CN113731062A - 一种透壁式滤芯及除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透壁式滤芯及除尘装置,所述透壁式滤芯包括滤芯本体,所述滤芯本体上开设有气道组,所述气道组包括进气道、与所述进气道相邻设置的出气道,所述进气道和所述出气道均为一端开口、另一端通过封堵件封堵的中空结构,所述进气道的开口端与所述出气道的封堵端位于同一侧,所述进气道的封堵端与所述出气道的开口端位于同一侧。本发明中的透壁式滤芯,不仅具有低密度、低阻降、高耐热震性、耐冲刷、精度高、反冲清洁效果好、易加载催化剂等特点,而且还具有更高的过滤比表面积,约为现有圆管式陶瓷滤管的5~6倍,减少了占地面积和设备投资成本,同时除尘效率及效果也有了大幅度的提高,具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及气体除尘净化技术领域,具体地,涉及一种透壁式滤芯。
背景技术
随着工业化的快速发展,每年向大气中排放的废气呈高增长态势,这些废气不仅会引起气温升高,而且这些废气中还含有大量细微杂质粒子的粉尘和有害化学物质,因此,这些气体的除尘净化处理已经成为缓解环境污染、温室效应、能源危机等诸多问题的关键。
目前,比较成熟的气体除尘净化技术主要有:袋式除尘、静电除尘和碳化硅陶瓷膜等技术。现有布袋式除尘器及静电除尘器无法承受废气的高温腐蚀,现有陶瓷滤纤维滤管具有低密度、低阻降、高耐热震性、耐冲刷、精度高、易加载催化剂等优点,但其使用时具有占地面积较大、设备投资成本高的问题。因此,对现有陶瓷纤维滤管进行改进时,在保证其原有低密度、低阻降、高耐热震性、耐冲刷、精度高、易加载催化剂等优点的同时,需要进一步考虑如何减小其占地面积、降低设备投资成本,且进一步的考虑同时对其除尘效率及效果的提高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种透壁式滤芯,不仅具有高比表面积、低密度、低阻降、高耐热震性、耐冲刷、精度高、反冲清洁效果好、易加载催化剂等特点,而且还具有更高的过滤比表面积,约为现有圆管式陶瓷滤管的5~6倍,减少了占地面积和设备投资成本,同时除尘效率及效果也有了大幅度的提高,具有广泛的应用前景;另外,本发明还提供了一种除尘装置。
本发明第一方面提供了一种透壁式滤芯,包括滤芯本体,所述滤芯本体为陶瓷滤芯或陶瓷纤维滤芯,所述滤芯本体上开设有气道组,所述气道组包括进气道、与所述进气道相邻设置的出气道,所述进气道和所述出气道均为一端开口、另一端通过封堵件封堵的中空结构,所述进气道的开口端与所述出气道的封堵端位于同一侧,所述进气道的封堵端与所述出气道的开口端位于同一侧。
在本发明的一实施方式中,所述气道组内所述进气道设置有N个,N为大于等于2的偶数;N个所述进气道呈M行×2列的矩形阵列分布,其中,M=N/2,每行相邻的两个所述进气道之间设有1个所述出气道。
在本发明的一实施方式中,所述N为6;6个所述进气道呈3行×2列的矩形阵列分布,其中,每行相邻的两个所述进气道之间设有1个所述出气道。
在本发明的一实施方式中,所述气道组内所述进气道设置有N个,N为大于2的奇数;N个所述进气道中,以其中一个所述进气道为中心,其余的(N-1)个所述进气道沿该进气道周向间隔分布于该进气道的外围;其余的(N-1)个所述进气道中,相邻的两个所述进气道之间设有1个所述出气道。
在本发明的一实施方式中,所述N为5;5个所述进气道中,以其中一个所述进气道为中心,其余的4个所述进气道沿该进气道周向间隔分布于该进气道的外围,且其余的4个所述进气道呈2行×2列的矩形阵列排布。
