CN110925748B - 一种可深度调峰锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可深度调峰锅炉，包括锅炉，所述锅炉的炉膛包括上炉膛和下炉膛两部分，上炉膛的横截面大于下炉膛的横截面积，下炉膛内布置有两层燃烧器层，分别为第一燃烧器层和第二燃烧器层，两层燃烧器层内设置有燃烧器。本发明的炉膛分为横截面上大、下小的两个部分。使得下部炉膛的横截面面积显著减少，炉膛截面热负荷可以显著增加，增加烟气温度，显著提高煤粉气流着火的稳定性。
Description
技术领域
本发明属发电技术领域，具体涉及一种可深度调峰锅炉，尤其涉及一种可深度调峰锅炉及燃烧器布置方法。
背景技术
1.现有锅炉的不投油最低稳燃负荷为30%BMCR及以上，本发明可深度调峰锅炉的不投油最低稳燃负荷为20%BMCR及以下，在机组的调峰任务日益繁重的今天，对提高锅炉负荷的可调深度，节约锅炉燃油、增强电网的稳定性，无疑具有重大的积极意义。
2.炉膛的型式与锅炉燃烧方式有关，除W型火焰燃烧方式外，一般均呈高大立方体。炉膛上部布置有屏式过热器，炉膛下部由前后墙水冷壁倾斜形成冷灰斗。
3.大型煤粉锅炉的燃烧方式，根据燃烧器的布置位置不同，主要有4角（6角，8角）切向燃烧方式，前墙燃烧方式，对冲燃烧方式和W型火焰燃烧方式4种。此外，为了有利于磨煤机的布置，减少尾部受热面的磨损，锅炉除现有π型布置外，还有塔形布置方式。
4.现有锅炉的燃烧器布置位置炉膛横截面的截面积相同。
5.现有锅炉布置每层燃烧器的出力均相同，四角切圆燃烧锅炉每层燃烧器为同一台磨煤机出口的四根一次风管供给煤粉。
6.由于考虑锅炉满负荷长期运行时锅炉的不结焦、不结渣等要求，在一定的炉膛横截面下，使得锅炉的断面热强度和体积热强度较小，造成锅炉的不投油最低稳燃负荷较高，即低负荷时燃烧稳定性受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可深度调峰锅炉，用于火力发电厂锅炉设计、改造、运行及控制，本发明可以显著降低锅炉的不投油最低稳燃负荷，增加调度的灵活性。
本发明的技术方案：
一种可深度调峰锅炉，包括锅炉，所述锅炉的炉膛包括上炉膛和下炉膛两部分，上炉膛的横截面大于下炉膛的横截面积，下炉膛内布置有两层燃烧器层，分别为第一燃烧器层和第二燃烧器层，两层燃烧器层内设置有燃烧器。
进一步的，上炉膛和下炉膛两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角不小于130度。
进一步的，第一燃烧器层和第二燃烧器层布置于下炉膛，其余燃烧器层布置于上炉膛。
进一步的，所述下炉膛从下至上依次包括AA1层二次风、A1层燃烧器、A层油枪、A2层燃烧器和AA2层二次风；所述上炉膛从下至上依次包括AB层二次风、B层燃烧器、B层油枪、C层燃烧器、CD层油枪、D层燃烧器、DE层二次风、E层燃烧器、EF层油枪、F层燃烧器和FF层二次风。
进一步的，所述最下两层燃烧器的磨煤机出口一次风管一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上。所述下面两层燃烧器即A1层燃烧器、A2层燃烧器，由同一台磨煤机出口的一次风管供应煤粉，即此台磨煤机出口四个角的一次风管都一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上。
进一步的，燃烧器布置为直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置，燃烧器布置为：A层磨煤机出口布置四根一次风管，每根一次分管再一分为二，分别布置在最下面的两层燃烧器，即A层磨煤机最终引出8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根，保持磨煤机出力不变，一次风管内径相应减小。
进一步的，最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源。
进一步的，最下两层燃烧器层,即A1层燃烧器和A2层燃烧器间及A2层燃烧器与B层燃烧器间布置卫燃带。
