CN113468749B - 一种提高高水分煤种带负荷能力的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高高水分煤种带负荷能力的方法,当制粉系统干燥出力不能满足机组带负荷能力要求时,首先根据磨煤机内的煤质参数和磨煤机运行参数按照《DL/T 5145‑2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》进行热平衡计算,并根据热平衡计算结果得出磨煤机终端干燥剂的含湿量、水露点温度以及磨煤机出口温度与水露点的偏差,对制粉系统的初始运行状态进行全面评估,确定是否具有提高制粉系统干燥出力的空间;然后协调制粉系统带负荷和安全运行要求以及制粉系统运行参数对锅炉燃烧的影响,根据初始状态分别给出了制粉系统运行参数优化的技术路线。通过本发明方法提高了火力发电厂机组运行的安全性和经济性,可用于机组的实时智能优化运行或者磨煤机选型设计。
Description
技术领域
本发明涉及磨煤机运行优化技术领域,具体涉及一种高水分煤的中速磨煤机出口温度控制方法及其与其它制粉系统运行参数的协调优化调整,适用于采用热空气干燥的中速磨直吹式制粉系统,且磨煤机出口温度t2>55℃、机组不能带负荷的情况。
背景技术
由于中速磨煤机具有系统简单、研磨能力强、操作简便、控制灵活、检修工作量少等诸多优点,越来越多的工程项目采用中速磨磨制褐煤。但中速磨磨制高水分褐煤容易出现干燥出力不足问题,导致机组带负荷能力差。
《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》规定中速磨直吹式制粉系统磨制褐煤时:(1)为了防止制粉系统爆炸,磨煤机出口温度最高允许值t2max为60-70℃;(2)磨煤机出口最低温度不低于60℃,即t2min=60;(3)核算磨煤机出口风粉混合物水露点温度,磨煤机出口温度t2大于水露点温度2℃,以免引起煤粉管道的堵塞,即t2≥tdp+2。
目前,部分电厂尝试将磨煤机出口温度t2降低到55℃的水平,取得了良好的运行效果,在不增加一次风率的基础上通过运行参数优化很好地解决了高水分褐煤的干燥问题,提高了机组的带负荷能力。但t2具体控制在哪个数值以及制粉系统的其它运行参数如何协调,并没有明确的技术路线,大多凭借运行经验,不能起到很好的示范作用。且煤质变化和运行参数变化都将影响磨煤机出口的水露点温度,随意降低磨煤机出口温度或者制粉系统其它参数调整不合理,可能导致磨煤机出口温度低于水露点温度,不利于机组的安全运行。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点,本发明的目的在于提供一种提高高水分煤种带负荷能力的方法,提高了火力发电厂机组运行的安全性和经济性,可用于机组的实时智能优化运行或者磨煤机选型设计。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种提高高水分煤种带负荷能力的方法,包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃,70℃≥t2>55℃;磨煤机进口温度t1,℃(通常此时磨煤机的通风量FL=FLmax,磨煤机进口温度t1=t1max,通常根据运行规程的磨煤机出口温度限制要求,运行人员已无增加出力的手段);
3)设备限制参数:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机进口最高温度t1max;
4)机组带负荷需要的煤量Bmn,t/h;
第二步:根据磨煤机内的煤质参数(Mt、Aar、Car、Har、Nar、Oar、St,ar)和磨煤机运行参数(Bm、FL、t1、t2)按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin(kJ/kg)和煤带出和消耗的总热量qout(kJ/kg)相等,也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1:
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 (式1)
式1的左边为输入的总热量qin,右边为煤带出和消耗的总热量qout,其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg;
第三步:当Δtdp≥2时,转到第四步,否者转到第十五步;
第四步:当Δtdp≥3时,转到第五步,否者转到第十三步;
第五步:将磨煤机出口温度t2降低到t2=max(55,t2-int(Δtdp-2)),在磨煤机通风量FL不变的情况下,通过增加磨煤机磨制煤量Bm出力达到热平衡,此时的磨煤机出力称为磨煤机计算出力Bmj,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp;
第六步:如果Bmj≤Bmn,执行第七步,否者执行第八步;
第七步:如果第五步计算得出的Δtdp≥2,执行第九步,否者执行第十三步;
第八步:设置磨煤机计算出力和带负荷的磨煤机出力相等,即Bmj=Bmn,通过降低磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并进入第十步;
第九步:比较第五步计算的Bmj<Bm,则转到第十二步,否者转到第十四步;
