CN109642461A - 移动式单元及输送材料和去除灰尘的方法 - Google Patents

移动式单元及输送材料和去除灰尘的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及处理矿井隧道中的含尘空气并且特别地是涉及包括除尘系统(25)的、用于矿井隧道的移动式单元(10)和在矿井隧道中输送材料和去除灰尘的方法。为了允许在不过度地限制开采装备的尺寸(特别是截面)或不使隧道的截面过度地过大的情况下将采矿装备从隧道的工作面移走或更换采矿装备,提出了用于矿井隧道的移动式单元(10),包括输送系统(95),该输送系统(95)具有第一转移区域和第二转移区域(15、20),和除尘系统(25),其中所述输送系统(95)被布置用以在所述第一转移区域(15)中接收开采的材料,以将所接收的开采的材料输送到所述第二转移区域(20),并且在所述第二转移区域(20)处分配所接收的并且输送的开采的材料,其中所述除尘系统(25)被布置用以接收含尘空气,以从含尘空气提取灰尘并且排出从中提取出灰尘的空气,其中所述移动式单元(10)还包括用于分别从所述第一转移区域和/或第二转移区域(15、20)收集含尘空气的第一灰尘收集器和/或第二灰尘收集器(30、35),其中所述第一灰尘收集器和/或第二灰尘收集器(30、35)被布置用以将所收集的含尘空气供应到所述除尘系统(25),以用于灰尘提取。

Description

移动式单元及输送材料和去除灰尘的方法
技术领域
本发明涉及矿井隧道中的含尘空气的处理并且特别涉及包括除尘系统的、用于矿井隧道的移动式单元以及在矿井隧道中输送材料和去除灰尘的方法。
背景技术
将开采过程中产生的灰尘提取出来的常规方法包括使用与静止除尘器组合的排放管道系统。除尘器产生负压并且使含尘空气通过排放管道系统被收集起来,排放管道系统通常是刚性的(以便承受负压)并且具有相当大的直径(以允许足够大的空气体积通过)。在进一步开发隧道的过程中,随着工作面前进,开采装备也相继地向前,而最终,用于含尘空气的管道系统也延伸。
通常,开发了具有在4×4m和5×5m之间的断面的开采入口或生产隧道。当在隧道上的工作完成时,整个灰尘收集装置(特别是管道系统)被移走,使得也存在足够的间隙用于将开采装备从工作面移走(例如,移到新的位置)。否则刚性管道系统可能不允许开采装备通过。
还存在用于输送含尘空气的、具有正压和柔性管道系统的装置,而这些需要将另外的通风机安装在开采机器上或者安装在开采机器附近,所述另外的通风机将所需的空气流吹向过滤器的方向。这种装置要求额外的动力和空间。同样,与刚性管道系统问题类似的问题对于这些装置也适用。
在所意图的隧道相当长的情形中,生产时间(在此期间,开采装备不需要从工作面移走)和拆除灰尘收集装置所需的时间的比率是这样的性质,即,拆除灰尘收集装置所需的时间(如果有的话)仅是次要关注的事。
然而,在仅存在相当短的隧道的情形中,例如,主隧道的分支,或者在需要或期望相当频繁地更换或交换开采装备的情形中,上述的比率变小,使得拆除灰尘收集装置所需的努力和时间变得值得关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种上面所论述的常规方法的替代方案,其允许在不过度地限制开采装备的尺寸(特别是截面)或者在不使隧道的截面过度地过大的情况下将开采装备从隧道的工作面移走或更换开采装备。
根据第一方面,该目的通过如权利要求1所限定的用于矿井隧道的移动式单元而得以解决,即,移动式单元包括:输送系统,其具有第一转移区域和第二转移区域;和除尘系统,其中输送系统被布置用以在第一转移区域中接收开采的材料,以将所接收的开采的材料输送到第二转移区域并且在第二转移区域处分配所接收并且所输送的开采的材料,其中除尘系统被布置用以接收含尘空气,以从含尘空气提取灰尘并且将从中提取出灰尘的空气排出,其中移动式单元还包括用于分别从第一转移区域和/或第二转移区域收集含尘空气的第一灰尘收集器和/或第二灰尘收集器,其中第一灰尘收集器和/或第二灰尘收集器被布置用以将所收集的含尘空气供应到除尘系统,以用于灰尘提取。
