JPS60263012A - 火炎監視方法 - Google Patents
火炎監視方法Info
- Publication number
- JPS60263012A JPS60263012A JP59118298A JP11829884A JPS60263012A JP S60263012 A JPS60263012 A JP S60263012A JP 59118298 A JP59118298 A JP 59118298A JP 11829884 A JP11829884 A JP 11829884A JP S60263012 A JPS60263012 A JP S60263012A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flame
- temperature
- temperature distribution
- burner
- furnace wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M11/00—Safety arrangements
- F23M11/04—Means for supervising combustion, e.g. windows
- F23M11/045—Means for supervising combustion, e.g. windows by observing the flame
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、火炉における火炎の監視方法に係シ、特に火
炉の燃焼状態の診断に好適な火炎監視方法に関する。
炉の燃焼状態の診断に好適な火炎監視方法に関する。
ボイラの運転に際しては、ボイラ炉頂の覗き窓などに敗
り付けたテレビカメラでバーナ火炎を撮像し、これを運
転員がモニタテレビで監視し、火炎の流れ１色及び輝度
から火炎の形状及び温度を推定することにより燃焼状態
の良し悪しを判断していた。
り付けたテレビカメラでバーナ火炎を撮像し、これを運
転員がモニタテレビで監視し、火炎の流れ１色及び輝度
から火炎の形状及び温度を推定することにより燃焼状態
の良し悪しを判断していた。
ところで、高温気体または高温固体の輻射発光強度（以
下では輝度と呼ぶ）及び温度と発光波長の関係は、第１
図（至）Ｋ示すように、ブランクの式ここで Ｒ，：輝
度 ε：輻射能 λ：発光波長 Ｃ１： ３．７４０３Ｘ１０−’ ｅｒｇ −ａ／ｌ／
ｓＣａ ： １．４３８７ｃｒｎ−Ｎ で表わされる。
下では輝度と呼ぶ）及び温度と発光波長の関係は、第１
図（至）Ｋ示すように、ブランクの式ここで Ｒ，：輝
度 ε：輻射能 λ：発光波長 Ｃ１： ３．７４０３Ｘ１０−’ ｅｒｇ −ａ／ｌ／
ｓＣａ ： １．４３８７ｃｒｎ−Ｎ で表わされる。
バーナ火炎の場合、λ＝ ０．３〜１．ＯＸ １０−’
ｃｍＴ＝８００〜２０００ｘの範囲と考えて良く、λＴ
＝ｏ、２（０，２８９８となシ、この時は、式（１）′
は、次のＷｉｅｎの式で近似することができ、これｔ−
一般に用いる。
ｃｍＴ＝８００〜２０００ｘの範囲と考えて良く、λＴ
＝ｏ、２（０，２８９８となシ、この時は、式（１）′
は、次のＷｉｅｎの式で近似することができ、これｔ−
一般に用いる。
ＣＩ ＣＩ
Ｒ＝ ＆ −−ｅＸｐ（−−） ・・・・・・・・・ば
λ６ λＴ 式（２）′は、第１図（２）においてＲｌｍｍＫ の曲
線より下の領域で成立する。
λ６ λＴ 式（２）′は、第１図（２）においてＲｌｍｍＫ の曲
線より下の領域で成立する。
式（２）′からも分るように輝度と温度との関係は、非
線形関係にあるため、火炎輝度だけでは、火炎温度を正
確に捉えていることにならない。
線形関係にあるため、火炎輝度だけでは、火炎温度を正
確に捉えていることにならない。
第１図＠け、上述のことを別の角度から説明したもので
、第１図■を横軸に温度、縦軸に輝度をとったものであ
る。本図において例えば、赤色に着目したとき、温度変
化が１２００″Ｋから１４００ｘに変化する区間Ｅ−Ｆ
と１４００’Ｋから１６００１Ｃ＆Ｃ変化する区間Ｆ−
Ｇとでは、各々に対応した輝度変化は、区間Ａ−Ｂに対
しＢ−Ｃと同じ２００Ｘの温度変化に対して後者の方が
大きく、この傾向は温度レベルが高いところ程著しくな
る。
、第１図■を横軸に温度、縦軸に輝度をとったものであ
る。本図において例えば、赤色に着目したとき、温度変
化が１２００″Ｋから１４００ｘに変化する区間Ｅ−Ｆ
