CN114526474A - 一种再热器防干烧蒸汽冷却系统及其防干烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，包括高压蒸汽流量计、调节装置；高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间；调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压一级过热器/高压蒸汽流量计与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中。本发明还公开了一种再热器防干烧蒸汽冷却系统的防干烧方法，包括如下步骤：当高压蒸汽流量计的蒸汽流量为a时，通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为b；则，0.2a≤b≤0.9a，a＞0。本发明只需要在汽包出口和再热器进口侧配置高压蒸汽流量计、冷再流量计，经过调节阀调控再热器与过热器的流量分配，即可解决过热器、再热器受热面的同步冷却问题，避免干烧现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及再热器防干烧技术领域，尤其涉及一种再热器防干烧蒸汽冷却系统及其防干烧方法，及一种防干烧蒸汽系统及其运行方法。
背景技术
随着国家余热利用参数的不断提高，工业余热锅炉已经较多的带再热运行机组。与常规锅炉相比，部分余热发电项目进入锅炉的烟气温度没有升温过程，超过1000℃的烟气直接进入余热锅炉，这对余热锅炉的受热面防干烧能力提出了很苛刻的要求。比如焦化行业的热回收余热锅炉，进口烟气闸板逐步打开时，1100℃的烟气将直接进入余热锅炉。
目前对于过热器受热面，可以通过临炉加热方式，受热面管内将很快产生蒸汽，而对于再热器受热面，则需要等过热蒸汽稳定产蒸汽后，通过汽轮机测的蒸汽旁路进入冷再系统，为解决这一问题，现有解决方案是在锅炉侧额外设置一套防干烧蒸汽旁路系统，如图1所示，现有方案通过设置减温器，减温器的进口分别与高压主蒸汽管道、给水进口管道联通，实现对高压主蒸汽内蒸汽降温，降温的蒸汽通过冷再蒸汽管道对再热器升温，从而解决再热器干烧的问题，由于高压主蒸汽温度较高，这对旁路系统管道和阀门的设计温度、压力要求都很高，另外冷却蒸汽温度和压力过高，无法直接进入冷再系统，需要配置减压阀和减温水系统，工艺复杂。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种再热器防干烧蒸汽冷却系统及其防干烧方法，及一种防干烧蒸汽系统及其运行方法。
本发明提出的一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，包括高压蒸汽流量计、调节装置；
高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间，用于测量从汽包进入高压一级过热器的蒸汽流量；
调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压一级过热器与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中，用于调节从高压一级过热器进入冷再流量计的蒸汽流量。
本发明还提出了一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，包括高压蒸汽流量计、调节装置；
高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间，用于测量从汽包进入高压一级过热器的蒸汽流量；
调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压蒸汽流量计与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中，用于调节从高压蒸汽流量计进入冷再流量计的蒸汽流量。
优选地，还包括关断阀，关断阀设于冷却管道中。
本发明只需要在汽包出口和再热器进口侧配置高压蒸汽流量计、冷再流量计，经过调节阀调控再热器与过热器的流量分配，即可解决过热器、再热器受热面的同步冷却问题，避免干烧现象的发生。本发明对防干烧蒸汽旁路系统的管路、阀门温度要求大幅降低，且蒸汽可直接进入冷再蒸汽系统，同时也省去了原方案的减温水系统。
一种基于再热器防干烧蒸汽冷却系统的防干烧方法，包括如下步骤：
当高压蒸汽流量计的蒸汽流量为a时，通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为b；
则，0.2a≤b≤0.9a，a＞0。
一种防干烧蒸汽系统，包括所述的再热器防干烧蒸汽冷却系统、烟气进出装置、高压蒸汽系统、冷再蒸汽系统；
烟气进出装置包括联通烟气进口与烟气出口的本体；
冷再蒸汽系统包括冷再流量计及与冷再流量计联通的再热器，再热器位于烟气进出装置本体内；
