KR20010004752A - An apparatus for controlling a producing of steam in a boiler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보일러의 증기생산 제어장치에 관한 것으로서, 고온에 의한 과열을 방지하고 냉풍의 유입을 최소화하여 온도와 압력에 따라 증기를 최적으로 생산할 수 있는 보일러의증기생산 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steam production control apparatus of a boiler, and relates to a steam production control apparatus of a boiler capable of optimally producing steam according to temperature and pressure by preventing overheating due to high temperature and minimizing inflow of cold air.
일반적으로 폐열을 회수하여 증기 및 온수를 생산하는 수관식(FIN TUBE TYPE) 배열회수 보일러 (WASTE HEAT RECOVERY BOILER)에서 수퍼히터에 열(혹은 열풍)을 전달하기 위하여 열의 발생원 후드(HOOD)의 열을 강제로 빨아들이는 고압모터를 연속적으로 자동제어하기 위하여 증기설정부(SETTER)에서 출력값을 연속적으로 사용한다. 이부분의 압력은 보일러 출구의 증기유량 및 증기압력, 그리고 증기온ㄷ를 직선화하여 온도, 압력을 보상한 뒤 설정루프에서 연속출력한다.Generally, the heat source hood (HOOD) is used to transfer heat (or hot air) to the superheater in a waste heat recovery boiler (FIN TUBE TYPE) that recovers waste heat and produces steam and hot water. In order to continuously control the high-pressure motor that sucks forcibly, the output value is used continuously in the steam setter. The pressure of this part is to output steam flow rate, steam pressure and steam temperature at the boiler outlet by compensating the temperature and pressure, and then output it continuously in the set loop.
설정루프에서 연속출력되는 값은 제어그룹으로 입력되는데 이것은 전체 5개의 그룹화된 연산, 제어 프로그램에 의해 제어값으로 결정된다. 결정된 제어값의 출력이 6개의 제어조건을 만족시킬 경우 연속적으로 출력되어 고압모터를 자동제어하게 된다. 그리하여 제어된 열풍은 수퍼히터를 승온시켜 내부로 순환되는 수관(FIN TUBE)을 가열시켜 증기 및 온수를 생산한다.Continuously outputted values from the set loop are input to the control group, which is determined by the control values by all five grouped operations and control programs. When the output of the determined control value satisfies six control conditions, it is continuously output and automatically controls the high voltage motor. The controlled hot air thus heats up the superheater and heats the circulating water pipe (FIN TUBE) to produce steam and hot water.
하지만 다음과같은 문제점이 있다.However, there are the following problems.
첫째, 증기설정부에서 출력값을 위한 입력으로 보일러 출구의 증기유량 및 증기압력, 그리고 증기온도를 단순히 직선화하여 온도와 압력을 보상하므로 실시간적인 현장 제어값이 즉시 출력으로 전달되어 제어 역시 직선화된 값으로 제어된다. 하지만 헌팅(HUNTING)이 발생하게 되면 제어에서도 역시 헌팅이 나타나게 된다.First, as the input for the output value in the steam setting section, the steam flow rate, the steam pressure, and the steam temperature at the boiler outlet are simply linearized to compensate for the temperature and pressure. Controlled. However, when hunting occurs, hunting also appears in control.
둘째, 증기의 생산을 결정하는 증기설정부의 출력값이 너무 단순하여 수퍼히터의 온도변화에 따른 영향을 받는 증기드럼과 탈기기의 제어값이 없어 출력이 급격하게 헌팅하게 되면 증기드럼과 탈기기의 압력이 급팽창하게 되어 위험이 따른다.Second, the output value of the steam setting part that determines the production of steam is so simple that there is no control value of the steam drum and deaerator which is affected by the temperature change of the super heater. This sudden expansion causes a risk.
셋째, 수퍼히터의 열량을 결정하는데 중요한 요소인 수퍼히터의 입구측 유량에 대한 제어값이 없으므로 증기설정부의 출력값이 헌팅하여 고압모터의 회전이 변하게 되면 수퍼히터에 인입되는 유량이 변하게 되어 열풍의 유입 후 즉시 냉풍이 유입되는 결과가 발생한다.Third, since there is no control value for the inlet flow rate of the super heater, which is an important factor in determining the heat quantity of the super heater, when the output value of the steam setting part is hunted and the rotation of the high pressure motor is changed, the flow rate of the inlet to the super heater is changed. Immediately afterwards, the cold air is introduced.
