CN103453537A - 一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，能够有效收集湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。本装置设置于一烟囱（1）的外壁顶部，其包括收集槽（2）、导流管（3）、固定板（4）以及挡流板（5），烟囱（1）外壁顶部固定有一圈收集槽（2）；在收集槽（2）的内部设置有用于加固收集槽（2）的固定板（4）；在收集槽（2）的底部设有导流管（3）。在收集槽（2）以及烟囱（1）的上方设置有一圈挡流板（5），挡流板（5）固定于固定板（4）上。

Description

一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置
技术领域
本发明涉及一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，尤其涉及一种用于采用湿法脱硫工艺的湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置。
背景技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺，也是国内火电厂脱硫的主导工艺，用于火力发电电厂、化工、冶金等行业。我国300MW以上的火电机组超过90%采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫（WFGD）技术，石灰石-石膏湿法脱硫系统中吸收塔出口烟气温度在50℃左右，而我国《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》（DL/T5196－2004）规定“设计工况下脱硫后烟囱入口的烟气温度一般应达到80℃以上排放”，所以早期安装的WFGD系统基本上都配套有烟气换热器（Gas-Gas Heater，GGH）。但是在实际运行中，GGH部件会出现严重的腐蚀、换热元件堵塞等问题，影响WFGD系统的安全稳定运行。鉴于《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》“在满足环保要求且烟囱和烟道有完善的防腐和排水措施并经技术经济比较合理时也可以不设烟气换热器”，所以后期设计的WFGD系统很少安装GGH，原有的WFGD系统也开始取消GGH装置。
在实际运行过程中，无GGH的WFGD系统的饱和净烟气直接通过湿烟囱排向大气时，易产生“烟囱雨”或酸雾沉降现象，带来新的环保问题。
“烟囱雨”或酸雾沉降现象成因分析如下：
（1）烟气的夹带液
 原烟气经过喷淋层洗涤，并经除雾器除雾后，从吸收塔出口、经连接烟道至烟囱顶部排放的过程中，小于50 um直径的液滴，随烟气流一起排放。
（2）烟气的冷凝液
 原烟气经过喷淋层洗涤，并经除雾器除雾后，从吸收塔出口、经连接烟道至烟囱内衬顶部排放的过程中，通常会有0.5~1.0℃的温降，从而导致了烟气的饱和-冷凝产生了小液滴。
（3）烟气二次夹带液
从除雾器带走的液滴及冷凝产生的液滴，会在烟囱内筒壁的内表面上聚集。随着液滴的不断沉积，它们便会受到自身重力的向下拉力，同时，烟气也会对液体施加一个与烟气流同一方向的拉力，当来自烟气的力达到超出液滴自身重力时，液体便会沿着烟囱内筒壁往上走，当到过湿烟囱出口时，便离开烟囱，形成“烟囱雨”现象。
当湿烟囱顶端内筒的烟气流速较高时，烟囱顶端内筒壁的冷凝液被带走的较多，通常它们是造成“烟囱雨”或酸雾沉降现象的主要因素之一。
目前，常规的湿烟囱顶部结构大都没有考虑烟囱内筒壁会结露的潮湿环境，也没有设置烟囱顶部内筒壁冷凝液收集装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，利用本装置，能够有效收集湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液，并通过导流管排到烟囱外部，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中，从而有效缓解烟囱附近的酸雾沉降或烟囱雨现象的发生。 
为了实现上述目的，本发明提供设置于一烟囱的外壁顶部，所述湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽、导流管以及固定板，其中：
在所述烟囱外壁顶部固定有一圈所述收集槽；
所述烟囱的上表面也沿外壁方向向下倾斜；
在所述收集槽的内部设置有用于加固所述收集槽的所述固定板；
在所述收集槽的底部设有所述导流管。
较佳地，在所述收集槽以及所述烟囱的上方设置有一圈所述挡流板，所述挡流板固定于所述固定板上。
较佳地，所述挡流板到所述烟囱内筒壁内侧的距离W5的范围为50~300mm。
较佳地，所述挡流板高度W6的范围为50~300mm。
较佳地，所述挡流板宽度W7的范围为100~500mm。
