题，这是生物质发电领域一个必须解决的难题。如果能过滤掉烟气中碱金属氯化物，改善如今热交换管等设备所处的极端恶劣环境，将有效保证其使用性能，提高其使用寿命。

研究表明，在600℃以下的干氯气环境中，Ni基合金具有较好的腐蚀抗力，被认为是在高温含氯环境中最具有腐蚀抗力的材料。Inconel 600的高镍成分使得合金具有非常强的抗氯化物应力裂变腐蚀能力，以及在还原状态下可维持其高耐蚀性，在碱溶液中亦具有很强的耐腐蚀能力，同时因为含Cr，所以在氧化环境中的耐腐蚀性能更胜于纯镍。另有研究表明，高硅含量合金更能防止氯气的腐蚀，但硅含量超出一定百分比后其作用增强抗氯气腐蚀的效果将达到饱和。以Ni为基体，加入Cr、Si元素用真空烧结的方法制得孔隙丰富且连通的Ni-Cr-Si抗高温氯化腐蚀多孔材料，可有效解决生物质燃烧锅炉中的高温环境下的过滤问题。

发明内容

本发明的目的在于为生物质燃烧的高温环境下提供一种孔结构可控的抗高温氯化腐蚀多孔材料，其孔隙丰富且分布均匀，孔径大，具有优异的抗高温氯化腐蚀性能，最终能有效地解决生物质燃烧锅炉中的过滤问题。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：该抗高温氯化腐蚀多孔材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)粉末配制：将Ni、Cr、Si三种粉末按一定比例配好，其中Ni占70～80wt％，Cr占18～25wt％，Si占2～8wt％，；

(2)粉末混合：将配制好的粉末在V型混料机上混合均匀、造粒、干燥；

(3)压制成型：将混合均匀的粉料在50～100MPa的压力下保压30～60s后压制成型，得到生坯；