高压蒸汽系统包括依次联通的高压二级过热器、高压一级过热器、汽包、蒸发器、省煤器；高压二级过热器、高压一级过热器、蒸发器、省煤器位于烟气进出装置本体内并依次顺着烟气流动方向设置，顺着烟气流动方向，再热器位于高压一级过热器上游。
优选地，过热器还包括高压三级过热器，高压二级过热器的出口与高压三级过热器的入口联通。
优选地，再热器包括低温再热器、高温再热器，高温再热器靠近烟气进口设置，冷再流量计依次与低温再热器、高温再热器联通。
优选地，高压三级过热器、高温再热器、高压二级过热器、低温再热器、高压一级过热器位于烟气进出装置本体内并依次沿烟气流动方向设置。
一种基于所述的防干烧蒸汽系统的运行方法，包括如下步骤：
S1、当机组启动运行时，高温烟气进入受热面，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽进入高压蒸汽流量计器，经过高压蒸汽流量计的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压一级过热器、高压二级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、再热器，用于冷却再热器；
或，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后进入高压一级过热器，经过高压一级过热器的蒸汽被分为两路，一路蒸汽进入高压二级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、再热器，用于冷却再热器；
通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为高压蒸汽流量计流量的20-90％；
S2、当机组启动后达到10-30％负荷时，关闭再热器防干烧蒸汽冷却系统的关断阀，汽包产生的饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后，全部依次进入高压一级过热器、高压二级过热器，得到高压主蒸汽；而冷再蒸汽依次经过冷再流量计、再热器，得到热再蒸汽。
优选地，S1中，高压一级过热器内的蒸汽温度为330-410℃，优选为330-400℃。
优选地，S1中，通过调节阀控制冷再流量计流量为高压蒸汽流量计流量的50％。确保冷再蒸汽系统与高压蒸汽系统的受热面均有冷却蒸汽，有效防止受热面干烧。
一种防干烧蒸汽系统的运行方法，具体包括如下步骤：
S1、当机组启动运行时，高温烟气进入受热面，经过预热的汽包产生的饱和蒸汽进入高压蒸汽流量计，经过高压蒸汽流量计的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽通过冷却管道中的关断阀、调节阀后依次进入冷再流量计、低温再热器、高温再热器，用于冷却再热器；
或，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后进入高压一级过热器，经过高压一级过热器的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压二级过热器、高压三级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、低温再热器、高温再热器，用于冷却再热器；
通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为高压蒸汽流量计流量的20-90％；
S2、当机组启动后达到10-30％负荷时，关闭再热器防干烧蒸汽冷却系统的关断阀，汽包产生的饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后，全部依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，产生高压主蒸汽；冷再蒸汽依次经过冷再流量计、低温再热器、高温再热器，得到热再蒸汽。
优选地，S2中，当机组启动后达到25％负荷时即可关闭关断阀，汽轮机旁路系统已经稳定运行，将能提供足够的冷再蒸汽。
本发明的技术效果如下所示：
(1)本发明在汽包与高压一级过热器之间设置一个高压蒸汽流量计，通过调节调节装置的调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量，即可实现对过热器与再热器受热面预热，避免对余热锅炉的受热面干烧，结构简单，安全可靠。
(2)本发明可实现过热器、再热器受热面的同步冷却，取自高压蒸汽流量计出口的蒸汽/高压一级过热器出口的蒸汽，温度较低，对再热器防干烧蒸汽冷却系统管路、阀门的温度要求大幅降低，且冷却蒸汽无需减温就可直接进入冷再蒸汽系统，省去了原方案的减温水系统。与取自高压蒸汽流量计出口蒸汽相比，取自高压一级过热器出口的蒸汽，经过加热后，蒸汽具有一定的过热度，因此减压去再热器系统时，有效防止蒸汽减压带水的可能。
本发明可解决现有技术所存在的旁路系统设计温度过高引起的旁路系统复杂，设计参数过高，成本较高的问题，提供一种结构简单，安全可靠的一种新型的再热器防干烧蒸汽冷却系统，通过调节阀调控再热器与过热器的流量分配，有效避免干烧现象的发生。
