CN110645061A - 切除低压加热器的双机回热系统及其一次调频方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种切除低压加热器的双机回热系统及其一次调频方法，该双机回热系统包括低压加热器和用于切除低压加热器的控制装置，低压加热器按照热力参数由高至低排列，依次编号为A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器，A组低压加热器一侧设置有第一水侧旁路，B组低压加热器一侧设置有第二水侧旁路，C组低压加热器一侧设置有第三水侧旁路，当电网频率下降时，控制装置切断低压加热器，从而释放出低压加热器抽汽的蓄能，借此，本发明具有实现了一次调频快速加负荷的功能的优点。

Description

切除低压加热器的双机回热系统及其一次调频方法
技术领域
本发明属于火力发电技术领域，特别涉及一种切除低压加热器的双机回热系统及其一次调频方法。
背景技术
目前，随着材料高温性能的持续提升，燃煤发电机组的蒸汽参数不断提高，以获得更高的循环效率，进一步降低机组的煤耗，减少温室气体和其它污染物排放。提高蒸汽参数，是提高发电系统循环效率的最直接途径之一。
随着电力行业的不断发展，风电、太阳能等新能源发电比重逐年上升，但新能源电源的可调性较差，电网之间联络线功率较大，一旦跳闸，受端电网电源需要快速增加负荷。基于以上原因，电网对机组的一次调频品质、负荷调节能力要求越来越高。大容量机组采用二次再热，再热容积大，负荷调节迟缓，并且大容量汽轮机一般无调节级，采用节流配汽。由于节流配汽相比调节级喷嘴配汽能提高机组额定工况下的运行效率，今后在大容量火电机组中节流配汽的机组比例还会不断增加。对于这类机组而言，其最经济的运行方式是高压调门全开滑压运行。但由于调门全开，也即失去了调门继续开大快速增加机组负荷的能力，如何满足电网调度对机组一次调频的性能要求是个很大的问题。尤其在当前特高压电网和大规模直流输电的背景下，一旦由于输电线路故障，造成受电端供电负荷缺失，电网频率快速下降，需要本地机组快速增加负荷以实现一次调频功能，故这些节流配汽机组的经济运行方式和一次调频能力之间存在较大的矛盾。
但是，为降低节流损失，汽轮机调阀接近全开，为了满足一次调频的性能要求，不得不关小高压调门，采用调门节流运行的方式，牺牲了较大的经济性，尤其在低负荷下，调门的节流损失更大。
发明内容
本发明提出一种切除低压加热器的双机回热系统及其一次调频方法，实现了一次调频快速加负荷的功能。
本发明的技术方案是这样实现的：一种切除低压加热器的双机回热系统，该双机回热系统包括低压加热器和用于切除低压加热器的控制装置，低压加热器按照热力参数由高至低排列，依次编号为A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器；
A组低压加热器一侧设置有第一水侧旁路，第一水侧旁路上设置有第一调节阀，第一调节阀和控制装置电连接；
B组低压加热器一侧设置有第二水侧旁路，第二水侧旁路上设置有第二调节阀，第二调节阀和控制装置电连接；
C组低压加热器一侧设置有第三水侧旁路，第三水侧旁路上设置有第三调节阀，第三调节阀和控制装置电连接。
作为一种优选的实施方式，双机回热系统包括锅炉、主汽轮机、回热式小汽轮机、凝汽器、A组低压加热器、B组低压加热器、C组低压加热器、除氧器和高压加热器；
锅炉包括第一排汽口和第二排汽口；
主汽轮机包括汽轮机超高压汽缸、汽轮机高压汽缸、汽轮机中压汽缸和汽轮机低压汽缸，汽轮机低压汽缸上设置有第二抽汽口；
回热式小汽轮机的进汽口和汽轮机超高压汽缸的排汽口相连通，回热式小汽轮机上设置有第一抽汽口，第一抽汽口和高压加热器的进汽口之间相连通；
