CN104941326B - 除尘除雾装置、处理塔及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种除尘除雾装置、处理塔及用途。本发明的装置包括导流筒，位于所述导流筒的内部的中轴和旋转叶片组，设置在所述导流筒的上部的截留环；所述旋转叶片组包括中心筒、叶片组和外筒，所述旋转叶片组位于所述导流筒的内部，所述中心筒穿套在所述中轴上；所述中心筒与所述外筒同轴设置；所述叶片组包含多个叶片，所述叶片的一端与所述中心筒固定连接，另一端与所述外筒固定连接；所述叶片均以倾斜方式设置，仰角为20～60°。本发明的除尘除雾装置完全可以代替现有的脱硫塔内的常规除雾器和设置于脱硫塔之后的湿式电除尘器，达到优良的除尘除雾效果，同时节约设备和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种除尘除雾装置、处理塔及用途，尤其是涉及一种用于除尘脱硫后含尘含雾烟气的除尘除雾装置、烟气处理塔及用途。
背景技术
中国是以煤为主的能源消耗大国，同时也是钢铁生产大国。在燃煤和冶炼过程中会产生大量粉尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物，如不处理粉尘会随烟气进入大气，严重影响大气能见度和空气质量，二氧化硫则更是危害重大。
目前，应用于燃煤电厂，烧结机的除尘技术最主要的是静电除尘和袋式除尘。静电除尘对大于10，应的颗粒物除尘效率非常高，但不论其效率多高，排放的颗粒物大部分都小于2.5其效。静电除尘器排放出的大部分为低于2.5μm，特别是0.2～2.2的细颗粒。
静电除尘和袋式除尘均不能使得除尘后烟气颗粒物含量达到排放限值，通常含量仍在100～200mg/m3。
烟气在经过袋式除尘器或静电除尘器后，进入脱硫装置。目前烟气脱硫仍以湿法脱硫为主。湿法脱硫后的烟气中携带大量雾滴，通常需要在脱硫装置内安装除雾器。
对于湿法脱硫后存在的细微粉尘和雾滴，目前采用脱硫装置内部设置的除雾器和脱硫装置后安装湿式静电除尘器来实现。
常用的除雾器有折流板式、旋流板式、丝网层式和旋风式等。湿法脱硫塔由于烟气中的含液量相对较高，液滴大小的范围宽泛，且具有一定的化学反应活性，因而对除雾器具有特殊的要求。本领域中，根据多年的运行经验，折流板式除雾器具有对中等以上尺寸的雾滴的捕获效率高、压降较低、易于清洗等优点，因而相对于其他类型的除雾器更适合应用于湿式脱硫系统中。然而，即使最佳的折流板式除雾器也仅能去除烟气中粒径大于15μm的较大雾滴，而大量细小雾滴无法除去，造成排放烟气雾滴含量较高，仍然容易造成“湿烟囱”现象。
目前对于除雾器的改进也多集中在对折流板式除雾器的安装方式(例如中国专利文献CN201420260278.8)，叶片结构(例如中国专利文献CN201420405885.9)等方面的改进上。
对于湿法脱硫后仍然存在的细微粉尘，目前主要依靠在脱硫装置之后安装湿式静电除尘器。湿式电除尘器对酸雾，有毒重金属以及PM10，尤其是PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果，因此湿式电除尘器应用于湿法脱硫后去除水滴和烟尘的效果非常明显。但湿式电除尘器置于脱硫塔后，会增加阻力，其采用闭式循环冲洗水，需不断补入原水，排出废水，增大了脱硫系统水平衡难度，湿式电除尘器单个产品的技术成本高，设备投资费用高于普通静电除尘器，且运行过程中除了除尘器本身耗电外，辅助的循环水泵等还会消耗部分电量，冲洗水中添加剂也增加一部分运行成本，因此其投入和运行成本都过于昂贵。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种除尘除雾装置，该装置适合安装于湿法烟气处理塔内，能够有效去除湿法脱硫、脱硝和/或脱汞后的烟气中夹带的细微粉尘和雾滴，从而替代现有的除雾器和湿式静电除尘器两种装置。