第十步:如果第八步计算得出的Δtdp≥2,转到第十四步,否者转到第十一步;
第十一步:将磨煤机出口温度t2升高至t2+int(3-Δtdp),同时升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并转到第十四步;
第十二步:输出“最多带磨煤机计算出力Bmj的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十三步:输出“出力无法提高”;
第十四步:输出“能带机组带负荷需要的煤量Bmn的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十五步:输出“磨煤机出力无法提高,且有结露风险”。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明涉及磨煤机运行优化的技术领域,具体涉及一种高水分煤的中速磨煤机出口温度控制方法及其与其它制粉系统运行参数的协调优化调整,适用于采用热空气干燥的中速磨直吹式制粉系统,且磨煤机出口温度t2>55℃、机组不能带负荷的情况。
本发明的优点是:①对于高水分煤种,当制粉系统出力不能满足机组带负荷要求时,结合制粉系统实时运行参数,通过科学地优化磨煤机关键运行参数,并协调磨煤机出力以及磨煤机出口温度与水露点的偏差,给出科学的运行指导建议,提高机组的带负荷能力,且不会发生磨煤机出口粉管堵塞等问题,提高了火力发电厂机组运行的安全性和经济性,可用于机组的实时智能优化运行或者磨煤机选型设计。②根据制粉系统的运行参数,对初始状态进行了全面的评估,创新性地提出根据磨煤机出口温度与水露点的偏差以及制粉系统运行参数对锅炉燃烧影响相结合的寻优方法,根据不同的情况分别给出了制粉系统运行参数优化的技术路线,提供了最优的运行参数,在满足制粉系统安全运行的基础上,还提升了机组的燃烧稳定性、降低了NOx生成浓度。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
如图1所示,本实施例一种提高高水分煤种带负荷能力的方法,包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃,70℃≥t2>55℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备限制参数:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机进口最高温度t1max;
4)机组带负荷需要的煤量Bmn,t/h。
本次煤质参数如下:Mt=35.6%、Aar=13.23%、Car=37.42%、Har=2.61%、Nar=0.63%、Oar=10.62%、St,ar=0.49%;
本次磨煤机运行参数:Bm=74t/h;FL=FLmax=130t/h;t2=58℃;t1=t1max=344℃;
本次磨煤机要求达到的出力Bmn=82t/h。
第二步:根据磨煤机内的煤质参数(Mt、Aar、Car、Har、Nar、Oar、St,ar)和磨煤机运行参数(Bm、FL、t1、t2)按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin(kJ/kg)和煤带出和消耗的总热量qout(kJ/kg)相等,也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1。
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 (式1)
式1的左边为输入的总热量qin,右边为煤带出和消耗的总热量qout,其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg。
根据第一步的煤质参数和运行参数,计算得出第二步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第三步:当Δtdp≥2时,转到第四步,否者转到第十五步;
本次第二步计算得出的Δtdp=3.45≥2,进入第四步。
第四步:当Δtdp≥3时,转到第五步,否者转到第十三步;
本次第二步计算得出的Δtdp=3.45≥3,进入第五步
第五步:将磨煤机出口温度t2降低到t2=max(55,t2-int(Δtdp-2)),在磨煤机通风量FL不变的情况下,通过增加Bm出力达到热平衡,此时的磨煤机出力称为磨煤机计算出力Bmj,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp;
根据第二步计算结果:
t2-int(t2-Δtdp)=58-int(3.45-2)=57
则t2=max(55,t2-int(Δtdp-2))=57,再进行制粉系统热平衡计算,具体计算结果参见下表
第六步:如果Bmj≤Bmn,执行第七步,否者执行第八步;
根据第五步计算结果Bmj=76.4≤Bmn=82,转到第七步;
第七步:如果第五步计算得出的Δtdp≥2,执行第九步,否者执行第十三步;
根据第五步就算结果Δtdp=2.43≥2,执行第九步;
第八步:设置磨煤机计算出力和带负荷的磨煤机出力相等,即Bmj=Bmn,通过降低磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并进入第十步;
