JP2015183896A - combustion control device for fluid heating machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メインバーナ及び先混合方式のパイロットバーナを備えた温水ボイラや蒸気ボイラ、熱媒ボイラ、熱交換器、吸収式冷凍機等の流体加熱機に設置される燃焼制御装置の改良に係り、特に、パイロットバーナへ単独の燃焼用空気を供給しない先混合方式のパイロットバーナを用いた連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時におけるパイロットバーナの単独燃焼において、複雑で精密な風量制御機構を用いることなく、また、送風機の電動機の耐久性を損なわずに、パイロット燃焼火炎の安定性を保ちつつ、パイロットバーナへの燃焼用空気の量を低減できるようにした流体加熱機の燃焼制御装置に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a combustion control apparatus installed in a fluid heater such as a hot water boiler, a steam boiler, a heat medium boiler, a heat exchanger, an absorption refrigeration machine, etc., provided with a main burner and a premixed pilot burner. In particular, use a complicated and precise air flow control mechanism in the single combustion of the pilot burner during continuous pilot control or alternate pilot control using a premixed pilot burner that does not supply single combustion air to the pilot burner In addition, the present invention relates to a combustion control device for a fluid heater that can reduce the amount of combustion air to the pilot burner while maintaining the stability of the pilot combustion flame without impairing the durability of the electric motor of the blower. is there.
一般に、温水ボイラや蒸気ボイラ、熱媒ボイラ、熱交換器、吸収式冷凍機等の流体加熱機には、水等の流体を加熱するメインバーナ及び点火用のパイロットバーナを備えた燃焼制御装置が設置されている。 In general, in a fluid heater such as a hot water boiler, a steam boiler, a heat medium boiler, a heat exchanger, and an absorption refrigerator, a combustion control device including a main burner for heating fluid such as water and a pilot burner for ignition is provided. is set up.
パイロットバーナは、メインバーナを着火させるための種火用バーナであり、燃焼量はメインバーナの燃焼量と比較してかなり少ない量であるが、連続パイロット制御又は交替パイロット制御を採用している場合、メインバーナで燃焼に必要な空気量のまま、連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時にパイロットバーナを単独で燃焼させているため、大幅な空気過剰となる。 The pilot burner is a seed burner for igniting the main burner, and the combustion amount is considerably smaller than the combustion amount of the main burner, but when continuous pilot control or alternate pilot control is adopted Since the pilot burner is burned independently at the time of continuous pilot control or alternate pilot control while maintaining the amount of air necessary for combustion by the main burner, the air excessively increases.
その結果、排ガスからの熱損失が大きくなり、連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時におけるパイロットバーナの単独燃焼時には、流体加熱機の熱効率が大幅に低下してしまうと云う問題がある。
また、不完全燃焼により一酸化炭素(CO)が発生する虞もある。
As a result, there is a problem that heat loss from the exhaust gas is increased, and the thermal efficiency of the fluid heater is greatly reduced during the single combustion of the pilot burner during the continuous pilot control or the alternate pilot control.
In addition, carbon monoxide (CO) may be generated due to incomplete combustion.
一方、従来の流体加熱機の燃焼制御装置においては、上述した問題を回避するため、連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時におけるパイロットバーナの単独燃焼時に燃焼用空気の量を制御する風量制御用ダンパーを絞ったり、送風機の回転数をインバータにより調整して燃焼用空気の量を低減させるようにした技術が開発されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, in the conventional combustion control device for a fluid heater, an air volume control damper that controls the amount of combustion air at the time of single combustion of the pilot burner during continuous pilot control or alternate pilot control in order to avoid the above-described problem A technology has been developed in which the amount of combustion air is reduced by reducing the amount of air or adjusting the rotational speed of the blower with an inverter (see, for example, Patent Document 1).