本发明的第二目的在于提供一种烟气处理塔，其能够有效去除湿法脱硫、脱硝和/或脱汞后的烟气残余的细微粉尘和雾滴。
本发明的第三目的在于提供所述除尘除雾装置的用途，以使得除尘除雾效果更佳。
本发明提供一种除尘除雾装置，所述的装置包括：
导流筒，所述导流筒为圆形筒；
中轴，所述中轴位于所述导流筒的内部，并通过轴毂与所述导流筒固定连接；
旋转叶片组，所述旋转叶片组包括中心筒、叶片组和外筒，所述旋转叶片组位于所述导流筒的内部，所述中心筒穿套在所述中轴上；所述中心筒与所述外筒同轴设置；所述叶片组包含多个叶片，所述叶片的一端与所述中心筒固定连接，另一端与所述外筒固定连接；所述叶片均以倾斜方式设置，从中心筒向外筒方向看，所述叶片的仰角为20～60°；
截留环，所述截留环设置在所述导流筒的上部，用于使所述导流筒内形成具有稳定液体量的持液层。
根据本发明所述的除尘除雾装置，优选地，所述旋转叶片组的外筒的外壁与所述导流筒的内壁之间存在间隙，所述间隙的宽度为1～10mm；所述中心筒的截面积为所述导流筒的截面积的5％～55％；所述截留环的厚度为所述导流筒的直径的1％～3％，所述截留环的高度为所述导流筒的高度的1％～5％。
根据本发明所述的除尘除雾装置，优选地，所述仰角为40～50°。
根据本发明所述的除尘除雾装置，优选地，所述轴毂包括上层轴毂和下层轴毂；上层轴毂为空心结构，分别与所述中轴、所述导流筒粘结固定；下层轴毂为实心结构，所述下层轴毂与所述中轴粘结固定，与所述导流筒通过螺丝固定。
根据本发明所述的除尘除雾装置，优选地，所述的除尘除雾装置还包括密封式轴承，所述密封式轴承将所述旋转叶片组可自由转动地设置在中轴上。
根据本发明所述的除尘除雾装置，优选地，所述旋转叶片组为一层或多层；并且所述的旋转叶片组为一体成型结构。
本发明也提供一种烟气处理塔，包括喷淋吸收层和除尘除雾层，所述除尘除雾层包括多个相切排列的上述除尘除雾装置，并且所述除尘除雾层设置在所述喷淋吸收层的上方。
根据本发明所述的烟气处理塔，优选地，所述除尘除雾层设置在所述喷淋吸收层的上方1～3米处；所述除尘除雾装置的导流筒的总截面积占所述烟气处理塔的截面积的80％以上。
根据本发明所述的烟气处理塔，优选地，所述烟气处理塔为湿法烟气脱硫塔、湿法烟气脱硫脱硝塔或湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔。
本发明还提供上述除尘除雾装置的用途，所述除尘除雾装置应用于湿法烟气脱硫塔、湿法烟气脱硫脱硝塔或湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔的除尘除雾过程，所述除尘除雾装置的旋转叶片组的转速为800～1000r/s。
将本发明的除尘除雾装置设置于烟气处理塔内喷淋吸收层(浆液喷嘴)的上部进行烟气除尘除雾时，由于采用本发明新颖的旋转叶片组布置方式，叶片能够在烟气的推动下高速旋转，除尘、除雾效率显著提高。此外，本发明的除尘除雾装置完全可以代替现有的脱硫塔内的常规除雾器和设置于脱硫塔之后的湿式电除尘器，达到优良的除尘除雾效果，同时节约设备和运行成本。当采用本发明的一些优选的实施方式时，除尘除雾效果可显著地优于常规除雾器与湿式电除尘器相结合的除尘除雾效果。
附图说明
图1为本发明的除尘除雾装置示意图。
图2为旋转叶片组示意图。
图3为本发明的烟气脱硫塔示意图。
附图标记说明如下：