전술한 바와같이 헌팅요소가 여과없이 증기설정부의 출력값으로 전달되어 헌팅이 발생하게 되어 고압모터의 회전이 변하게 되면 수퍼히터에 인입되는 유량이 변하게 되어 열풍의 유입 후 즉시 냉풍이 유입되게 된다. 그래서 열풍이 유입되면 수퍼히터가 과열되고 증기드럼과 탈기기의 압력과 각 배관의 압력이 급상승하게 되며 증기드럼 및 탈기기의 제어출력이 역시 급격히 헌팅하게 된다.As described above, the hunting element is delivered to the output value of the steam setting unit without filtration, and hunting occurs. When the rotation of the high-pressure motor is changed, the flow rate flowing into the super heater is changed so that the cold air flows immediately after the hot air is introduced. Therefore, when the hot air flows in, the super heater overheats, the pressure of the steam drum and the deaerator and the pressure of each pipe rapidly rise, and the control output of the steam drum and the deaerator is also sharply hunted.
또한 소결냉각기의 열풍이 거의 열풍이 거의 지나 가게되면 역시 주변공기의 냉풍이 수퍼히터로 인입되므로 급격히 수퍼히터가 냉각되고 역시 증기드럼과 탈기기가 냉각되므로 증기드럼의 내부에 물이 차게되고 그에 따라 증기를 생산할 수 없게 되는 등이 문제점이 있었다.In addition, when the hot air of the sinter cooler is almost passed, the hot air of the surrounding air is introduced into the super heater, so the super heater is rapidly cooled and the steam drum and the deaerator are cooled, so that the water inside the steam drum is filled. There was a problem such as not being able to produce steam.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보일러의 증기 생산량 제어장치에서 특히, 열원의 온도변화가 심하더라도 자동운전모드에서 증기생산량설정부 출력범위의 변동을 안정되게 하기 위하여 증기설정부에 의해 증기드럼과 증기리시버탱크의 압력에 대한 상한치를 설정하고 하나의 경우라도 상한치에 도달하면 출력을 일정값 (10%)씩 감소하도록 하는 출력을 내보내며, 증기출구 압력밸브의 열림이 30%이상이 되었을 경우 현재의 증기설정부의 출력과 기존의 증기생산량설정부의 출력을 선택적으로 출력함으로써 고온에 의한 과열을 방지하고 냉풍의 유입을 최소화하여 온도와 압력에 따라 증기를 최적으로 생산할 수 있는 증기생산량 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, in the steam output control device of the boiler, in particular, even if the temperature change of the heat source is severe by the steam setting unit to stabilize the variation in the output range of the steam output setting unit in the automatic operation mode The upper limit of the pressure of the steam drum and the steam receiver tank is set, and in any case, when the upper limit is reached, the output is output to reduce the output by a certain value (10%), and the opening of the steam outlet pressure valve is more than 30%. In this case, the output of the current steam setter and the output of the existing steam setter can be selectively output to prevent overheating due to high temperature and minimize the inflow of cold wind to produce steam optimally according to temperature and pressure. The purpose is to provide.
상술한 목적은, 증기드럼과 증기리시버탱크의 압력에 대한 상한치를 설정하고 그 설정된 상한치와 증기설정부와, 증기설정부의 출력의 평균값을 산출하는 비교부와, 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 일정치 이상인지를 검출하여 결과를 출력하는 제한부와, 제한부의 출력결과에 따라 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 일정치 이상이면 증기설정부의 출력을 출력하도록 하고 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 일정치 이하이면 비교부의 출력을 출력하도록 하는 설정부를 구비하는 것에 달성된다.The above purpose is to set an upper limit value for the pressure of the steam drum and the steam receiver tank, and to compare the set upper limit value and the steam setting part, the average value of the output of the steam setting part, and the opening of the steam outlet pressure control valve. The limiter for detecting whether the stationary abnormality is output and outputting the result. If the opening of the steam outlet pressure control valve is greater than or equal to the predetermined value according to the output result of the restrictor, the output of the steam setting unit is output. If it is below, it is achieved by providing the setting part which outputs the output of a comparison part.
