CN106500307A - 一种新型多回程生物质热风炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于供热设备领域。本发明的目的是提供一种具有高稳定性的新型多回程生物质热风炉。采用的技术方案是：一种新型多回程生物质热风炉，包括热风炉主体和送料机构，所述主体包括外壳和位于外壳内部的燃烧炉，所述外壳与燃烧炉之间构成热风通道。所述燃烧炉上设置穿出外壳的进料管，所述进料管与送料机构连接。所述送料机构包括可调节支架和设置在可调节支架上的料箱，所述可调节支架上设置螺旋送料器，所述螺旋送料器的进口与料箱的落料口相对，螺旋送料器的出口与进料管相对。所述进料管由靠近螺旋送料器的一端向另一端斜向下倾斜。本发明倾斜的进料管与送料机构相互配合，具有极强的通用性和稳定性且能提高燃料的利用率。
Description
技术领域
本发明属于供热设备领域，具体涉及一种新型多回程生物质热风炉。
背景技术
热风炉作为热动力机械于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。传统电热和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。这种过程显然存在大量浪费能源及造成附属设备过多、工艺过程复杂等诸多缺点。生物质热风炉是以生物质能源作为燃料的一种新型热风炉，所采用生物质能源如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等。
现有的生物质热风炉，由于其进料结构设计不合理，导致其在使用过程中存在诸多的问题。例如：1、现有技术中的热风炉，采用平管式送料的方式，这就导致生物质燃料颗粒容易堆积在燃烧室的边缘，燃烧效率低。同时，平管式送料加长了螺旋送料器的长度，增加了制作成本和电机负荷，降低了螺旋轴的稳定性，使故障率上升。2、现有的热风炉料仓由于采用固定式支撑脚，导致其高度无法进行调节。又由于螺旋送料器产生的振动，在长期使用过程后，往往会造成料仓的变形错位，导致料仓无法与炉子本体对接，使用相当不便。3、生物质燃料在切割、粉碎等加工过程中，有时会混入螺丝等小件金属物品，在通过螺旋送料器进行输送的过程中，极易造成卡料，严重时直接损坏螺旋送料器。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高稳定性的新型多回程生物质热风炉。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型多回程生物质热风炉，包括热风炉主体和送料机构，所述主体包括外壳和位于外壳内部的燃烧炉，所述外壳与燃烧炉之间构成热风通道；所述燃烧炉上设置穿出外壳的进料管，所述进料管与送料机构连接；所述送料机构包括可调节支架和设置在可调节支架上的料箱，所述可调节支架上设置螺旋送料器，所述螺旋送料器的进口与料箱的落料口相对，螺旋送料器的出口与进料管相对；所述进料管由靠近螺旋送料器的一端向另一端斜向下倾斜。
优选的，所述可调节支架包括支架本体和多根均匀设置在支架本体底部的底脚，所述底脚由固定柱、调节柱和底盘构成；所述固定柱的上端与支架本体的底部固接且内部设置螺纹通孔，所述调节柱的外表面设置与螺纹通孔相配合的螺纹；调节柱的上端位于螺纹通孔内，下端设置底盘；所述底盘与固定柱之间的调节柱上适配两个第一螺母。
优选的，所述料箱的落料口与螺旋送料器的进口之间设置封口板，所述封口板在气缸的驱动下可封闭落料口或打开落料口，所述气缸设置在支架本体上；所述螺旋送料器的出口与进料管法兰连接。
优选的，所述料箱落料口的外表面设置磁铁，所述磁铁以落料口为中心对称分布。