附图说明
图1为现有技术中防干烧蒸汽旁路系统及蒸汽系统的流程示意图。
图2为本发明实施例1中再热器防干烧蒸汽冷却系统及蒸汽系统流程示意图。
图3为本发明实施例2中再热器防干烧蒸汽冷却系统及蒸汽系统流程示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图2虚线范围所示，一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，包括高压蒸汽流量计、调节装置；
高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间，用于测量从汽包进入高压一级过热器的蒸汽流量；
调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压一级过热器与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中，用于调节从高压一级过热器进入冷再流量计的蒸汽流量。
具体的，还包括关断阀，关断阀设于冷却管道中。
一种基于再热器防干烧蒸汽冷却系统的防干烧方法，包括如下步骤：
当高压蒸汽流量计的蒸汽流量为a时，通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为b；则，0.2a≤b≤0.9a，a＞0，具体的，b可以为0.2a、0.3a、0.4a、0.5a、0.6a、0.7a、0.8a、0.9a；
一种防干烧蒸汽系统，包括：所述的再热器防干烧蒸汽冷却系统、烟气进出装置、高压蒸汽系统、冷再蒸汽系统。
烟气进出装置包括联通烟气进口与烟气出口的本体；高压蒸汽系统包括依次联通的高压三级过热器、高压二级过热器、高压一级过热器、汽包、蒸发器、省煤器；省煤器包括依次联通的一级省煤器、二级省煤器、三级省煤器；三级省煤器、二级省煤器、一级省煤器依次顺着烟气进出方向设置；冷再蒸汽系统包括冷再流量计及与冷再流量计联通的再热器；再热器包括低温再热器、高温再热器。
高压三级过热器、高温再热器、高压二级过热器、低温再热器、高压一级过热器、蒸发器、省煤器均位于烟气进出装置本体内并依次沿烟气流动方向设置。
具体的，烟气进出装置呈倒U型结构，高压三级过热器、高温再热器、高压二级过热器、低温再热器、高压一级过热器依次设置在烟气上升段，蒸发器、三级省煤器、二级省煤器、一级省煤器依次设置烟气下降段。
一种基于所述的防干烧蒸汽系统的运行方法，包括如下步骤：
S1、当机组启动运行时，高温烟气从烟气进口进入受热面，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后进入高压一级过热器，经过高压一级过热器的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压二级过热器、高压三级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、低温再热器、高温再热器，用于冷却再热器；
通过调节调节阀，控制冷再流量计流量为高压蒸汽流量计流量的20-90％，具体的可以为20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％；
通过将高压一级过热器内的蒸汽分为两路，一路进入冷却管道，通过关断阀、调节阀后，与冷再蒸汽系统上的冷再流量计联通，由于冷却蒸汽取自高压一级过热器出口，蒸汽温度约在370℃，与现有方案末级高压主蒸汽出口540℃左右的蒸汽温度相比，对再热器防干烧蒸汽冷却系统管路、阀门的温度要求大幅降低，且冷却蒸汽无需减温就可直接进入冷再蒸汽系统，省去了原方案的减温水系统；
本发明可解决过热器、再热器受热面的同步冷却问题，只需要在汽包出口和再热器进口侧配置高压蒸汽流量计、冷再流量计，经过调节阀调控再热器与过热器的流量分配，避免干烧现象的发生。
S2、当机组启动后达到10-30％负荷时，具体的可以为10％、15％、20％、25％、30％，关闭再热器防干烧蒸汽冷却系统的关断阀，从给水进口进入的水，依次进入一级省煤器、二级省煤器、三级省煤器、蒸发器、汽包，汽包产生的饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后，全部依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，产生的高压主蒸汽进入蒸汽利用机构；从蒸汽利用机构产生的冷再蒸汽依次经过冷再流量计、低温再热器、高温再热器，产生的热再蒸汽进入蒸汽利用机构。
使用过程中通过调节阀控制冷再流量计流量为高压蒸汽流量计流量的50％，确保冷再蒸汽系统与高压蒸汽系统的受热面均有冷却蒸汽，有效防止受热面干烧。
具体的，S2中，当机组启动后达到25％负荷时即可关闭关断阀，汽轮机旁路系统已经稳定运行，将能提供足够的冷再蒸汽。
实施例2