第九步:比较第五步计算的Bmj<Bm,则转到第十二步,否者转到第十四步;
根据第五步计算结果,Bmj=76.4<Bmn=82,转到第十二步;
第十步:如果第八步计算得出的Δtdp≥2,转到第十四步,否者转到第十一步;
第十一步:将磨煤机出口温度t2升高至t2+int(3-Δtdp),同时升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并转到第十四步;
第十二步:输出“最多带磨煤机计算出力Bmj的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
根据第五步热平衡计算结果,输出“最多能带76.4t/h的出力”,FL=130t/h、t2=57℃、t1=344℃、Δtdp=2.69℃。
第十三步:输出“出力无法提高”;
第十四步:输出“能带机组带负荷需要的煤量Bmn的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;第十五步:输出“磨煤机出力无法提高,且有结露风险”。
通过本实施例最终推荐的磨煤机出力Bm从74t/h上升到76.4t/h,磨煤机出口温度高于水露点温度2.43℃,磨煤机可安全运行,但不能满足磨煤机出力82t/h的要求。在电厂运行中,通常不进行水露点的计算,如果运行人员将磨煤机出口温度调整到55℃,我们通过热平衡计算结果可见,磨煤机出力能够达到82t/h,但磨煤机出口温度高于水露点温度0.36℃,不能满足安全生产需要。因此,采用本发明方法,能更科学更安全地提高磨煤机出力。
实施例2:
如图1所示,本实施例一种提高高水分煤种带负荷能力的方法,包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃,70℃≥t2>55℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备限制参数:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机进口最高温度t1max;
4)机组带负荷需要的煤量Bmn,t/h。
本次煤质参数如下:Mt=35.6%、Aar=13.23%、Car=37.42%、Har=2.61%、Nar=0.63%、Oar=10.62%、St,ar=0.49%;
本次磨煤机运行参数:Bm=74t/h;FL=FLmax=140t/h;t2=65℃;t1=t1max=379℃;
本次磨煤机要求达到的出力Bmn=82t/h。
第二步:根据煤质参数(Mt、Aar、Car、Har、Nar、Oar、St,ar)和运行参数(Bm、FL、t1、t2)按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin(kJ/kg)和煤带出和消耗的总热量qout(kJ/kg)相等,也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1。
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 (式1)
式1的左边为输入的总热量qin,右边为煤带出和消耗的总热量qout,其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg。
根据第一步的煤质参数和运行参数,计算得出第二步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第三步:当Δtdp≥2时,转到第四步,否者转到第十五步;
本次第二步计算得出的Δtdp=9.04≥2,进入第四步。
第四步:当Δtdp≥3时,转到第五步,否者转到第十三步;
本次第二步计算得出的Δtdp=9.04≥3,转到第五步。
第五步:将磨煤机出口温度t2降低到t2=max(55,t2-int(Δtdp-2)),在磨煤机通风量FL不变的情况下,通过增加磨煤机磨制煤量Bm出力达到热平衡,此时的磨煤机出力称为磨煤机计算出力Bmj,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp;
根据第二步计算结果:
t2-int(t2-Δtdp)=65-int(9.04-2)=58
则t2=max(55,t2-int(Δtdp-2))=max(55,58)=58,再进行制粉系统热平衡计算,具体计算结果参见下表
第六步:如果Bmj≤Bmn,执行第七步,否者执行第八步;
根据第五步计算结果Bmj=89.8>Bmn=82,进入第八步;
第七步:如果第五步计算得出的Δtdp≥2,执行第九步,否者执行第十三步;
第八步:设置磨煤机计算出力和带负荷的磨煤机出力相等,即Bmj=Bmn,通过降低磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并进入第十步;
在第五步的计算结果基础上,降低Bmj=Bmn=82,同时降低磨煤机通风量FL直至达到热平衡,具体计算结果参见下表,同时进入第十步;
第九步:比较第五步计算的Bmj<Bm,则转到第十二步,否者转到第十四步;
第十步:如果第八步计算得出的Δtdp≥2,转到第十四步,否者转到第十一步;
本次第八步热平衡计算结果Δtdp=1.66<2,转到第十一步;