较佳地，所述收集槽的剖面形状为U形、V形或梯形。
较佳地，所述收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，所述夹角α的范围为0°≤α≤60°。
较佳地，所述导流管内径的范围为32~300mm。
较佳地，所述导流管采用玻璃纤维增强塑料或聚丙烯塑料或合金材料。
较佳地，所述收集槽采用玻璃纤维增强塑料或聚丙烯塑料或合金材料；所述固定板与所述收集槽材料相同。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1）冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会从烟囱顶部流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中，从而有效缓解烟囱附近的酸雾沉降或烟囱雨现象的发生。 
2）通过设置档流板，当湿烟囱顶端内筒的烟气流速较高时，有效避免了湿烟冷凝的小液滴上升的速度过快直接排放的大气中而没有流入收集槽中的现象的发生。
3）湿烟顶部内筒壁外侧安装冷凝液收集装置后，湿烟囱顶部内筒壁冷凝液收集装置无需额外的能耗运行。
4）通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。
附图说明
图1为实施例1~实施例3中湿烟囱顶部内筒壁冷凝液收集装置示意图；
图2为实施例1~实施例3中图1中A1-A1剖视图；
图3为实施例1中图2中B1-B1剖视图（收集槽为U型）；
图4为实施例2中图2中B1-B1剖视图（收集槽为梯型）；
图5为实施例3中图2中B1-B1剖视图（收集槽为V型）；
图6为实施例4~实施例6中湿烟囱顶部U型内筒壁冷凝液收集装置示意图(在收集槽和烟囱上方添加了挡流板）；
图7为实施例4~实施例6中图6中A1-A1剖视图；
图8为实施例4中图7中B1-B1剖视图（收集槽为U型）；
图9为实施例5中图7中B1-B1剖视图（收集槽为梯型）；
图10为实施例6中图7中B1-B1剖视图（收集槽为V型）。
附图标记说明：
1－烟囱；2－收集槽；3－导流管；4－固定板；5－挡流板；α－收集槽径向与烟囱径向夹角；β－梯形收集槽外壁与烟囱径向夹角；γ－V形收集槽外壁与烟囱径向夹角；δ－收集槽中与烟囱连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角；W1－收集槽高度；W2－收集槽宽度；W3－固定板高度；W4－固定板离收集槽顶部离距；W5－挡流板到烟囱内筒壁内侧的距离；W6－挡流板高度；W7－挡流板宽度。
具体实施方式
下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。
实施例1
如附图1-3所示的本发明提供的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置示意图，所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽2、导流管3以及固定板4，通过铆接、焊接或粘将结一圈收集槽2固定在烟囱1的外壁顶部。结合附图2，收集槽2内部装有固定板4，固定板4可通过铆接、焊接、粘结等方式固定于收集槽2内部，用于加固收集槽2，使收集槽2不易断裂收集槽2底部装有导流管3。导流管3的开口位置主要根据方便导流管3布置走向来确定，导流管3固定在收集槽底部高度最低的位置。收集槽2径向与烟囱1径向呈夹角α，夹角α的范围为0°≤α≤60°，优选为15°，通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。
收集槽2采用玻璃纤维增强塑料（FRP）或聚丙烯塑料（PP）或合金材料，固定板4与收集槽2材料一致。导流管3采用FRP或PP或合金材料，内筒壁1可以为混凝土、砖、金属或非金属材料。
结合附图3所示的，收集槽2的剖面为U形，通过设置收集槽2中与烟囱1连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角δ，夹角δ的范围为15°≤δ≤45°，优选为30°，且烟囱1的上表面沿外壁方向向下倾斜，较佳地倾斜角度与夹角δ一致，冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会顺着烟囱上表面流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。 
导流管3内径为32~300mm，优选为100mm。
收集槽高度W1一般取200~600mm，优选为300mm；收集槽宽度W2一般取50~200mm，优选为100mm；固定板高度W3一般取100~200mm，优选为150mm；固定板离收集槽顶部距离W4一般取10~50mm，优选为30mm。
实施例2
