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鍋爐布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
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要分析、論述了大型布袋除塵器在火電廠鍋爐尾部除塵中的應(yīng)用前景,同時(shí)分析了鍋爐布袋除塵器與電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn),簡(jiǎn)明介紹了國(guó)內(nèi)外布袋除塵器的應(yīng)用情況,還特別介紹了布袋除塵器的結(jié)構(gòu)原理和核心部件—濾袋的有關(guān)情況。
1.鍋爐布袋除塵器前景
電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè),也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、先行產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)。從各個(gè)時(shí)期電力生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的比較來(lái)看,在經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的年份,電力生產(chǎn)的增長(zhǎng)超過(guò)了GDP的增長(zhǎng)。從1999年開(kāi)始,電力生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度開(kāi)始大幅回升,2000年達(dá)到11%,2001年為7.7%,2002年為8.7%,2003年為15.3%。同期GDP的增長(zhǎng)率分別為8%、7.3%、8%、8.5%。目前電力工業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的作用,呈現(xiàn)逐年逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)。
我國(guó)的資源國(guó)情決定了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以火電為主、水電為輔、核電風(fēng)電作補(bǔ),電力結(jié)構(gòu)發(fā)展很不平衡。到2000年底,我國(guó)火電、水電、核電、風(fēng)電裝機(jī)容量分別達(dá)到23753萬(wàn)千瓦、7934萬(wàn)千瓦、210萬(wàn)千瓦、34.5萬(wàn)千瓦,占總裝機(jī)容量的比重分別為74.4%、24.8%、0.7%、0.1%。電力行業(yè)十五規(guī)劃目標(biāo)是:發(fā)電裝機(jī)容量2005年達(dá)到4.2億千瓦左右,電源結(jié)構(gòu)(到2005年)火電占72.4%、水電占24.5%、核電占2.4%、新能源占0.7%。
我國(guó)為產(chǎn)煤大國(guó),原煤儲(chǔ)量和開(kāi)采量均居世界第一。我國(guó)的資源國(guó)情決定了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以火電為主,預(yù)計(jì)在近十年內(nèi)火力發(fā)電所占比重仍在70%以上。
目前我國(guó)用電水平仍然低下,人均裝機(jī)0.25千瓦,人均用電1064千瓦時(shí),還不到世界人均水平的一半,尚有2300萬(wàn)人沒(méi)有用上電。未來(lái)20年,中國(guó)經(jīng)濟(jì)要保持7%以上的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),每年將要新增電力裝機(jī)容量2500萬(wàn)千瓦,按每千瓦7000元造價(jià)計(jì)算,每年電力新增裝機(jī)將新增投資達(dá)1750億元。根據(jù)目前的現(xiàn)狀,火電所占比重約為72.5%,也就是說(shuō)在未來(lái)20年,每年火電廠要新增裝機(jī)約為1800萬(wàn)千瓦,每年新增火力發(fā)電總投資將達(dá)1260億元,這是一個(gè)非常巨大的電力市場(chǎng)。
新增燃煤鍋爐每年耗標(biāo)煤約5000萬(wàn)噸,將產(chǎn)生大量含塵煙氣,這些含塵煙氣都需要采用高效除塵器,靜電除塵器和布袋除塵器將分享這塊市場(chǎng)。初步測(cè)算,僅新建除塵項(xiàng)目這一塊每年蘊(yùn)藏著約6億元的市場(chǎng)份額。從目前國(guó)內(nèi)除塵行情來(lái)看,如按布袋除塵占1/3的干除塵市場(chǎng)份額測(cè)算,在近十年內(nèi),大型布袋除塵僅在火力發(fā)電鍋爐除塵新建項(xiàng)目這塊市場(chǎng)每年將可擁有約2億元的市場(chǎng)份額,加上老除塵改造的市場(chǎng)份額,每年僅火力發(fā)電廠布袋除塵就蘊(yùn)藏著近3億元的市場(chǎng)份額,近十年內(nèi)將擁有近30億元的市場(chǎng)份額。