第十一步:将磨煤机出口温度t2升高至t2+int(3-Δtdp),同时升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并转到第十四步;
在第八步热平衡计算结果基础上,提高t2+int(3-Δtdp)=58+int(3-1.64)=59,同时升高磨煤机通风量FL直至达到热平衡,具体计算结果参见下表,同时进入第十步;
第十二步:输出“最多带磨煤机计算出力Bmj的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十三步:输出“出力无法提高”;
第十四步:输出“能带机组带负荷需要的煤量Bmn的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
根据第十一步结果,输出“能带82t/h的负荷”,FL=132t/h、t2=59℃、t1=379℃、Δtdp=2.69℃;
第十五步:输出“磨煤机出力无法提高,且有结露风险”。
可见通过本实施例推荐的磨煤机出力Bm从74t/h上升到82t/h,磨煤机出口温度从65℃下降到58℃,高于水露点温度2.69℃,磨煤机能够满足带负荷要求,也满足磨煤机安全运行要求。在电厂常规运行中,通过将磨煤机出口温度调整到61℃,磨煤机能够满足出力82t/h的要求,且磨煤机出口温度高于水露点4.80℃,也能满足安全运行要求。但与本发明推荐方案相比,仍不是最佳方案,本发明将磨煤机通风量FL降低至132t/h,通风量降低可以起到稳燃和降低NOx的效果,因此采用本发明的推荐方案更优。
Claims (1)
1.一种提高高水分煤种带负荷能力的方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃,70℃≥t2>55℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备限制参数:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机进口最高温度t1max;
4)机组带负荷需要的煤量Bmn,t/h;
第二步:根据磨煤机内的煤质参数和磨煤机运行参数按照《DL/T5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2g/kg、水露点温度tdp℃以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qinkJ/kg和煤带出和消耗的总热量qoutkJ/kg相等也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1:
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 式1
式1的左边为输入的总热量qin,右边为煤带出和消耗的总热量qout,其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg;
第三步:当Δtdp≥2时,转到第四步,否者转到第十五步;
第四步:当Δtdp≥3时,转到第五步,否者转到第十三步;
第五步:将磨煤机出口温度t2降低到t2=max(55,t2-int(Δtdp-2)),在磨煤机通风量FL不变的情况下,通过增加磨煤机磨制煤量Bm出力达到热平衡,此时的磨煤机出力称为磨煤机计算出力Bmj,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2、水露点温度tdp以及Δtdp=t2-tdp;
第六步:如果Bmj≤Bmn,执行第七步,否者执行第八步;
第七步:如果第五步计算得出的Δtdp≥2,执行第九步,否者执行第十三步;
第八步:设置磨煤机计算出力和带负荷的磨煤机出力相等,即Bmj=Bmn,通过降低磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2、水露点温度tdp以及Δtdp=t2-tdp,并进入第十步;
第九步:比较第五步计算的Bmj<Bm,则转到第十二步,否者转到第十四步;
第十步:如果第八步计算得出的Δtdp≥2,转到第十四步,否者转到第十一步;
第十一步:将磨煤机出口温度t2升高至t2+int(3-Δtdp),同时升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并转到第十四步;
第十二步:输出“最多带磨煤机计算出力Bmj的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十三步:输出“出力无法提高”;
第十四步:输出“能带机组带负荷需要的煤量Bmn的负荷”,以及达到对应热平衡的磨煤机通风量FL、磨煤机出口温度t2、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十五步:输出“磨煤机出力无法提高,且有结露风险”。
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CN202110763370.0A CN113468749B (zh) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 一种提高高水分煤种带负荷能力的方法 |
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