CN113175370A - 一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统以及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统以及运行方法，包括汽轮机组汽水系统及增设系统。增设系统将主蒸汽、再热冷段及热段蒸汽、中压缸排汽、低压缸抽汽及最终给水分别连通至对应母管。部分机组锅炉停运、热备用或二班制运行时，可通过控制各母管与机组间连接阀组使停炉机组汽轮机获得主、再热蒸汽，并对停炉机组冷再热蒸汽进行回收，实现停炉不停机，此外，通过将停炉机组中压缸排汽倒送至其他机组低压缸，提高多台机组平均低压缸运行效率。采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。

Description

一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统以及运行方法
技术领域
本发明属于热力发电领域，具体涉及一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统以及运行方法。
背景技术
随着国内能源领域“碳达峰”、“碳中和”目标的提出，电力发展未来将不断转向以清洁能源为主的发电系统。根据预测，2035年中国新能源发电装机容量将占总装机容量的45％左右。大量的新能源发电系统的建设，将对电网的调峰能力，特别是深度调峰能力提出更高的要求。在此要求下，燃煤火电机组的深度调峰适应，将成为发电领域的必然选择。
目前，针对燃煤火电机组，提高调峰能力的主要手段是“锅炉低负荷稳燃技术”和“机组热电解耦技术”。其中，锅炉低负荷稳燃技术通常采用低负荷精细化燃烧调整、燃烧器和制粉系统优化改造、改善入炉煤质等方式实现，但整体上，锅炉低负荷运行时因火焰在炉内充满程度较差，煤粉在炉内稳定燃烧难等因素限制了机组负荷进一步降低的空间；热电解耦技术，对电站热用户提出了更高的要求，不适用于发电机组纯凝运行工况。
因此，随着能源发电领域的逐步转向，迫切需要一种能够满足各种运行条件下的机组深度调峰热力系统及运行技术，以满足未来新能源发电装机容量的不断增长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统以及运行方法，从而实现提升机组深度调峰运行工况下的灵活性以及锅炉设备事故状态下的机组发电量。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，包括汽轮机组汽水系统及增设系统；其中，增设系统包括：主蒸汽连通母管、冷再热段蒸汽连通母管、热再热段蒸汽连通母管、凝汽器热井倒水泵和热井凝结水连通母管；
主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组与汽轮机进汽阀组之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
冷再热段蒸汽连通母管连接锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组之间的管道上，连接点至冷再热段蒸汽连通母管间设置单机至冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
热再热段蒸汽连通母管连接锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至热再热段蒸汽连通母管间设置单机至热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
凝汽器热井倒水泵入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接；
热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组，阀组位置在三通管与连接点之间。
本发明进一步的改进在于，增设系统还包括：中压缸排汽连通母管、除氧器进水连通母管和最终给水连通母管；
中压缸排汽连通母管连接汽轮机中压缸排汽至低压缸进汽管道，连接点介于汽轮机中压缸出口与汽轮机低压缸入口阀组之间的管道上，连接点至中压缸排汽连通母管间设置单机至中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组；
除氧器进水连通母管连接各机组的除氧器进水管道，连接点介于低压加热器系统与除氧器之间的给水管道上，连接点至除氧器进水连通母管间设置单机至除氧器进水连通母管控制、隔离阀组；
最终给水连通母管连接高压加热器系统出口的锅炉给水管道，连接点介于高压加热器系统出口与锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组的锅炉给水管道上，连接点至最终给水连通母管间设置单机至最终给水连通母管控制、隔离阀组。
本发明进一步的改进在于，汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。
本发明进一步的改进在于，当只有两台机组时，两台机组管道设备间使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。
一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的运行方法，该方法基于所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括：