在上面论述的常规装置中,用于运输开采的材料的卡车或另一种装置可以直接地接近开采装备。本发明允许除尘系统被布置在开采装备和卡车或运输装置之间,因为输送系统允许接收和分配开采的材料,使得除尘系统不阻挡材料流动。
灰尘收集器提供,也将额外的灰尘以含尘空气的形式带到除尘系统,该额外的灰尘出现在第一转移区域和/或第二转移区域处,因此额外的转移点不会(明显地)阻碍灰尘提取。
此外,移动式单元能够根据开采过程相应的需要而被重新定位,例如,能够将移动式单元前进,以便在移动式单元的前进时跟随开采装备,或者能够将移动式单元移走,以便为移走(或更换)开采装备让路。
移动式单元还具有细长设计,即不需要很多空间。移动式单元也是节能的,因而与常规装置相比消耗较少的动力。
根据另一方面,上面内容的替代方案或与上面内容相组合,本发明的目的通过如权利要求11所限定的移动式单元而得到解决,即,移动式单元包括:输送系统,其具有第一转移区域和第二转移区域;和除尘系统,其中输送系统被布置用以在第一转移区域中接收开采的材料,以将所接收的开采的材料输送到第二转移区域并且在第二转移区域处分配所接收并且所输送的开采的材料,其中除尘系统被布置用以接收含尘空气,以从含尘空气提取灰尘并且将从中提取出灰尘的空气排出,其中除尘系统包括用于灰尘提取的干式过滤器单元。
在某些常规的可移动的或移动式开采装备中,湿式过滤器系统被设置作为装备本身的组成部分。本发明人认识到,在本发明的背景下,即,在以组合的方式设置的输送系统和除尘系统的装置中,可以有利地是使用干式过滤器单元来代替在其它开采装备中的已知的湿式过滤器。
在优选实施例中,移动式单元还包括被布置成连接到外部单元的热交换器,外部单元在移动式单元的外部,其中热交换器被布置用以从外部单元接收具有第一温度的流体,以导致从流体传递到在除尘系统内部流动的空气的热传递并且将具有比第一温度低的第二温度的流体返回到外部单元。
含尘空气或从中提取出灰尘的空气在除尘系统中或围绕除尘系统的流动也允许输送热量,使得热交换器能够将从外部单元接收的热量传递(例如,经由冷却液体,如水或油)到流动的空气,因此所传递的热量被空气运输带走。热交换器优选地是被布置成使得热被传递到从中已经(至少部分地)去除了灰尘的空气,以允许较高的效率并且避免灰尘和热交换器之间的相互作用(例如,避免或至少部分地减少阻塞管道、磨损或其它可能的损伤)。除了将热交换器放置在除尘系统的空气流中而不是通风机的空气流以外,已知的热交换器(其例如在开采环境中的、在由轴向通风机产生的空气流中使用)可以在不需要太多修改的情况下使用。
根据另一个优选实施例,除尘系统包括风扇单元、过滤器单元和扩散器单元。
风扇单元可以将空气抽吸通过过滤器单元和/或将空气推入过滤器单元中,而扩散器单元将空气引导到期望的方向,并且形成期望的流动断面,例如以允许与由矿井提供的新鲜空气进行交换。
扩散器单元优选地是处在该装置的下游侧,以为排出的空气提供方向,以便不干扰整个开采操作。维持和延长风扇单元的寿命的方式是将过滤器单元定位在风扇单元的上游,使得风扇单元在(较)干净的空气环境的情况下操作。然而,假如风扇单元对含尘空气中的灰尘有抵抗力,则风扇单元和过滤器单元的顺序也可以被颠倒过来。另外可能的是,提供多个这样的例子:所述单元中的任一个是串联的。
根据上述实施例的优选变型,风扇单元包括径向风扇、轴向风扇和消声器中的至少一个。
风扇的细节可以根据使用移动式单元的环境的特点来选择,同时消声器有助于减少噪音,从而允许为在移动式单元附近的人员减少压力。
根据上述实施例的优选变型,过滤器单元是干式过滤器单元。
尽管在某些常规的可移动的或移动式开采装备中,在移动式应用中提供了“机载”式的湿式过滤器单元,但是这不适用于干式过滤器,因为干式过滤器通常被认为要求太多空间,使得干式过滤器仅在静止应用中提供。