优选的，所述燃烧炉包括依次连通的第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室；所述第一燃烧室和第二燃烧室之间、第二燃烧室和第三燃烧室之间分别通过过桥连通；所述第一燃烧室上设置进料管，所述第三燃烧室上设置排烟口；所述外壳上与第一燃烧室相对的位置设置与热风通道连通的出风口，外壳上与第三燃烧室相对的位置设置与热风通道连通的进风口。
优选的，所述第二燃烧室和第三燃烧室分别由上腔室和下腔室构成且上腔室和下腔室之间通过若干根火管连通；所述第三燃烧室下腔室内部设置挡火除尘板，所述挡火除尘板将第三燃烧室下腔室分隔为两个相互独立且分别与第三燃烧室上腔室连通的燃烧腔；所述第一燃烧室的上部通过第一过桥与第二燃烧室的上腔室连通，所述第二燃烧室的下腔室通过第二过桥与第三燃烧室下腔室两燃烧腔中的一个连通；第三燃烧室下腔室两燃烧腔中的另一个设置排烟口。
优选的，所述燃烧炉的第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室呈一字型排布；所述外壳与燃烧炉之间还设置有若干导流板，外壳、燃烧炉和导流板之间构成迂回的热风通道；所述过桥的截面呈椭圆形。
优选的，所述第一燃烧室的顶面由弧形的封头盖构成，所述第二燃烧室和第三燃烧室上腔室的上部穿过外壳的上表面且顶面由可拆卸的防火盖板构成；所述防火盖板处设置密封组件，所述密封组件包括沿上腔室的内壁设置的方槽和设置在方槽内的石墨盘根，所述上腔室在防火盖板处的密封由防火盖板的下表面压紧石墨盘根构成；所述防火盖板通过压紧组件压紧，所述压紧组件包括多根固定在外壳上的竖向的螺杆，所述螺杆以防火盖板为中心对称分布；每一根螺杆上适配一个呈圆形的压块，所述压块的中部固定设置一个与螺杆相配合且贯穿压块上下表面的第二螺母，所述第二螺母位于压块的偏心位置处。
优选的，所述第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室和过桥的内壁及第一燃烧室、第二燃烧室和第三燃烧室与过桥连接处均设置有耐火层；所述第一燃烧室下部的侧壁、第二燃烧室下腔室下部的侧壁和第三燃烧室下腔室两个燃烧腔下部的侧壁均设置有掏灰门，所述掏灰门朝内的一面也设置有耐火层。
优选的，所述的耐火层由耐火材料构成，所述的耐火材料按如下重量份构成：石英砂35份、氧化锆40份、氧化镁55份、氧化硅15份、硅酸钾15份、硅酸镁10份、硅酸钠5份、硅酸锌9份、硼酸镁6份、高岭土35份、膨润土30份。
本发明的有益效果集中体现在，倾斜的进料管与送料机构相互配合，具有极强的通用性和稳定性且能提高燃料的利用率。具体来说，由于采用可调节支架安装料箱和螺旋送料器，在安装时螺旋送料器的出口可进行上下高度的调节，因此能够方便的与主体对接。同时，倾斜设置的进料管一方面降低了螺旋送料器的螺旋轴的负荷，增强了螺旋轴的稳定性，延长了使用寿命。另一方面由于惯性和抛物线的作用，可以让燃料颗粒更加分散的平铺在燃烧炉的炉排上，使燃烧更加的充分，降低了能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的右视图；
图4为图1的后视图；
图5为图2中A部放大图；
图6为燃烧炉的结构示意图；
图7为图6中B部放大图；
图8为图1中C部放大图。
具体实施方式
