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超超臨界鍋爐運(yùn)行維護(hù)問題的分析與處理

山東省鄒縣的發(fā)電廠?;ㄆ跒?.1000mw基于濃縮動力的多功能電機(jī)。采用三維新技術(shù)和秦淮新材料。三級鍋爐采用超級大國和902新材料。霍花硫處理裝置建成后,效率超過95%,設(shè)有脫硝裝置接口。該鍋爐由東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司與巴布科克-日立公司及東方-日立鍋爐有限公司合作設(shè)計(jì)并聯(lián)合制造。鍋爐為高效超超臨界壓力變壓運(yùn)行、一次再熱、平衡通風(fēng)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型直流鍋爐。鍋爐BRL工況下設(shè)計(jì)效率為93.8%,排煙溫度為121.2℃。鍋爐配套安裝6臺BBD4360型雙進(jìn)雙出鋼球式磨煤機(jī),采用一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。磨制后的煤粉在磨煤機(jī)的兩端經(jīng)外置式分離器分離后,通過8條〉480mm×10mm一次風(fēng)管道送入與之相對應(yīng)的同一層燃燒器。48只燃燒器組成前后墻對沖燃燒方式,燃燒器按3層8列布置,前墻自上而下為E,C,D層,后墻自上而下為F,A,B層。1爐硫系統(tǒng)的缺陷該鍋爐投產(chǎn)以來,一直存在著煤粉均勻度差的問題,且煤粉攜帶有大顆粒原煤進(jìn)入爐膛,冷灰斗排出的爐渣中夾雜著大量黑色的塊狀焦炭,時(shí)常出現(xiàn)爐膛內(nèi)掉大的結(jié)焦塊的問題。出現(xiàn)這些問題除了與煤質(zhì)及燃燒調(diào)整等因素有關(guān)外,還與設(shè)備的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)、制造理念有關(guān)。1.1糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的問題1.1.1分離器至風(fēng)粉管道出口門吹掃2006年11月27日~12月4日,在#7鍋爐168h投產(chǎn)試運(yùn)過程中,曾發(fā)生6次磨煤機(jī)出口至燃燒器一次風(fēng)管道煤粉沉積現(xiàn)象,導(dǎo)致一次風(fēng)粉管道出口溫度逐漸降低,溫度降至6℃~10℃時(shí),開啟吹掃風(fēng)門吹掃無效,強(qiáng)制關(guān)閉分離器至風(fēng)粉管道出口門,打開吹掃風(fēng)門吹掃。試運(yùn)行中積粉主要發(fā)生在B,F層燃燒器,作者認(rèn)為,上述問題與爐后一次風(fēng)管道距離、結(jié)構(gòu)和水平管段距離過長有關(guān)。2006年12月4日11:18,在#7機(jī)組168h滿負(fù)荷試運(yùn)行結(jié)束后,敲擊檢查各燃燒器入口一次風(fēng)管道水平段,發(fā)現(xiàn)多數(shù)一次風(fēng)管道內(nèi)部存在著不同程度的積粉現(xiàn)象,前墻燃燒器一次風(fēng)管道水平段同樣也存在積粉。打開其中16條一次風(fēng)管道,發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)有大量積粉,最多的積粉厚度接近管道直徑的1/3。依次開啟#7爐吹掃風(fēng)門,將A4,B1,B2,B3,B5、B6,B7,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D8,C6,D7等一次風(fēng)管道內(nèi)沉積煤粉吹掃干凈,直到12月18日鍋爐點(diǎn)火,吹掃花費(fèi)時(shí)間近10h。1.1.2煤粉細(xì)度和均勻度#7爐投產(chǎn)初期,由于缺乏經(jīng)驗(yàn),沒有對分離器頂部的折向擋板進(jìn)行規(guī)范調(diào)整。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,煤粉細(xì)度和均勻度方面均出現(xiàn)了問題。