도 1은 본 발명이 적용되는 보일러의 고압모터의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a high pressure motor of a boiler to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 따른 증기 설정부의 제어를 도시한 전체 블럭도이다.2 is an overall block diagram showing the control of the steam setting unit according to the present invention.
도 3은 도 1과 도 2를 같이 도시한 본 발명에 따른 전체 블럭도이다.3 is an overall block diagram of the present invention shown in FIG. 1 and FIG.
도 4는 본 발명에 따른 동, 하절기 사용온도 및 증기발생량 평균치를 도시한 도표이다.Figure 4 is a diagram showing the average temperature of the winter, summer use temperature and the steam generation amount according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 증기 발생량 증가추이를 도시한 도면이다.5 is a view showing a trend of steam generation increase according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10:보일러제어그룹 20:히트제어그룹10: boiler control group 20: heat control group
40:조건로직 50:선택부40: Conditional logic 50: Selection part
60:팬모터 70:증기설정부60: fan motor 70: steam setting unit
80:비교부 90:설정부80: comparison unit 90: setting unit
100:기존증기설정부 110:제한부100: existing steam setting unit 110: limiting unit
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하여 고압모터의 구성을 살펴보면, 증기생산량설정부(11)를 포함하는 보일러제어그룹(10)과, 히트제어그룹(20)과, 온도제어그룹(31)과 유량제어그룹(32)과 회전수제어그룹(33), 제어조건(D)를 입력받는 조건로직부(40)와, 선택부(50)와, 고압모터(60)로 구성된다. A는 후술하는 설정부(90)의 출력신호이며, B는 탈기기를 비롯한 기기들의 출력신호이며, D는 제어정보의 조건이다.Looking at the configuration of the high-pressure motor with reference to Figure 1, the boiler control group 10 including the steam output setting unit 11, the heat control group 20, the temperature control group 31 and the flow control group 32 ), The rotational speed control group 33, and the control unit 40 receives the logic unit 40, the selection unit 50, and the high-pressure motor 60. A is an output signal of the setting unit 90 to be described later, B is an output signal of the apparatus including the deaerator, and D is a condition of the control information.
도 2를 참조하면 본 발명에 따른 증기설정부는, 증기설정부(70)와, 기존증기설정부(100)와, 증기설정부(70)와 기존증기설정부(100)의 출력을 입력받는 비교부 (80)와, 제한부(110), 그리고 비교부(80)와 기존증기설정부(100) 제한부(110)의 출력을 입력받는 설정부(90)로 이루어진다. E는 증기드럼, 탈기기, 증기리시버탱크, 증기압력, 보일러 인입가스유량, 증기유량의 출력신호이며, G는 증기압력제어밸브의 출력이다.Referring to FIG. 2, the steam setting unit according to the present invention includes a steam setting unit 70, an existing steam setting unit 100, a steam receiving unit 70 and an output of the existing steam setting unit 100. The unit 80, the limiting unit 110, and the comparing unit 80 and the setting unit 90 receives the output of the existing steam setting unit 100, the limiting unit 110. E is an output signal of steam drum, deaerator, steam receiver tank, steam pressure, boiler inlet gas flow rate, steam flow rate, and G is output of steam pressure control valve.
한편 도 3은, 도 1과 도2의 구성을 같이 도시한 것이다.3 shows the structure of FIG. 1 and FIG.
전술한 구성의 본 발명은, 탈기기를 거쳐 증기드럼에서 고압순환 펌프의 동작에 의해 수퍼히터로 순환되는 증기드럼의 물이 기화되어 증기가 되면 증기드럼의 기스분리기에서 증기로 모여진다. 그리고 증기리시버 탱크로 향하는 출구로 증기를 발생하게 된다.According to the present invention having the above-described configuration, the water of the steam drum circulated to the superheater by the operation of the high-pressure circulation pump in the steam drum through the deaerator is vaporized to collect steam in the gas separator of the steam drum. Steam is then generated at the exit to the steam receiver tank.