即ち、前記流体加熱機(ボイラ)の燃焼制御装置は、図4に示す如く、主バーナ20、点火用バーナ21、送風機22、缶体23、第一空気流路24、第二空気流路25、風量制御用ダンパー26、インバータ装置27及び制御装置28等を備えており、主バーナ20の停止中、インバータ装置27によって送風機22を主バーナ20の最小燃焼量時の送風量より少ない送風量で作動させるとともに、点火用バーナ21を作動させ、風量制御用ダンパー26を第一空気流路24を閉鎖することなく、第一空気流路24の流路断面積を減少させるように作動させることにより、送風機22から第一空気流路24への送風量を減少させ、その分、送風機22から第二空気流路25への送風量を増加させるようにしたものである。
That is, the combustion control device of the fluid heater (boiler) includes a
しかし、パイロットバーナへ単独の燃焼用空気を供給しない先混合式のパイロットバーナを採用した前記流体加熱機(ボイラ)の燃焼制御装置では、次のような問題が発生する。
(1)風量制御用ダンパーの閉め切り時にダクトとの隙間精度を向上するために、精密な寸法公差でダンパー部分を製作しなければならない。
(2)送風機の特性によっては風量制御用ダンパーを閉めすぎると、サージングが発生し、異音や燃焼の不安定が発生する場合がある。
(3)送風機の電動機の低回転数域では一般的に許容トルクが低下するため、電動機の回転数を許容トルクを超えない回転数の下限値以上に設定する必要がある。
(4)送風機の回転数をインバータ装置により低減し過ぎた場合、燃焼用空気の供給にムラが生じ、燃焼の不安定が発生する場合がある。
However, the following problems occur in the combustion control device of the fluid heater (boiler) employing a premixed pilot burner that does not supply a single combustion air to the pilot burner.
(1) To improve the clearance accuracy with the duct when the air flow control damper is closed, the damper part must be manufactured with precise dimensional tolerances.
(2) Depending on the characteristics of the blower, if the damper for air volume control is closed too much, surging occurs, and abnormal noise and unstable combustion may occur.
(3) Since the allowable torque generally decreases in the low rotational speed range of the motor of the blower, it is necessary to set the rotational speed of the motor to be equal to or higher than the lower limit value of the rotational speed that does not exceed the allowable torque.
(4) If the rotational speed of the blower is reduced too much by the inverter device, the supply of combustion air may be uneven and combustion instability may occur.
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、複雑で精密な風量制御機構を用いることなく、また、送風機の電動機の耐久性を損なわずに、パイロット燃焼火炎の安定性を保ちつつ、パイロットバーナへの燃焼用空気の量を低減できるようにした流体加熱機の燃焼制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to perform pilot combustion without using a complicated and precise air flow control mechanism and without impairing the durability of the motor of the blower. It is an object of the present invention to provide a combustion control device for a fluid heater that can reduce the amount of combustion air to a pilot burner while maintaining flame stability.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の発明は、流体加熱機本体に設けたメインバーナ及び先混合方式のパイロットバーナと、メインバーナ及びパイロットバーナに燃焼用空気を供給する送風機と、流体加熱機本体と送風機を接続し、燃焼用空気の空気通路を形成する空気ダクトと、空気ダクトに設けられ、燃焼用空気の量を制御する風量制御用ダンパーと備え、パイロットバーナへ単独の燃焼用空気を供給しない先混合式のパイロットバーナの運転に連続パイロット制御又は交替パイロット制御を採用した流体加熱機の燃焼制御装置において、前記風量制御用ダンパーの一次側の空気通路に空気通路から分岐する空気分岐通路を設け、当該空気分岐通路に自動弁を設けると共に、空気分岐通路の下流側端部を流体加熱機の排ガスダクトに接続若しくは大気に開放したことに特徴がある。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a main burner and a premixed pilot burner provided in a fluid heater body, and a blower for supplying combustion air to the main burner and the pilot burner. The air duct that connects the fluid heater body and the blower and forms the air passage for the combustion air, and the air volume control damper that is provided in the air duct and controls the amount of the combustion air are provided to the pilot burner. In a combustion control apparatus for a fluid heater employing continuous pilot control or alternate pilot control for operation of a premixed pilot burner that does not supply combustion air, the air flow control damper branches from the air passage to the primary air passage An air branch passage is provided, an automatic valve is provided in the air branch passage, and the downstream end of the air branch passage is connected to the exhaust gas exhaust of the fluid heater. It is characterized in that it has an open connection or to the atmosphere in the door.