2007年3月,在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)煤粉比較粗,而且從鍋爐底部冷灰斗內(nèi)撈渣機(jī)撈出的爐渣中時(shí)常發(fā)現(xiàn)沒有經(jīng)過燃燒的原煤顆粒,其直徑大多在15mm以上。1.1.3非驅(qū)動端產(chǎn)煤機(jī)積煤主流場運(yùn)行進(jìn)展2006年12月31日9:50,在#7爐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)B磨煤機(jī)驅(qū)動端熱風(fēng)入口的風(fēng)斗下部鋼板燒紅,隨后還出現(xiàn)過幾次F磨煤機(jī)非驅(qū)動端以及B磨煤機(jī)驅(qū)動端和非驅(qū)動端熱風(fēng)入口的風(fēng)斗下部積煤自燃現(xiàn)象。2007年7月30日~8月6日,連續(xù)7次發(fā)現(xiàn)#7爐B磨煤機(jī)驅(qū)動端熱風(fēng)入口的風(fēng)斗下部積煤自燃導(dǎo)致鐵板燒紅現(xiàn)象。2007年,#8鍋爐168h投產(chǎn)試運(yùn)前后,磨煤機(jī)入口落煤管上安裝的原煤干燥混合器處多次發(fā)生積煤自燃;7月7日1:15,#8爐A磨煤機(jī)運(yùn)行中熱風(fēng)管道漏風(fēng),導(dǎo)致煙感報(bào)警,采取降溫措施后報(bào)警復(fù)位。7月8日19:00,在啟動#8爐B磨煤機(jī)時(shí),非驅(qū)動端干燥混合器處漏熱風(fēng)嚴(yán)重,被迫停止磨煤機(jī)運(yùn)行。7月9日20:50,啟動#8爐A磨煤機(jī)后,就地發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端干燥混合器處積煤著火,緊急停止磨煤機(jī)運(yùn)行。1.2燃料設(shè)備的問題1.2.1煤粉沉積在一次風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)一次風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備管道表面沒有加裝保溫層,運(yùn)行中一次風(fēng)管道多次積粉、堵塞。受冬季環(huán)境溫度影響,管道表面溫度11月份降至17℃~19℃,1月份降至6℃~10℃,說明一次風(fēng)管道內(nèi)有煤粉沉積。既使不發(fā)生煤粉沉積,受環(huán)境溫度穎響,各磨煤機(jī)后一次風(fēng)系統(tǒng)的各段溫度也會有不同程度的降低(見表1)。燃燒器出口一次風(fēng)設(shè)計(jì)溫度為70℃,該溫度降低會導(dǎo)致噴口著火點(diǎn)遠(yuǎn)離,出現(xiàn)火焰監(jiān)測探頭觀察不到火焰,誤發(fā)局部滅火信號等問題。1.2.2油槍霧化噴嘴清理自投產(chǎn)以來,一直存在油槍霧化噴嘴堵塞的現(xiàn)象,導(dǎo)致油槍投入后無火檢信號、油槍投入失敗等信號頻發(fā),影響整個(gè)程序的進(jìn)行(見表2)。由于油槍進(jìn)油閥泄漏而使油槍霧化噴嘴積碳堵塞(嚴(yán)重時(shí)從噴嘴至槍管內(nèi)200mm處都會積碳),致使槍管內(nèi)產(chǎn)生壓力,導(dǎo)致油槍進(jìn)油(吹掃)系統(tǒng)軟管終端活結(jié)焊縫等處漏油。為了消除系統(tǒng)漏油,更換了因憋壓導(dǎo)致泄漏的全部金屬軟管。為了保證油槍的正常投入,正常運(yùn)行中視堵塞情況隨時(shí)拆下油槍對油槍霧化噴嘴進(jìn)行清理?,F(xiàn)在,基本上每天要清理1層燃燒器(8只)的油槍霧化噴嘴,按照狀態(tài)檢修的要求,6層燃燒器油槍每周必須清理1遍,只要停爐,就必須清理全部油槍霧化噴嘴。當(dāng)鍋爐燃燒不穩(wěn)定或啟、停磨煤機(jī)需要投入油槍時(shí),如油槍不能點(diǎn)燃,不但增加勞動強(qiáng)度,而且會危機(jī)鍋爐和人身安全。