凝汽器的进汽口分别和汽轮机低压汽缸的排汽口、回热式小汽轮机的排汽口相连通，凝汽器和回热式小汽轮机的排汽口之间设置有排汽调节阀；
A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器串联连接，其中C组低压加热器的进水口和凝汽器的出水口之间相连通，C组低压加热器的出水口和除氧器的进水口之间相连通；
高压加热器的进水口和除氧器的出水口之间相连通，高压加热器的出水口和锅炉的进水口相连通。
作为一种优选的实施方式，A组低压加热器包括1号加热器，B组低压加热器包括2号加热器，C组低压加热器包括3号加热器、4号加热器和5号加热器；
1号加热器的出水口和所述除氧器的进水口相连通，1号加热器的进水口处设置有第一止水阀，第一止水阀和控制装置电连接；
2号加热器的进水口处设置有第二止水阀，第一水侧旁路设置于2号加热器的出水口和除氧器的进水口之间，第二止水阀和控制装置电连接；
第二水侧旁路设置于3号加热器的出水口和2号加热器的出水口之间；
5号加热器的进水口和凝汽器的出水口相连通，5号加热器的进水口处设置有第三止水阀，第三水侧旁路设置于凝汽器的出水口和3号加热器的出水口之间，第三止水阀和控制装置电连接。
作为一种优选的实施方式，回热式小汽轮机的排汽口分别和1号加热器的进汽口、2号加热器的进汽口相连通，回热式小汽轮机的排汽口和1号加热器的进汽口之间设置有第一逆止阀，回热式小汽轮机的排汽口和2号加热器的进汽口之间设置有第二逆止阀，第一逆止阀、第二逆止阀均和控制装置电连接。
作为一种优选的实施方式，第二抽汽口包括1号抽汽口、2号抽汽口、3号抽汽口和4号抽汽口；
1号抽汽口和2号加热器的进汽口相连通，1号抽汽口和2号加热器的进汽口之间设置有第三逆止阀，第三逆止阀和控制装置电连接；
2号抽汽口和3号加热器的进汽口相连通，2号抽汽口和3号加热器的进汽口之间设置有第四逆止阀，第四逆止阀和控制装置电连接；
3号抽汽口和4号加热器的进汽口相连通，3号抽汽口和4号加热器的进汽口之间设置有第五逆止阀，第五逆止阀和控制装置电连接；
4号抽汽口和5号加热器的进汽口相连通，4号抽汽口和5号加热器的进汽口之间设置有第六逆止阀，第六逆止阀和控制装置电连接。
作为一种优选的实施方式，凝汽器和5号加热器之间设置有凝结水泵，该凝结水泵的一侧设置有循环水路，循环水路设置于凝汽器的出水口和5号加热器的进水口之间，循环水路上设置有第四调节阀，第四调节阀和控制装置电连接。
一种切除低压加热器的双机回热系统的一次调频方法，包括如下步骤：
步骤1、于控制装置处设定初级负荷数值、中级负荷数值和高级负荷数值；
步骤2、当电网频率下降超过初级负荷数值时，控制装置触发切除C组低压加热器的指令，当电网频率下降超过中级负荷数值时，控制装置触发切除B组低压加热器的指令，当电网频率下降超过高级负荷数值时，控制装置触发切除C组低压加热器的指令；
步骤3、控制装置打开第四调节阀，使凝结水泵中的凝结水以最低流量进入低压加热器中；
步骤4、通过调节排汽调节阀，使回热式小汽轮机的背压符合所设定的背压参数；
步骤5、电网频率恢复后，控制装置使低压加热器恢复至初始的运行状态。
作为一种优选的实施方式，步骤1中初级负荷数值为75％，中级负荷数值为60％，高级负荷数值为40％。
作为一种优选的实施方式，步骤2中切除C组低压加热器的方法为，控制装置关闭第三止水阀和第四逆止阀、第五逆止阀、第六逆止阀，并打开第三调节阀；
切除B组低压加热器的方法为，控制装置关闭第二止水阀和第二逆止阀、第三逆止阀，并打开第二调节阀；
切除C组低压加热器的方法为，控制装置关闭第一止水阀和第一逆止阀、并打开第一调节阀。
