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电站锅炉运行中配风工况的检测计算


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电 站 锅 炉 运 行 中配 风 工 况 的 梭 
‘  

算 



 

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能 源 部西 安 热 工 研 究 所 

许 传 凯 

}  <

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擅 

要 

本 交根据 现 场 的宴 际经 验 殛计 霉 推导 ,提 出了 台理 的姬 气 取样 分 析 点的布 置 、奥 氏分 析仪 所 得COI 、0} 可  靠 性的 检验 . 以厦 当考虑 到 燃料 不 完全 嚣烧 影响 时过 量 空气 系 数的 计 算 公式 .  

油 锅 炉 运 行 调 整 中 的重 要 参数 , 现 在 也 开 始 




引 

言 

被 用 作 煤 粉锅 炉 燃 烧过 程 的配 风 依 据 。  

本 文 将 根 据 现 场 的 实 践 经 验 , 提 出烟 气 
锅 炉 运 行 时 燃 烧 工 况 的 优 劣直 接 与 合 理 

取 样 分 析 点 的 合 理 布 置 及 根 据 烟 气 中 的氧 置  分 析 数 据 计 算 过 量 空 气 系 数 的 方 法 , 并 对 不  同 的计 算 公 式 进 行 分析 比 较 。  

配 风 有 关  炉 内风 量 的 大 小 既 可 用 诸 如 文丘  利 管 、机 翼 形 装 置 等 各种 流 量 测 量 装 置 进 行  直 接 测 量 , 也可 根 据 燃 料 的 燃 烧 产 物 , 即 烟 
气 的 成 份 分 析 进 行 监 控 ,或 者 同 时 采 用 这 两 

种 方 法 。 由于 燃 烧 所 需 空 气 量 与 输 入 炉 膛 的  热 量 近 似 地 成 线 性 关 系 , 而 这 一 输 入 热 量 又  与 锅 炉 输 出 热 量 一 蒸 汽 量 , 有一 个 恒 定 的 关   系 , 可 以 把 蒸 汽 流 量 作为 输 ^ 热 量 多 少 的 指 
标 , 由 此 , 也 有 些 锅 炉 剥 用空 气 与 蒸 汽 流 量 

二 、 测 点 布 置 
在 我 国大 多数 电站 锅炉 上 , 都 在 省 煤 器  入 口的 甲 乙侧 烟 道 内 ( 在 低 温 过 热 器 区域  或
烟 道 内 ) 设 有 氧 化 锆 氧 量 仪 , 并 将 其 输 出 引  到 控 制 室 表 盘 上 供 锅 炉 运 行 人 员 进行 燃 烧配  

比 率 表 对 炉 内 的 配 风 工 况进 行 监 控 。 在 现 代  大 型 锅 炉 机 组 上 除 采 用 烟 气 成 份 分 析 进 行 监  控 外 , 已普 遍 采 用 各 种 风 量 测 量 装 置 进 行 直  接 测 量 , 而 目前 在 我 国最 广 泛 采 用 的 是 烟 气  成份 分析 。  
烟 气 的主 要 组 份 有 0。 CO: CO和 N:  、 、 。 在 恒 定 的 过 量 空 气 下 ,其 中Oz 燃 料 种 类 的  随 不 同 而 变 化 很 小 , 因此 , 在 燃 烧 工 况 的 监 控 

风 调 整 时 的 主 要 依据 , 但 这 是 很 不 够 的  随 着 流 量 测 量 技 术 的 不 断 发 展, 现 代 大  
型 锅 炉 机 组 均 已 在 送 风机 出 口装 设 风 量 测 量 

装 置 , 如 文丘 利 流 量 测 量 装 置 等 , 以 直接 掌 
握送入 炉 内的燃烧 空气量 .   由于 烟 道 内烟 气 中 的 O:受 漏 风 的 影 响 

很 大 , 为 了 避 免 这 一 影 响 , 总 是 将 烟 气 分 析  取 样 点 尽 可 能 设 在 离 炉 膛 出 口 较近 的 地 方 ,   直 插 式 氧 化 锆 氧 量 仪 , 更 是 必 须 装 在 离炉 膛 
出 口近 的 低 温 过 热 器 区域 烟 道 内  但 实 践 证  