在本发明的一实施方式中,所述滤芯本体上设有多组所述气道组,多组所述气道组呈L行×P列的矩形阵列分布,其中,L和P均为大于等于1的整数;其中,每个所述气道组内所述进气道与其相邻的所述出气道之间的间距为d1,相邻的两个所述气道组之间的间距d2,d1=d2。
在本发明的一实施方式中,所述封堵件包括用于对所述进气道的封堵端进行封堵的第一封堵板、用于对所述出气道的封堵端进行封堵的第二封堵板。
在本发明的一实施方式中,所述封堵件为填充于所述进气道另一端和所述出气道另一端的密封材料。
本发明第二方面提供了一种除尘装置,包括上述透壁式滤芯,还包括壳体,所述壳体上分别设有进风口、出风口,所述透壁式滤芯设于所述壳体内。
在本发明的一实施方式中,所述壳体内从下至上依次设有支撑格栅、密封隔板,所述支撑格栅与所述密封隔板将所述壳体内从下至上依次分为排灰室、原气室、净气室;
所述进风口设于所述壳体侧壁下部且与所述排灰室连通,所述出风口设于所述壳体侧壁上部且与所述净气室连通;
所述透壁式滤芯上与所述进气道的开口端位置相对应的一端设于所述支撑格栅上,所述透壁式滤芯上与所述出气道的开口端位置相对应的一端穿过所述密封隔板位于所述净气室内;
所述壳体内还设有位于所述净气室内且位于所述透壁式滤芯上方的反吹灰系统;所述壳体底部设有与所述排灰室连通的排灰口。
与现有技术相比,本发明的实施例具有如下的有益效果:
1、本发明实施例提供的透壁式滤芯,不仅具有低密度、低阻降、高耐热震性、耐冲刷、精度高、反冲清洁效果好、易加载催化剂等特点,而且还具有更高的过滤比表面积,约为现有圆管式陶瓷滤管的5~6倍,减少了占地面积和设备投资成本,同时除尘效率及效果也有了大幅度的提高;具体地说,采用本发明中的滤芯进行除尘时,在同样的设计流速情况下,比现有布袋或陶瓷滤管所采用的数量更少或长度更短,使得结构更紧凑,占地面积更小,从而节约了设备投资成本,具有广泛的应用前景。
2、本发明实施例提供的除尘装置,除尘效率高,设备投资成本与运维成本低,其能够在高温甚至超高温(≤1400℃)环境下直接进行废气除尘,提高了除尘装置的使用范围。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明中透壁式滤芯的外观结构示意图;
图2为图1的主视内部结构示意图;
图3为未采用封堵件对进气道封堵端、出气道封堵端进行封堵时透壁式滤芯的俯视结构示意图;
图4为实施例1中第一封堵板的结构示意图;
图5为实施例1中单个气道组的俯视图;
图6为实施例2中第一封堵板的结构示意图;
图7为实施例2中单个气道组的俯视图;
图8为实施例3中除尘装置的结构示意图;
各标记与部件名称对应关系如下:
滤芯本体1、进气道2、出气道3、第一封堵板4、第二封堵板5、出气口6、进气口7、第一封堵部8、第二封堵部9、透壁式滤芯10、壳体11、进风口12、出风口13、支撑格栅14、密封隔板15、排灰室16、原气室17、净气室18、气室盖板19、排灰口20、压缩空气包21、电磁脉冲阀22、喷吹管23、文丘里管24、支腿25。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
参照图1-图3所示,本实施例提供了一种透壁式滤芯,包括滤芯本体1,滤芯本体1为陶瓷滤芯或陶瓷纤维滤芯,滤芯本体1上开设有气道组,气道组包括进气道2、与进气道2相邻设置的出气道3,进气道2和出气道3均为一端开口、另一端通过封堵件封堵的中空结构,进气道2的开口端与出气道3的封堵端位于同一侧,进气道2的封堵端与出气道3的开口端位于同一侧。其中,本实施例中的进气道2的中心轴线与出气道3的中心轴线相互平行。
