基于微流控的注汽锅炉蒸汽干度分析技术研究

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石油是重要的能源和化工原料。世界稠油探明储量约为8150亿吨,占全球石油剩余储量的70%。注汽锅炉是目前进行稠油开采的重要设备,注汽锅炉的蒸汽干度决定了稠油开采的效率和质量,蒸汽干度越高,单位蒸汽所携带的热量越多,稠油开采率就越高;如果蒸汽干度过高,会使炉管温度急剧升高,蒸汽中的盐类成分析出固结在管壁上形成垢,导致传热恶化并形成堵塞,影响锅炉安全运行,甚至可能引发爆管事故。因此,注汽锅炉蒸汽干度检测技术的研究具有重要意义。目前,国内外针对注汽锅炉蒸汽干度的检测方法主要有放射性法、声控法、差压法、化验法和电导率法等。但这些方法,都存在着检测成本高、检测过程复杂、样品试剂消耗量大、不能实现实时在线检测等问题。针对上述问题,本文提出了基于微流控芯片技术的蒸汽干度检测技术。以下是本文的主要研究内容:(1)对注汽锅炉蒸汽干度检测的原理进行研究。基于注汽锅炉的工作原理,通过计算注汽锅炉给水和炉水的氯离子浓度比值来确定蒸汽干度。对氯离子浓度的检测方法进行研究,采用了基于莫尔法的氯离子浓度检测技术,并通过实验对莫尔法检测氯离子浓度的优越性进行验证。(2)在基于莫尔法检测氯离子浓度的基础上,提出了基于吸光度突变来判断莫尔滴定终点的检测技术,解决传统滴定过程中,肉眼判断滴定终点造成的不稳定性和误差,开发了基于吸光度突变判断滴定终点的检测系统,并通过对比传统肉眼识别滴定终点的检测结果,验证了本文提出的检测方法的先进性。(3)微流控芯片技术具有微量、高效的显著优势。因此,本文采用微流控技术,对蒸汽干度检测系统进行集成。为解决蒸汽干度检测过程中样品和检测试剂消耗量大的问题,将检测过程集成在微流控芯片上,也可以解决传统人工化验法存在的操作过程复杂,操作周期长的问题。(4)针对实现蒸汽干度的在线检测,对基于微流控的注汽锅炉蒸汽干度检测原理样机进行设计、加工和组装。本文研发了一种基于微流控芯片的注汽锅炉蒸汽干度检测技术,并通过理论分析和实验研究,验证了该技术的实用价值。该方法对注汽锅炉蒸汽干度的准确、快速和实时测量有重要意义。
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