结合图1-8所示的一种新型多回程生物质热风炉，包括热风炉主体和送料机构，所述主体包括外壳1和位于外壳1内部的燃烧炉，所述外壳1与燃烧炉之间构成热风通道。燃烧炉用于燃烧生物质燃料，生物质燃料燃烧后产生的高温烟气与热风通道内的空气进行换热，然后经由送风设备抽送至用热设备进行使用。所述燃烧炉上设置穿出外壳1的进料管2，所述进料管2与送料机构连接。结合图2和3所示，所述送料机构包括可调节支架和设置在可调节支架上的料箱3。所述的可调节支架就是高度可进行调节的支架，所述可调节支架上设置螺旋送料器4，所述螺旋送料器4的进口与料箱3的落料口5相对，螺旋送料器4的出口与进料管2相对。料箱3内的燃料从落料口5处排入螺旋送料器4中，经过螺旋输送器4输送后进入进料管2内。所述进料管2由靠近螺旋送料器4的一端向另一端斜向下倾斜。本发明由于采用可调节支架安装料箱3和螺旋送料器4，在安装时螺旋送料器4的出口可进行上下高度的调节，因此能够方便的与主体对接。同时，倾斜设置的进料管2一方面降低了螺旋送料器4的螺旋轴的负荷，增强了螺旋轴的稳定性，延长了使用寿命。另一方面由于惯性和抛物线的作用，可以让燃料颗粒更加分散的平铺在燃烧炉的炉排上，使燃烧更加的充分，降低了能耗。
可调节支架的构成方式较多，例如：可调节支架可以是由支架本体6设置在千斤顶上构成，在千斤顶的带动下支架本体6可上下调整高度。可调节支架还可以是包括支架本体6和多根均匀固设在支架本体6底部的竖向套管，套管上沿竖向设置多个横向销孔。并在套管内设置内管，内管上设置一个横向销孔，紧定销穿过套管和内管上的横向销孔将套管和内管锁定，需要调整高度时，将紧定销取下进行调整即可。更好的做法还可以是，结合图2和5所示，所述可调节支架包括支架本体6和多根均匀设置在支架本体6底部的底脚7，所述底脚7由固定柱8、调节柱9和底盘10构成。所述固定柱8的上端与支架本体6的底部固接且内部设置螺纹通孔，所述调节柱9的外表面设置与螺纹通孔相配合的螺纹。调节柱9的上端位于螺纹通孔内，下端设置底盘10。所述底盘10与固定柱8之间的调节柱9上适配两个第一螺母11。这样一来，将调节柱9旋入固定柱8的螺纹通孔内即可将支架本体6降低，反之则可以将支架本体6升高。在高度调整到位后，将两个第一螺母11分别调整至靠近固定柱8处和靠近底盘10处，也就是如图5中所示的状态。这样一来，在应力时，第一螺母11可将力均匀的分散至固定柱8的下端面和底盘10的上端面，避免了调节柱9应力集中。
本发明料箱3的落料口5可直接与螺旋送料器4的进口连接，但为了便于检修，还可以是在料箱3的落料口5与螺旋送料器4的进口之间设置封口板，所述封口板在气缸的驱动下可封闭落料口5或打开落料口5，所述气缸设置在支架本体6上，也就是说封口板由气缸驱动，既可以关闭落料口5也可以打开落料口5。所述螺旋送料器4的出口与进料管2法兰连接，法兰连接的方式使螺旋送料器4的出口与进料管2之间的连接更加的牢固可靠，同时便于对送料机构进行拆卸和安装。为了进一步提高螺旋送料器4工作的稳定性，还可以在所述料箱3落料口5的外表面设置磁铁，所述磁铁以落料口5为中心对称分布。当燃料中含有金属屑和螺丝等金属物品时，磁铁可将其吸附在落料口5处，避免其掉入螺旋送料器4中。工作人员只需定期对落料口5处进行清理即可。
为了进一步提高本发明的性能，提高热利用率，更好的做法是本发明所述燃烧炉包括依次连通的第一燃烧室12、第二燃烧室13和第三燃烧室14。所述第一燃烧室12和第二燃烧室13之间、第二燃烧室13和第三燃烧室14之间分别通过过桥连通。所述第一燃烧室12上设置进料管2，所述第三燃烧室14上设置排烟口15。也就是说，燃料通过进料管2进入第一燃烧室12内部进行燃烧，燃烧产生的高温烟气从过桥达到第二燃烧室13，再从过桥到达第三燃烧室14，最后从排烟口15排出。为了使热风通道内的空气与高温烟气形成逆向对流换热，对应的在所述外壳1上与第一燃烧室12相对的位置设置与热风通道连通的出风口17，外壳1上与第三燃烧室14相对的位置设置与热风通道连通的进风口18。这样就提高了加热速度和加热效率，如图1中所示，高温烟气从主体左侧进入右侧排出，而热风通道内的空气从主体右侧进入左侧排出。