如附图1，2和4所示的本发明提供的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置示意图，所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽2、导流管3以及固定板4，通过铆接、焊接或粘将结一圈收集槽2固定在烟囱1的外壁顶部。结合附图2，收集槽2内部装有固定板4，固定板4可通过铆接、焊接、粘结等方式固定于收集槽2内部，用于加固收集槽2，使收集槽2不易断裂收集槽2底部装有导流管3。导流管3的开口位置主要根据方便导流管3布置走向来确定，导流管3固定在收集槽底部高度最低的位置。收集槽2径向与烟囱1径向呈夹角α，夹角α的范围为0°≤α≤60°，优选为15°，通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。
收集槽2采用玻璃纤维增强塑料（FRP）或聚丙烯塑料（PP）或合金材料，固定板4与收集槽2材料一致。导流管3采用FRP或PP或合金材料，内筒壁1可以为混凝土、砖、金属或非金属材料。
结合附图4所示的，收集槽2的剖面为梯形，梯形收集槽外壁与烟囱径向夹角与烟囱1径向呈一定夹角β，夹角β的范围为30°≤β≤80°，优选为60°，通过设置收集槽2中与烟囱1连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角δ，夹角δ的范围为15°≤δ≤45°，优选为30°，且烟囱1的上表面沿外壁方向向下倾斜，较佳地倾斜角度与夹角δ一致，冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会顺着烟囱上表面流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。 
导流管3内径为32~300mm，优选为100mm。
收集槽高度W1一般取200~600mm，优选为300mm；收集槽宽度W2一般取50~200mm，优选为100mm；固定板高度W3一般取100~200mm，优选为150mm；固定板离收集槽顶部距离W4一般取10~50mm，优选为30mm。
实施例3
如附图1，2和5所示的本发明提供的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置示意图，所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽2、导流管3以及固定板4，通过铆接、焊接或粘将结一圈收集槽2固定在烟囱1的外壁顶部。结合附图2，收集槽2内部装有固定板4，固定板4可通过铆接、焊接、粘结等方式固定于收集槽2内部，用于加固收集槽2，使收集槽2不易断裂，收集槽2底部装有导流管3。导流管3的开口位置主要根据方便导流管3布置走向来确定，导流管3固定在收集槽底部坡度最低的位置。收集槽2径向与烟囱1径向呈夹角α，夹角α的范围为0°≤α≤60°，优选为15°，通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。
收集槽2采用玻璃纤维增强塑料（FRP）或聚丙烯塑料（PP）或合金材料，固定板4与收集槽2材料一致。导流管3采用FRP或PP或合金材料，内筒壁1可以为混凝土、砖、金属或非金属材料。
结合附图5所示的，收集槽2的剖面为V形，V形收集槽外壁与烟囱径向夹角与烟囱1径向呈一定夹角γ，夹角γ的范围为30°≤γ≤80°，优选为60°，通过设置收集槽2中与烟囱1连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角δ，夹角δ的范围为15°≤δ≤45°，优选为30°，且烟囱1的上表面沿外壁方向向下倾斜，较佳地倾斜角度与夹角δ一致，冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会顺着烟囱上表面流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。 
导流管3内径为32~300mm，优选为100mm。
收集槽高度W1一般取200~600mm，优选为300mm；固定板高度W3一般取100~200mm，优选为150mm；固定板离收集槽顶部距离W4一般取10~50mm，优选为30mm。
实施例4
如附图6,7和8所示的本发明提供的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置示意图，所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽2、导流管3以及固定板4，通过铆接、焊接或粘将结一圈收集槽2固定在烟囱1的外壁顶部。结合附图7，收集槽2内部装有固定板4，固定板4可通过铆接、焊接、粘结等方式固定于收集槽2内部，用于加固收集槽2，使收集槽2不易断裂，收集槽2底部装有导流管3。导流管3的开口位置主要根据方便导流管3布置走向来确定，导流管3固定在收集槽底部坡度最低的位置。收集槽2径向与烟囱1径向呈夹角α，夹角α的范围为0°≤α≤60°，优选为15°，通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。在收集槽2以及烟囱1的上方设置有一圈挡流板5，挡流板5固定于固定板4上，当湿烟囱顶端内筒的烟气流速较高时，有效避免了湿烟冷凝的小液滴上升的速度过快直接排放的大气中而没有流入收集槽中的现象的发生。