2.火力發(fā)電廠鍋爐布袋除塵器應(yīng)用簡(jiǎn)介
火力發(fā)電廠鍋爐除塵器經(jīng)歷過(guò)從干式旋風(fēng)除塵---多管旋風(fēng)除塵---麻石水膜除塵---靜電除塵的過(guò)程。目前,隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度和環(huán)境保護(hù)要求的日益提高,以及濾袋的國(guó)產(chǎn)化和使用壽命的延長(zhǎng),火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵又有回到布袋除塵的趨勢(shì)。
在鍋爐布袋除塵器早期運(yùn)用中,很多項(xiàng)目有失敗的教訓(xùn)。其主要原因在于當(dāng)時(shí)的技術(shù)及配套件,特別是濾袋這一除塵器關(guān)鍵配套件的質(zhì)量不過(guò)關(guān),國(guó)內(nèi)外都缺少價(jià)格合理、耐高溫、耐腐蝕、能適用于燃煤鍋爐煙氣除塵的材料。
早期在布袋除塵器失敗后,燃煤鍋爐煙氣除塵基本應(yīng)用電除塵器。但隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益提高、電除塵器的廣泛運(yùn)用,其弱點(diǎn)也逐漸暴露出來(lái)。
首先,電除塵器的除塵效率不穩(wěn)定。電除塵器運(yùn)行初期,除塵效果基本能達(dá)到要求,但由于其結(jié)構(gòu)及工作原理的局限,隨著運(yùn)行時(shí)間的延續(xù),電除塵器內(nèi)部組件變形、積灰、電場(chǎng)變化,除塵效果不斷下降,煙塵排放超標(biāo)。
其次,電除塵器的運(yùn)行綜合費(fèi)用高。電除塵器在運(yùn)行一個(gè)周期后,內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形、損壞比較嚴(yán)重,為保證其正常運(yùn)行,電廠不得不經(jīng)常對(duì)電除塵器進(jìn)行維修。維修投入的人力、物力及檢修停產(chǎn)帶來(lái)的損失都很大。
目前,隨著鍋爐布袋除塵器核心部件――濾袋等配套件生產(chǎn)技術(shù)的日益提高,原來(lái)布袋除塵器在燃煤鍋爐煙氣除塵運(yùn)用中失敗的因素,都得到了比較妥善的解決,布袋除塵器推廣應(yīng)用的時(shí)機(jī)日漸成熟。
鍋爐布袋除塵器也稱為過(guò)濾式除塵器,是一種干式高效除塵器,它是利用纖維編制物制作的袋式過(guò)濾元件來(lái)捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置。其作用原理是塵粒在繞過(guò)濾布纖維時(shí)因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細(xì)微的塵粒(粒徑為1微米或更小)則受氣體分子沖擊(布朗運(yùn)動(dòng))不斷改變著運(yùn)動(dòng)方向,由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運(yùn)動(dòng)的自由路徑,塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來(lái)。其工作過(guò)程與濾料的編織方法、纖維的密度及粉塵的擴(kuò)散、慣性、遮擋、重力和靜電作用等因素及其清灰方法有關(guān)。濾布材料是布袋除塵器的關(guān)鍵,性能良好的濾布,除特定的致密度和透氣性外,還應(yīng)有良好的耐腐蝕性、耐熱性及較高的機(jī)械強(qiáng)度。耐熱性能良好的纖維,其耐熱度目前已可達(dá)到250—350℃。
鍋爐布袋除塵器按其清灰方式的不同可分為:振動(dòng)式、氣環(huán)反吹式、脈沖式、聲波式及復(fù)合式等五種類型。其中脈沖反吹式根據(jù)反吹空氣壓力的不同又可分為:高壓脈沖反吹和低壓脈沖反吹兩種。脈沖清灰袋式除塵器由于其脈沖噴吹強(qiáng)度和頻率可進(jìn)行調(diào)節(jié),清灰效果好,是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的除塵裝置。
脈沖反吹布袋除塵器原理圖,含塵氣體從袋式除塵器入口進(jìn)入后,通過(guò)煙氣分配裝置均勻分配進(jìn)入濾袋,當(dāng)含塵氣體穿過(guò)濾袋時(shí),粉塵即被吸附在濾料上,而被凈化的氣體則從濾袋內(nèi)排除。當(dāng)吸附在濾料上的粉塵達(dá)到一定厚度時(shí),電磁閥開(kāi)啟,噴吹空氣從濾袋出口處自上而下與氣體排除的相反方向進(jìn)入濾袋,將吸附在濾袋外表面的粉塵清落至下面的灰斗中。
4.脈沖反吹鍋爐布袋除塵器基本結(jié)構(gòu)