为了进一步提高换热的效率，更好的做法还可以是所述第二燃烧室13和第三燃烧室14分别由上腔室和下腔室构成且上腔室和下腔室之间通过若干根火管19连通。所述第三燃烧室14下腔室内部设置挡火除尘板20，所述挡火除尘板20将第三燃烧室14下腔室分隔为两个相互独立且分别与第三燃烧室14上腔室连通的燃烧腔。所述第一燃烧室12的上部通过第一过桥21与第二燃烧室13的上腔室连通，所述第二燃烧室13的下腔室通过第二过桥22与第三燃烧室14下腔室两燃烧腔中的一个连通，第三燃烧室14下腔室两燃烧腔中的另一个设置排烟口15。这样一来，如图1所示高温烟气走向就成了M形，一方面增加了烟气行程，和传热面积，使得热交换更充分，排烟温度更低。同时，伴随着高温烟气行程的增加，使得烟气中的颗粒物燃烧更加的充分，从而提高了燃料的利用率。另外，由于挡火除尘板20的存在，当高温烟气行进至挡火除尘板20处时，高温烟气中夹带的烟尘撞击到挡火除尘板20后堆积在第三燃烧室14的下腔室中，便于烟尘的收集，从而减少了第三燃烧室14的火管19内部积尘，保证传热效果不受影响。
除增加高温烟气行程来提高换热效率的做法外，还可以通过增加热风通道内空气的回程来提高换热效率，所述燃烧炉的第一燃烧室12、第二燃烧室13和第三燃烧室14呈一字型排布。如图1所示，所述外壳1与燃烧炉之间还设置有若干导流板16，外壳1、燃烧炉和导流板16之间构成迂回的热风通道。导流板16的作用在于使热风通道内的空气迂回前进，从而提高与高温烟气的换热效率，导流板16的具体设置方式较多，既可以是如图1中所示的，多个竖向的导流板16沿横向相互交错。也可以是在此基础上增加更多的横向的导流板16，构成横向和纵向相结合的迂回热风通道。还可以将所述过桥的截面设置为呈椭圆形。这样一来，一方面避免了应力集中导致的过桥拉裂问题，同时由于过桥横截面的增大，过桥也能起到均匀分布高温烟气的作用，使高温烟气能够更加分散的进入燃烧室，进而均匀的进入火管中进行散热，和传统方式相比热利用率更高。如图中所示，也就是第一过桥21和第二过桥22的截面均为椭圆形。
由于火管19与热风通道的接触面积远远大于上腔室或下腔室与热风通道的接触面积，因此火管19是高温烟气与热风通道内的空气进行换热的主要位置。但由于火管19的横截面较小，高温烟气夹带的大量烟尘容易在火管19处堆积，造成火管19堵塞，进而造成气爆现象的发生，严重的影响生产安全。同时传统的热风炉，其上腔室为全封闭结构，一旦火管19堵塞或上腔室内烟尘较多时，需要解刨炉膛，检修时费时费力。为此本发明还可以进一步改进为所述第二燃烧室13和第三燃烧室14上腔室的上部穿过外壳1的上表面且顶面由可拆卸的防火盖板24构成。所述防火盖板24处设置密封组件，如图7所示，所述密封组件包括沿上腔室的内壁设置的方槽25和设置在方槽25内的石墨盘根26，所述上腔室在防火盖板24处的密封由防火盖板24的下表面压紧石墨盘根26构成。所述防火盖板24通过压紧组件压紧，如图8所示，所述压紧组件包括多根固定在外壳1上的竖向的螺杆27，所述螺杆27以防火盖板24为中心对称分布。每一根螺杆27上适配一个呈圆形的压块28，所述压块28的中部固定设置一个与螺杆27相配合且贯穿压块28上下表面的第二螺母29，所述第二螺母29位于压块28的偏心位置处。这样一来，通过旋转第二螺母29就可以实现压块28的上移和下移，实现对防火盖板24的压紧。
本发明的第一燃烧室12作为燃料燃烧的主要场所，其内部的温度高、压力大，高温烟气在不断上升的过程中，对第一燃烧室12的顶面的力尤其集中，因此，更好的做法是，所述第一燃烧室12的顶面由与第一燃烧室12主体焊接的弧形的封头盖23构成，如图1所示，封头盖23的设置一方面避免了应力集中使第一燃烧室12的结构强度更高，使用寿命更长，另一方面，弧形的封头盖23减小了热空气流动的阻力，使热风通道内的空气流动更加的顺畅，提高了换热效率。