进一步的，所述炉膛横截面为矩形，在矩形的四个角上布置四角喷燃锅炉的燃烧器，炉膛四个角的布置是相同的。
进一步的，所述A1层燃烧器所在的下炉膛横截面面积相较于B层燃烧器所在的上炉膛横截面面积减小。
本发明的有益效果：
本发明的炉膛分为横截面上大、下小的两个部分。使得下部炉膛的横截面面积显著减少，炉膛截面热负荷可以显著增加，增加烟气温度，显著提高煤粉气流着火的稳定性。通过最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源，提高了燃烧稳定性。同时，由于最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得单层燃烧器的出力减小，减少了该区域结渣腐蚀的可能性，使得下面两层燃烧器间布置卫燃带成为优选，这样可以减少水冷壁在该部分的吸热，提高该区域的烟气温度。通过以上的措施，锅炉的不投油最低稳燃负荷可以降为20%BMCR及以下。同时，这种设计，不会对原有锅炉的炉膛火焰中心造成影响，不会带来超温等问题。
1.现有锅炉的炉膛横截面截面积相同。本发明的炉膛横截面分为上大、下小的两个。最下两层燃烧器部位的炉膛横截面显著减少。使得低负荷时投运下部的两层燃烧器，炉膛断面热强度较高，燃烧稳定性更好。
2. 上、下两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角不小于130度。这样可以减少中间积渣的可能。
3. 现有锅炉布置每层燃烧器的出力均相同，本发明将原最下层燃烧器一分为二，其余层燃烧器保持不变。以直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置为例，原最下层A磨煤机燃烧器原布置为同一层，炉膛四个角每角一个。本发明的燃烧器布置为：A层磨煤机供给煤粉的燃烧器布置为两层，即由原A层磨煤机出口四根一次风管，每根一分为二，一次风管内径相应减小，共计8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根，供给对应的燃烧器煤粉。如果原设计5台磨煤机可以使得锅炉在BMCR工况下运行，那么，通过最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源，提高了燃烧稳定性。同时，由于下部炉膛的横截面显著减少，上下两个炉膛间布置了卫燃带，使得着火稳定性大幅提高。锅炉的不投油最低稳燃负荷可以降为20%BMCR及以下。
4. 将最下面的两层燃烧器布置于下部小横截面的炉膛，其余燃烧器布置于上部大横截面炉膛。由于下部炉膛的横截面减小，即使投运燃烧器的煤粉较少，锅炉也能保持着火稳定。5. 在小横截面炉膛的最下两层燃烧器之间以及与第三层燃烧器间布置卫燃带。这样可以减少水冷壁在该部分的吸热，提高该区域的烟气温度。由于最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得单层燃烧器的出力减小，既提高了锅炉不投油最低稳燃负荷，也减少了该区域结渣腐蚀的可能性。
6.本发明技术改造投资成本较小，可以显著降低锅炉的不投油最低稳燃负荷。
附图说明
图1为现有炉膛燃烧器布置方式图。
图2为本发明炉膛燃烧器布置方式图。
图3为现有煤粉燃烧器平面布置示意图。
图4为本发明煤粉燃烧器平面布置示意图。
附图说明， 1-AA1层二次风、2-A1层燃烧器、3-A层油枪、4-A2层燃烧器、5-AA2层二次风、6-AB层二次风、7-B层燃烧器、8-B层油枪、9-C层燃烧器、10-CD层油枪、11-D层燃烧器、12-DE层二次风、13-E层燃烧器、14-EF层油枪、15-F层燃烧器、16-FF层二次风、17-AA层二次风、18-A层燃烧器、19-AB层油枪、20-BC层二次风。
图1和图3配合用于理解现有技术，图2和图4配合用于理解本发明的技术。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以下结合附图对本发明的技术方案、结构作进一步详细的说明。
实施例1
现有锅炉的炉膛横截面截面积相同。本发明的炉膛分为两部分，上面的横截面大、下面的横截面小。最下两层燃烧器部位的炉膛横截面显著减少。