作为一种优选的实施方式，步骤4中所设定的背压参数为0.3-0.5MPa。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1、本发明采用从回热式小汽轮机抽汽并供热给高压加热器，从汽轮机低压汽缸抽汽并供热给低压加热器，解决了现有技术中从汽轮机中压汽缸中抽汽而导致抽汽过热的问题。
2、本发明可根据负荷值，通过切断低压加热器，使给水不通过低压加热器，从而释放出低压加热器抽汽的蓄能，实现了一次调频快速加负荷的功能，并可在切断低压加热器的同时，确保回热式小汽轮机的背压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的剖面示意图；
图2为低压加热器的结构示意图。
图中，1-锅炉；2-汽轮机超高压汽缸；3-汽轮机高压汽缸；4-汽轮机中压汽缸；5-汽轮机低压汽缸；6-回热式小汽轮机；7-除氧器；8-高压加热器；9-1号加热器；10-2号加热器；11-3号加热器；12-4号加热器；13-5号加热器；14-1号抽汽口；15-2号抽汽口；16-3号抽汽口；17-4号抽汽口；18-第一逆止阀；19-第二逆止阀；20-第三逆止阀；21-第四逆止阀；22-第五逆止阀；23-第六逆止阀；24-第一水侧旁路；25-第一调节阀；26-第一止水阀；27-第二水侧旁路；28-第二调节阀；29-第二止水阀；30-第三水侧旁路；31-第三调节阀；32-第三止水阀；33-凝汽器；34-排汽调节阀；35-凝结水泵；36-第四调节阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1和图2所示，一种切除低压加热器的双机回热系统，该双机回热系统包括低压加热器和用于切除低压加热器的控制装置，低压加热器按照热力参数由高至低排列，依次编号为A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器，A组低压加热器一侧设置有第一水侧旁路24，B组低压加热器一侧设置有第二水侧旁路27，C组低压加热器一侧设置有第三水侧旁路30。
当电网频率下降时，控制装置切断低压加热器，从凝汽器33中流出的凝结水通过低压加热器一侧的水侧旁路流出，从而释放出低压加热器抽汽的蓄能，实现了一次调频快速加负荷的功能。
双机回热系统包括锅炉1、主汽轮机、回热式小汽轮机6、凝汽器33、A组低压加热器、B组低压加热器、C组低压加热器、除氧器7和高压加热器8；
锅炉1包括第一排汽口和第二排汽口；
主汽轮机包括汽轮机超高压汽缸2、汽轮机高压汽缸3、汽轮机中压汽缸4和汽轮机低压汽缸5，汽轮机低压汽缸5上设置有第二抽汽口；
回热式小汽轮机6的进汽口和汽轮机超高压汽缸2的排汽口相连通，回热式小汽轮机6上设置有第一抽汽口，第一抽汽口和高压加热器8的进汽口之间相连通；
凝汽器33的进汽口分别和汽轮机低压汽缸5的排汽口、回热式小汽轮机6的排汽口相连通，凝汽器33和回热式小汽轮机6的排汽口之间设置有排汽调节阀34；
A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器串联连接，其中C组低压加热器的进水口和凝汽器33的出水口之间相连通，C组低压加热器的出水口和除氧器7的进水口之间相连通；
高压加热器8的进水口和除氧器7的出水口之间相连通，高压加热器8的出水口和锅炉1的进水口相连通。
汽轮机超高压汽缸2的进汽口和所述锅炉1的第一排汽口相连通，汽轮机超高压汽缸2的排汽口分别和锅炉1的进汽口、高压加热器8的进汽口、回热式小汽轮机6的进汽口相连通；
汽轮机高压汽缸3的进汽口和锅炉1的第二排汽口相连通，汽轮机高压汽缸3的排汽口和汽轮机中压汽缸4的进汽口相连通，
汽轮机低压汽缸5的进汽口和汽轮机中压汽缸4的排汽口相连通，汽轮机低压汽缸5的排汽口和凝汽器33的进汽口相连通。