脈沖反吹布袋除塵器由濾袋組件、導(dǎo)流裝置、脈沖噴吹系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、離線保護(hù)系統(tǒng)、箱體等組成。含塵氣體由導(dǎo)流管進(jìn)入各單元室,在導(dǎo)流裝置的作用下,大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗、其余粉塵隨氣流均勻進(jìn)入各倉(cāng)室過(guò)濾區(qū),過(guò)濾后的潔凈氣體透過(guò)濾袋經(jīng)上箱體、提升閥、排風(fēng)管排出。隨著過(guò)濾工況的進(jìn)行,當(dāng)濾袋表面積塵達(dá)到一定厚度時(shí),由清灰控制裝置(差壓或定時(shí)、手動(dòng)控制)按設(shè)定程序關(guān)閉提升閥,控制當(dāng)前單元離線,并打開(kāi)電磁脈沖閥噴吹,抖落濾袋上的粉塵。落入灰斗中的粉塵經(jīng)由卸灰閥排出后,利用輸灰系統(tǒng)送出。
5.布袋除塵器在火電廠鍋爐除塵中的應(yīng)用前景
國(guó)外較早在火電廠采用布袋除塵器,80年代初期就有不少?gòu)S商到國(guó)內(nèi)來(lái)介紹布袋除塵器在火電廠的應(yīng)用,美國(guó)、加拿大、澳大利亞及德國(guó)、英國(guó)等歐洲一些國(guó)家的火電廠都采用了布袋除塵器,其除塵效率高達(dá)99.9%以上,除塵效果十分理想。
國(guó)內(nèi)布袋除塵器主要在礦山、水泥、冶金鋼鐵、糧食、機(jī)械等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,在電力行業(yè)火電廠中僅限于單機(jī)布袋除塵器在輸煤系統(tǒng)除塵、氣力除灰除塵中應(yīng)用。布袋除塵器在電站鍋爐的尾部除塵中沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性的、廣泛的應(yīng)用,僅在近期在呼和浩特發(fā)電廠670t/h鍋爐、天津開(kāi)發(fā)區(qū)5號(hào)熱源廠75t/h鍋爐、張家港保稅區(qū)熱電廠130t/h鍋爐、內(nèi)蒙古赤峰富龍電廠75t/h鍋爐等電廠鍋爐尾部除塵中得到應(yīng)用,都取得了很好的除塵效果。
其中,呼和浩特電廠由于燃用準(zhǔn)格爾煤,SiO2與Al2O3太高,K2O與Na2O太少,采用電除塵器收塵困難,使用的電除塵器運(yùn)行效率大大低于設(shè)計(jì)效率,嚴(yán)重超標(biāo)排放,2001年擴(kuò)建2臺(tái)200MW機(jī)組,經(jīng)多次專家論證,決定采用國(guó)產(chǎn)大型脈沖布袋除塵器,2002年初第1臺(tái)200MW機(jī)組已投入運(yùn)行,布袋除塵器運(yùn)行情況良好。
在引進(jìn)消化國(guó)外布袋除塵器技術(shù)的過(guò)程中,江蘇吳江科林集團(tuán)通過(guò)全球環(huán)境基金“GEF”項(xiàng)目引進(jìn)了在北美地區(qū)煙氣污染控制系統(tǒng)中獨(dú)占鰲頭五十多年的美國(guó)EEC環(huán)境技術(shù)公司燃煤鍋爐布袋除塵器設(shè)計(jì)制造技術(shù),填補(bǔ)了目前國(guó)內(nèi)鍋爐行業(yè)成功應(yīng)用袋濾器的空白,并可替代進(jìn)口。采用結(jié)構(gòu)獨(dú)特的鍋爐長(zhǎng)袋脈沖除塵器,先進(jìn)的除塵器進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流專利技術(shù),具備先進(jìn)三狀態(tài)清灰裝置,濾袋正常使用壽命為三年,煙塵排放濃度一般小于50mg/Nm3甚至更低。在天津開(kāi)發(fā)區(qū)5號(hào)熱源廠、張家港保稅區(qū)熱電廠、內(nèi)蒙古赤峰富龍電廠中采用的是改進(jìn)型離線清灰脈沖袋式除塵器都取得了很好的除塵效果。
隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視,目前《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2003版已經(jīng)由國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布,第3時(shí)段煙塵允許排放濃度由原標(biāo)準(zhǔn)的200mg/Nm3降為50mg/Nm3,有些煤種采用電除塵器將達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)要求,需采用布袋除塵器,預(yù)計(jì)今后火電廠采用布袋除塵器會(huì)越來(lái)越多,應(yīng)用前景廣闊。