증기설정부(70)는 실시간적으로 순환하며 변동하는 증기드럼의 압력을 취하고 수처리실에서 이온처리가 된 연수를 공급받는데, 저압순환펌프는 그 연수를 수퍼히터로 순환시키고 수퍼히터에 의해 그 순환되는 연수가 에열된다. 수퍼히터에 의해 예열된 연수는 탈기기(DEAERATOR)로 저장되면서 탈기기의 물이 증기드럼으로 공급된다. 그 과정에서 탈기기의 압력값(E)을 받아 헌팅을 1차 감소하기 위하여 평균값을 취한다. 그리고 증기드럼의 기수분리기에서 증기로 모여져 증기리시버탱크의 압력값을 받고 증기리시버탱크로 향하는 증기유량의 압력을 입력받아 평균값을 취한다.The steam setting unit 70 circulates in real time and takes the pressure of the fluctuating steam drum and receives ionized soft water in the water treatment chamber. The low pressure circulating pump circulates the soft water to the super heater and circulates it by the super heater. The trained number is heated. The soft water preheated by the super heater is stored in the deaerator and the deaerator water is supplied to the steam drum. In the process, take the pressure value (E) of the deaerator and take the average value to reduce the hunting first. The steam is collected from the steam separator and receives the pressure value of the steam receiver tank and inputs the pressure of the steam flow to the steam receiver tank and takes the average value.
이는 보일러에서 증기발생을 기준으로할 때 증기를 생산하기 까지를 입력으로 보아 1차로 보게되면 증기가 발생하는 나가는 출구를 2차로 볼 수 있어 1,2차의 주요한 설비 및 루프의 압력값을 취하는 것이다. 위에서 서술한 과정의 결과를 다시 평균값으로 1차연산을 실행하여 압력에 대한 출력을 안정하게 한 뒤 이 결과값에 소결냉각기에서 빨려오는 열풍이 수퍼히터로 인입될 때 현재의 고압모터 제어에 따른 수퍼히터 인입부의 입구가스유량(BOILER INLET GAS FLOW)과 증기드럼에서 증기리시버탱크로 향하는 증기의 유량값을 취한다. 그러면 수퍼히터에 인입되는 열풍의 유량에 따른 출구의 증기생산량 변화를 실시간적으로 사용할 수 있어 이 두가지의 평균값에 제어범위 조정을 위한 보정계수(75%)를 넣어 조정된 출력치와 더해져 제어출력을 조정하기 위한 조정계수(100%)를 감하면 된다. 이 출력을 압력에 대해서 지속적으로 감시하고 반응하여 제어하도록 증기드럼 및 증기 리시버탱크의 압력에 대해 상란치를 설정하는데 이는 과열에 의한 배관 및 드럼의 이상팽창을 방지하기 위함을 목적으로 증기드럼은 조업관리 한계인 13.5kg/㎠로 설정하였다.This is to take the pressure value of the main equipment and loop of the 1st and 2nd stages by seeing as the input when the steam is produced in the boiler as the input and seeing the exit of the steam generation as the 2nd. . The result of the above-described process is first performed as an average value to stabilize the output of pressure, and when the hot air sucked from the sinter cooler is introduced into the super heater, the super high pressure motor control Take the BOILER INLET GAS FLOW and the flow rate of the steam from the steam drum to the steam receiver tank. Then, it is possible to use the change of the steam output at the outlet according to the flow rate of hot air flowing into the super heater in real time, and add the correction coefficient (75%) for adjusting the control range to the average of these two values and add it to the adjusted output value. You can subtract the adjustment factor (100%) to adjust. Set up an upper limit for the pressure of the steam drum and the steam receiver tank so that this output is continuously monitored, reacted and controlled for pressure. The steam drum is operated for the purpose of preventing abnormal expansion of piping and drums due to overheating. The limit was set at 13.5 kg / cm 2.