本实施例中的滤芯本体1为矩形结构,横截面为正方形,竖截面为长方形,进气道2和出气道3的长度方向与滤芯本体1的高度方向一致。通过对滤芯本体1的横截面、竖截面进行上述限制,能够使得本实施例中的透壁式滤芯的比表面积尽可能最大化,其比表面积为圆管式陶瓷滤管的6倍(同等体积下),另外,将陶瓷纤维滤芯本体1长度方向的两个端面设置为正方形,使得多个透壁式滤芯叠加组合后几乎没有盲区;在同样设计流速的情况下,本实施例中的透壁式滤芯比布袋或陶瓷纤维滤管采用的数量更少或长度更短,使得结构更紧凑,占地面积更小,进而也解决了设备投资成本。此外,本实施例中的滤芯本体1的竖截面形状尺寸、横截面形状尺寸,本领域技术人员可以根据用户或项目要求、设备运行参数工况、设备占地面积等需求进行灵活的设计调整。
本实施例中的滤芯本体1上设有多组气道组,多组气道组呈L行×P列的矩形阵列分布,其中,L和P均为大于等于1的整数。
其中,每个气道组内进气道2与其相邻的出气道3之间的间距d1等于相邻的两个气道组之间的间距d2,保证每个进气道2与其相邻出气道3之间的滤芯的厚度一致,进而保证整个滤芯对于气体处理效果的均匀性,另外进气道2与其相邻的出气道3中之间也不能存在贯穿裂纹和贯穿孔洞。
本实施例中进气道2与出气道3的规格尺寸,本领域技术人员可以根据待处理含粉尘气体的特性进行合理设置。
本实施例中每个气道组中进气道2设置有N个,其中,N为大于2的奇数;N个进气道2中,以其中一个进气道2为中心,其余的(N-1)个进气道2沿该进气道2周向间隔分布于该进气道2的外围;其余的(N-1)个进气道2中,相邻的两个进气道2之间设有1个出气道3。其余的(N-1)个进气道2呈(N-1)/2行×(N-1)/2列的矩形阵列分布。
本实施例中的封堵件包括用于对进气道2封堵端进行封堵的第一封堵板4、用于对出气道3封堵端进行封堵的第二封堵板5,第一封堵板4和第二封堵板5的形状尺寸分别与滤芯本体1高度方向两端的端面形状尺寸相适配;其中,本实施例中的第一封堵板4、第二封堵板5分别安装于滤芯本体1高度方向的两侧,第一封堵板4上设有与气道组中的出气道3开口端位置相对应的出气口6,第一封堵板4上还设有与进气道2封堵端位置相对应的第一封堵部8,第二封堵板5上设有与气道组中的进气道2开口端位置相对应的进气口7,第二封堵板5上还设有与出气道3封堵端位置相对应的第二封堵部9;其中,本实施例可以通过第一封堵板4上的第一封堵部与进气道2封堵端之间贴紧接触实现对进气道2封堵端的封堵、通过第二封堵板5上的第二封堵部与出气道3封堵端之间贴紧接触实现对出气道3封堵端的封堵,其中,第一封堵部和第二封堵部分别为第一封堵板上与进气道封堵端位置相对应的外表面、第二封堵板上与出气道封堵端位置相对应的外表面;另外,本实施例中还可以通过分别在第一封堵部、第二封堵部上分别设置第一封堵塞、第二封堵塞,通过第一封堵塞塞入进气道2封堵端内实现对进气道2封堵端的封堵,本实施还可以在第二封堵板5上设置第二封堵塞,通过第二封堵塞塞入出气道3封堵端内实现对出气道3封堵端的封堵。
进一步地,本实施例中的封堵件还可以为填充于进气道2另一端和出气道3另一端的密封材料。
需要注意地是,本实施例中的封堵件并不局限于上述选择,本领域技术人员,可以根据本领域现有技术、常规技术手段中能够对进气道2封堵端或出气道3封堵端实现封堵的技术手段进行合理选择。
具体地说,本实施例中的N为5;5个进气道2中,以其中一个进气道2为中心,其余的4个进气道2沿该进气道2周向间隔分布于该进气道2的外围,其余的4个进气道2中,相邻的两个进气道2之间设有1个出气道3,即每个气道组内包括4个出气道3,另外,其余的4个进气道2呈2行×2列的矩形阵列排布。5个进气道2与4个出气道3排布形成一个3行×3列的矩形阵列。