在上下炉膛间的距离为一定值时，上、下两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角160度。
现有四角喷燃锅炉布置每层燃烧器的出力均相同，本发明将原最下层燃烧器一分为二，其余层燃烧器保持不变。以直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置为例，原最下层磨煤机A层燃烧器18原布置为同一层，炉膛四个角每角一个。本发明的燃烧器布置为：磨煤机A层出口原布置四根一次风管，现把每根一次风管再一分为二，分别布置在最下面的两层燃烧器，即磨煤机A层最终引出8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根。保持原磨煤机出力不变，一次风管内径相应减小。如果原设计5台磨煤机可以使得锅炉在BMCR工况下运行，那么，通过最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源，提高了燃烧稳定性。本发明将原供最下层燃烧器的磨煤机出口一次风管一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上，其余层燃烧器保持不变。锅炉的不投油最低稳燃负荷可以降为20%BMCR。
本发明将最下面的两层燃烧器布置于下部小横截面的炉膛，其余燃烧器布置于上部大横截面炉膛。
本发明通过控制供最下两层喷燃器的A磨煤机的出力，可以控制最下面两层喷燃器的煤粉量。
本发明布置不会影响炉膛火焰中心，不会造成原锅炉超温等。
本发明在小横截面炉膛的最下两层燃烧器间及与第三层燃烧器间布置卫燃带。这样可以减少水冷壁在该部分的吸热，提高该区域的烟气温度。由于最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得单层燃烧器的出力减小，减少了该区域结渣腐蚀的可能性。
四角切园燃烧锅炉的炉膛横截面一般为矩形，在矩形的四个角上布置四角喷燃锅炉的燃烧器，炉膛四个角的布置是相同的。图1和图2之中，图1是锅炉的纵剖面，图2是炉膛四个角中一个角的燃烧器布置示意图。
比较图3和图4可知，标高位于C层燃烧器以上的部分完全相同，图3和图4的差别在C层燃烧器以下。图3的AB层油枪19分为图4中的A层油枪3和B层油枪8，A层油枪3用于点燃下部炉膛的A1燃烧器2和A2层燃烧器4，B层油枪8用于点燃B层燃烧器7和C层燃烧器9。A1层燃烧器2和A2层燃烧器4均配备上下的助燃用二次风。
实施例2
现有锅炉的炉膛横截面截面积相同。本发明的炉膛分为两部分，上面的横截面大、下面的横截面小。最下两层燃烧器部位的炉膛横截面显著减少。
在上下炉膛间的距离为一定值时，上、下两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角150度。
现有四角喷燃锅炉布置每层燃烧器的出力均相同，本发明将原最下层燃烧器一分为二，其余层燃烧器保持不变。以直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置为例，原最下层磨煤机A层燃烧器18原布置为同一层，炉膛四个角每角一个。本发明的燃烧器布置为：磨煤机A层出口原布置四根一次风管，现把每根一次风管再一分为二，分别布置在最下面的两层燃烧器，即磨煤机A层最终引出8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根。保持原磨煤机出力不变，一次风管内径相应减小。如果原设计5台磨煤机可以使得锅炉在BMCR工况下运行，那么，通过最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源，提高了燃烧稳定性。本发明将原供最下层燃烧器的磨煤机出口一次风管一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上，其余层燃烧器保持不变。锅炉的不投油最低稳燃负荷可以降为18%BMCR。
本发明将最下面的两层燃烧器布置于下部小横截面的炉膛，其余燃烧器布置于上部大横截面炉膛。