如图3虚线范围所示，一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，包括高压蒸汽流量计、调节装置；
高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间，用于测量从汽包进入高压一级过热器的蒸汽流量；
调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压蒸汽流量计与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中，用于调节从高压蒸汽流量计进入冷再流量计的蒸汽流量。
具体的，还包括关断阀，关断阀设于冷却管道中。
一种基于再热器防干烧蒸汽冷却系统的防干烧方法，包括如下步骤：
当高压蒸汽流量计的蒸汽流量为a时，通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为b；则，0.2a≤b≤0.9a，a＞0，具体的，b可以为0.2a、0.3a、0.4a、0.5a、0.6a、0.7a、0.8a、0.9a；
一种防干烧蒸汽系统，包括：所述的再热器防干烧蒸汽冷却系统、烟气进出装置、高压蒸汽系统、冷再蒸汽系统。
烟气进出装置包括联通烟气进口与烟气出口的本体；高压蒸汽系统包括依次联通的高压三级过热器、高压二级过热器、高压一级过热器、汽包、蒸发器、省煤器；省煤器包括依次联通的一级省煤器、二级省煤器、三级省煤器；三级省煤器、二级省煤器、一级省煤器依次顺着烟气进出方向设置；冷再蒸汽系统包括冷再流量计及与冷再流量计联通的再热器；再热器包括低温再热器、高温再热器。
高压三级过热器、高温再热器、高压二级过热器、低温再热器、高压一级过热器、蒸发器、省煤器均位于烟气进出装置本体内并依次沿烟气流动方向设置。
具体的，烟气进出装置呈倒U型结构，高压三级过热器、高温再热器、高压二级过热器、低温再热器、高压一级过热器依次设置在烟气上升段，蒸发器、三级省煤器、二级省煤器、一级省煤器依次设置烟气下降段。
一种基于所述的防干烧蒸汽系统的运行方法，包括如下步骤：
S1、当机组启动运行时，高温烟气从烟气进口进入受热面，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后分流，一部分依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，用于冷却过热器；另一部分却通过冷却管道上的关断阀、调节阀后，进入冷再蒸汽系统，通过冷再蒸汽管道上的冷再流量计，依次进入低温再热器、高温再热器，用于冷却再热器，通过调节阀控制冷再流量计流量为高压蒸汽流量计流量的20-90％，具体的可以为20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％；
通过在高压蒸汽流量计后对饱和蒸汽进行分流，一路进入冷却管道，通过关断阀、调节阀后，与冷再蒸汽系统上的冷再流量计联通，由于冷却蒸汽取自高压蒸汽流量计出口，蒸汽温度为280～330℃，与现有方案末级高压主蒸汽出口540℃左右的蒸汽温度相比，对再热器防干烧蒸汽冷却系统管路、阀门的温度要求大幅降低，且冷却蒸汽无需减温就可直接进入冷再蒸汽系统，省去了原方案的减温水系统；
本发明可解决过热器、再热器受热面的同步冷却问题，只需要在汽包出口和再热器进口侧配置高压蒸汽流量计、冷再流量计，经过调节阀调控再热器与过热器的流量分配，避免干烧现象的发生。
S2、当机组启动后达到10-30％负荷时，具体的可以为10％、15％、20％、25％、30％，关闭再热器防干烧蒸汽冷却系统的关断阀，从给水进口进入的水，依次进入一级省煤器、二级省煤器、三级省煤器、蒸发器、汽包，汽包产生的饱和蒸汽，通过高压饱和蒸汽管道的高压蒸汽流量计后，全部依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，产生的高压主蒸汽进入蒸汽利用机构；从蒸汽利用机构产生的冷再蒸汽依次经过冷再流量计、低温再热器、高温再热器，产生的热再蒸汽进入蒸汽利用机构。
使用过程中通过调节阀控制冷再流量计流量为高压蒸汽流量计流量的50％，确保冷再蒸汽系统与高压蒸汽系统的受热面均有冷却蒸汽，有效防止受热面干烧。
具体的，S2中，当机组启动后达到25％负荷时即可关闭关断阀，此时汽轮机旁路系统已经稳定运行，将能提供足够的冷再蒸汽。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，其特征在于，包括高压蒸汽流量计、调节装置；
高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间，用于测量从汽包进入高压一级过热器的蒸汽流量；
调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压一级过热器与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中，用于调节从高压一级过热器进入冷再流量计的蒸汽流量。