A组低压加热器包括1号加热器9，B组低压加热器包括2号加热器10，C组低压加热器包括3号加热器11、4号加热器12和5号加热器13；
1号加热器9的出水口和所述除氧器7的进水口相连通，1号加热器9的进水口处设置有第一止水阀26，第一止水阀26和控制装置电连接；
2号加热器10的进水口处设置有第二止水阀29，所述第一水侧旁路24设置于2号加热器10的出水口和除氧器7的进水口之间，第一水侧旁路24上设置有第一调节阀25，第二止水阀29、第一调节阀25均和控制装置电连接；
所述第二水侧旁路27设置于3号加热器11的出水口和2号加热器10的出水口之间，第二水侧旁路27上设置有第二调节阀28，第二调节阀28和控制装置电连接；
5号加热器13的进水口和凝汽器33的出水口相连通，5号加热器13的进水口处设置有第三止水阀32，所述第三水侧旁路30设置于凝汽器33的出水口和3号加热器11的出水口之间，第三水侧旁路30上设置有第三调节阀31，第三止水阀32、第三调节阀31均和控制装置电连接。
回热式小汽轮机6的排汽口分别和1号加热器9的进汽口、2号加热器10的进汽口相连通，回热式小汽轮机6的排汽口和1号加热器9的进汽口之间设置有第一逆止阀18，回热式小汽轮机6的排汽口和2号加热器10的进汽口之间设置有第二逆止阀19，第一逆止阀18、第二逆止阀19均和控制装置电连接。
第二抽汽口包括1号抽汽口14、2号抽汽口15、3号抽汽口16和4号抽汽口17；
1号抽汽口14和2号加热器10的进汽口相连通，1号抽汽口14和2号加热器10的进汽口之间设置有第三逆止阀20，第三逆止阀20和控制装置电连接；
2号抽汽口15和3号加热器11的进汽口相连通，2号抽汽口15和3号加热器11的进汽口之间设置有第四逆止阀21，第四逆止阀21和控制装置电连接；
3号抽汽口16和4号加热器12的进汽口相连通，3号抽汽口16和4号加热器12的进汽口之间设置有第五逆止阀22，第五逆止阀22和控制装置电连接；
4号抽汽口17和5号加热器13的进汽口相连通，4号抽汽口17和5号加热器13的进汽口之间设置有第六逆止阀23，第六逆止阀23和控制装置电连接。
凝汽器33和5号加热器13之间设置有凝结水泵35，该凝结水泵35的一侧设置有循环水路，循环水路设置于凝汽器33的出水口和5号加热器13的进水口之间，循环水路上设置有第四调节阀36，第四调节阀36和控制装置电连接。
一种切除低压加热器的双机回热系统的一次调频方法，包括如下步骤：
步骤1、于控制装置处设定初级负荷数值、中级负荷数值和高级负荷数值；
步骤2、当电网频率下降超过初级负荷数值时，控制装置触发切除C组低压加热器的指令，当电网频率下降超过中级负荷数值时，控制装置触发切除B组低压加热器的指令，当电网频率下降超过高级负荷数值时，控制装置触发切除C组低压加热器的指令；
步骤3、控制装置打开第四调节阀36，使凝结水泵35中的凝结水以最低流量进入低压加热器中；
步骤4、通过调节排汽调节阀34，使回热式小汽轮机6的背压符合所设定的背压参数；
步骤5、电网频率恢复后，控制装置使低压加热器恢复至初始的运行状态。
步骤1中初级负荷数值为75％，中级负荷数值为60％，高级负荷数值为40％。
步骤2中切除C组低压加热器的方法为，控制装置关闭第三止水阀32和第四逆止阀21、第五逆止阀22、第六逆止阀23，并打开第三调节阀31；
切除B组低压加热器的方法为，控制装置关闭第二止水阀29和第二逆止阀19、第三逆止阀20，并打开第二调节阀28；
切除C组低压加热器的方法为，控制装置关闭第一止水阀26和第一逆止阀18、并打开第一调节阀25。
步骤4中所设定的背压参数为0.3-0.5MPa。