北京最近公布了《北京鍋爐污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB11/119-2002,自2002年3月1日起實(shí)行,該標(biāo)準(zhǔn)煙塵和SO2排放允許濃度嚴(yán)于很多先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)然這與北京市2008年主辦奧運(yùn)會(huì)、北京要成為世界大都市有關(guān)。自2005年11月1日起已運(yùn)行的火電廠鍋爐到時(shí)煙塵排放濃度僅允許30mg/Nm3,目前四電場(chǎng)電除塵器要改為五電場(chǎng)、六電場(chǎng)或改為布袋除塵器。其他大城市如上海、天津、重慶、廣州、武漢、成都、沈陽(yáng)等城市也在相繼制定地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),其標(biāo)準(zhǔn)會(huì)嚴(yán)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這樣以來(lái)火電廠采用布袋除塵器的市場(chǎng)空間越來(lái)越大。
另外,由于新型潔凈煤燃燒技術(shù)---循環(huán)流化床鍋爐在火力發(fā)電廠中的大力推廣應(yīng)用,循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)燃燒和為了爐內(nèi)除塵添加了大量石灰石,鍋爐飛灰很細(xì)而且灰份比電阻增大,直接導(dǎo)致了電除塵器的除塵效率的下降,采用布袋除塵是理想選擇。從這個(gè)角度上講,布袋除塵加循環(huán)流化床鍋爐是對(duì)于燃煤脫硫和除塵的比較理想的組合,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前,江蘇徐州垞城電廠2x135MW循環(huán)流化床技改工程的正是采用這種布袋除塵器加循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行除塵和脫硫的模式,目前尚在實(shí)施的進(jìn)程之中,單臺(tái)440t/h循環(huán)流化床鍋爐所配的布袋除塵器的過(guò)濾面積為16500m2。
6.布袋除塵器核心部件—濾袋
對(duì)于鍋爐布袋除塵器而言,濾袋是其核心部件,其費(fèi)用占布袋除塵器總費(fèi)用的1/3左右。根據(jù)前面的分析,在近二十年內(nèi),每年僅火電廠布袋除塵蘊(yùn)藏著近3億元的市場(chǎng)份額,除塵濾袋每年蘊(yùn)藏著近1億元的市場(chǎng)份額,近十年內(nèi)將擁有近10億元的市場(chǎng)份額。濾袋質(zhì)量直接影響著鍋爐布袋除塵器的除塵效率,濾袋的壽命又直接影響到除塵器的運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)鍋爐尾部除塵器運(yùn)行環(huán)境(煙氣溫度較高)和介質(zhì)情況(有腐蝕)宜采用BWF優(yōu)質(zhì)賴登針刺氈:PPS/PPS504CS17、聚苯硫醚、防水防油處理,耐溫可達(dá)190℃,此濾料為表面過(guò)濾型濾料,清灰徹底,減少了粉塵在濾袋表面形成布粉層后板結(jié)的可能;濾料壽命長(zhǎng),加上在除塵器結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn),保證了濾料30000小時(shí)的正常使用壽命。1、據(jù)有關(guān)專家和資料介紹及澳大利亞電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),當(dāng)煙氣含氧量大于15%時(shí)的Ryton的耐氧性較差,當(dāng)煙氣含氧量小于10%時(shí)能長(zhǎng)期使用。
據(jù)澳大利亞電廠應(yīng)用的濾料早期使用的普遍是Acrylic(耐溫130℃),電廠嚴(yán)格控制排煙溫度,投運(yùn)電廠(排煙溫度最高165℃)開(kāi)始使用Ryton濾料。
關(guān)于濾袋的壽命,根據(jù)專家的分析和國(guó)外的使用經(jīng)驗(yàn),Ryton濾料在電廠煙氣條件下的使用壽命可達(dá)30000小時(shí),但要煙氣含氧量小于10%,煙氣溫度最高不得超過(guò)190℃。當(dāng)煙氣溫度在170℃~190℃時(shí)不能超過(guò)100小時(shí)。平時(shí)應(yīng)作好鍋爐煙氣溫度變化的詳細(xì)記錄。
目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)濾袋的廠家有幾十家,生產(chǎn)濾袋質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)、用途廣、具有代表性的企業(yè)--必達(dá)福(BWF)公司。
7.布袋除塵與電除塵比較
由于環(huán)保要求以及綜合利用的不斷提高,干式除塵已成為鍋爐尾部除塵的主流配置,干式除塵主要有靜電除塵和布袋除塵兩種,兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較如下:
鍋爐布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)
●除塵效率高,可達(dá)99.9%以上;
●附屬設(shè)備少,投資省,技術(shù)要求沒(méi)有電除塵器那樣高;