本発明の請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、空気分岐通路を複数設けると共に、各空気分岐通路に自動弁をそれぞれ設けたことに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、パイロットバーナの単独燃焼時のみ自動弁を開状態に制御し、空気通路を流れる燃焼用空気の一部を空気分岐通路側に流してパイロットバーナに供給する燃焼用空気の量を低減することに特徴がある。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the automatic valve is controlled to be opened only during the single combustion of the pilot burner, and a part of the combustion air flowing through the air passage is controlled. It is characterized in that the amount of combustion air supplied to the pilot burner by flowing to the air branch passage side is reduced.
本発明の請求項4の発明は、請求項1、請求項2又は請求項3に記載の発明において、自動弁をクイックシャット型の自動弁又はクイックオープン型の自動弁としたことに特徴がある。
The invention of claim 4 of the present invention is characterized in that, in the invention of claim 1,
本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、流体加熱機本体に設けたメインバーナ及び先混合方式のパイロットバーナと、メインバーナ及びパイロットバーナに燃焼用空気を供給する送風機と、流体加熱機本体と送風機を接続し、燃焼用空気の空気通路を形成する空気ダクトと、空気ダクトに設けられ、燃焼用空気の量を制御する風量制御用ダンパーと備えており、前記風量制御用ダンパーの一次側の空気通路に空気通路から分岐する空気分岐通路を設け、当該空気分岐通路に自動弁を設けると共に、空気分岐通路の下流側端部を流体加熱機の排ガスダクトに接続若しくは大気に開放する構成としているため、先混合方式のパイロットバーナの連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時におけるパイロットバーナの単独燃焼において、自動弁を開放することにより送風機から供給される燃焼用空気の一部を空気分岐通路へバイパスさせることができ、パイロットバーナに供給する燃焼用空気の量を低減させることができると共に、不必要な燃焼排ガスを低減させることが可能となり、流体加熱機から排出される熱損失を低減し、流体加熱機の熱効率の大幅な低下を防止することができる。 A combustion controller for a fluid heater according to the present invention includes a main burner and a premixed pilot burner provided in a fluid heater body, a blower for supplying combustion air to the main burner and the pilot burner, a fluid heater body, An air duct that connects a blower and forms an air passage for combustion air, and an air volume control damper that is provided in the air duct and controls the amount of combustion air, and is provided on the primary side of the air volume control damper. An air branch passage that branches from the air passage is provided in the air passage, an automatic valve is provided in the air branch passage, and the downstream end of the air branch passage is connected to the exhaust gas duct of the fluid heater or opened to the atmosphere. Therefore, in the case of single combustion of the pilot burner during continuous pilot control or alternating pilot control of the premixed pilot burner, automatic By opening the valve, a part of the combustion air supplied from the blower can be bypassed to the air branch passage, the amount of combustion air supplied to the pilot burner can be reduced, and unnecessary combustion exhaust gas Can be reduced, heat loss discharged from the fluid heater can be reduced, and a significant decrease in the thermal efficiency of the fluid heater can be prevented.