1-导流筒，2-旋转叶片组，31-第一密封式轴承，31-第二密封式轴承，4-中轴，51-第一轴毂，52-第二轴毂，6-截留环；8-外筒，9-叶片组，10-中心筒；11-烟气脱硫塔，12-喷淋吸收层，13-除尘除雾层。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不因此受到任何限制。
在本发明中，“同轴设置“表示中心筒与外筒的对称中心轴是相同的。“仰角”表示视线在水平线以上时，在视线所在的垂直平面内，视线与水平连接线所成的角度；以叶片为例，从中心筒至外筒水平连接线方向看，在视线所在的垂直平面内，叶片与该水平连接线所成的角度。
<除尘除雾装置>
本发明的除尘除雾装置为一种旋转式除尘除雾一体化装置。本发明的除尘除雾装置包括导流筒，中轴，旋转叶片组，截留环。优选地，本发明的除尘除雾装置还包括密封式轴承。
在本发明中，所述的除尘除雾装置包括导流筒。所述导流筒为圆形筒，也可以称之为圆柱形筒。本发明中，所述导流筒材质可以采用不锈钢，有机玻璃，玻璃钢，聚丙烯塑料等材料，优选为不锈钢材质。本发明的导流筒优选为细长的圆筒结构，其直径和高度可根据烟尘、雾滴的含量及除尘除雾的要求进行调整。本发明的导流筒优选为内壁光滑平整的导流筒，这样有利于粉尘、雾滴在重力作用下顺利流下。
在本发明中，所述的除尘除雾装置包括中轴。所述中轴位于所述导流筒的内部，并通过轴毂与所述导流筒固定连接。优选地，本发明的中轴通过至少两个轴毂与所述导流筒固定在一起，从而保证中轴与导流筒牢固地固定连接。本发明的轴毂的一端与导流筒固定连接，另一端与中轴固定连接。本发明中，所述轴毂与所述导流筒、中轴可通过任何合适的固定方式，例如采用粘结方式，或者螺丝连接方式固定。本发明的轴毂可以为空心或者实心结构。
根据本发明一种优选的实施方式，所述轴毂包括上层轴毂和下层轴毂；上层轴毂为空心结构，分别与所述中轴、所述导流筒粘结固定；下层轴毂为实心结构，所述下层轴毂与所述中轴粘结固定，与所述导流筒通过螺丝固定。更优选地，本发明的中轴上设置有穿套其上的圆环，所述下层轴毂与所述中轴通过穿套在中轴上的圆环粘结固定。
在本发明中，所述的除尘除雾装置包括旋转叶片组。所述旋转叶片组包括中心筒、叶片组和外筒。本发明的旋转叶片组位于所述导流筒的内部，所述中心筒穿套在所述中轴上，从而保证旋转叶片组可以以中轴为旋转轴进行自由旋转。本发明的旋转叶片组中，所述中心筒与所述外筒同轴设置。
本发明的旋转叶片组设置于所述导流筒的下部，从而保证叶片组的旋转离心力不会将粉尘、雾滴甩出导流筒。根据本发明一种优选的实施方式，所述旋转叶片组位于所述导流筒高度1/16～1/2的位置，优选位于所述导流筒高度1/8-1/4的位置。在本发明中，所述旋转叶片组在导流筒内可设置一层或多层，层数可根据烟尘、雾滴的含量及除尘除雾的要求进行调整。在本发明中，所述的旋转叶片组优选为一体成型结构，这样可以改善叶片使用寿命，并提高除尘除雾效率。
在本发明的旋转叶片组中，所述叶片组包含多个叶片，所述叶片的一端与所述中心筒固定连接，另一端与所述外筒固定连接；所述叶片均以倾斜方式设置，仰角为20～60°，优选为40～50°，更优选为42～46°。也就是说，从中心筒向外筒的方向看，本发明的叶片向上倾斜一定角度，这样可以保证叶片在向上烟气的推动下转动。
在本发明的旋转叶片组中，所述叶片组的叶片沿中心筒圆周均布排列。叶片数目并没有特别限制。作为优选，叶片数目为6～36片，优选为10～20片，更优选为15～18片。本发明的叶片类型没有特别限制。本发明的叶片材质可以采用不锈钢，有机玻璃，玻璃钢，聚丙烯塑料等材料，优选为不锈钢、聚丙烯塑料或玻璃钢。
在本发明的旋转叶片组中，所述中心筒可以是由上下盖板连接的空心筒，也可以是实心筒。本发明的中心筒、外筒可以采用不锈钢，有机玻璃，玻璃钢，聚丙烯塑料等材料，优选为不锈钢。根据本发明一种优选的实施方式，所述的中心筒的截面面积为导流筒截面积的5％～55％，优选为6％～30％，更优选为10％～20％。