本发明通过控制供最下两层喷燃器的A磨煤机的出力，可以控制最下面两层喷燃器的煤粉量。
本发明布置不会影响炉膛火焰中心，不会造成原锅炉超温等。
本发明在小横截面炉膛的最下两层燃烧器间及与第三层燃烧器间布置卫燃带。这样可以减少水冷壁在该部分的吸热，提高该区域的烟气温度。由于最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得单层燃烧器的出力减小，减少了该区域结渣腐蚀的可能性。
四角切园燃烧锅炉的炉膛横截面一般为矩形，在矩形的四个角上布置四角喷燃锅炉的燃烧器，炉膛四个角的布置是相同的。图1和图2之中，图1是锅炉的纵剖面，图2是炉膛四个角中一个角的燃烧器布置示意图。
比较图3和图4可知，标高位于C层燃烧器以上的部分完全相同，图3和图4的差别在C层燃烧器以下。图3的AB层油枪19分为图4中的A层油枪3和B层油枪8，A层油枪3用于点燃下部炉膛的A1燃烧器2和A2层燃烧器4，B层油枪8用于点燃B层燃烧器7和C层燃烧器9。A1层燃烧器2和A2层燃烧器4均配备上下的助燃用二次风。
实施例3
现有锅炉的炉膛横截面截面积相同。本发明的炉膛分为两部分，上面的横截面大、下面的横截面小。最下两层燃烧器部位的炉膛横截面显著减少。
在上下炉膛间的距离为一定值时，上、下两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角140度。
现有四角喷燃锅炉布置每层燃烧器的出力均相同，本发明将原最下层燃烧器一分为二，其余层燃烧器保持不变。以直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置为例，原最下层磨煤机A层燃烧器18原布置为同一层，炉膛四个角每角一个。本发明的燃烧器布置为：磨煤机A层出口原布置四根一次风管，现把每根一次风管再一分为二，分别布置在最下面的两层燃烧器，即磨煤机A层最终引出8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根。保持原磨煤机出力不变，一次风管内径相应减小。如果原设计5台磨煤机可以使得锅炉在BMCR工况下运行，那么，通过最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源，提高了燃烧稳定性。本发明将原供最下层燃烧器的磨煤机出口一次风管一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上，其余层燃烧器保持不变。锅炉的不投油最低稳燃负荷可以降为15%BMCR。
本发明将最下面的两层燃烧器布置于下部小横截面的炉膛，其余燃烧器布置于上部大横截面炉膛。
本发明通过控制供最下两层喷燃器的A磨煤机的出力，可以控制最下面两层喷燃器的煤粉量。
本发明布置不会影响炉膛火焰中心，不会造成原锅炉超温等。
本发明在小横截面炉膛的最下两层燃烧器间及与第三层燃烧器间布置卫燃带。这样可以减少水冷壁在该部分的吸热，提高该区域的烟气温度。由于最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得单层燃烧器的出力减小，减少了该区域结渣腐蚀的可能性。
四角切园燃烧锅炉的炉膛横截面一般为矩形，在矩形的四个角上布置四角喷燃锅炉的燃烧器，炉膛四个角的布置是相同的。图1和图2之中，图1是锅炉的纵剖面，图2是炉膛四个角中一个角的燃烧器布置示意图。
比较图3和图4可知，标高位于C层燃烧器以上的部分完全相同，图3和图4的差别在C层燃烧器以下。图3的AB层油枪19分为图4中的A层油枪3和B层油枪8，A层油枪3用于点燃下部炉膛的A1燃烧器2和A2层燃烧器4，B层油枪8用于点燃B层燃烧器7和C层燃烧器9。A1层燃烧器2和A2层燃烧器4均配备上下的助燃用二次风。
实施例4
现有锅炉的炉膛横截面截面积相同。本发明的炉膛分为两部分，上面的横截面大、下面的横截面小。最下两层燃烧器部位的炉膛横截面显著减少。
在上下炉膛间的距离为一定值时，上、下两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角130度。