と１４００’Ｋから１６００１Ｃ＆Ｃ変化する区間Ｆ−
Ｇとでは、各々に対応した輝度変化は、区間Ａ−Ｂに対
しＢ−Ｃと同じ２００Ｘの温度変化に対して後者の方が
大きく、この傾向は温度レベルが高いところ程著しくな
る。
また、火炎の全領域に亘って輝度が同じであれば火炎の
色を見て１図のＰ点、Ｑ点から）ある程度温度の識別が
可能であるが、実際は、輝度も異なる様々な波長（色）
の光が混在するため色からの温度判別は困難である。さ
らに、火炉の炉壁と火炎形状との識別も高温の燃焼状態
においては炉壁自身も加熱されて光を発しているため困
難である。従って、従来の方法によれば、モニタテレビ
を監視する運転員の経験や主観の相異のために客観的で
正確な燃焼状態の把握が行われない恐れがある。
色を見て１図のＰ点、Ｑ点から）ある程度温度の識別が
可能であるが、実際は、輝度も異なる様々な波長（色）
の光が混在するため色からの温度判別は困難である。さ
らに、火炉の炉壁と火炎形状との識別も高温の燃焼状態
においては炉壁自身も加熱されて光を発しているため困
難である。従って、従来の方法によれば、モニタテレビ
を監視する運転員の経験や主観の相異のために客観的で
正確な燃焼状態の把握が行われない恐れがある。
上記問題点の解決策として火炎を赤外線テレビカメラで
受像し、その赤外線スペクトルから火炎内の温度分布を
推定する方法（特開昭５６−２３６３０ 、燃焼装置の
火炎診、新方法）があるが、この方法によれば、（１）
火炉の炉壁自身の赤外光も本来計測したい火炎から発す
る赤外光と一緒に赤外線テレビカメラ九入射するため火
゛炉炉壁を火炎として誤認する可能性が高い。（２）赤
外線スペクトルレベルと温度の較正が困＃ｉｎ （３）
燃焼ガス等にょシ赤外線が吸収されて正確な輝度１ｇ号
が得られないなどの欠点がある。
受像し、その赤外線スペクトルから火炎内の温度分布を
推定する方法（特開昭５６−２３６３０ 、燃焼装置の
火炎診、新方法）があるが、この方法によれば、（１）
火炉の炉壁自身の赤外光も本来計測したい火炎から発す
る赤外光と一緒に赤外線テレビカメラ九入射するため火
゛炉炉壁を火炎として誤認する可能性が高い。（２）赤
外線スペクトルレベルと温度の較正が困＃ｉｎ （３）
燃焼ガス等にょシ赤外線が吸収されて正確な輝度１ｇ号
が得られないなどの欠点がある。
本発明の目的は、火炎情報を輝度画像情報として捉え、
火炉炉壁とバーナ火炎とを識別し、バーナ火炎の温度分
布を正確に監視することのできる火炎監視方法を提供す
るにある。
火炉炉壁とバーナ火炎とを識別し、バーナ火炎の温度分
布を正確に監視することのできる火炎監視方法を提供す
るにある。
本発明は、バーナ火炎の温度分布を計測する方法として
、まず、火炉内の火炎情報を輝度画像信号として捉えて
これを指定した画素単位の火炎温度信号に変換し、この
中から炉壁温度計測値を基に設定した値を閾値としてバ
ーナ火炎温度分布のみを抽出する一方、該温度分布を色
別は表示または等高線表示すると共に、火炎温度平均値
を表示するものである。
、まず、火炉内の火炎情報を輝度画像信号として捉えて
これを指定した画素単位の火炎温度信号に変換し、この
中から炉壁温度計測値を基に設定した値を閾値としてバ
ーナ火炎温度分布のみを抽出する一方、該温度分布を色
別は表示または等高線表示すると共に、火炎温度平均値
を表示するものである。
第２図は、本発明の実施例である。ボイラ１００のバー
ナ１０１の火炎１０２の画像をイメージファイバを光路
とするイメージガイド１でボイラ外部に導き、この光を
分岐管２で分岐される。分岐させた光はそれぞれ異る波
長の単色７アイル３Ａ。
ナ１０１の火炎１０２の画像をイメージファイバを光路
とするイメージガイド１でボイラ外部に導き、この光を
分岐管２で分岐される。分岐させた光はそれぞれ異る波
長の単色７アイル３Ａ。
３Ｂを介して、それぞれ撮像部４Ａ、４ＢＩＣ導く。
各々のフィルタを介した画像は、各々の撮像部によりビ
デオ信号に変換し、更にアナログ−ディジタル変換器５
Ａ、５８によシデイジタルデータに変換した後、各々フ
レームメモリ６Ａ、６８に２次元のディジタル輝度画像
データとして格納する。
デオ信号に変換し、更にアナログ−ディジタル変換器５
Ａ、５８によシデイジタルデータに変換した後、各々フ
レームメモリ６Ａ、６８に２次元のディジタル輝度画像
データとして格納する。
つぎに輝度比計算部７で両画像データの対応する画素同
志の輝度比を計算する。この輝度比を用いて２色高温計