中 烟 气 中 的 过 剩 氧 量 巳被广 泛 地 用 作 锅 炉燃  

烧工 况监控的 重要 参数 ,也是 计算燃 烧过程  的 过 置 空 气 及 锅 炉 各 部烟 遭 漏 风 最 主 要 的 测 

明 烟 道 内 烟 气 成 份 的分 层 现 象十 分 严 重 , 而   且 离炉 膛 出 口越 近 这 种 现 象 越 严 重 , 大 型 锅  


置数据 。而烟气 中的 C 含量 也早 巳成为燃  O

1一  

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炉 更是 如此 。因而,取 样点 以置于空气 预热  器 入 口 烟道 内为 好 , 而 且 最 好 是 设 在 由 网 格 
法 试 验 求 得 的 代表 点 上 ( 试 验 数 据 表 明 , 有   至 少 在 5 ~ 1 0 的 负 荷 变 化 范 围 内 , 代 表  0 0  点 的 位 置 稳 定不 变 ) 。   众 所 周 知 , 炉 内实 际 配 风 的大 小 还 受 各  部 分 漏 风 的 影 响 ,如 何 发 现 和 判 断 运 行 中各  部 分 漏 风 的 大 小 ,对 锅 炉 运 行 中 及时 获 得 台  理 的 配风 是 相 当 重 要 的 。 因此 ,仅 有 空气 预  热 器 入 口 烟 道 内 的氧 量测 点 , 或 者 即便 还 在  送 风 机 出 口风 道 装 有 风 量 测 量 装 置 , 也仍 然 
是 不 够 的 , 还 应 在 引 风 机 入 口 或 出 口烟 道 内 

刚 正 常 运 行 工 况 下 的测 量 值 一 总风 量 、空 气  预 热 器 前 的 O  引 风 机 前 的 0: ( COt 应  和 或 )

与 图 】中曲线 相符 ’ 当总风 量持 台预 定 曲线  而 漏风状 态 发生变 化时,如 图 1 ① 表明, 例  
空 气 预 热 器 前 的 O:位 于 正 常 变 化 的 条 带 上  面 , 引风 机 前 的 CO: 于 条 带 的下 面 , 则 说  位 明 锅 炉 预 热 器 前 烟 道 及 炉 膛 的 漏 风 增 大 ,例 

② 表示 ,引风机前 的 C 位于 条带 的内部 , O:  
空 气 预 热 器 前 的 Ot 于 条带 的 下 面 ,则 说 明  位 空 气 预 热 器 的 漏风 增 加 , 炉 膛 内 的 过 量 空 气  减 少 , 例 ⑧ 表 明 , 气 预 热 器前 的 O。 在 条  空 处 带 的 内 部 , 而 引风 机 前 的 CO: 在 条 带 的 下  处 面 , 则 说 明 空 气 预 热 器 出 口到 引风 机 前 的 烟  道 漏风增加 。   因此 , 要 获 得 良好 的炉 内燃 烧 工 况 ,就   应 为 运 行 人 员 提 供 必 要 而 足 够 的数 据 , 装设   必 要 的 测 点 , 并 通 过 试 验 求 得 如 图 1 样 的   5

设置 氧置 ( 或二 氧 化 碳 ) 测 点 。 该 处 基 本 上 

不 存 在烟 气成份 的分 屡现象 , 易于得 到代表  性 良好的烟气样 品 。  
若 能 做 到 以 上 几 点 , 再 通 过 比 较 详 细 的  试 验 , 就 可 术 得 如 图 l所 示 的 锅 炉 负 荷 一 配   风 曲线 图, 运 行 人 员 可 按 这 种 图进 行 合 理 的  配 风 调 整 , 根 据 表 盘 上 的 风 量 和 0。 据 , 数 还  可 判断 发生漏风 的部位及 大小 。   若 锅 炉 炉 膛 及 烟道 各 部 漏 风 状 态 不 变 ,  