2.一种再热器防干烧蒸汽冷却系统，其特征在于，包括高压蒸汽流量计、调节装置；
高压蒸汽流量计，设于汽包与高压一级过热器之间，用于测量从汽包进入高压一级过热器的蒸汽流量；
调节装置，包括调节阀与冷却管道，高压蒸汽流量计与冷再流量计通过冷却管道联通；调节阀设置于冷却管道中，用于调节从高压蒸汽流量计进入冷再流量计的蒸汽流量。
3.一种基于权利要求1或2所述的再热器防干烧蒸汽冷却系统的防干烧方法，其特征在于，包括如下步骤：
当高压蒸汽流量计的蒸汽流量为a时，通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为b；
则，0.2a≤b≤0.9a，a＞0。
4.一种防干烧蒸汽系统，其特征在于，包括权利要求1或2所述的再热器防干烧蒸汽冷却系统、烟气进出装置、高压蒸汽系统、冷再蒸汽系统；
烟气进出装置包括联通烟气进口与烟气出口的本体；
冷再蒸汽系统包括冷再流量计及与冷再流量计联通的再热器，再热器位于烟气进出装置本体内；
高压蒸汽系统包括依次联通的高压二级过热器、高压一级过热器、汽包、蒸发器、省煤器；高压二级过热器、高压一级过热器、蒸发器、省煤器位于烟气进出装置本体内并依次顺着烟气流动方向设置，顺着烟气流动方向，再热器位于高压一级过热器上游。
5.根据权利要求4所述的防干烧蒸汽系统，其特征在于，过热器还包括高压三级过热器，高压二级过热器的出口与高压三级过热器的入口联通。
6.根据权利要求5所述的防干烧蒸汽系统，其特征在于，再热器包括低温再热器、高温再热器，高温再热器靠近烟气进口设置，冷再流量计依次与低温再热器、高温再热器联通。
7.根据权利要求6所述的防干烧蒸汽系统，其特征在于，高压三级过热器、高温再热器、高压二级过热器、低温再热器、高压一级过热器位于烟气进出装置本体内并依次沿烟气流动方向设置。
8.一种基于权利要求4-7任一项所述的防干烧蒸汽系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、当机组启动运行时，高温烟气进入受热面，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽进入高压蒸汽流量计器，经过高压蒸汽流量计的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压一级过热器、高压二级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、再热器，用于冷却再热器；
或，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后进入高压一级过热器，经过高压一级过热器的蒸汽被分为两路，一路蒸汽进入高压二级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、再热器，用于冷却再热器；
通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为高压蒸汽流量计流量的20-90％；
S2、当机组启动后达到10-30％负荷时，关闭再热器防干烧蒸汽冷却系统的关断阀，汽包产生的饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后，全部依次进入高压一级过热器、高压二级过热器，得到高压主蒸汽；而冷再蒸汽依次经过冷再流量计、再热器，得到热再蒸汽。
9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，在S1中，高压一级过热器内的蒸汽温度为330-400℃。
10.根据权利要8所述的运行方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、当机组启动运行时，高温烟气进入受热面，经过预热的汽包产生的饱和蒸汽进入高压蒸汽流量计，经过高压蒸汽流量计的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽通过冷却管道中的关断阀、调节阀后依次进入冷再流量计、低温再热器、高温再热器，用于冷却再热器；
或，经过预热的汽包迅速产生饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后进入高压一级过热器，经过高压一级过热器的蒸汽被分为两路，一路蒸汽依次进入高压二级过热器、高压三级过热器，用于冷却过热器；另一路蒸汽经过冷却管道中的调节阀依次进入冷再流量计、低温再热器、高温再热器，用于冷却再热器；
通过调节调节阀，控制进入冷再流量计的蒸汽流量为高压蒸汽流量计流量的20-90％；
S2、当机组启动后达到10-30％负荷时，关闭再热器防干烧蒸汽冷却系统的关断阀，汽包产生的饱和蒸汽经过高压蒸汽流量计后，全部依次进入高压一级过热器、高压二级过热器、高压三级过热器，产生高压主蒸汽；冷再蒸汽依次经过冷再流量计、低温再热器、高温再热器，得到热再蒸汽。
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