法（後述）によシ２次元画偉各点の温度を温度分布計算
部８で計算する。つぎに、上述の温度分布計算結果の中
から火炉の炉壁温度計測部９で計測した炉壁温度−ＶＣ
基づいて、閾値設定部９人で設定した火炎温度を閾値と
してバーナ火炎温度分布をクリッピング処理部１０で選
び出す。
志の輝度比を計算する。この輝度比を用いて２色高温計
法（後述）によシ２次元画偉各点の温度を温度分布計算
部８で計算する。つぎに、上述の温度分布計算結果の中
から火炉の炉壁温度計測部９で計測した炉壁温度−ＶＣ
基づいて、閾値設定部９人で設定した火炎温度を閾値と
してバーナ火炎温度分布をクリッピング処理部１０で選
び出す。
選び出したデータ相互の温度差すなわち、火炎温度分布
が一目瞭然列るように、彩色処理部１１で識別したい分
解能で温度レベルを後述の第４図で示すように温度幅を
持たせて分類し、同一バンド幅に属するデータに同一の
彩色表示コードを付け、異るバンドに属するデータと区
別する。一方、平均値計算部１２では、上記で選別した
闇値以上の値のデータの平均値、すなわち火炎平均温度
を計算する。画像表示部１３では、カラーＣＲＴに、以
上で計算した火炎温度分布と火炎平均温度を前者は、彩
色表示コードに従って２次元の彩色画像として、後者は
数値データとして表示する。
が一目瞭然列るように、彩色処理部１１で識別したい分
解能で温度レベルを後述の第４図で示すように温度幅を
持たせて分類し、同一バンド幅に属するデータに同一の
彩色表示コードを付け、異るバンドに属するデータと区
別する。一方、平均値計算部１２では、上記で選別した
闇値以上の値のデータの平均値、すなわち火炎平均温度
を計算する。画像表示部１３では、カラーＣＲＴに、以
上で計算した火炎温度分布と火炎平均温度を前者は、彩
色表示コードに従って２次元の彩色画像として、後者は
数値データとして表示する。
バーナ火炎の温度は、高温気体または高温固体（微粉炭
焚の場合等）の輻射発光強度に着目し、２色高温計法で
推定することができる。以下、第３図を用いてこの方法
について説明する。第２図において、フィルタ３Ａ、３
Ｂの波長をそれぞれλＩ （α）、λ２（ｃｒｎ）、各
々のフィルタを介して得られた２次元のディジタル輝度
画像を１． （ｉ。
焚の場合等）の輻射発光強度に着目し、２色高温計法で
推定することができる。以下、第３図を用いてこの方法
について説明する。第２図において、フィルタ３Ａ、３
Ｂの波長をそれぞれλＩ （α）、λ２（ｃｒｎ）、各
々のフィルタを介して得られた２次元のディジタル輝度
画像を１． （ｉ。
ｊ）、 Ｉ２ （＋、 ｊ） （輝度レベルとしては例
えば０〜２５５゜ここで（ｉ、ｊ）は画像を構成する画
素の（ｘ、ｙ）座標を示すもので、画像の横と縦の構成
画素数をそれぞれＭ、Ｎとするとｉ＝Ｏ〜（Ｍ−１）、
ｊ＝ｏ〜（Ｎ−１１となる。）とすると、Ｗｓｅｎの式
よシ画像の座標（ｉ、ｊ）における温度Ｔ（ｉ、ｊ）と
上記各々の輝度データとの関係は、式（１）、（２）で
表わすことができる。
えば０〜２５５゜ここで（ｉ、ｊ）は画像を構成する画
素の（ｘ、ｙ）座標を示すもので、画像の横と縦の構成
画素数をそれぞれＭ、Ｎとするとｉ＝Ｏ〜（Ｍ−１）、
ｊ＝ｏ〜（Ｎ−１１となる。）とすると、Ｗｓｅｎの式
よシ画像の座標（ｉ、ｊ）における温度Ｔ（ｉ、ｊ）と
上記各々の輝度データとの関係は、式（１）、（２）で
表わすことができる。
ここで ε：輻射能
Ｔ：温度（Ｋ）
Ｃ１： ３．７４０３Ｘ１０−’ｅｒｇ・Ｃｉ／ｓＣ２
： １．４３Ｂ７ｃ１ｎ−’に λ１．λ２：波長（ｃｍ ） 式（１）、 （２）の比を取シ整理すると式（３）が得
られる。
： １．４３Ｂ７ｃ１ｎ−’に λ１．λ２：波長（ｃｍ ） 式（１）、 （２）の比を取シ整理すると式（３）が得
られる。
ここで、
第２図の輝度比計算部７で式（３）の輝度比Ｌ（ｉ、ｊ
）／Ｉｔ（ｉ、ｊ）を計算し、この結果を用いて温度分
布計算部８で式（３）に基づいて座標（ｉ。
）／Ｉｔ（ｉ、ｊ）を計算し、この結果を用いて温度分
布計算部８で式（３）に基づいて座標（ｉ。
Ｊ）各点の温度を計算する。
第４図の（ａ）は、第３図における温度分布計算結果Ｔ
（ｉ、ｊ）を３次元的に表現したもので、立体図形で示
した部分が、炉壁温度計測部９による温度計測値に基づ
いて閾値設定部９Ａで閾値を１２００Ｃとした場合の火
炎温度分布を示す。第４図の（ｂ）は（ａ）の温度分布
に対応して、１２００Ｃを輝度Ｒ１に合せて輝度分布を
示したもので、（ａ）が１２００Ｃ以上の温度１ｋｌｏ