在本发明中，所述的除尘除雾装置包括截留环。所述截留环设置在所述导流筒的上部，用于使所述导流筒内形成具有稳定液体量的持液层。本发明的截留环为具有一定厚度和高度的环状部件，固定在所述导流筒的上部，优选固定在所述导流筒的上端，截留环外壁紧贴导流筒内壁而固定，截留环的厚度和高度根据最大持液量而定。优选地，所述截留环的厚度为导流筒直径的1％～3％，更优选为1.5％；所述截留环的高度为导流筒高度的1％～5％，更优选为2％～4％。采用这样的截留环布置，形成的持液层能够使烟气中的气体逸出，同时有效防止粉尘、雾滴向上排出导流筒，从而保证除尘除雾效果。
在本发明中，所述的除尘除雾装置还包括密封式轴承。所述密封式轴承将所述旋转叶片组可自由转动地设置在中轴上。根据本发明一种优选的实施方式，所述中心筒通过上下两个密封式轴承固定在所述中轴上。密封式轴承也可以称之为密封式转承，可以采用本领域已知的那些。采用密封式轴承，可以保证烟气不能从中心筒与中轴之间的缝隙溢出，提高除尘除雾效率。
在本发明中，所述旋转叶片组的外筒外壁与所述导流筒内壁之间存在间隙，以确保所述外筒外壁与所述导流筒的内壁之间无摩擦，使旋转叶片组平稳转动。优选地，所述旋转叶片组的外筒与所述导流筒之间的间隙范围在1～10mm，优选为1～3mm。
<处理塔>
本发明所述的处理塔为烟气处理塔，可以包括烟气脱硫塔、烟气脱硫脱硝塔或烟气脱硫脱硝脱汞塔等。在本发明中，这些塔仅仅是功能不同，可以相互替代使用。作为优选，本发明所述的烟气处理塔可以包括湿法烟气脱硫塔、湿法烟气脱硫脱硝塔或湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔等。在本发明中，这些塔仅仅是功能不同，可以相互替代使用。作为更优选，本发明所述的烟气处理塔可以包括氧化镁湿法烟气脱硫塔、氧化镁湿法烟气脱硫脱硝塔或氧化镁湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔等。
本发明所述的烟气处理塔包括喷淋吸收层和除尘除雾层。本发明的喷淋吸收层用于采用浆液脱除烟气中的二氧化硫、氮氧化物和/或单质汞，并脱除其中的大部分粉尘。本发明的喷淋吸收层以及浆液可以使用本领域已知的那些，这里不再赘述。
在本发明中，所述除尘除雾层设置有多个相切排列的上述除尘除雾装置，并且所述除尘除雾层设置在所述喷淋吸收层的上方。优选地，所述除尘除雾层设置在所述喷淋吸收层的上方1～3米处，更优选为2～2.5米处。本发明的除尘除雾装置的数量可根据除尘除雾的效果要求进行调整。根据本发明的一个优选实施方式，这些除尘除雾装置的导流筒的总截面积占所述烟气处理塔的截面积的80％以上，优选为85％以上，更优选为90％以上，从而避免待除尘除雾烟气直接从烟气处理塔内壁与所述除尘除雾装置的导流筒的外壁之间的缝隙排出。通过降低导流筒的直径可以增加上述比例。
<除尘除雾装置的用途>
本发明还提供上述除尘除雾装置的用途，所述除尘除雾装置应用于湿法烟气脱硫塔、湿法烟气脱硫脱硝塔或湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔等的除尘除雾过程，所述除尘除雾装置的旋转叶片组的转速为800～1000r/s，优选为850～950r/s，这样可以提高除尘除雾效果。