然而,干式过滤器的明显的优点在于:可能达到的更高的灰尘去除效率(几乎99.999%),干式过滤器具有高于湿式过滤器灰尘去除能力的能力。另一方面是湿式过滤器的限制,所述限制是就灰尘浓度水平和在灰尘去除过程中对液体(通常是水)的需要方面的,然而,通常所述液体不能够完全从排出的空气中去除。换句话说,由于过程或环境条件,存在甚至不可能使用湿式过滤器的环境。
在另外的优选实施例中,第一灰尘收集器和第二灰尘收集器各自包括用于分别至少部分地封围第一转移区域和第二转移区域的通道。
这种通道限定了围绕转移区域的区域,相应的灰尘收集器(例如通过负压)从所述区域收集含尘空气,同时通道进一步确保含尘空气到达灰尘收集器。通道是部分地被封围的通路。壁(即,用以产生通道的限制)可以是刚性的或柔性的,例如,由钢制成的箱形外壳或由橡胶制成的悬在缆线上的帘幕。
灰尘收集器的可能形状(可能包括帘幕、钢箱或类似元件)可以是倒U形状或门形状。
技术人员将会理解的是,形状的设计(第一灰尘收集器和第二灰尘收集器可以被不同地设计),特别是为了改进空气速度和良好的灰尘吸收能力的目的,可以利用计算机流体动力学模拟来完成,即,通过使设计适合于每一种实施方式的特定需要来完成形状的设计。
根据另外的优选实施例,除尘系统被布置成连接到用于接收含尘空气的排放通道。
尽管除尘系统原则上可以从一般区域(例如,在移动式单元前面)收集含尘空气,但是提供含尘空气从其原始点(即,开采装备的工作面或头部)到除尘系统的强迫转移是有益的,同时用于这种强迫转移的装置可能已经在常规的开采装备中被提供,如果这种装备被布置成连接到用于将含尘空气输送到常规已知的静止除尘系统的管道的话。
在另外的优选实施例中,第二转移区域被布置用以将开采的材料分配到卡车。
本发明不限于将材料分配到卡车,因为例如另外的常规输送系统也可以被设置用于进一步运输开采的材料。然而,通过卡车运输提供了这样的益处:例如,在开采装备将从工作面移走的情况下,通过卡车运输,不存在或仅存在很少的需要移走的另外的装备。
在优选实施例中,移动式单元还包括允许将移动式单元移动的底架。
底架可以是自推进式的或被动式的(即,其未设置自有的驱动器)并且允许移动式单元的容易且方便的移动性。替代地是,移动式单元可以被布置用于被钩挂(例如,通过千斤顶升起并且被移走)或者可以包括其它用于移动的装置,例如,滑板、滑撬等。即使,特别是在操作的容易性方面,移动式单元通过其自身的移动性也是优选的,术语“移动式单元”应被理解为也包括没有底架或滑板或滑撬的单元,只要这样的单元可以在开采隧道的界限内被操作和移动而不需要大部分的拆卸。
根据另外的优选实施例,除尘系统平行于输送系统布置并且被布置用以从在第一转移区域前方的区域接收含尘空气并且将从中提取出灰尘的空气排出到第二转移区域后方的区域。
优选地是,空气穿过除尘系统的流动的大致方向和开采的材料在输送系统中或输送系统上的运输方向一致(即,平行),使得输送系统和除尘系统紧挨着彼此布置并且因而共享可利用的空间的截面。
根据另一方面,本发明的目的通过权利要求12中所限定的一种在矿井隧道中输送材料和去除灰尘的方法来实现,即,所述方法包括以下步骤:在矿井隧道中移动具有输送系统和除尘系统的移动式单元,使得输送系统的第一转移区域被定位用以从开采机器接收开采的材料;在第一转移区域中通过输送系统接收开采的材料;通过输送系统将接收的开采的材料输送到输送系统的第二转移区域;在第二转移区域处分配所接收并且所输送的开采的材料;从开采机器的区域通过除尘系统接收含尘空气;将灰尘从含尘空气提取出来;以及排放从中提取出灰尘的空气,其中方法还包括分别从第一转移区域和/或第二转移区域收集含尘空气,以及将所收集的含尘空气供应到除尘系统,以进行灰尘提取。
关于所述方法及所述方法的优选实施例的有利的、优选的实施例和细节,参考上面关于切割机器组件描述的相对应的方面和实施例。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的优选实施例,在附图中:
图1:示出了根据本发明的实施例的移动式单元的立体图;
图2:示出了图1中图示的移动式单元的侧视图;
图3:示出了图1和图2中所示的移动式单元与开采机器和卡车一起的立体图;
图4:示出了根据本发明的另一个实施例的移动式单元的示意图;以及