Ｏ’ｃきざみで正しく表わすことが出来るのに対し、（
ｂ）では、輝度レベルが温度の高さと線形関係になく、
輝度レベルだけを見ていたのでは、正しい温度を知るこ
とが出来ないことを示している。例えば、輝度Ｒ１をも
とにして判断すると正しい温度１３００’に、１４００
’に、１５００Ｘに対して１ｓ８４ｉｃ （４度Ｒ２）
、２９４０Ｘ （輝度比ｓ ）、４１１６Ｘ （輝度Ｒ
４）のように誤った判断をすることＫなる。
（ｉ、ｊ）を３次元的に表現したもので、立体図形で示
した部分が、炉壁温度計測部９による温度計測値に基づ
いて閾値設定部９Ａで閾値を１２００Ｃとした場合の火
炎温度分布を示す。第４図の（ｂ）は（ａ）の温度分布
に対応して、１２００Ｃを輝度Ｒ１に合せて輝度分布を
示したもので、（ａ）が１２００Ｃ以上の温度１ｋｌｏ
Ｏ’ｃきざみで正しく表わすことが出来るのに対し、（
ｂ）では、輝度レベルが温度の高さと線形関係になく、
輝度レベルだけを見ていたのでは、正しい温度を知るこ
とが出来ないことを示している。例えば、輝度Ｒ１をも
とにして判断すると正しい温度１３００’に、１４００
’に、１５００Ｘに対して１ｓ８４ｉｃ （４度Ｒ２）
、２９４０Ｘ （輝度比ｓ ）、４１１６Ｘ （輝度Ｒ
４）のように誤った判断をすることＫなる。
第１表
第１表は、第４図のよう１ｃ１２００ｔ：’以上を火炎
領域と見做して火炎パターンを抽出した場合の彩色表示
コードの割付例を示す。
領域と見做して火炎パターンを抽出した場合の彩色表示
コードの割付例を示す。
第５図は、カラーＣＲＴ−に微粉炭焚ボイラのバーナ火
炎パターンを彩色表示し、この時の平均火炎温度を数値
表示させた例を示す。
炎パターンを彩色表示し、この時の平均火炎温度を数値
表示させた例を示す。
なお、火炎平均温度Ｔａｖは、次式により計算する。
但し、Ｎ（Ｔｌ火炎温温度
’ｆＭｈｘ：最高火炎温度
Ｔ、 Ｔｗｈｘ≧’Ｉ’ａｇ （火炎温度閾値）閾値設
定部９Ａでは、炉壁温度計測値のバラツキや針側位置の
場所の依存性を考慮し、計測値に適切な余裕を持たせて
閾値を決定する。
定部９Ａでは、炉壁温度計測値のバラツキや針側位置の
場所の依存性を考慮し、計測値に適切な余裕を持たせて
閾値を決定する。
本発明によれば、バーナ火炎温度分布と平均温度を客観
的かつ精度よく監視することができるのでボイラの燃焼
状ＬＱｔ−正確に診断することが可能となる。
的かつ精度よく監視することができるのでボイラの燃焼
状ＬＱｔ−正確に診断することが可能となる。
藻、１図（Ａ）■は、火炎温度と輝度及び色の関係”の
説明、第２図は、本発明の実施例、第３図は、温度分布
データ計算手順の説明、第４図（ａ）（ｂ）は、火炎パ
ターンの抽出方法と温度分布および輝度分布の相違の説
明、第５図は火炎温度分布と平均温度のＣＲＴ表示例を
示す。 １００・・・ボイラ、１０１・・・バーナ、１０２・・
・火炎、ｌ・・・イメージガイド、２・・・分岐管、３
Ａ、３Ｂ・・・単色フィルタ、４Ａ、４Ｂ・・・撮偉部
、５Ａ、５Ｂ・・・アナログ−ディジタル変換器、６Ａ
、６Ｂ・・・フレームメモリ、７・・・輝度比計算部、
８・・・温度分布計算部、９・・・炉壁温度計測部、９
Ａ・・・閾値設定部、１０・・・クリッピング処理部、
１１・・・彩色処理部、１２・・・平均値計算部、１３
・・・画像表示部。 代理人 弁理士 高橋明夫 シ ｌＩ２１ （Ａ） 火炎Ａ／！（・Ｋ）丁 う主）入；申私哄キ九の液（シ 躬 ２０ 第３喝 Ｏど 閃−Ｉ
説明、第２図は、本発明の実施例、第３図は、温度分布
データ計算手順の説明、第４図（ａ）（ｂ）は、火炎パ
ターンの抽出方法と温度分布および輝度分布の相違の説
明、第５図は火炎温度分布と平均温度のＣＲＴ表示例を
示す。 １００・・・ボイラ、１０１・・・バーナ、１０２・・
・火炎、ｌ・・・イメージガイド、２・・・分岐管、３
Ａ、３Ｂ・・・単色フィルタ、４Ａ、４Ｂ・・・撮偉部
、５Ａ、５Ｂ・・・アナログ−ディジタル変換器、６Ａ
、６Ｂ・・・フレームメモリ、７・・・輝度比計算部、
８・・・温度分布計算部、９・・・炉壁温度計測部、９
Ａ・・・閾値設定部、１０・・・クリッピング処理部、
１１・・・彩色処理部、１２・・・平均値計算部、１３
・・・画像表示部。 代理人 弁理士 高橋明夫 シ ｌＩ２１ （Ａ） 火炎Ａ／！（・Ｋ）丁 う主）入；申私哄キ九の液（シ 躬 ２０ 第３喝 Ｏど 閃−Ｉ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、火炉内の火炎情報によシ火炉の燃焼状態を監視する