将本发明的除尘除雾装置设置在上述塔内的喷淋吸收层(即浆液喷嘴)的上部，由于采用本发明新颖的旋转叶片组布置方式，叶片能够在由下向上流动的烟气的带动下自然旋转并达到较高的转速，旋转产生的拨力在叶片组下形成负压区，从而加速烟气流动，减小烟气阻力。在旋转叶片组高速转动产生的离心力作用下，烟气中的雾滴和细微颗粒相互碰撞凝聚成较大的颗粒，然后进一步被甩到光滑的导流筒内壁并沿内壁沉降下来。本发明的旋转叶片组高速转动时，可使烟气中的粉尘和雾滴与叶片接触面积增加100％，除尘、除雾效率提高50％以上。
经过本发明的除尘除雾装置处理后的烟气，烟气中粉尘含量低于5mg/Nm3，雾滴含量不高于25mg/Nm3。
本发明的除尘除雾装置的除雾效果比常规折流平板式除雾器效果高出150％，减少烟气带水，因而可节约工艺水，达到节约水资源的目的，且其阻力比折流平板式或者屋脊式除雾器的阻力更小，压降更下。
本发明的除尘除雾装置的成本较低，仅为湿式电除尘器的约50％。当烟气处理塔(例如脱硫塔)运行过程中，某些装置损耗、结垢后，可随时取出并更换为新的装置，损耗的装置可及时修复，结垢的装置可及时清洗，不影响脱硫塔的正常使用，设备维护陈本低。此外，本发明的除尘除雾装置的旋转叶片组的转动靠烟气流动，从而没有任何电耗或其他能耗，运行成本低。
以下通过实施例对本发明进行具体说明。
实施例1
图1为本发明的除尘除雾装置示意图，图2为旋转叶片组示意图。本发明的除尘除雾装置包括圆筒形的导流筒1，导流筒1内的对称中心轴线上设有中轴4，所述中轴4通过第一轴毂51和第二轴毂52与导流筒1固定在一起，其中第一轴毂51为空心结构，分别与中轴4和导流筒1粘结固定，第二轴毂52为实心结构，与中轴4粘结固定，与导流筒1通过螺丝固定。
导流筒1下部设有一层旋转叶片组2。该旋转叶片组2包括外筒8、叶片组9和中心筒10。外筒8与中心筒10通过叶片组9固定连接，中心筒10穿套在中轴4上，并通过第一密封式轴承31和第二密封式轴承32固定在中轴4上。外筒8的外壁与导流筒1的内壁之间的间隙为4mm。中心筒10的截面积占导流筒的截面积的10％。所述叶片组9包括18个叶片，且所有叶片的仰角均为42°(即相对于中心筒与外筒的水平连接线，叶片向上倾斜角度为42°)。导流筒1的上端设有截留环6，截留环6的厚度为导流筒1的直径的1.5％，截留环6的高度为导流筒1的高度的3％。
图3为本发明的烟气脱硫塔示意图。本发明的烟气脱硫塔11包括喷淋吸收层12以及除尘除雾层13。除尘除雾层13的直径为600mm，高度为1000mm，设置在喷淋吸收层上方2m处。除尘除雾层13以相切的形式布置有多个上述除尘除雾装置，以使得全部导流筒的总截面积占脱硫塔的截面积为85％，即全部除尘除雾装置的导流筒截面积覆盖脱硫塔截面积的85％。
实施例2
改变所有叶片的仰角均为45°，其他条件与实施例1相同。
应用例1
将实施例1、2的除尘除雾装置以及脱硫塔应用于150万吨球团烟气处理项目。项目运行参数如表1所示，技术指标如表2所示。
表1150万吨球团项目运行参数表
| 序号 | 参数 | 单位 | 数值 |
| 1 | 烟气量(工况) | m3/h | 780000 |
| 2 | 入口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 1600 |
| 3 | 出口二氧化硫浓度 | mg/Nm3 | 60 |
| 4 | 入口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 650 |
| 5 | 出口氮氧化物浓度 | mg/Nm3 | 65 |
| 6 | 入口粉尘 | mg/Nm3 | 115 |
| 7 | 出口粉尘 | mg/Nm3 | 5 |
| 8 | 出口雾滴含量 | mg/Nm3 | 25 |
| 9 | 烟气温度 | ℃ | 110-160 |
| 10 | 运行成本 | 元/吨球团矿 | 4.4 |