图5:示出了根据本发明的另一个实施例的在矿井隧道中输送材料和去除灰尘的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的移动式单元10的立体图。
移动式单元10包括平行于输送系统(在该立体图中未示出,参见图4)布置的除尘系统25。除尘系统25包括:连接到开采机器的排放通道(参见图3)的连接器65、风扇单元40、过滤器单元45和扩散器单元50,它们沿着移动式单元10的纵向轴线以此顺序布置。
移动式单元10进一步设置有底架70,底架70允许移动式单元10的独立移动。输送系统具有:位于移动式单元10的向前方向(即,靠近开采机器(参见图3))上的第一转移区域15和被布置在移动式单元10的向后侧上的第二转移区域20。第一转移区域15和第二转移区域20分别地被容纳在第一灰尘收集器30和第二灰尘收集器35中,第一灰尘收集器30和第二灰尘收集器35通过通道55、60封围住区域15、20。第一灰尘收集器30和第二灰尘收集器35分别被设置成使得它们通过负压收集在第一转移区域15和第二转移区域20中的灰尘,其中所产生的含尘空气通过第一灰尘收集器30和第二灰尘收集器35被转送到除尘系统25。
图2示出了图1中图示的移动式单元10的侧视图。
如例如可以从图2看到的那样,移动式单元10静置在底架70上,底架70通过被设置在底架上的轮子而允许移动式单元10移动。
在图2的布置中,开采机器(参见图3)被设置在左侧并且将开采的材料提供到第一转移区域15,同时还将含尘空气提供到除尘系统25的连接器65。只要通道55、60或者更一般地说是灰尘收集器30、35充分地收集在第一转移区域15和第二转移区域20处产生的灰尘,通道55、60就不必需一直向下延伸到地表面水平,底架70的轮子则静置在地表面水平上。
第二转移区域20被设置在图2中所示的布置的右侧并且被布置用以接收任何种类的容器(比如卡车),开采的材料从输送系统分配到该容器内(参考图3或图4)。
图3示出了图1和图2中所示的移动式单元10与开采机器75和卡车80一起的示意图。
如图3所示,移动式单元25被设置在开采机器75和卡车80之间。
开采机器75将开采的材料提供到第一转移区域15,在第一转移区域15处,开采的材料被输送系统接收并且被转送到第二转移区域20,在第二转移区域20处,开采的材料被输送系统分配到卡车80。
同时,含尘空气以常规方式被开采机器75收集起来并且经由开采机器75的排放通道115和连接器65转送到除尘系统25。
在除尘系统25中,灰尘被从空气提取出来或去除,并且从中提取出灰尘的空气通过扩散器单元50排出。
通过管道系统85和/或通道90,新鲜空气通过矿井被提供到移动式单元10附近的区域。
图4示出了根据本发明的另一个实施例的移动式单元10的示意图。
如从图4能够看到的那样,在移动式单元10中,除尘系统的风扇单元40、过滤器单元45和扩散器单元50被设置成平行于具有第一转移区域15和第二转移区域20的输送系统95。
输送系统95在第一转移区域处接收开采的材料并且如图4中的虚线箭头图示的,在第二转移区域20处分配所接收的开采的材料。在图4中,仅第二转移区域20设置有灰尘收集器35,其中,通道60封围转移区域20。
灰尘收集器35被布置用以将在第二转移区域20处收集的含尘空气转送到除尘系统,更具体地是,转送到除尘系统的连接器65。
在连接器65处,除尘系统不仅从灰尘收集器35而且也从开采机器(参见图3)接收含尘空气。空气穿过风扇单元40,风扇单元40包括轴向风扇105和消声器110。而且,含尘空气到达过滤器单元45,此处,灰尘被去除并且从空气中被提取出来。过滤器单元45进一步设置有热交换器100,热交换器100用于冷却开采机器的部件,如图4中的双头箭头图示的。最终,从中提取出灰尘的空气到达扩散器50,在此处,空气从除尘系统排出,同时如图4所图示的那样,扩散器单元50和通道60的组合提供排出的空气的方向。
图5示出了根据本发明的另一个实施例的在矿井隧道中输送材料和去除灰尘的方法的流程图。