热风炉的燃烧炉由于长期受到高温烟气的腐蚀，更好的做法是所述第一燃烧室12、第二燃烧室13、第三燃烧室14和过桥的内壁及第一燃烧室12、第二燃烧室13和第三燃烧室14与过桥连接处均设置有耐火层30。耐火层30的设置位置既可以是将第一燃烧室12、第二燃烧室13、第三燃烧室14和过桥的内壁全部覆盖，也可以是只在重点区域设置耐火层30，例如各燃烧室与过桥的焊接部位。为了便于清理燃烧炉内部的积灰，还可以在所述第一燃烧室12下部的侧壁、第二燃烧室13下腔室下部的侧壁和第三燃烧室14下腔室两个燃烧腔下部的侧壁均设置有掏灰门31，所述掏灰门31朝内的一面也设置有耐火层30。从而避免掏灰门被烧穿或烧变形。
所述的耐火层30由耐火材料构成，所述的耐火材料按如下重量份构成：石英砂35份、氧化锆40份、氧化镁55份、氧化硅15份、硅酸钾15份、硅酸镁10份、硅酸钠5份、硅酸锌9份、硼酸镁6份、高岭土35份、膨润土30份。
本发明所述的耐火层通过以下方法制成：
a、将氧化锆、氧化镁、氧化硅、硅酸钾、硅酸镁、硅酸钠、硅酸锌、硼酸镁混合后粉碎至300-350目，制得混合粉料。
b、将石英砂、混合粉料、高岭土、膨润土混合后，按固液重量比5.5:1加入水，混合搅拌均匀制得耐火材料。
c、将耐火材料涂覆在工件处经自然干燥或高温干燥构成耐火层30。
通常耐火层30的厚度在2cm以上，但具体的厚度需要根据实际情况进行设置。
取两组尚未安装的掏灰门31门板，每组各3个，其中一组中的3个掏灰门门板涂覆本发明所述的耐火涂料且厚度分别为2cm、3cm和4cm，另一组中的3个掏灰门门板涂覆申请号为201410291620.5的专利文件所述的常规耐火涂料且厚度分别为2cm、3cm和4cm。两组掏灰门31门板均在200℃下干燥5小时，然后取出分别进行耐高温实验。
根据上表可以看出，本发明所述的耐火材料构成的耐火层30，不仅材料成本极低且其耐高温性能极高，与常规的耐火材料相比，其耐高温的上限得到大大的提升。
Claims (10)
1.一种新型多回程生物质热风炉，其特征在于：包括热风炉主体和送料机构，所述主体包括外壳(1)和位于外壳(1)内部的燃烧炉，所述外壳(1)与燃烧炉之间构成热风通道；所述燃烧炉上设置穿出外壳(1)的进料管(2)，所述进料管(2)与送料机构连接；所述送料机构包括可调节支架和设置在可调节支架上的料箱(3)，所述可调节支架上设置螺旋送料器(4)，所述螺旋送料器(4)的进口与料箱(3)的落料口(5)相对，螺旋送料器(4)的出口与进料管(2)相对；所述进料管(2)由靠近螺旋送料器(4)的一端向另一端斜向下倾斜。
2.根据权利要求1所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述可调节支架包括支架本体(6)和多根均匀设置在支架本体(6)底部的底脚(7)，所述底脚(7)由固定柱(8)、调节柱(9)和底盘(10)构成；所述固定柱(8)的上端与支架本体(6)的底部固接且内部设置螺纹通孔，所述调节柱(9)的外表面设置与螺纹通孔相配合的螺纹；调节柱(9)的上端位于螺纹通孔内，下端设置底盘(10)；所述底盘(10)与固定柱(8)之间的调节柱(9)上适配两个第一螺母(11)。
3.根据权利要求2所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述料箱(3)的落料口(5)与螺旋送料器(4)的进口之间设置封口板，所述封口板在气缸的驱动下可封闭落料口(5)或打开落料口(5)，所述气缸设置在支架本体(6)上；所述螺旋送料器(4)的出口与进料管(2)法兰连接。
4.根据权利要求3所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述料箱(3)落料口(5)的外表面设置磁铁，所述磁铁以落料口(5)为中心对称分布。