本实施例中控制装置选用DEH，当电网频率下降至高级负荷数值时，控制装置控制切断A组低压加热器，控制装置控制第一止水阀26和第一逆止阀18关闭，并开启第一调节阀25和第四调节阀36，从2号加热器10流出的凝结水不进入1号低压加热器中，而直接通过第一水侧旁路24进入除氧器7中，根据背压参数，本实施例中背压参数选用0.45MPa，开大排汽调节阀34，使回热式小汽轮机6的排汽大部分进入凝汽器33中，并且此时凝汽器33中的凝结水在凝结水泵35一侧循环流动，以最小流速进入C组低压加热器中。
当电网频率下降至中级负荷数值时，控制装置切断B组低压加热器，控制装置控制第二止水阀29和第二逆止阀19、第三逆止阀20关闭，并开启第二调节阀28和第四调节阀36，从3号加热器11流出的凝结水不进入2号低压加热器中，而直接通过第二水侧旁路27进入1号加热器9中，根据背压参数，开大排汽调节阀34，使回热式小汽轮机6的排汽大部分进入凝汽器33中，并且此时凝汽器33中的凝结水在凝结水泵35一侧循环流动，以最小流速进入C组低压加热器中。
当电网频率下降至初级负荷数值时，控制装置切断C组低压加热器，控制装置控制第三止水阀32和第四逆止阀21、第五逆止阀22、第六逆止阀23关闭，并开启第三调节阀31和第四调节阀36，从凝汽器33流出的凝结水不进入5号低压加热器中，而直接通过第三水侧旁路30进入2号加热器10中，根据背压参数，开大排汽调节阀34，使回热式小汽轮机6的排汽大部分进入凝汽器33中，并且此时凝汽器33中的凝结水在凝结水泵35一侧循环流动，以最小流速进入B组低压加热器中。
当电网频率回复后，A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器均投入正常使用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种切除低压加热器的双机回热系统，其特征在于，该双机回热系统包括低压加热器和用于切除低压加热器的控制装置，所述低压加热器按照热力参数由高至低排列，依次编号为A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器；
所述A组低压加热器一侧设置有第一水侧旁路，所述第一水侧旁路上设置有第一调节阀，所述第一调节阀和控制装置电连接；
所述B组低压加热器一侧设置有第二水侧旁路，所述第二水侧旁路上设置有第二调节阀，所述第二调节阀和控制装置电连接；
所述C组低压加热器一侧设置有第三水侧旁路，所述第三水侧旁路上设置有第三调节阀，所述第三调节阀和控制装置电连接。
2.根据权利要求1所述的切除低压加热器的双机回热系统，其特征在于，所述双机回热系统包括锅炉、主汽轮机、回热式小汽轮机、凝汽器、A组低压加热器、B组低压加热器、C组低压加热器、除氧器和高压加热器；
锅炉包括第一排汽口和第二排汽口；
主汽轮机包括汽轮机超高压汽缸、汽轮机高压汽缸、汽轮机中压汽缸和汽轮机低压汽缸，汽轮机低压汽缸上设置有第二抽汽口；
回热式小汽轮机的进汽口和汽轮机超高压汽缸的排汽口相连通，回热式小汽轮机上设置有第一抽汽口，第一抽汽口和高压加热器的进汽口之间相连通；
凝汽器的进汽口分别和汽轮机低压汽缸的排汽口、回热式小汽轮机的排汽口相连通，凝汽器和回热式小汽轮机的排汽口之间设置有排汽调节阀；
A组低压加热器、B组低压加热器和C组低压加热器串联连接，其中C组低压加热器的进水口和凝汽器的出水口之间相连通，C组低压加热器的出水口和除氧器的进水口之间相连通；
高压加热器的进水口和除氧器的出水口之间相连通，高压加热器的出水口和锅炉的进水口相连通。
3.根据权利要求1所述的切除低压加热器的双机回热系统，其特征在于，所述A组低压加热器包括1号加热器，B组低压加热器包括2号加热器，C组低压加热器包括3号加热器、4号加热器和5号加热器；