当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组、再热冷段与热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，1号机组冷再热蒸汽进入冷再热段蒸汽连通母管，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；打开中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机中压缸排汽进入其他机组汽轮机低压缸做功，1号汽轮机处于最低进汽流量状态，进汽流量满足低压缸最低冷却蒸汽要求，对于做了“低压缸零出力”改造的机组来说，能够在“低压缸零出力”方式下运行；关闭1号机低压缸抽汽隔离、控制阀，低压缸不进行抽汽，1号机低压加热器系统不运行；打开凝汽器热井倒水泵与对应控制、隔离阀组，关闭热井凝结水正常控制、隔离阀组，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组低压加热器系统进行加热；打开1号机除氧器进水连通母管隔离、控制阀组，其他机组的给水经过各自低压加热器系统加热后，部分进入1号机除氧器，并进入1号机高压加热器系统进行加热；关闭1号机锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组，防止给水倒灌至停运锅炉中，打开最终给水连通母管控制、隔离阀组，1号机组最终给水进入其它机组锅炉给水管道中重新被加热至过热蒸汽。
本发明进一步的改进在于，锅炉停运指的是在锅炉检修、故障、机组两班制运行、机组热备用状态，以及其它所有对于锅炉设备有计划或者意外停运的情况。
本发明进一步的改进在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。
本发明进一步的改进在于，阀的种类为电动阀、气动阀、液动阀和手动阀。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)汽轮机热耗率与各缸体效率密切相关，高压缸效率与高压调门开度相关，随着进汽流量及主蒸汽压力变化而自动变化；中压缸效率与进汽流量关系基本无关，随负荷无明显变化；低压缸效率与排汽容积流量密切相关，在低负荷及深度调峰运行工况下，汽轮机低压缸效率随着负荷的降低显著下降。当一炉两机运行时，单个低压缸进汽流量偏小，此时低压缸效率显著下降，而低压缸做功份额在汽轮机中占比最大，约占整个汽轮机功率输出的30％～45％，极大影响了机组深度调峰下的经济性。利用本发明，在深度调峰运行工况下，可将部分机组汽轮机低压缸进汽量全部倒送至其他机组低压缸，提高多台机组平均的低压缸实际运行效率。
(2)采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记说明(Pn指第n台机组的泵，Vn指第n台机组的阀门)：Pn-1、凝汽器热井倒水泵，Pn-2、凝结水泵，Pn-3、给水泵，Vn-1、凝汽器热井倒水泵隔离、控制阀组，Vn-2、凝汽器热井水连通母管隔离、控制阀组，Vn-3、低压加热器系统入口隔离、控制阀组，Vn-4、除氧器进水连通母管隔离、控制阀组，Vn-5、最终给水连通母管控制、隔离阀组，Vn-6、锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组，Vn-7、主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，Vn-8、冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，Vn-9、热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，Vn-10、中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组，Vn-11、锅炉主蒸汽控制、隔离阀组，Vn-12、再热冷段蒸汽控制、隔离阀组，Vn-13、再热热段蒸汽控制、隔离阀组，Vn-14、高压缸进汽控制、隔离阀组，Vn-15、中压缸进汽控制、隔离阀组，Vn-16、低压缸进汽控制、隔离阀组，Vn-17、低压缸抽汽控制、隔离阀组，Vn-18、低压加热器进汽控制、隔离阀组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明提供的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，包括常规锅炉、汽轮机组汽水系统及增设系统。其中，增设系统包括：主蒸汽连通母管、冷再热段蒸汽连通母管、热再热段蒸汽连通母管、中压缸排汽连通母管、凝汽器热井倒水泵、热井凝结水连通母管、除氧器进水连通母管、最终给水连通母管及相应控制、关断阀组。
其中，所述的汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。
所述的增设系统中主蒸汽连通母管连接方式为：主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组Vn-11与汽轮机进汽阀组Vn-14之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-7。
所述的增设系统中冷再热段蒸汽连通母管连接方式为：冷再热段蒸汽连通母管连接锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组Vn-12之间的管道上，连接点至冷再热段蒸汽连通母管间设置单机至冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-8。
所述的增设系统中热再热段蒸汽连通母管连接方式为：热再热段蒸汽连通母管连接锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组Vn-13与汽轮机中压缸进汽阀组Vn-15之间的管道上，连接点至热再热段蒸汽连通母管间设置单机至热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vn-9。
所述的增设系统中中压缸排汽连通母管连接方式为：中压缸排汽连通母管连接汽轮机中压缸排汽至低压缸进汽管道，连接点介于汽轮机中压缸出口与汽轮机低压缸入口阀组Vn-16之间的管道上，连接点至中压缸排汽连通母管间设置单机至中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组Vn-10。