表2150万吨球团项目运行技术指标
| 序号 | 项目 | 单位 | 平均值 | 设计值 |
| 1 | 脱硫效率 | ％ | 98.2 | 97.3 |
| 2 | 脱硝效率 | ％ | 75.6 | 60 |
| 3 | 除尘效率 | ％ | 96.9 | 95 |
| 4 | 耗电量 | kWh | 420 | ≤620 |
| 5 | 耗水量 | t/h | 26 | 30 |
| 6 | 脱硫脱硝剂 | t/h | 0.95 | 1.2 |
| 7 | 系统阻力 | Pa | 600 | ≤800 |
注：脱硫脱硝剂为将氧化镁加入水中(氧化镁重量:水重量＝3:17)制成的含有氧化镁和氢氧化镁的浆液。
该项目的烟气量为78万m3/h，入口烟气粉尘含量为115mg/Nm3，经该除尘除雾装置后，烟气排放粉尘含量低于5mg/Nm3，平均除尘效率达到96.9％，高于设计值，排放含量远远低于排放限值。出口雾滴含量低于25mg/Nm3，满足极限排放指标。
上述实施例仅是本发明的一种实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (8)
1.一种除尘除雾装置，其特征在于，所述的装置包括：
导流筒，所述导流筒为圆形筒；
中轴，所述中轴位于所述导流筒的内部，并通过轴毂与所述导流筒固定连接；
旋转叶片组，所述旋转叶片组包括中心筒、叶片组和外筒，所述旋转叶片组位于所述导流筒的内部，所述中心筒穿套在所述中轴上；所述中心筒与所述外筒同轴设置；所述叶片组包含多个叶片，所述叶片的一端与所述中心筒固定连接，另一端与所述外筒固定连接；所述叶片均以倾斜方式设置，仰角为20～60°；
截留环，所述截留环设置在所述导流筒的上部，用于使所述导流筒内形成具有稳定液体量的持液层；
所述旋转叶片组的外筒的外壁与所述导流筒的内壁之间存在间隙，所述间隙的宽度为1～10mm；所述中心筒的截面积为所述导流筒的截面积的5％～55％；所述截留环的厚度为所述导流筒的直径的1～3％，所述截留环的高度为所述导流筒的高度的1％～5％；
所述轴毂包括上层轴毂和下层轴毂；上层轴毂为空心结构，分别与所述中轴、所述导流筒粘结固定；下层轴毂为实心结构，所述下层轴毂与所述中轴粘结固定，与所述导流筒通过螺丝固定。
2.根据权利要求1所述的除尘除雾装置，其特征在于，所述仰角为40～50°。
3.根据权利要求1所述的除尘除雾装置，其特征在于，所述的除尘除雾装置还包括密封式轴承，所述密封式轴承将所述旋转叶片组可自由转动地设置在中轴上。
4.根据权利要求1所述的除尘除雾装置，其特征在于，所述旋转叶片组为一层或多层；并且所述的旋转叶片组为一体成型结构。
5.一种烟气处理塔，包括喷淋吸收层和除尘除雾层，其特征在于，所述除尘除雾层包括多个相切排列的如权利要求1～4任一项所述的除尘除雾装置，并且所述除尘除雾层设置在所述喷淋吸收层的上方。
6.根据权利要求5所述的烟气处理塔，其特征在于，所述除尘除雾层设置在所述喷淋吸收层的上方1～3米处；所述除尘除雾装置的导流筒的总截面积占所述烟气处理塔的截面积的80％以上。
7.根据权利要求5或6所述的烟气处理塔，其特征在于，所述烟气处理塔为湿法烟气脱硫塔、湿法烟气脱硫脱硝塔或湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔。
8.根据权利要求1～4任一项所述的除尘除雾装置的用途，其特征在于，所述除尘除雾装置应用于湿法烟气脱硫塔、湿法烟气脱硫脱硝塔或湿法烟气脱硫脱硝脱汞塔的除尘除雾过程，所述除尘除雾装置的旋转叶片组的转速为800～1000r/s。
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