锅 炉负荷一 配风 曲线 圈, 作为锅炉运 行人 员 
进 行燃 烧 配 风 的 依据 。  

三 、烟 气 成 份 分 析 与可 靠 性 
检 验 
对 锅炉 炉 膛 内 燃 料 燃 烧 过 程 的 监 控 , 最  重 要 的 是 进 行 烟 气 的 成 份 分析 , 其 中 最 普 遍  的 是 氧 量 分 析 , 而 奥 氏 气 体 分 析 仪 又 是 最 基 



 

州 
∞ 

榷 
j  

本 的分析测 定工具 ,可 以用来 求得 千烟气 中  的C   O 和Os 容积百 分 含量 , 的 借助于燃 料的  干 烟 气 燃 烧 三 角 形 图~ 图 2, 就 可 以 对 炉 内 
的燃 烧工 况进 行评判和监 控。  

但是 , 首先 要 利 用 图 2对 奥 氏烟 气 分 析 

, 

仪 分析所得 C 和 O= O: 的可 靠性进 行判断 。   用 已知 的燃料应 用 基元 素 分析数 据 ,按  下式 计算co ” ( 2附表 中列 出了普 通燃  ; 图 料的 最大二氧 化碳的数 值范 围) 。  

护  萄 。 lh / 

图 l 锅 炉 负荷 ——配 风 曲鳗图 

CO 



3 .  - l . S 1 3C h 1 5     1 5 4 ' 3    0 C=+ . o h 0 5 S - 0 I N 一 0 4    . 6   h . ¥   . 5




2一  

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代 号 { 燃    
^  

料  

c    】 0 ”(  
r  

代 号  
L  

燃  

料 {    
l  

c t  ) o “(  
l2 口  


』 焦炉堞气c I8 0  

92 ̄1. . 5 0B  

烟堞 焦炭 

D I    
F J    
H  I  

天然气 
曲 
沥  青 

1. 2T 16 . ~l  
1 .  ̄1.5 42 63  5
1 7


M  
0   P   R  

无 烟 嫩 
鞣料树皮  术  材  甘 蔗 渣 

』  
I   I   i  

1 3, 1 8   9 -. 9. 5 ,


21 0 


I I    

斌 煤   

5 84 —1.   1. gS 77 . ~1  

2 . O5 o1 . ~2   2 6  D5


I  
J J    

孝 炭    
无 盐黑液 

l. 8  B
1. 8B  

S  
T  

纯 碳   
高炉煤气 

f  
  J


29 0 


2 B~ 25.   ‘ 3

腰 2 干 烟气燃烧 三角 形 图   

设 C0 :0 在 图 中的 CO; , +CO 坐 标 上  找 到 CO_  , 将 该 点 与 原 点 之 间 联 一 条 直  I点 线.   当奥 氏 分 析 仪 分 析 所 得 CO  和 0: 在  值 因 中 的 交 点 位 于 该线 左 侧 时 , 说 明 分 析 不 正  

确 ,数据 有误不 能采 用,若 位于该线 右侧,  
则 该 分 析 数 据 可 用 。 当燃 料 完 全燃 烧 而分 析  

数 据 可 靠 时 ,CO- Ol 的 交 点 应 落 在 该 直  和 值 线 上 J 若 位 于 该 直 线 右 侧 , 则 表 明炉 内 燃 料  

燃烧不完全 ,烟气 中有 c0存在 ,离该缚越 


3一  

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远,炉 内燃烧 越不 完全 ,烟气 中的CO 越高 。  
根 据 奥 氏 仪 分 析 所 得 的 COt O  和 ,也 可 

体可燃 物的本质 是燃料 中的碳 , 因此 ,更为 
精 确 的 是 应 按 实 际 燃 烧 掉 的 碳 进 行 燃 料 的 燃  烧 计 算 ,进 丽 求 得 过 量 空 气 系 数 。   随 着 所 用 烟 气 分 析 仪 器 的 不 同 , 其 工 作  原 理 和 分 析 过 程 也 各 不 相 同 。若 从 烟 道 里 抽 

在 图 2中方 便 而 迅 速 地 查 到 炉 内的 过 量 空 气 
系 数 , 从 而 可 根 据 此 系 数 进 行 必要 的 燃 烧 工  况 调 整 。 若 对 某 区段 烟 道 进 、 出 口 的 COt 和 