收集槽2采用玻璃纤维增强塑料（FRP）或聚丙烯塑料（PP）或合金材料，固定板4与收集槽2材料一致。导流管3采用FRP或PP或合金材料，内筒壁1可以为混凝土、砖、金属或非金属材料。
结合附图8所示的，收集槽2的剖面为U形，通过设置收集槽2中与烟囱1连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角δ，夹角δ的范围为15°≤δ≤45°，优选为30°，且烟囱1的上表面沿外壁方向向下倾斜，较佳地倾斜角度与夹角δ一致，冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会顺着烟囱上表面流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。 
导流管3内径为32~300mm，优选为100mm。
收集槽高度W1一般取200~600mm，优选为300mm；收集槽宽度W2一般取50~200mm，优选为100mm；固定板高度W3一般取100~200mm，优选为150mm；固定板离收集槽顶部距离W4一般取10~50mm，优选为30mm；挡流板到烟囱内筒壁内侧的距离W5一般取50~300mm，优选为150mm；挡流板高度W6一般取50~300mm，优选为120mm；挡流板宽度W7一般取100~500mm，优选为300mm。
实施例5
如附图6,7和9所示的本发明提供的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置示意图，所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽2、导流管3以及固定板4，通过铆接、焊接或粘将结一圈收集槽2固定在烟囱1的外壁顶部。结合附图7，收集槽2内部装有固定板4，固定板4可通过铆接、焊接、粘结等方式固定于收集槽2内部，用于加固收集槽2，使收集槽2不易断裂，收集槽2底部装有导流管3。导流管3的开口位置主要根据方便导流管3布置走向来确定，导流管3固定在收集槽底部坡度最低的位置。收集槽2径向与烟囱1径向呈夹角α，夹角α的范围为0°≤α≤60°，优选为15°，通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。在收集槽2以及烟囱1的上方设置有一圈挡流板5，挡流板5固定于固定板4上，当湿烟囱顶端内筒的烟气流速较高时，有效避免了湿烟冷凝的小液滴上升的速度过快直接排放的大气中而没有流入收集槽中的现象的发生。
收集槽2采用玻璃纤维增强塑料（FRP）或聚丙烯塑料（PP）或合金材料，固定板4与收集槽2材料一致。导流管3采用FRP或PP或合金材料，内筒壁1可以为混凝土、砖、金属或非金属材料。
结合附图9所示的，收集槽2的剖面为梯形，梯形收集槽外壁与烟囱径向夹角与烟囱1径向呈一定夹角β，夹角β的范围为30°≤β≤80°，优选为60°。通过设置收集槽2中与烟囱1连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角δ，夹角δ的范围为15°≤δ≤45°，优选为30°，且烟囱1的上表面沿外壁方向向下倾斜，较佳地倾斜角度与夹角δ一致，冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会顺着烟囱上表面流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。 
导流管3内径为32~300mm，优选为100mm。
收集槽高度W1一般取200~600mm，优选为300mm；收集槽宽度W2一般取50~200mm，优选为100mm；固定板高度W3一般取100~200mm，优选为150mm；固定板离收集槽顶部距离W4一般取10~50mm，优选为30mm；挡流板到烟囱内筒壁内侧的距离W5一般取50~300mm，优选为150mm；挡流板高度W6一般取50~300mm，优选为120mm；挡流板宽度W7一般取100~500mm，优选为300mm。
实施例6