1.2.3陶瓷脫顆粒除發(fā)生上述問題外,燃燒器本身也存在濃淡分離器陶瓷脫落、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)卡澀等問題。各燃盡風(fēng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)卡澀、就地指示失靈以及二次風(fēng)擋板連桿轉(zhuǎn)軸不動等缺陷都將會影響鍋爐的燃燒工況。1.3燃燒事故發(fā)生時(shí)1.3.1調(diào)壓機(jī)過程中,折向點(diǎn)出盤數(shù),調(diào)轉(zhuǎn)焦?fàn)t底水封;2007年3月22日7:25,就地檢查發(fā)現(xiàn)#7爐落大的結(jié)焦塊,爐膛負(fù)壓雖無明顯變化,但爐底水封槽上部有少量溢水。進(jìn)入7月份后,因煤質(zhì)變化,#7爐爐膛內(nèi)出現(xiàn)結(jié)焦。從7月18日起,時(shí)常聽到爐膛內(nèi)掉大的結(jié)焦塊的聲音,分別對B,E磨煤機(jī)分離器折向擋板進(jìn)行了調(diào)整,效果不明顯反而使掉焦有所加劇;7月21日1:02,#7爐落下大的結(jié)焦塊,吸風(fēng)機(jī)電流由182A增大至285A,并發(fā)現(xiàn)爐底渣斗北側(cè)第3個(gè)事故放渣門鼓開,事故放渣門橫擔(dān)壓條斷裂,水大量外流,爐底水封失去,導(dǎo)致鍋爐排煙溫度由125℃逐漸上升至175℃,爐膛燃燒不穩(wěn)。立即投入C,A層油槍穩(wěn)燃,并臨時(shí)從#8爐撈渣機(jī)拆借一放渣門壓條及放渣門蓋,對渣門及壓條進(jìn)行更換,爐底渣斗補(bǔ)水至正常水位,使排煙溫度逐漸恢復(fù)正常。7月底又連續(xù)出現(xiàn)幾次落大的結(jié)焦塊的現(xiàn)象,8月15日對分離器擋板進(jìn)行再次進(jìn)行了微調(diào),狀況稍有好轉(zhuǎn)。1.3.2焦炭塊的制備從鍋爐的排渣狀況看,存在著結(jié)焦和渣量大的問題。2007年上半年,發(fā)現(xiàn)#7爐冷灰斗內(nèi)撈出的爐渣中夾雜著許多黑色碳狀焦炭塊,直徑在40mm左右的大顆粒焦炭隨處可見。2007年下半年,#8爐投產(chǎn)后同樣存在上述問題。從焦炭塊的質(zhì)量和顏色上判斷,結(jié)焦應(yīng)該在燃燒器的負(fù)氧區(qū)域,一般由火嘴中心區(qū)煤粉受高溫加熱或飛邊后粘連而成。該燃燒器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)是造成焦炭塊形成的主要原因。1.3.3煤渣運(yùn)走及燃燒試驗(yàn)研究鍋爐采用濕式除渣系統(tǒng),每臺鍋爐為1個(gè)單元設(shè)1套除渣系統(tǒng),每套除渣系統(tǒng)設(shè)1臺出力為20~80t/h的水浸式刮板撈渣機(jī)。每臺爐設(shè)2座全鋼結(jié)構(gòu)、直徑8m、總有效容積480m3的錐底渣倉,能儲存1臺爐BMCR工況下設(shè)計(jì)煤種約47h的排渣量和校核煤種約39h的排渣量。鍋爐排出的渣落入冷灰斗后經(jīng)冷卻水冷卻、?;?由刮板式撈渣機(jī)撈出,經(jīng)撈渣機(jī)斜升段脫水后,直接排至渣倉內(nèi)暫存,定期由汽車運(yùn)走。#7爐投產(chǎn)半年來,鍋爐結(jié)焦且排渣量偏大,僅24h就排滿渣倉(嚴(yán)重時(shí)不到24h),只得改變定期運(yùn)渣時(shí)間。2007年5月份,對#7爐磨煤機(jī)進(jìn)行了出力性能試驗(yàn),磨煤機(jī)的煤粉細(xì)度、均勻度及燃燒工度、均勻度及燃燒工況都得到了明顯改善。爐渣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在治理前為5%~6%,治理后降為2%,飛灰可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在治理前為2.2%,治理后降為1.2%。2分析與預(yù)防措施2.1c磨煤機(jī)推動改變的主要原因(1)在投產(chǎn)初期,發(fā)現(xiàn)#7爐分離器折向擋板角度都不一致且調(diào)整困難,發(fā)現(xiàn)分離器內(nèi)部有較多異物卡澀折向擋板。