O 进 行分 析 , 可 以迅 速 求 得 该 区段 烟 道 的    还
漏风系数 。   此 外 , 也可 利 用 下 式 进 行判 断 
rn_ 1   2 CO l ¨ 1  
一  

出烟气样 品 ,用 奥 氏仪进行 分析 ,所 得氧 量  为 千 烟 气 中 的 客 积 百 分 含 量 , 它 巳在 燃 料 燃  
烧 工程 的 专 业范 围 内 得 到 了广 泛 的 采 用 。若  利 用 在 线 的连 续 烟 气 分 析 仪 分 析 , 所 测 烟 气 

中含有 水份时,例 如 ;现 代 日益广 泛地 被采 
用 的 氧 化 锆 氧 量 监 测 装 置 ( 几 年 来 , 也 已  近 如 运 行 中风 量 明 显 的 较 大 , CO=0 则  ,
用 奥 氏仪 分 析 所 得 的 COz和 Ot代 入 上 式 右 

有一 些试 验研究 单位开始 用氧化错 氧量计进  行 热 力 试 验 时 的 氧 量 测 定 ,- 此 计 算 过 量  并据

端 , 计 算所 得 C0   应 与 用 燃 料 元 素 分 析 数 
据 计 算 所 得 CO: 的 值 相 近 , 两 者 的 差 值 应   

小 于 0 2 , 否则 说 矾 分 析 不 可 靠 。 .   

空气) , 由于其 气体分 析的原理 与 奥 氏仪不  同, 如 没 有 特 设 的 烟 气 除 湿 装 置 , 则所 得 氧  量为湿 烟气 中的 O  容 积 百 分 含 量 , 其 值 低 
于 千 烟 气 中 的 含 量 。 因此 ,应 按 不 同的 公 式 

四、 过 量 空 气 系 数 的计 算 
过 量 空 气 系 数 可 由测 得 的 烟 气 中 O  或 
CO: 的百 分 含 量 求 出 ,但 从 燃 料 千 烟 气 燃 烧 

计算 过量空 气 系数 。   现 以 固 体燃 料 为 例 , 设 燃 科 中碳 ,氢 ,  
氧 、 氮 、 硫 、 灰 份 及 水 份 的 应 用 基 元 素 分 析  值 分 别 为 : C 、H  O    、 、N  S 、 A’  、   、

三 角 形 图 ( 2) 以 清 楚 地 看 出 : 当 过 量 空  图 可 气 为 常 数 时 , 烟 气 申 CO。 含 量 随 着 燃 料 种  的 类 的 不 同 而 有 很 大 变 化 ,但 O  的 变 化却 很   小 , 因 此 , 宜于 优 先 采 用 所 测得 烟 气 中 的 过  剩 O。 算 过 量 空 气 系 数 。 计   在 实 际 的燃 烧 过 程 中, 由 于 燃 料 难 以 达E  
到 完 全 燃 烧 , 常 常 伴 有 少 量 的可 燃 气 体 和 固 

W   锅 炉 各 部 灰 渣 的 加 权 平 均 可 燃 物 含 量为   ,
C :  
:  +  !  

+  l 0 0 

(2)  

式 中  a z s 、 。 - CL 、 Cs 、 C,   L 、a J , , z J  一

体 可 燃 物 , 在 计 算 过 量 空 气 系 数 时 , 烟 气 中  的 可 燃 气 体 可 用 对 0 修 正 的 办 法 加 以 考 虑 ,  

分别为炉 渣 、沉 降灰 、飞灰的百 分比 及其可 
燃 物 含量 。  

但 其含量 极少,通 常 也可 以 忽略不计 。对 于 
固体 不 完 全 燃 烧 可 燃 物 , 若 将 其 当作 部分 燃  

实际燃 烧掉的 碳为 t  
c : c,   一
1 0一 C  0

料未 参加 燃烧,可 用效 率计算 中的 固体 不完  全燃 烧热损失 q 对 过量空气 系数作 总的 修  . 正 ,例 如 按下 式计算 t  
×   (1)  

(3 )  

燃 料燃烧 的理论空 气 呈为 t  
V:  =0 I 5 C^ . 4 9   . 1 1 +0 3 2 H’