在输送材料和去除灰尘的方法的第一步骤200中,根据本发明的移动式单元,即,具有输送系统和除尘系统的移动式单元,在矿井隧道中移动到一个位置,使得输送系统的第一转移区域能够从开采机器接收开采的材料。
在方法的第一“分支”中,通过输送系统,开采的材料在第一转移区域中被接收(步骤205),之后是将所接收的开采的材料输送到输送系统的第二转移区域的输送步骤210,在此处,在步骤215,将所接收并且所输送的开采的材料分配。
同时,即,方法的第二“分支”,在步骤220,除尘系统从开采机器的区域接收含尘空气。在提取步骤225,从含尘空气提取灰尘,其中从中提取出灰尘的空气在步骤230中被排出。
而且,方法包括分别从第一转移区域和/或第二转移区域收集(步骤235)含尘空气的步骤和将所收集的含尘空气供应(步骤240)到用于灰尘提取(步骤225)的除尘系统的步骤。
应注意的是,此处图示的过程通常是连续的过程,使得在实际实施方案中,基本上所有的步骤205至240都是同时发生的。
小截面中,切割机器不能够在常规刚性排放管道系统下方行走(tram)回来,本发明的实施例允许可替代的方式,即,例如,移动式除尘单元直接定位在切割机器后面,切割机器能够在需要切割机器改变地方的情况下从巷道(heading)中行走出来。在该示例中,移动式单元包括移动式除尘器单元、轴向或径向风扇单元、空气排出扩散器、用以将所切割的材料从机器转移到卡车的集成式输送机、用以将来自排出到卡车的输送机的灰尘提取出来的集成式灰尘收集箱和用于独立地有轨输送的底架,其中将用于开采机器的冷却单元集成提供到除尘器的空气排出扩散器中。
此外,在示例中,除尘器(包括风扇和用于排放清洁过(的)空气的扩散器)配备有用于行走的底架,以便能够与开采机器一起移动到巷道外。用于排出清洁过(的)空气的扩散器指向巷道的侧壁,以便允许通过柔性通风管道系统或经由空气通道与在巷道的相对侧处由矿井所提供的新鲜空气供应进行交换。
在该移动式单元中,输送机被集成,以便将所切割的材料从在除尘器前面的开采机器转移到被定位在该单元后面的卡车。
在该转移输送机的排出部分中,集成了用以将来自排出到卡车的输送机的灰尘提取出来的灰尘收集箱。抽吸装置在该区域中产生减压,以收集被直接地馈送到除尘器单元内的灰尘。
尽管在附图中,上面论述的方面以组合的方式示出,但是本文中描述的不同方面也能够单独地应用。
附图标记列表
10 移动式单元
15 第一转移区域
20 第二转移区域
25 除尘系统
30 第一灰尘收集器
35 第二灰尘收集器
40 风扇单元
45 过滤器单元
50 扩散器单元
55 通道
60 通道
65 连接到排放通道的连接器
70 底架
75 外部单元/开采机器
80 卡车
85 新鲜空气管道
90 新鲜空气通道
95 输送系统
100 热交换器
105 轴向风扇
110 消声器
115 排放通道
200 移动
205 接收开采的材料
210 输送开采的材料
215 分配开采的材料
220 接收含尘空气
225 提取灰尘
230 排出空气
235 收集含尘空气
240 供应含尘空气

Claims (12)

1.一种用于矿井隧道的移动式单元(10),包括:
输送系统(95),具有第一转移区域和第二转移区域(15、20),和
除尘系统(25),
其中所述输送系统(95)被布置用以在所述第一转移区域(15)中接收开采的材料,以将所接收的所述开采的材料输送到所述第二转移区域(20)并且在所述第二转移区域(20)处分配所接收的并且输送的所述开采的材料,
其中,所述除尘系统(25)被布置用以接收含尘空气,以从所述含尘空气提取灰尘并且排出从中提取出灰尘的空气,
其中,所述移动式单元(10)还包括用于分别从所述第一转移区域和/或所述第二转移区域(15、20)收集含尘空气的第一灰尘收集器和/或第二灰尘收集器(30、35),其中所述第一灰尘收集器和/或所述第二灰尘收集器(30、35)被布置用以将所收集的所述含尘空气供应到所述除尘系统(25),以用于灰尘提取。
2.根据权利要求1所述的移动式单元(10),还包括:
热交换器(100),其被布置用于连接到外部单元(75),所述外部单元(75)在所述移动式单元(100)外部,
其中,所述热交换器(100)被布置用以从所述外部单元接收具有第一温度的流体,以导致从所述流体到在所述除尘系统内部流动的空气的热传递,并且用以将具有比所述第一温度低的第二温度的所述流体返回到所述外部单元。
3.根据权利要求1或2所述的移动式单元(10),其中,所述除尘系统(25)包括风扇单元(40)、过滤器单元(45)和扩散器单元(50)。
4.根据权利要求3所述的移动式单元(10),其中,所述风扇单元(40)包括径向风扇、轴向风扇(105)和消声器(110)中的至少一个。
5.根据权利要求3或4所述的移动式单元(10),其中,所述过滤器单元(45)是干式过滤器单元。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的移动式单元(10),其中,所述第一灰尘收集器和所述第二灰尘收集器(30、25)各自包括通道(55、60),所述通道(55、60)用于分别至少部分地封围所述第一转移区域和所述第二转移区域(15、20)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的移动式单元(10),其中,所述除尘系统(25)被布置用于连接到用于接收含尘空气的排放通道(115)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的移动式单元(10),其中,所述第二转移区域(20)被布置用于将开采的材料分配到卡车(80)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的移动式单元(10),还包括允许所述移动式单元(10)移动的底架(70)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的移动式单元(10),其中,所述除尘系统(25)被布置成平行于所述输送系统(95),并且被布置用以从在所述第一转移区域(15)前方的区域接收含尘空气并且将从中提取出灰尘的空气排出到所述第二转移区域(20)后方的区域。
11.一种用于矿井隧道的移动式单元(10),包括:
输送系统(95),具有第一转移区域和第二转移区域(15、20),和
除尘系统(25),
其中所述输送系统(95)被布置用以在所述第一转移区域(15)中接收开采的材料,以将所接收的所述开采的材料输送到所述第二转移区域(20)并且在所述第二转移区域(20)处分配所接收的并且输送的所述开采的材料,
其中,所述除尘系统(25)被布置用以接收含尘空气,以从所述含尘空气提取灰尘并且排出从中提取出灰尘的空气,
其中,所述除尘系统(25)包括用于灰尘提取的干式过滤器单元(45)。
12.一种在矿井隧道中输送材料和去除灰尘的方法,包括以下步骤:
移动(200),在矿井隧道中移动(200)具有输送系统(95)和除尘系统(25)的移动式单元(10),使得所述输送系统(95)的第一转移区域(15)被定位用以从开采机器(75)接收开采的材料,
接收(205),通过所述输送系统(95)在所述第一转移区域(15)中接收(205)开采的材料,
输送(200),通过所述输送系统(95)将所接收的所述开采的材料输送(200)到所述输送系统(95)的第二转移区域(20),
分配(215),在所述第二转移区域(20)处分配(215)所接收并且输送的所述开采的材料,
接收(220),通过所述除尘系统(25)从所述开采机器(75)的区域接收(220)含尘空气,
提取(225),从所述含尘空气提取(225)灰尘,和
排出(230),排出(230)从中提取出灰尘的空气,
其中,所述方法还包括分别从所述第一转移区域和/或所述第二转移区域(15、20)收集(235)含尘空气,以及
将所收集的所述含尘空气供应(240)到所述除尘系统(25),以进行灰尘提取(225)。
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