●能捕集比電阻高,電除塵難以回收的粉塵;
●袋式除塵器性能穩(wěn)定可*,對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性好,運(yùn)行管理簡(jiǎn)便,特別適宜捕集細(xì)微而干燥的粉塵,所收的干塵便于處理和回收利用;
●能適合生產(chǎn)全過(guò)程除塵新理論,降低總量排放;
●袋式除塵器適于凈化含有爆炸危險(xiǎn)或帶有火花的含塵氣體。
鍋爐布袋除塵器缺點(diǎn)
●用于處理相對(duì)濕度高的含塵氣體時(shí),應(yīng)采取保溫措施(特別的冬天),以免因結(jié)露而造成“糊袋”。
●用于凈化有腐蝕性氣體時(shí),應(yīng)選用適宜的耐腐蝕濾料,用于處理高溫?zé)煔鈶?yīng)采取降溫措施。將煙溫降到濾袋長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)所能承受的溫度以下,并盡可能采用耐高溫的濾料。
●阻力較大,一般壓力損失為1000~1500Pa。
電除塵器的優(yōu)點(diǎn)
●除塵效率能捕集1um以下的細(xì)微粉塵,可控制一個(gè)合理的除塵效率。
●處理煙氣量大,可用于高溫(可高達(dá)500℃)、高壓和高濕的場(chǎng)合,能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
●具有高效低阻的特點(diǎn),電除塵器壓力損失僅100~200Pa。
電除塵器缺點(diǎn)
●設(shè)備龐大,耗鋼多,需高壓變電和整流設(shè)備,通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70~100KV,故投資高。
●制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。
●除塵效率受粉塵比電阻影響大,一般對(duì)比電阻小于104~105Ω·cm或大于1012~1015Ω·cm的粉塵,若不采取一定措施,除塵效率將受到影響.
●此外,對(duì)初始濃度大于30g/cm3的含塵氣體需設(shè)置預(yù)處理裝置.
大型鍋爐布袋除塵器在火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵中大力推廣應(yīng)用的時(shí)機(jī)成熟,具有十分廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景,布袋除塵器在近十年內(nèi),平均每年的市場(chǎng)份額在3億元左右,近十年內(nèi)將擁有近30億元的市場(chǎng)份額。濾袋在近十年內(nèi),平均每年的市場(chǎng)份額在1億元左右,近十年內(nèi)將擁有近10億元的市場(chǎng)份額。
火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵采用大型布袋除塵器可大大提高除塵效率,減少環(huán)境污染,煙塵排放濃度一般可小于50mg/Nm3,甚至更低至30mg/Nm3--15mg/Nm3。建議有條件的電廠采用。
根據(jù)冶金、建材系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)布袋除塵器的經(jīng)驗(yàn),以及呼和浩特等電廠采用國(guó)產(chǎn)布袋除塵器的經(jīng)驗(yàn),大中型鍋爐除塵改用布袋除塵器,可將除塵器出口含塵濃度由100mg/Nm3降至30-50mg/Nm3以下,可大大減少粉塵對(duì)大氣污染。
對(duì)電除塵器難收塵的煤種(如SiO2+Al2O3>85%的煤、煤中含硫特低的煤、比電阻太高的煤),采用電除塵器達(dá)不到設(shè)計(jì)效率,煙塵排放濃度超標(biāo),電除塵經(jīng)改進(jìn)效果不理想,采用布袋除塵器將是理想的選擇。
對(duì)于已建成的機(jī)組,如果原鍋爐采用麻石水膜除塵器、多管陶瓷、多管復(fù)合除塵器等阻力較大的除塵設(shè)備,改造為布袋除塵器,可不需更換或改造引風(fēng)機(jī);但如果是電除塵器,則需要更換或改造引風(fēng)機(jī)。
由于循環(huán)流化床鍋爐在火力發(fā)電廠中的大力推廣應(yīng)用,循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)燃燒和為了爐內(nèi)脫硫添加了大量石灰石,鍋爐飛灰很細(xì)而且灰份比電阻增大,直接導(dǎo)致了電除塵器的除塵效率下降,采用布袋除塵是理想選擇。從這個(gè)角度上講,循環(huán)流化床鍋爐加布袋除塵器是當(dāng)今火力發(fā)電廠燃煤鍋爐脫硫和除塵的理想組合,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。循環(huán)流化床鍋爐由于加了石灰,使其灰的比電阻增大,使用電除塵器收塵性能降低,建議采用鍋爐布袋除塵器,但要求增大布袋除塵器的收塵面積。
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