+0 0 3 5 ’ . 4 2 ’ ( g k ) . 4 3 S 一0 0 3 0  ̄ / g 
就 实 际 的 锅 炉 燃 烧 过 程 来 讲 , 不 完 全 燃 烧 固 


cj 4 

l一  

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等式右 边各项 分别除 以空气 的 当 量 分 子 量 
2 .6 得 摩 尔 理 论 空 气 量 I 89 6  
M V;   或 MV3  =0 o 4 c ̄ . l 8 . o o +0 O 1 H 
+o 0 1 S . 0 5  一 0 0 1 0  .05

将 式 () 7 代入 (0 式得 : 1)  

a 一 
C 

高 
( 1  1)

当烟 气 中 附加 水 分 ( 雾 化 蒸 汽 等 ) 为  如

0.空气 的湿 度取 平 均值为 0 0 3k / g =   . 1 g k 干 
空 气 时 , 空 气 带 入 的 摩 尔湿 分 为 t   M W r=1 6 8×0 O 3 .0 . 1 aM V:  

( lk ) (5) mo/ g   燃料 的摩尔 干燃 烧产物为 :  
M V  C} . S’ .       N’

I  ,

a .  i  ̄ 2 4 而

 

∞  

=0 0 0 a V] ( lk ) .2 9 M K mo/ g 
( 2  1)

枷  

( lk ) (   mo/ g 6) 摩 尔 理 论 干 烟 气 量为 :  
M V; ,=M V, +0 7 o M V; , .95  

燃 料 的摩 尔 湿 燃 烧 产 物 为 ;  

( lk ) (   mo/ g 7) 设 由奥 氏仪分析所得 干烟 气 中氧 的容积百 分 
含量 为 O{ ,即 过 剩 氧 量 , 经过 气 体 不 完 全 燃  烧 的 CO修 正 后 的 计 算 氧 量 为 ;  

MV  

MV  

i  

+  

( l k ) (3  mo/ g  1 )
燃 料 的 摩 尔 湿 烟 气 量为 t  
M V  M V ,r+   +  

( )    

(   8)

+1 0 0 aM V; .29  一0 2 9 M V: . 0  5  

( lk ) ( 4  mo/ g 1)
按过 剩氧量 的定义可 有下 列等式 ;   o:   c= (   %)
(9)  

设 湿烟 气 中氧 的容 积百 分 含量为 0: 经 过气  ,
体 不 完 全 燃 烧 的 CO修 正 后 的 计 算 氧 量 为 
O-   _ CO 
n 。r  

式中

M V" = M V; + ( 1 M V; - Ⅱ一 )  

oc _ 产  :一l
一  

( lk ) mo/ g  6 过 量空 气系数 。 t -  
所 以 
1一

2   00

o  
20 —




( )   
( 6  1)

,  

C   9 - O ̄   5— C

M V¥   。 丽  -     v

(O  1)
H ’  

将 式 ( 4 代 z ( 6 , 并 经 整 理 后 可 得  1) x 1) ,
W  

O, M V,   S C( r
Ⅱ 一 1=  

0 8 1 M V ̄   ?1  4 r)

 ̄ ( o 9 -1 0 0 01 ) K Z 。5 .2 9 C  

( 7  1)



5一 

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计算 示倒 分析如下 ;   设 某厂 燃煤 元素 分析数据为 t  
C ’=5 . 3 51 % S =1 3 . ’ .8 %  H’ . 4 =3 0. %  N’ =0 6 %  .0

量 的高低 ,发 热量越 高。 灰分 越低 ,这一差 
值 越小 。  

O’ . 6 =6 5  

W ’ .3 =6 7 % 

五 ,培 

论 

A’ 6 6  =2 .1

Q;=2 9 1   k  0 2k g

灰 渣平 均 可 燃物 含 量 C=5 I %  

( )随着 电站锅 炉容 量的增大和 烟遭 截  1
面 的 扩大 , 断 面 内 烟 气 成 份 的 分 层 现 象 越 趋 

烟 气 分 析 仪 铡 得 湿 烟 气 中 
Ol . %  =4 5 C =0 0  

严重 。为 能取得 真正具 有代表 性的氧 量。应 
将 运 行 中 监 视 烟气 的 取 样 点 置 于试 验 所 得 的 
代 表 点 上 

按 公 式 (7 计 算 得 到 正 确 的过 量 空气 系  1) 数 为 13 ,若 错 误 地按 公 式 ( 1计 算 , 得 到   .0 1)