その結果、本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、パイロットバーナの単独燃焼において複雑で精密な風量制御機構を用いることなく、空気分岐通路及び自動弁を設けるだけで、パイロットバーナへの燃焼用空気の量を低減することができる。
また、本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、パイロットバーナの単独燃焼時に燃焼用空気を空気分岐通路へバイパスさせているので、風量制御用ダンパーを閉め過ぎることがなくなり、サージングによる異音や燃焼の不安定を回避することができる。
更に、本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、パイロットバーナの単独燃焼時に燃焼用空気を空気分岐通路へバイパスさせているので、インバータ装置により送風機の電動機の回転数を下限回転数以下に下げる必要が無く、許容トルクに対する電動機の故障リスクを回避することができると共に、燃焼用空気の供給量の不安定による燃焼の不安定を回避することができる。このことにより、メインバーナの燃焼時に送風機の電動機の回転数を下限回転数まで利用範囲を広げられることになり、通常運転期間が最も長いとされるメインバーナの燃焼時の中負荷領域〜低負荷領域における省電力化に有効である。
As a result, the combustion control apparatus for a fluid heater according to the present invention can be used for combustion to a pilot burner by merely providing an air branch passage and an automatic valve without using a complicated and precise air flow control mechanism in the single combustion of the pilot burner. The amount of air can be reduced.
Further, the combustion control device for a fluid heater according to the present invention bypasses the combustion air to the air branch passage during the single combustion of the pilot burner. Combustion instability can be avoided.
Furthermore, since the combustion control device for a fluid heater according to the present invention bypasses combustion air to the air branch passage during the single combustion of the pilot burner, the inverter device reduces the rotational speed of the motor of the blower below the lower limit rotational speed. This eliminates the need for avoiding the risk of failure of the motor with respect to the allowable torque, and avoiding instability of combustion due to instability of the supply amount of combustion air. As a result, the range of use of the motor speed of the blower motor can be expanded to the lower limit number of revolutions during combustion of the main burner, and the medium burn range during combustion of the main burner, which is assumed to have the longest normal operation period, to low load It is effective for power saving in the area.
本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、空気分岐通路を複数設けると共に、各空気分岐通路に自動弁をそれぞれ設ける構成とした場合、バイパスさせる燃焼用空気の量が多くなっても確実且つ良好に対応することができる。 When the combustion control device for a fluid heater according to the present invention is configured to have a plurality of air branch passages and an automatic valve in each air branch passage, it is reliable and good even if the amount of combustion air to be bypassed increases. It can correspond to.
本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、自動弁にクイックシャット型の自動弁を採用した場合、パイロットバーナの単独燃焼中にメインバーナの燃焼指令を受けたときにメイン燃焼への移行を瞬時に行うことがことができ、時間を短縮できて負荷追従性を向上させることができる。 When the quick shut type automatic valve is adopted as the automatic valve, the fluid heating machine combustion control device of the present invention instantaneously shifts to the main combustion when receiving the combustion command of the main burner during the single combustion of the pilot burner. It is possible to reduce the time and load followability can be improved.
本発明の流体加熱機の燃焼制御装置は、自動弁にクイックオープン型の自動弁を採用した場合、メイン燃焼からパイロット単独燃焼へ移行したときでも、自動弁を開けることにより過剰な量の燃焼用空気を瞬時にバイパスさせることとかできるので、パイロットバーナの吹き消えリスクを低減させることができる。 When the quick open type automatic valve is adopted as the automatic valve, the combustion control device for the fluid heater according to the present invention opens an automatic valve for an excessive amount of combustion even when the main combustion shifts to the pilot single combustion. Since the air can be instantaneously bypassed, the risk of the pilot burner being blown out can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に係る流体加熱機の燃焼制御装置を示し、当該流体加熱機の燃焼制御装置は、流体加熱機本体1に設けたメインバーナ2及び先混合方式のパイロットバーナ3と、メインバーナ2及びパイロットバーナ3に燃焼用空気Aを供給するファン(図示省略)及び電動機4a等から成る送風機4と、流体加熱機本体1に設けたウインドボックス5と送風機4を接続し、燃焼用空気Aの空気通路6aを形成する空気ダクト6と、空気ダクト6に設けられ、燃焼用空気Aの量を制御する風量制御用ダンパー7と、風量制御用ダンパー7の一次側の空気通路6aに分岐状に設けられ、空気通路6aから分岐する空気分岐通路8と、空気分岐通路8に設けた自動弁9と、送風機4の回転数を調整するインバータ装置12、風量制御用ダンパー7及び自動弁9をそれぞれ制御すると共に、燃料供給ライン10からメインバーナ2及びパイロットバーナ3への燃料Fの供給を制御する制御装置11と備えており、先混合式のパイロットバーナ3の運転に連続パイロット制御又は交替パイロット制御を採用したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a combustion controller for a fluid heater according to an embodiment of the present invention. The combustion controller for the fluid heater includes a
尚、ここで流体加熱機とは、温水ボイラ、蒸気ボイラ、熱媒ボイラ、熱交換器、吸収式冷凍機等のバーナ付機器を指している。 Here, the fluid heater refers to a burner-equipped device such as a hot water boiler, a steam boiler, a heat medium boiler, a heat exchanger, and an absorption refrigerator.