现有四角喷燃锅炉布置每层燃烧器的出力均相同，本发明将原最下层燃烧器一分为二，其余层燃烧器保持不变。以直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置为例，原最下层磨煤机A层燃烧器18原布置为同一层，炉膛四个角每角一个。本发明的燃烧器布置为：磨煤机A层出口原布置四根一次风管，现把每根一次风管再一分为二，分别布置在最下面的两层燃烧器，即磨煤机A层最终引出8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根。保持原磨煤机出力不变，一次风管内径相应减小。如果原设计5台磨煤机可以使得锅炉在BMCR工况下运行，那么，通过最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源，提高了燃烧稳定性。本发明将原供最下层燃烧器的磨煤机出口一次风管一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上，其余层燃烧器保持不变。锅炉的不投油最低稳燃负荷可以降为12%BMCR。
本发明将最下面的两层燃烧器布置于下部小横截面的炉膛，其余燃烧器布置于上部大横截面炉膛。
本发明通过控制供最下两层喷燃器的A磨煤机的出力，可以控制最下面两层喷燃器的煤粉量。
本发明布置不会影响炉膛火焰中心，不会造成原锅炉超温等。
本发明在小横截面炉膛的最下两层燃烧器间及与第三层燃烧器间布置卫燃带。这样可以减少水冷壁在该部分的吸热，提高该区域的烟气温度。由于最下层磨煤机的燃烧器分层设计，使得单层燃烧器的出力减小，减少了该区域结渣腐蚀的可能性。
四角切园燃烧锅炉的炉膛横截面一般为矩形，在矩形的四个角上布置四角喷燃锅炉的燃烧器，炉膛四个角的布置是相同的。图1和图2之中，图1是锅炉的纵剖面，图2是炉膛四个角中一个角的燃烧器布置示意图。
比较图3和图4可知，标高位于C层燃烧器以上的部分完全相同，图3和图4的差别在C层燃烧器以下。图3的AB层油枪19分为图4中的A层油枪3和B层油枪8，A层油枪3用于点燃下部炉膛的A1燃烧器2和A2层燃烧器4，B层油枪8用于点燃B层燃烧器7和C层燃烧器9。A1层燃烧器2和A2层燃烧器4均配备上下的助燃用二次风。
Claims (1)
1.一种可深度调峰锅炉，其特征在于，包括锅炉，所述锅炉的炉膛包括上炉膛和下炉膛两部分，上炉膛的横截面大于下炉膛的横截面积，下炉膛内布置有两层燃烧器层，分别为第一燃烧器层和第二燃烧器层，两层燃烧器层内设置有燃烧器；
上炉膛和下炉膛两个炉膛间连接的水冷壁与上炉膛水冷壁间的夹角不小于130度；
第一燃烧器层和第二燃烧器层布置于下炉膛，其余燃烧器层布置于上炉膛；
所述下炉膛从下至上依次包括AA1层二次风（1）、A1层燃烧器（2）、A层油枪（3）、A2层燃烧器（4）和AA2层二次风（5）；所述上炉膛从下至上依次包括AB层二次风（6）、B层燃烧器（7）、B层油枪（8）、C层燃烧器（9）、CD层油枪（10）、D层燃烧器（11）、DE层二次风（12）、E层燃烧器（13）、EF层油枪（14）、F层燃烧器（15）和FF层二次风（16）；
下面两层燃烧器即A1层燃烧器（2）、A2层燃烧器（4），由同一台磨煤机出口的一次风管供应煤粉，即此台磨煤机出口四个角的一次风管都一分为二，分别布置在最下面两层燃烧器上；
燃烧器布置为直吹式制粉系统切向燃烧系统的燃烧器布置，燃烧器布置为：A层油枪（3）用于点燃最下面的两层燃烧器A1层燃烧器（2）、A2层燃烧器（4）；A层磨煤机出口布置四根一次风管，每根一次分管再一分为二，分别布置在最下面的两层燃烧器，即A层磨煤机最终引出8根一次风管，分别布置在相邻的最下两层，每层4根，保持磨煤机出力不变，一次风管内径相应减小；
最下面两层燃烧器煤粉气流互为引火火源；
最下两层燃烧器层,即A1层燃烧器（2）和A2层燃烧器（4）间及A2层燃烧器（4）与B层燃烧器（7）间布置卫燃带；
所述炉膛横截面为矩形，在矩形的四个角上布置四角喷燃锅炉的燃烧器，炉膛四个角的布置是相同的；
所述A1层燃烧器（2）所在的下炉膛横截面面积相较于B层燃烧器（7）所在的上炉膛横截面面积减小。
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