的过量空气 系数 口为 1 2 , 两者 结果 相差  .7
O O 。这 一差 值 的 大 小 取 决 于燃 料 成 份 、 空  .3 气 中 的 湿 份 及 分 析所 得 氧 量 的 大 小 。燃 料 中  的 术 份 和 氧 含 量 越 高 , 或 分 析 所 得 的 氧 量 越  大 , 这 一 差 值 越 大 。 在通 常 的 炉 膛 出 口烟 气 
餐量 范围内 ,燃用术 份含量W’ ≈8% 的 煤 种 

( ) 为 了 能 给 运 行 操 作 人 员 提 供 足 够 的  2
配风 依 据 , 除 在 空 气 预 热 器 入 口装 设 氧 量 分   析 点 外 , 还 宜 在 引 风 机 出 口 ( 入 口 ) 装 设  或

氧 量 测 点 及 在 透 风机 出 口装 设 风 量 测 量 的 装  置 , 并 通 过 试 验 求 得 锅 炉 负 荷 与 总 风 量 、预   热 器 入 口Oz及 引 风 机 出 口Ol的 关 系 曲线 。   ( ) 由于 烟 气 取 样 分 析 仪 器 的 不 同 , 应  3 区 别 所 得 氧 量 是 千 烟 气 中还 是 湿 烟 气 中 的 容 
积 百 分 含 量 , 随 之 应 按 本 文 所 提 出 的 不 同 公 

时 , 湿 烟 气 中 氧 含量 比 千 烟 气 中 氧 含 量 约 低 
04 . %左 右 

另外 ,在 上述条件下 ,可算得 固体不 完  全 燃 烧 热 损 失 q。 . 9% , 假 设 干 烟 气 中  =2 o 氧 量为 4 5%,按 公式( 1 计算得到 过量空  . 1) 气 系 数 为 1 2 }按 (1) 计 算 得 到 过 量 空 气  .7 式


式 计算过量 空气系数 。   ( )为 了考虑燃 料 固体不完 全燃 烧对计  4
算 过 量 空 气 系 数 的 影 响 , 以 实 际 烧掉 的 碳 进  

系数为 1 2 ,两者相差0 0 。计 算表 明,这  .5 .2 差 值 的 大 小取 决 于 燃 料 的 灰 分 含 量 及发 热 

行理论空 气量 及过 过 量空 气 系数 的 计 算 为 
好 , 即按 公 式 ( ) ( 1 计 算 。 4 和 1)  

( 上按 第 9页 )   石 样 分 析表 明 .其 中 t 、 t 、t 均 大 于 1 0  ’论 是 设 备 投 资 和 运 行 费 用都 较 低 , 而且 脱 硫  - : 。 40 ℃。 用 南 桐 煤 计 算 的 结 焦 指 数 表 明 , 喷 石灰  效 率 可 达 5  ̄ 8 % 。但 目前 我 国 对这 项 技术   0 0

‘  

石 时炉 内结焦 类型 为 中等。初 步分析 锅炉不  会 因 为 喷 石 灰石 粉 而 引 起 强 结 焦 和 积 灰 
5 重 庆 电厂 7号 炉 采 用文 丘 里 水膜 除  .

的开 发研究 还处 在初 级 阶段 ,需 要继续进行 
理 论 和试 验 研 究 工 作 ,选 择 重 庆 电厂 建立 炉  内 喷 钙 脱 硫 的 工 业 性 试 验 装 置 是 必 要 的 。同 

‘  

尘 器,喷钙后应 更换为 其它类型 的除尘 器 


时, 我们 也可 同有关 国家合作共 同开发应 用 

五结 膏 、   

, 萎  在内钙硫术面    集 炉喷脱技方 

喷 钙 脱 硫 技 术 与 其 它脱 硫方 法 相 比 , 无 


B一  


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