前記空気分岐通路8は、配管又はダクトから成り、その下流側端部が流体加熱機本体1の排ガスダクト13に接続されている。
この空気分岐通路8は、パイロットバーナ3の単独燃焼時に空気通路6a内を流れている燃焼用空気Aの一部を流体加熱機本体1の排ガスダクト13にバイパスさせ、パイロットバーナ3へ過剰な量の燃焼用空気Aが流れないようにするものである。
The
This
また、空気分岐通路8に設けた自動弁9は、ON−OFFタイプで且つクイックシャット型又はクイックオープン型の自動弁9から成り、パイロットバーナ3の連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時において、パイロットバーナ3の単独燃焼時のみ開状態となるように制御装置11により制御されている。
この自動弁9には、電磁弁タイプ、液動弁タイプ、電動弁タイプ、エア駆動ダイヤフラム弁タイプ等の自動弁9が使用されており、バイパスさせたい燃焼用空気Aの量や送風機4出口の風圧等の流体条件により使用するタイプの自動弁9が選定されている。
Further, the
This
尚、下記の表1は、上述した自動弁9の動作を示す表であり、また、下記の表2は、上述した流体加熱機の燃焼制御装置が採用可能なメインバーナ2及びパイロットバーナ3の組み合わせを示す表である。
Table 1 below is a table showing the operation of the
上述した流体加熱機の燃焼制御装置おいては、風量制御用ダンパー7の一次側の空気通路6aに空気分岐通路8を設け、この空気分岐通路8に自動弁9を設けると共に、空気分岐通路8の下流側端部を流体加熱機の排ガスダクト13に接続しており、前記自動弁9は、パイロットバーナ3の連続パイロット制御時又は交替パイロット制御時において、パイロットバーナ3の単独燃焼時のみ開状態となるように制御されている。
In the above-described combustion control device for a fluid heater, an
このように、パイロットバーナ3の単独燃焼時に自動弁9が開状態になると、送風機4から供給される燃焼用空気Aを空気分岐通路8へバイパスさせることができ、メインバーナ2の最低負荷燃焼時の風量制御用ダンパー7の開度及び送風機4の電動機4aの回転数を維持したままパイロットバーナ3に供給される燃焼用空気Aの量を低減させることができ、その結果、不必要な燃焼排ガスを低減させることが可能となり、流体加熱機から排出される熱損失を低減するとことができると共に、流体加熱機の熱効率の大幅な低下を防止することができる。
As described above, when the
また、この流体加熱機の燃焼制御装置は、パイロットバーナ3の単独燃焼時において、複雑で精密な風量制御機構を用いることなく、空気分岐通路8及び自動弁9を設けるだけで、パイロットバーナ3への燃焼用空気Aの量を低減することができる。
In addition, the combustion control device for the fluid heater can provide the
更に、この流体加熱機の燃焼制御装置は、パイロットバーナ3の単独燃焼時に燃焼用空気Aを空気分岐通路8へバイパスさせているので、風量制御用ダンパー7を閉め過ぎることがなくなり、サージングによる異音や燃焼の不安定を回避することができる。
Further, since the combustion control device of this fluid heater bypasses the combustion air A to the
更に、この流体加熱機の燃焼制御装置は、パイロットバーナ3の単独燃焼時に燃焼用空気Aを空気分岐通路8へバイパスさせているので、インバータ装置12により送風機4の電動機4aの回転数を下限回転数以下に下げる必要が無く、許容トルクに対する電動機4aの故障リスクを回避することができると共に、燃焼用空気Aの供給量の不安定による燃焼の不安定を回避することができる。このことにより、メインバーナ2の燃焼時に送風機4の電動機4aの回転数を下限回転数まで利用範囲を広げられることになり、通常運転期間が最も長いとされるメインバーナ2の燃焼時の中負荷領域〜低負荷領域における省電力化に有効である。
Further, since the combustion control device of the fluid heater bypasses the combustion air A to the
そのうえ、この流体加熱機の燃焼制御装置は、自動弁9にクイックシャット型の自動弁9を採用した場合、パイロット単独燃焼からメイン燃焼へ移行する際の時間を短縮することができ、負荷追従性を向上させることができる。
In addition, when the quick shut type
加えて、この流体加熱機の燃焼制御装置は、自動弁9にクイックオープン型の自動弁9を採用した場合、メイン燃焼からパイロット単独燃焼へ移行したときでも、過剰な燃焼用空気Aによるパイロットバーナ3の吹き消えリスクを低減させることができる。
In addition, when the quick open type