1号加热器的出水口和所述除氧器的进水口相连通，1号加热器的进水口处设置有第一止水阀，第一止水阀和控制装置电连接；
2号加热器的进水口处设置有第二止水阀，所述第一水侧旁路设置于2号加热器的出水口和除氧器的进水口之间，第二止水阀和控制装置电连接；
所述第二水侧旁路设置于3号加热器的出水口和2号加热器的出水口之间；
5号加热器的进水口和凝汽器的出水口相连通，5号加热器的进水口处设置有第三止水阀，所述第三水侧旁路设置于凝汽器的出水口和3号加热器的出水口之间，第三止水阀和控制装置电连接。
4.根据权利要求2-3所述的切除低压加热器的双机回热系统，其特征在于，所述回热式小汽轮机的排汽口分别和1号加热器的进汽口、2号加热器的进汽口相连通，回热式小汽轮机的排汽口和1号加热器的进汽口之间设置有第一逆止阀，回热式小汽轮机的排汽口和2号加热器的进汽口之间设置有第二逆止阀，第一逆止阀、第二逆止阀均和控制装置电连接。
5.根据权利要求2-3所述的切除低压加热器的双机回热系统，其特征在于，所述第二抽汽口包括1号抽汽口、2号抽汽口、3号抽汽口和4号抽汽口；
1号抽汽口和2号加热器的进汽口相连通，1号抽汽口和2号加热器的进汽口之间设置有第三逆止阀，第三逆止阀和控制装置电连接；
2号抽汽口和3号加热器的进汽口相连通，2号抽汽口和3号加热器的进汽口之间设置有第四逆止阀，第四逆止阀和控制装置电连接；
3号抽汽口和4号加热器的进汽口相连通，3号抽汽口和4号加热器的进汽口之间设置有第五逆止阀，第五逆止阀和控制装置电连接；
4号抽汽口和5号加热器的进汽口相连通，4号抽汽口和5号加热器的进汽口之间设置有第六逆止阀，第六逆止阀和控制装置电连接。
6.根据权利要求5所述的切除低压加热器的双机回热系统，其特征在于，所述凝汽器和5号加热器之间设置有凝结水泵，该凝结水泵的一侧设置有循环水路，循环水路设置于凝汽器的出水口和5号加热器的进水口之间，循环水路上设置有第四调节阀，第四调节阀和控制装置电连接。
7.一种切除低压加热器的双机回热系统的一次调频方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、于控制装置处设定初级负荷数值、中级负荷数值和高级负荷数值；
步骤2、当电网频率下降超过初级负荷数值时，控制装置触发切除C组低压加热器的指令，当电网频率下降超过中级负荷数值时，控制装置触发切除B组低压加热器的指令，当电网频率下降超过高级负荷数值时，控制装置触发切除C组低压加热器的指令；
步骤3、控制装置打开第四调节阀，使凝结水泵中的凝结水以最低流量进入低压加热器中；
步骤4、通过调节排汽调节阀，使回热式小汽轮机的背压符合所设定的背压参数；
步骤5、电网频率恢复后，控制装置使低压加热器恢复至初始的运行状态。
8.根据权利要求7所述的切除低压加热器的双机回热系统的一次调频方法，其特征在于，所述步骤1中初级负荷数值为75％，中级负荷数值为60％，高级负荷数值为40％。
9.根据权利要求7所述的切除低压加热器的双机回热系统的一次调频方法，其特征在于，所述步骤2中切除C组低压加热器的方法为，控制装置关闭第三止水阀和第四逆止阀、第五逆止阀、第六逆止阀，并打开第三调节阀；
切除B组低压加热器的方法为，控制装置关闭第二止水阀和第二逆止阀、第三逆止阀，并打开第二调节阀；
切除C组低压加热器的方法为，控制装置关闭第一止水阀和第一逆止阀、并打开第一调节阀。
10.根据权利要求7所述的切除低压加热器的双机回热系统的一次调频方法，其特征在于，所述步骤4中所设定的背压参数为0.3-0.5MPa。
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