当L=P,且L为偶数时,如果采用第一封堵板4和第二封堵板5的形式分别对进气道2封堵端、出气道3封堵端封堵时,第一封堵板4与第二封堵板5结构相同,即第一封堵板4和第二封堵板5可以通用;当L=P,且L为奇数时,如果采用第一封堵板4和第二封堵板5的形式分别对进气道2封堵端、出气道3封堵端封堵时,第一封堵板4与第二封堵板5结构不同,即第一封堵板4和第二封堵板5不能通用。
具体地,本实施例中的封堵件为第一封堵板和第二封堵板,且第一封堵板和第二封堵板的结构相同,可以通用,降低了滤芯的生产成本。参照图4所示,为本实施例中第一封堵板的结构示意图。
本实施例中进气道2的开口端位于滤芯本体1底部,进气道2的封堵端位于滤芯本体1顶部,本实施例中的出气道3的开口端位于滤芯本体1顶部,本实施例中的出气道3的封堵端位于滤芯本体1底部。
本实施例中的透壁式滤芯具体使用时,待处理含尘气体通过进气道2的开口端进入滤芯本体1内,由于进气道2另一端为封堵端,在进气道2开口端正压或封堵端负压的作用下,待处理含尘气体只能通过具有毛细孔的孔道壁渗透流入至与其相邻的出气道3内,最后从该出气道3的开口端流出,气体中所含粉尘被收集至滤芯本体1上,从而起到除尘净化的作用。
将滤芯本体1上的所有进气道2与出气道3统称为气道时,陶瓷纤维滤芯本体1上的气道密度为100cps—700cps。
本实施例中的透壁式滤芯采用挤压成型的工艺制备而成。
实施例2
本实施例中的透壁式滤芯与实施例中的透壁式滤芯的结构区别在于,本实施例中的每个气道组,进气道2设置有N个,其中,N为大于等于2的偶数;N个进气道2呈M行×2列的矩形阵列分布,其中,M=N/2,每行相邻的两个进气道2之间设置有一个出气道3。
具体地说,本实施例中的N为6,即每个气道组中包括6个进气道2与3个出气道3。每个气道组中,6个进气道2呈3行×2列的矩形阵列分布。
当N/2×L=2×P,且2×P为偶数时,如果采用第一封堵板4和第二封堵板5的形式分别对进气道2封堵端、出气道3封堵端封堵时,第一封堵板4与第二封堵板5结构相同,即第一封堵板4和第二封堵板5可以通用;当N/2×L=2×P,且2×P为奇数时,如果采用第一封堵板4和第二封堵板5的形式分别对进气道2封堵端、出气道3封堵端封堵时,第一封堵板4与第二封堵板5结构不同,即第一封堵板4和第二封堵板5不能通用。
具体地,本实施例中的封堵件为第一封堵板和第二封堵板,且第一封堵板和第二封堵板的结构相同,可以通用,降低了滤芯的生产成本。参照图6所示,为本实施例中第一封堵板的结构示意图。
参照图5及图7所示,每个气道组中总气道数相等时(实施例1气道组中进气道2与出气道3总数为9、实施例2气道组中进气道2与出气道3总数为9时),实施例1中每个气道组中待处理废气透壁长度等于12×d1,而实施例2中每个气道组中待处理废气透壁长度为6×d1,因此,采用实施例1中的气道组中进气道2与出气道3之间的布置数量及关系所得滤芯的比表面积为采用实施例2中气道组所得滤芯的比表面积的2倍。即,采用实施例1中的气道组与实施例2相比,除尘净化效果更优。
实施例3
参照图8所示,本实施例提供了一种除尘装置,包括本发明实施例中所提供的透壁式滤芯10,还包括壳体11,壳体11上分别设有进风口12、出风口13,透壁式滤芯10设于壳体11内,且透壁式滤芯10位于进风口12与出风口13之间。
具体地说,本实施例中的壳体11内从下至上依次设有支撑格栅14、密封隔板15,支撑格栅14与密封隔板15将壳体11内从下至上依次分为排灰室16、原气室17、净气室18。
具体地说,本实施例中的进风口12设于壳体11侧壁下部且与排灰室16连通,出风口13设于壳体11侧壁上部且与净气室18连通。其中,支撑格栅14具有格栅孔,使得通过进风口12进入排灰室16内的待处理气体通过支撑格栅14进入滤芯内。