所述的增设系统中凝汽器热井倒水泵连接方式为：凝汽器热井倒水泵Pn-1入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组Vn-1，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接。
所述的增设系统中热井凝结水连通母管连接方式为：热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵Pn-2之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组Vn-2，阀组位置在权利要求6中所述三通管与权利要求7中所述连接点之间。
所述的增设系统中除氧器进水连通母管连接方式为：除氧器进水连通母管连接各机组的除氧器进水管道，连接点介于低压加热器系统与除氧器之间的给水管道上，连接点至除氧器进水连通母管间设置单机至除氧器进水连通母管控制、隔离阀组Vn-4。
所述的增设系统中最终给水连通母管连接方式为：最终给水连通母管连接高压加热器系统出口的锅炉给水管道，连接点介于高压加热器系统出口与锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组Vn-6的锅炉给水管道上，连接点至最终给水连通母管间设置单机至最终给水连通母管控制、隔离阀组Vn-5。
本发明提供一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的运行方法，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括如下操作内容：
当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组V1-12、再热冷段蒸汽隔离阀组V1-13与再热热段蒸汽隔离阀组V1-14，防止蒸汽倒流至停运锅炉中。打开1号机组锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组V1-15，并打开其它运行机组锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-15(m＝2,3,4,…,n，为其它运行机组编号，可以是多台机组)，其它机组的锅炉可以同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组V1-16，1号机组冷再热蒸汽进入冷再热段蒸汽连通母管，并打开其它运行机组冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-16，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组V1-1，并打开其它运行机组热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组Vm-1，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；打开中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组V1-2，调节1号机汽轮机低压缸进汽控制阀组V1-11，使1号汽轮机中压缸排汽大部分进入其他机组汽轮机低压缸做功，1号汽轮机处于最低进汽流量状态，进汽流量满足低压缸最低冷却蒸汽要求，对于做了“低压缸零出力”改造的机组来说，可在“低压缸零出力”方式下运行；关闭1号机低压缸抽汽隔离、控制阀V1-17，低压缸不进行抽汽，关闭1号机低压加热器进汽控制、隔离阀组Vn-18，1号机低压加热器系统不运行；打开凝汽器热井倒水泵P1-1与对应控制、隔离阀组V1-1，关闭热井凝结水正常控制、隔离阀组V1-3，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组V1-2，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组低压加热器系统进行加热；打开1号机除氧器进水连通母管隔离、控制阀组V1-4，其他机组的给水经过各自低压加热器系统加热后，部分进入1号机除氧器，并进入1号机高压加热器系统进行加热；关闭1号机锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组V1-6，防止给水倒灌至停运锅炉中，打开最终给水连通母管控制、隔离阀组V1-5，1号机组最终给水进入其它机组锅炉给水管道中重新被加热至过热蒸汽。
表1是机组在常规单元制运行工况下系统主要阀门、设备的运行状态和利用本发明方法在少炉多机运行工况下系统主要阀门、设备的运行状态的对比。
表1以两台机组为例，单元制运行为两台机组均正常运行，少炉多机制运行为1号机组锅炉停运，2号机组锅炉同时给1号机组汽轮机和2号机组汽轮机供应主蒸汽。
Figure BDA0003038169500000081
Figure BDA0003038169500000091
本发明提供的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，采用本发明方法，机组在“少炉多机”运行工况下，可实现进一步的“机、炉解耦”，在投运锅炉正常运行条件下，进一步降低深度调峰运行工况下的汽轮发电机组输出电动率。利用本发明，在深度调峰运行工况下，可将部分机组汽轮机低压缸进汽量全部倒送至其他机组低压缸，提高多台机组平均的低压缸实际运行效率。

Claims (8)

1.一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，其特征在于，包括汽轮机组汽水系统及增设系统；其中，增设系统包括：主蒸汽连通母管、冷再热段蒸汽连通母管、热再热段蒸汽连通母管、凝汽器热井倒水泵和热井凝结水连通母管；