그리고 증기리시버탱크는 13kg/㎠로 설정하여 하나의 경우라도 설정치에 도달하면 출력이 10%씩 감소하도록 출력을 내보내는데 이 출력은 기존증기설정부(100) 출력과 함께 비교하여 편차를 최소화 하기위하여 평균으로 계산된 다음 추력된다. 그리고 나서 보일러의 자동운전조건이 완료되면 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 30%이상이 되었을 때는 설정부(90)에서 증기설정부(70)의 출력이 선택된다.And the steam receiver tank is set to 13kg / ㎠ to output the output so that the output is reduced by 10% even if it reaches the set value in any case, this output is compared with the existing steam setting unit 100 output to minimize the deviation It is calculated as the average and then thrust. Then, when the automatic operation condition of the boiler is completed, when the opening of the steam outlet pressure control valve is 30% or more, the output of the steam setting unit 70 is selected by the setting unit 90.
그러나 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 30% 이하일 경우에는 기존증기설정부(100)의 출력이 보일러 그룹(10)의 증기생산량설정부(11)의 입력으로 되도록 하였다. 이렇게 함으로써 증기를 생산하는 전, 후단의 각 압력에 대한 제어요소를 사용하였으나 수퍼히터를 기준으로하여 인입가스 유량과 출구의 증기유량을 사용하여 운전경험치에 의하여 가장 안정된 조정계수 및 보정계수를 찾아 계산을 하고 평균을 하여 외부 제어요인의 변화에 따른 헌팅을 최소화 하였다. 또한 기존의 증기설정부 제어출력과의 편차를 최소화하기 위하여 비교평균을 취하였다.However, when the opening of the steam outlet pressure control valve is 30% or less, the output of the existing steam setting unit 100 is to be the input of the steam output setting unit 11 of the boiler group 10. In this way, the control element for each pressure before and after steam production was used, but using the inlet gas flow rate and the outlet steam flow rate based on the super heater, it was found and calculated the most stable adjustment coefficient and correction coefficient by operating experience value. And averaged to minimize hunting due to changes in external control factors. In addition, a comparative average was taken to minimize the deviation from the control output of the existing steam setting unit.
그리고, 안전도를 향상하기 위하여 압력에 대한 관리치를 설정하여 이상과열이나 압력의 급팽창이 발생할 때는 출력을 감소하도록 하여 증기생산량설정부(11)의 출력을 보다 안정되고 안전하게 할 수 있다.In addition, in order to improve the safety, the control value for the pressure may be set to reduce the output when abnormal overheating or pressure expansion occurs, thereby making the output of the steam output setting unit 11 more stable and safe.
본 실시예는 고압모터의 전체제어 프로그램에 대하여 보일러그룹에서 입력받는 증기생산량설정부(11)의 출력에 한하여 기존의 제어방법을 버리고 소결냉각기이 온도와 수퍼히터에 인입되는 온도를 관리하여 동절기 또는 조업상황이 나빠져 240℃이하가 되는 경우, 하절기 온도의 급상승이 우려되어 300℃이상을 초과할때 수동모드로 증기생산량을 설정하여 사용하던 온도범위를 기준으로 하여 증기생산량설정부(11) 출력을 연결, 적용하여 조업한 결과 도 4, 도 5와 같은 결과를 얻었다.This embodiment discards the existing control method only for the output of the steam production setting unit 11 inputted from the boiler group for the entire control program of the high-pressure motor, and manages the temperature of the sinter cooler and the temperature introduced into the super heater in winter or operation. If the situation worsens and falls below 240 ° C, there is a concern that the temperature rises in summer, so when the temperature exceeds 300 ° C, the steam output is set in the manual mode and the output of the steam output setting unit 11 is connected based on the used temperature range. , And the result of the operation was obtained as shown in Figs.
도 4와 도5를 참조하면 종래보다 증기의 생산량이 시간당 평균 3TON이 증가하였으며 계절별, 월별 생산량이 높은시간대에서는 시간당 평균 10TON의 증가가 얻어졌다.4 and 5, the production of steam increased by an average of 3 tons per hour than in the prior art, and an increase of an average of 10 tons per hour was obtained in a time zone in which seasonal and monthly production were high.