如附图6,7和10所示的本发明提供的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置示意图，所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽2、导流管3以及固定板4，通过铆接、焊接或粘将结一圈收集槽2固定在烟囱1的外壁顶部。结合附图7，收集槽2内部装有固定板4，固定板4可通过铆接、焊接、粘结等方式固定于收集槽2内部，用于加固收集槽2，使收集槽2不易断裂，收集槽2底部装有导流管3。导流管3的开口位置主要根据方便导流管3布置走向来确定，导流管3固定在收集槽底部坡度最低的位置。收集槽2径向与烟囱1径向呈夹角α，夹角α的范围为0°≤α≤60°，优选为15°，通过设置收集槽径向与烟囱径向呈夹角α，方便收集槽中的液体从导流管中排出。在收集槽2以及烟囱1的上方设置有一圈挡流板5，挡流板5固定于固定板4上，当湿烟囱顶端内筒的烟气流速较高时，有效避免了湿烟冷凝的小液滴上升的速度过快直接排放的大气中而没有流入收集槽中的现象的发生。
收集槽2采用玻璃纤维增强塑料（FRP）或聚丙烯塑料（PP）或合金材料，固定板4与收集槽2材料一致。导流管3采用FRP或PP或合金材料，内筒壁1可以为混凝土、砖、金属或非金属材料。
结合附图10所示的，收集槽2的剖面为V形，V形收集槽外壁与烟囱径向夹角与烟囱1径向呈一定夹角γ，夹角γ的范围为30°≤γ≤80°，优选为60°。通过设置收集槽2中与烟囱1连接的部分的上表面与烟囱的侧面呈夹角δ，夹角δ的范围为15°≤δ≤45°，优选为30°，且烟囱1的上表面沿外壁方向向下倾斜，较佳地倾斜角度与夹角δ一致，冷凝的液体会沿着烟囱内筒壁往上走到烟囱顶部，此时冷凝的小液滴会顺着烟囱上表面流入收集槽，有效避免湿烟囱顶部内筒壁的冷凝液被烟气流二次夹带排到大气中。 
导流管3内径为32~300mm，优选为100mm。
收集槽高度W1一般取200~600mm，优选为300mm；固定板高度W3一般取100~200mm，优选为150mm；固定板离收集槽顶部距离W4一般取10~50mm，优选为30mm；挡流板到烟囱内筒壁内侧的距离W5一般取50~300mm，优选为150mm；挡流板高度W6一般取50~300mm，优选为120mm；挡流板宽度W7一般取100~500mm，优选为300mm。
上述公开的仅为本发明的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本发明所用，而并非对本发明的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。

Claims (10)

1. 一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，设置于一烟囱（1）的外壁顶部，所述湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置包括收集槽（2）、导流管（3）以及固定板（4），其中：
在所述烟囱（1）外壁顶部固定有一圈所述收集槽（2）；
在所述收集槽（2）的内部设置有用于加固所述收集槽（2）的所述固定板（4）；
在所述收集槽（2）的底部设有所述导流管（3）。
2.如权利要求1所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，在所述收集槽（2）以及所述烟囱（1）的上方设置有一圈挡流板（5），所述挡流板（5）固定于所述固定板（4）上。
3.如权利要求2所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述挡流板（5）到所述烟囱（1）内筒壁内侧的距离W5的范围为50~300mm。
4.如权利要求3所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述挡流板（5）的高度W6的范围为50~300mm。
5.如权利要求4所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述挡流板（5）的宽度W7的范围为100~500mm。
6.如权利要求1所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述收集槽（2）的剖面形状为U形、V形或梯形。
7.如权利要求1所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述收集槽（2）径向与烟囱（1）径向呈夹角α，所述夹角α的范围为0°≤α≤60°。
8.如权利要求1所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述导流管（3）内径的范围为32~300mm。
9.如权利要求1所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述导流管（3）采用玻璃纤维增强塑料或聚丙烯塑料或合金材料。
10.如权利要求1所述的一种湿烟囱顶部内筒壁外侧冷凝液收集装置，其特征在于，所述收集槽（2）采用玻璃纤维增强塑料或聚丙烯塑料或合金材料；所述固定板（4）的材料与所述收集槽（2）的材料相同。
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