主蒸汽连通母管分别连接至每台机组锅炉的过热器出口主蒸汽管道，连接点介于锅炉过热器出口阀组与汽轮机进汽阀组之间的管道上，连接点至主蒸汽连通母管间设置单机至主蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
冷再热段蒸汽连通母管连接锅炉的再热冷段蒸汽管道，连接点介于汽轮机高压缸出口与锅炉再热器蒸汽入口阀组之间的管道上，连接点至冷再热段蒸汽连通母管间设置单机至冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
热再热段蒸汽连通母管连接锅炉的再热热段蒸汽管道，连接点介于锅炉再热器蒸汽出口阀组与汽轮机中压缸入口之间的管道上，连接点至热再热段蒸汽连通母管间设置单机至热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组；
凝汽器热井倒水泵入口由旁路从凝汽器热井引出，出口管道设置倒水泵隔离、控制阀组，阀后设置三通管，与热井凝结水连通母管相连接；
热井凝结水连通母管连接各机组凝汽器热井凝结水管道，连接点介于热井出口与凝结水泵之间的凝结水管道上，管道上设置单机至热井凝结水连通母管隔离、控制阀组，阀组位置在三通管与连接点之间。
2.根据权利要求1所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，其特征在于，增设系统还包括：中压缸排汽连通母管、除氧器进水连通母管和最终给水连通母管；
中压缸排汽连通母管连接汽轮机中压缸排汽至低压缸进汽管道，连接点介于汽轮机中压缸出口与汽轮机低压缸入口阀组之间的管道上，连接点至中压缸排汽连通母管间设置单机至中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组；
除氧器进水连通母管连接各机组的除氧器进水管道，连接点介于低压加热器系统与除氧器之间的给水管道上，连接点至除氧器进水连通母管间设置单机至除氧器进水连通母管控制、隔离阀组；
最终给水连通母管连接高压加热器系统出口的锅炉给水管道，连接点介于高压加热器系统出口与锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组的锅炉给水管道上，连接点至最终给水连通母管间设置单机至最终给水连通母管控制、隔离阀组。
3.根据权利要求2所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，其特征在于，汽轮机组汽水系统包括锅炉1、2、……、n，每个锅炉的过热蒸汽管道出口与高压缸进汽口相连通，高压缸的排汽口与锅炉的再热蒸汽管道入口相连通，锅炉的再热蒸汽管道出口与中压缸进汽口相连通，中压缸的排汽口与低压缸的进汽口相连通，低压缸的排汽口与凝汽器相连通，高压缸的抽汽口与高压加热系统的进汽口相连通，中压缸抽汽口与除氧器的进汽口相连通，低压缸抽汽口与低压加热系统的进汽口相连通，凝汽器、凝结水泵、低压加热系统、除氧器、给水泵与高压加热系统的进出水口依次相连通，高压加热系统的出水口与锅炉的给水管道入口相连通。
4.根据权利要求2所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，其特征在于，当只有两台机组时，两台机组管道设备间使用配备隔离、控制阀组的连通管连接。
5.一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的运行方法，其特征在于，该方法基于权利要求2至4中任一项所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的系统，以多台机组中，1号机组锅炉停运为例，包括：
当1号机锅炉停运时，关闭1号机锅炉主蒸汽隔离阀组、再热冷段与热段蒸汽隔离阀组，防止蒸汽倒流至停运锅炉中；打开锅炉主蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其它机组的锅炉同时为1号汽轮机和本机组汽轮机供应主蒸汽；打开冷再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，1号机组冷再热蒸汽进入冷再热段蒸汽连通母管，其他机组的锅炉对1号机再热冷段蒸汽进行加热；打开热再热段蒸汽连通母管控制、隔离阀组，其他机组的锅炉对1号汽轮机和本机组中压缸供应再热热段蒸汽；打开中压缸排汽连通母管控制、隔离阀组，1号汽轮机中压缸排汽进入其他机组汽轮机低压缸做功，1号汽轮机处于最低进汽流量状态，进汽流量满足低压缸最低冷却蒸汽要求，对于做了“低压缸零出力”改造的机组来说，能够在“低压缸零出力”方式下运行；关闭1号机低压缸抽汽隔离、控制阀，低压缸不进行抽汽，1号机低压加热器系统不运行；打开凝汽器热井倒水泵与对应控制、隔离阀组，关闭热井凝结水正常控制、隔离阀组，关闭热井水连通母管控制、隔离阀组，将1号机的凝结水全部倒至热井水连通母管，至其他机组热井，1号机的凝结水进入其他机组低压加热器系统进行加热；打开1号机除氧器进水连通母管隔离、控制阀组，其他机组的给水经过各自低压加热器系统加热后，部分进入1号机除氧器，并进入1号机高压加热器系统进行加热；关闭1号机锅炉给水省煤器入口隔离、控制阀组，防止给水倒灌至停运锅炉中，打开最终给水连通母管控制、隔离阀组，1号机组最终给水进入其它机组锅炉给水管道中重新被加热至过热蒸汽。
6.根据权利要求5所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的运行方法，其特征在于，锅炉停运指的是在锅炉检修、故障、机组两班制运行、机组热备用状态，以及其它所有对于锅炉设备有计划或者意外停运的情况。
7.根据权利要求5所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的运行方法，其特征在于，阀组指的是用到的调节阀、隔离阀。
8.根据权利要求7所述的一种不同机组间锅炉与汽轮机互连的运行方法，其特征在于，阀的种类为电动阀、气动阀、液动阀和手动阀。
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