図2は本発明の他の実施形態に係る流体加熱機の燃焼制御装置を示し、当該流体加熱機の燃焼制御装置は、空気分岐通路8の下流側端部を大気開放型としたものであり、その他の構成は図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置と同様構造に構成されているため、図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置と同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
FIG. 2 shows a combustion control device for a fluid heater according to another embodiment of the present invention. The combustion control device for a fluid heater has an air release type at the downstream end of the
図2に示す流体加熱機の燃焼制御装置も、図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置と同様の作用効果を奏することができる。しかも、図2に示す流体加熱機の燃焼制御装置は、空気分岐通路8の下流側端部を大気に開放しているため、図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置に比較して空気分岐通路8の設置を簡単に行うことができる。
The combustion control device for the fluid heater shown in FIG. 2 can also achieve the same effects as the combustion control device for the fluid heater shown in FIG. Moreover, since the combustion control device for the fluid heater shown in FIG. 2 opens the downstream end of the
図3は本発明の更に他の実施形態に係る流体加熱機の燃焼制御装置を示し、当該流体加熱機の燃焼制御装置は、空気分岐通路8を複数本(2本以上)設けると共に、各空気分岐通路8に自動弁9をそれぞれ設けたものであり、その他の構成は図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置と同様構造に構成されているため、図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置と同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
FIG. 3 shows a combustion control device for a fluid heater according to still another embodiment of the present invention. The combustion control device for the fluid heater has a plurality of air branch passages 8 (two or more) and each air. The
図3に示す流体加熱機の燃焼制御装置も、図1に示す流体加熱機の燃焼制御装置と同様の作用効果を奏することができる。しかも、図3に示す流体加熱機の燃焼制御装置は、複数の空気分岐通路8を備えているため、バイパスさせる燃焼用空気Aの量が多くなっても確実且つ良好に対応することができる。
The combustion control apparatus for the fluid heater shown in FIG. 3 can also achieve the same effects as the combustion control apparatus for the fluid heater shown in FIG. In addition, since the combustion control device for the fluid heater shown in FIG. 3 includes the plurality of
尚、図3に示す流体加熱機の燃焼制御装置において、各空気分岐通路8の下流側端部を大気開放型としても良いことは勿論である。
In addition, in the combustion control apparatus of the fluid heater shown in FIG. 3, it is needless to say that the downstream end portion of each
1は流体加熱機本体
2はメインバーナ
3はパイロットバーナ
4は送風機
4aは送風機の電動機
5はウインドボックス
6は空気ダクト
6aは空気通路
7は風量制御用ダンパー
8は空気分岐通路
9は自動弁
10は燃料供給ライン
11は制御装置
12はインバータ装置
13は排ガスダクト
Aは燃焼用空気
Fは燃料
1 is a fluid heater
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