具体地说,本实施例中的透壁式滤芯10上与进气道的开口端位置相对应的一端放置于支撑格栅14上,透壁式滤芯10上与出气道的开口端位置相对应的一端穿过密封隔板15位于净气室18内,密封隔板15上设有供透壁式滤芯10穿过的孔洞,且该孔洞内设有密封机构,例如密封圈等,避免净气室18与原气室17之间通过该孔洞连通;其中,滤芯放置于支撑格栅14上后可对其进行一定的固定,具体透壁式滤芯10在支撑格栅14上的固定方式本领域技术人员可以根据本领域现有技术、公知常识进行合理选择。其中,透壁式滤芯10放置于支撑格栅14上后,进气道的开口端与支撑格栅14上的格栅孔位置相对应,进而使得排灰室16内的待处理气体通过支撑格栅14上的格栅孔进入透壁式滤芯10内。
进一步地,本实施例中的壳体11为碳钢材质。
进一步地,本实施例中的壳体11顶部设有与净气室18连通的多个维修口,维修口上盖设有气室盖板19,通过打开该气室盖板19,方便工作人员对滤芯及各气室进行检查、维修。
其中,本实施例中的壳体11内透壁式滤芯10设置有多个,多个透壁式滤芯10从下至上依次叠加在一起,由于本实施例中的透壁式滤芯10具有传统布袋和陶瓷滤管无法比拟的高过滤面积性能,进一步地将透壁式滤芯10设置为长方体形状,使得多个滤芯叠加组合后几乎没有盲区,在同样的设计流速情况下,比布袋或陶瓷滤管采用的数量更少或长度更短,使得结构更紧凑,占地面积更小,从而解决了设备投资和运维成本。另外,本实施例中的除尘装置具体使用时,如果壳体内设置多个透壁式滤芯,多个透壁式滤芯也可以采用依次放置于支撑格栅14上的布置方式。
具体地说,本实施例中与排灰室16对应的壳体11部分为倒三角锥形,排灰口20的设置数量根据壳体11大小和收集粉尘的物理特性确定排灰口20的具体设置数量。此外,本实施例中的壳体11内还设有位于净气室18内且位于透壁式滤芯10上方的反吹灰系统;壳体11底部设有与排灰室16连通的排灰口20。其中,排灰口20通过卸灰阀与粉灰气力输送管路连通,通过粉灰气力输送管路将飞灰收集至灰仓或灰库等地方。
其中,反吹灰系统包括压缩空气包21、电磁脉冲阀22、喷吹管23及文丘里管24,喷吹管23设于净气室18内,且位于透壁式滤芯10正上方,喷吹管23一端穿过壳体11后通过电磁脉冲阀22与压缩空气包21连通,净气室18内还设有位于电磁脉冲阀22与透壁式滤芯10之间的文丘里管24,喷吹管23上设有与文丘里管24位置相对应的喷吹孔。其中,本实施例中的文丘里管24下部插入出气道内的部分的形状尺寸与出气道内的形状尺寸相适配。
进一步地,本实施例中的除尘装置还包括反吹控制机构,反吹控制机构包括脉冲喷吹控制器、压差变送器。其中,压差变送器设置于出风口13与排灰室16中之间,脉冲喷吹控制器分别与压差变送器、电磁脉冲阀22控制连接。
另外,本实施例中的壳体底部还设有支腿19。
本实施例中的除尘装置具体使用时,带有粉尘等悬浮物的废气从进风口12进入排灰室16内,然后进入原气室17内,在废气正压或负压的作用下,气体只能从进气道进入然后通过进气道的孔壁渗透进入相邻的出气道内,从而通过壁流方式截留废气中的悬浮物于出气道的内壁上,形成尘饼而起到收集粉尘的作用。
当脉冲喷吹控制器通过压差传感器监测到壳体11内部滤芯压阻达到或超过设定值时,脉冲喷吹控制器控制打开电磁脉冲阀22,压缩空气包21内的压缩空气由喷出管喷出,经过文丘里管24产生瞬时脉冲反吹,空气通过出气道的开口端进入,从而将辅助在进气道或出气道壁上的灰饼反吹剥离,掉入至排灰室16内,通过排灰口20排出。