5.根据权利要求4所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述燃烧炉包括依次连通的第一燃烧室(12)、第二燃烧室(13)和第三燃烧室(14)；所述第一燃烧室(12)和第二燃烧室(13)之间、第二燃烧室(13)和第三燃烧室(14)之间分别通过过桥连通；所述第一燃烧室(12)上设置进料管(2)，所述第三燃烧室(14)上设置排烟口(15)；所述外壳(1)上与第一燃烧室(12)相对的位置设置与热风通道连通的出风口(17)，外壳(1)上与第三燃烧室(14)相对的位置设置与热风通道连通的进风口(18)。
6.根据权利要求5所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述第二燃烧室(13)和第三燃烧室(14)分别由上腔室和下腔室构成且上腔室和下腔室之间通过若干根火管(19)连通；所述第三燃烧室(14)下腔室内部设置挡火除尘板(20)，所述挡火除尘板(20)将第三燃烧室(14)下腔室分隔为两个相互独立且分别与第三燃烧室(14)上腔室连通的燃烧腔；所述第一燃烧室(12)的上部通过第一过桥(21)与第二燃烧室(13)的上腔室连通，所述第二燃烧室(13)的下腔室通过第二过桥(22)与第三燃烧室(14)下腔室两燃烧腔中的一个连通；第三燃烧室(14)下腔室两燃烧腔中的另一个设置排烟口(15)。
7.根据权利要求6所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述燃烧炉的第一燃烧室(12)、第二燃烧室(13)和第三燃烧室(14)呈一字型排布；所述外壳(1)与燃烧炉之间还设置有若干导流板(16)，外壳(1)、燃烧炉和导流板(16)之间构成迂回的热风通道；所述过桥的截面呈椭圆形。
8.根据权利要求7所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述第一燃烧室(12)的顶面由弧形的封头盖(23)构成，所述第二燃烧室(13)和第三燃烧室(14)上腔室的上部穿过外壳(1)的上表面且顶面由可拆卸的防火盖板(24)构成；所述防火盖板(24)处设置密封组件，所述密封组件包括沿上腔室的内壁设置的方槽(25)和设置在方槽(25)内的石墨盘根(26)，所述上腔室在防火盖板(24)处的密封由防火盖板(24)的下表面压紧石墨盘根(26)构成；所述防火盖板(24)通过压紧组件压紧，所述压紧组件包括多根固定在外壳(1)上的竖向的螺杆(27)，所述螺杆(27)以防火盖板(24)为中心对称分布；每一根螺杆(27)上适配一个呈圆形的压块(28)，所述压块(28)的中部固定设置一个与螺杆(27)相配合且贯穿压块(28)上下表面的第二螺母(29)，所述第二螺母(29)位于压块(28)的偏心位置处。
9.根据权利要求8所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述第一燃烧室(12)、第二燃烧室(13)、第三燃烧室(14)和过桥的内壁及第一燃烧室(12)、第二燃烧室(13)和第三燃烧室(14)与过桥连接处均设置有耐火层(30)；所述第一燃烧室(12)下部的侧壁、第二燃烧室(13)下腔室下部的侧壁和第三燃烧室(14)下腔室两个燃烧腔下部的侧壁均设置有掏灰门(31)，所述掏灰门(31)朝内的一面也设置有耐火层(30)。
10.根据权利要求9所述的新型多回程生物质热风炉，其特征在于：所述的耐火层(30)由耐火材料构成，所述的耐火材料按如下重量份构成：石英砂35份、氧化锆40份、氧化镁55份、氧化硅15份、硅酸钾15份、硅酸镁10份、硅酸钠5份、硅酸锌9份、硼酸镁6份、高岭土35份、膨润土30份。
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