方法において、該火炉内の火炎情報を輝度画像信号とし
て検出し、該検出信号からあらかじめ定めた画素単位ご
とに火炎温度信号に変換し、炉壁温度計測値をしきい値
として該火炎温度情報からバーナの火炎温夏分布情報を
抽出し、火炎の監視をおこなうことを特徴とする火炎監
視方法。 ２、前記特許請求の範囲第１項記載の火炎監視方法にお
いて、バーナ火炎温度分布を２種以上の色彩または色調
、またはそれらの組み合せによシ識別表示することを特
徴とする火炎監視方法。 ３、前記特許請求の範囲第１項記載の火炎監視方法にお
いて、バーナ火炎温度平均値を表示すること全特徴とす
る火炎監視方法。 ４、前記特許請求の範囲第１項記載の火炎監視方法にお
いて、バーナ火炎温度分布を等高線で表示することを特
徴とする火炎監視方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118298A JPS60263012A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 火炎監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59118298A JPS60263012A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 火炎監視方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60263012A true JPS60263012A (ja) | 1985-12-26 |
Family
ID=14733210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59118298A Pending JPS60263012A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 火炎監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60263012A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62232526A (ja) * | 1986-04-02 | 1987-10-13 | Hitachi Ltd | 燃焼状態表示方法 |
| JPS62276421A (ja) * | 1986-05-24 | 1987-12-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃焼診断装置 |
| JPS6428413A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustion monitoring method |
| JPH02106615A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-18 | Hitachi Ltd | 燃焼状態の監視方法および制御方法 |
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| WO1998054514A1 (fr) * | 1997-05-29 | 1998-12-03 | Ebara Corporation | Procede et dispositif de commande d'un four de fusion |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS439115Y1 (ja) * | 1964-11-20 | 1968-04-20 |
-
1984
- 1984-06-11 JP JP59118298A patent/JPS60263012A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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| CN108662610B (zh) * | 2018-04-19 | 2019-09-13 | 山东亲橙里教学用品有限公司 | 基于火焰监控的多功能锅炉 |
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