그래서, 자동운전모드에서 증기생산량설정부(11) 출력범위의 변동을 안정되게 하기 위해서 증기드럼과 탈기기의 압력값을 받아 평균값을 취하고 증기리시버 팅크 및 증기유량의 압력을 입력받아 평균값을 취한 뒤 두 평균값으로 1차연산을 실행한다.Therefore, in order to stabilize the fluctuation of the output range of the steam production setting unit 11 in the automatic operation mode, the average value is obtained by receiving the pressure values of the steam drum and the deaerator, and the average value is obtained by inputting the pressure of the steam receiver tin and the steam flow rate. Perform the first order operation with two mean values.
그리고 그 결과값에 보일러입구가스유량과 증기유량의 평균값에 연산된 결과를 가지고 계산을 하여 증기드럼 및 증기리시버탱크의 압력에 대한 상한치를 설정하여 하나의 경우라도 상한치에 도달하면 출력을 10%씩 감소하도록 하여 출력을 내보낸다. 그리고 나서 그 출력은 기존증기설정부(100) 출력과 함께 평균값으로 계산 후 출력되어 기존증기설정부(100) 출력값과 함께 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 30% 이상이 되었을 경우에만 설정부(90)에 의해 자동적으로 선택되어 출력되도록 한다.And calculate the result by calculating the result of the average value of boiler inlet gas flow rate and steam flow rate in the result value, and set the upper limit for the pressure of steam drum and steam receiver tank. Let the output go down. Then, the output is calculated after the average value together with the output of the existing steam setting unit 100, and the setting unit 90 only when the opening of the steam outlet pressure control valve is 30% or more together with the output value of the existing steam setting unit 100. To be automatically selected and output.
그리하여 외부요인에 의한 영향을 최소화하고 압력 및 유량의 제어요소를 반영하여 안정된 출력으로 고압모터의 회전수 제어를 안정되게 할 수 있어 여름철 열풍유입을 억제하여 고온에 의한 과열을 방지하고 냉풍의 유입도 최소화하게 되므로 수동으로 운전하던 온도범위대에서 안정적이고 지속적으로 자동운전이 가능하여 증기의 생산량을 온도와 압력에 따라 최적으로 생산할 수 있어 안전도 및 생산성 향상을 얻게된다.Therefore, the influence of external factors can be minimized and the control of the pressure and flow rate can be reflected to stabilize the rotational speed of the high pressure motor with a stable output. Therefore, it prevents overheating due to high temperature and prevents overheating due to high temperature in the summer. Since it is minimized, stable and continuous automatic operation is possible in the temperature range where manual operation was performed, and thus, the yield of steam can be optimally produced according to temperature and pressure, thereby improving safety and productivity.
본 발명에 따른 보일러의 증기 생산량 제어장치는, 증기드럼과 증기리시버탱크의 압력에 대한 상한치를 설정하고 그 설정된 상한치와 증기설정부와, 증기설정부의 출력의 평균값을 산출하는 비교부와, 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 일정치 이상인지를 검출하여 결과를 출력하는 제한부와, 제한부의 출력결과에 따라 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 일정치 이상이면 증기설정부의 출력을 출력하도록 하고 증기출구 압력제어 밸브의 열림이 일정치 이하이면 비교부의 출력을 출력하도록 하는 설정부를 구비함으로써, 고온에 의한 과열을 방지하고 냉풍의 유입을 최소화하여 온도와 압력에 따라 증기를 최적으로 생산할 수 있다.The apparatus for controlling steam production of a boiler according to the present invention includes a comparison unit which sets an upper limit value for the pressure of a steam drum and a steam receiver tank, calculates an average value of the set upper limit value and the steam setting unit, and the output of the steam setting unit, and a steam outlet. Limiting part which detects whether opening of pressure control valve is over a certain value and outputs the result, and if the opening of steam outlet pressure control valve is over a certain value according to the output result of limiting part, it outputs output of steam setting part and If the opening of the control valve is a predetermined value or less by providing a setting unit for outputting the output of the comparator, it is possible to prevent the overheating by the high temperature and to minimize the inflow of cold air to produce the steam optimally according to the temperature and pressure.
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