本实施例中所采用的透壁式滤芯10膨胀系数低、耐热振性高、耐冲刷、易记载催化剂等诸多优点,不仅能在高温甚至超高温(≤1400℃)环境下直接进行废气除尘,也能处理有毒有害气体,而且滤芯使用寿命长,保证了本实施例中的除尘装置高效、长时间的运行。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种透壁式滤芯,其特征在于,包括滤芯本体,所述滤芯本体为陶瓷滤芯或陶瓷纤维滤芯,所述滤芯本体上开设有气道组,所述气道组包括进气道、与所述进气道相邻设置的出气道,所述进气道和所述出气道均为一端开口、另一端通过封堵件封堵的中空结构,所述进气道的开口端与所述出气道的封堵端位于同一侧,所述进气道的封堵端与所述出气道的开口端位于同一侧。
2.根据权利要求1所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述气道组内所述进气道设置有N个,N为大于等于2的偶数;N个所述进气道呈M行×2列的矩形阵列分布,其中,M=N/2,每行相邻的两个所述进气道之间设有1个所述出气道。
3.根据权利要求2所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述N为6;6个所述进气道呈3行×2列的矩形阵列分布,其中,每行相邻的两个所述进气道之间设有1个所述出气道。
4.根据权利要求1所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述气道组内所述进气道设置有N个,N为大于2的奇数;N个所述进气道中,以其中一个所述进气道为中心,其余的(N-1)个所述进气道沿该进气道周向间隔分布于该进气道的外围;其余的(N-1)个所述进气道中,相邻的两个所述进气道之间设有1个所述出气道。
5.根据权利要求4所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述N为5;5个所述进气道中,以其中一个所述进气道为中心,其余的4个所述进气道沿该进气道周向间隔分布于该进气道的外围,且其余的4个所述进气道呈2行×2列的矩形阵列排布。
6.根据权利要求1所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述滤芯本体上设有多组所述气道组,多组所述气道组呈L行×P列的矩形阵列分布,其中,L和P均为大于等于1的整数;其中,每个所述气道组内所述进气道与其相邻的所述出气道之间的间距为d1,相邻的两个所述气道组之间的间距d2,d1=d2。
7.根据权利要求1所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述封堵件包括用于对所述进气道封堵端进行封堵的第一封堵板、用于对所述出气道封堵端进行封堵的第二封堵板。
8.根据权利要求1所述的透壁式滤芯,其特征在于,所述封堵件为填充于所述进气道另一端和所述出气道另一端的密封材料。
9.一种除尘装置,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的透壁式滤芯,还包括壳体,所述壳体上分别设有进风口、出风口,所述透壁式滤芯设于所述壳体内。
10.根据权利要求9所述的除尘装置,其特征在于,所述壳体内从下至上依次设有支撑格栅、密封隔板,所述支撑格栅与所述密封隔板将所述壳体内从下至上依次分为排灰室、原气室、净气室;
所述进风口设于所述壳体侧壁下部且与所述排灰室连通,所述出风口设于所述壳体侧壁上部且与所述净气室连通;
所述透壁式滤芯上与所述进气道的开口端位置相对应的一端设于所述支撑格栅上,所述透壁式滤芯上与所述出气道的开口端位置相对应的一端穿过所述密封隔板位于所述净气室内;
所述壳体内还设有位于所述净气室内且位于所述透壁式滤芯上方的反吹灰系统;所述壳体底部设有与所述排灰室连通的排灰口。
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