先后將各磨煤機(jī)的分離器折向擋板從90°?調(diào)整為45°,從磨煤機(jī)分離器中清理出許多雜物(塑料袋、抹布等)。給煤量、風(fēng)量、料位調(diào)整試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),風(fēng)量是影響大顆粒出現(xiàn)的主因(風(fēng)量大于95t/h時(shí)尤為明顯),為此將各分離器折向擋板調(diào)整為50°~60°。(2)分離器的結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量問題。分離器質(zhì)量問題由磨煤機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家分包引起。2007年4月,對#7爐分離器進(jìn)行了治理,發(fā)現(xiàn)分離器下方內(nèi)錐體周圍的回粉擋板太薄,鋼板厚度只有8mm(設(shè)計(jì)厚度為10mm),于是先在C磨煤機(jī)分離器每個(gè)回粉擋板上焊接140mm×60mm×8mm的鋼板作為配重塊,增加回粉擋板的質(zhì)量,以便其可自由回落。針對A,C磨煤機(jī)個(gè)別回粉擋板脫落及回粉管堵塞的問題,在恢復(fù)回粉擋板的同時(shí),將鋼板更換為10mm厚鋼板。發(fā)現(xiàn)回粉擋板與分離器內(nèi)錐體之間留的距離太大(約60mm),漏風(fēng)且易卡住煤塊等異物,導(dǎo)致回粉擋板不能自由活動,只好臨時(shí)采用加焊密封板的辦法。發(fā)現(xiàn)分離器的回粉鎖氣器使用的橡膠板材質(zhì)太差,運(yùn)行不了幾天就磨壞漏風(fēng),嚴(yán)重影響回粉,向廠家提出后全部更換為耐熱、耐磨橡膠板。(3)對制粉系統(tǒng)改進(jìn)和調(diào)整,煤粉細(xì)度、均勻度得到了明顯控制,緩解了一次風(fēng)粉管道的積粉問題,明顯改善了煤粉中攜帶大顆粒的現(xiàn)象。由于煤質(zhì)問題,在2007年7月18日又對個(gè)別分離器折向擋板進(jìn)行了微調(diào),結(jié)果煤粉中攜帶大顆粒原煤的現(xiàn)象又出現(xiàn)了(磨煤機(jī)低負(fù)荷時(shí)尤為明顯)。由此可以判斷,由于該結(jié)構(gòu)的磨煤機(jī)采用了原煤提前預(yù)混的理念,導(dǎo)致布置上的改變,但沒有采取新的操作方式,所以帶來了運(yùn)行工況的變化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化使氣流短路而導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)壓波動;回粉擋板損壞、分離器出粉不均勻,導(dǎo)致風(fēng)粉氣流瞬間將大的煤粉顆粒攜帶至一次風(fēng)管道并停留在管道上升段之前(長時(shí)間的堆積出現(xiàn)了投產(chǎn)初期的管道積粉);停用磨煤機(jī)時(shí),導(dǎo)致大的煤粉顆粒因采用吹掃風(fēng)而被吹入爐膛。2.2干燥混合器應(yīng)用不當(dāng)(1)該磨煤機(jī)引用了原煤預(yù)混階段提前的設(shè)計(jì)理念,在給煤機(jī)出口的落煤管上安裝了一只原煤干燥混合器?,F(xiàn)在看來,由于延長了濕煤的預(yù)混階段,雖然有效防止了磨煤機(jī)各部位堵煤,但在干燥混合器內(nèi)提前引入熱風(fēng)(設(shè)計(jì)192℃),帶來了各種隱患,導(dǎo)致干燥混合器處多次漏熱風(fēng)、積煤自燃,嚴(yán)重威脅鍋爐的安全運(yùn)行。目前,人們對干燥混合器使用理念沒有完全理解,對其所在的位置、對磨煤機(jī)的影響及使用和維護(hù)等仍認(rèn)識不足。據(jù)作者了解,干燥混合器利用不當(dāng),會直接影響分離器效果。(2)該鋼球式磨煤機(jī)與華電國際鄒縣發(fā)電廠Ⅲ期鍋爐選用的美國FWECD-10-D型雙進(jìn)雙出鋼球式磨煤機(jī)分離器采用蝸型內(nèi)置緊湊式布置的結(jié)構(gòu)不同。Ⅲ期鍋爐制粉系統(tǒng)沒有出現(xiàn)一次風(fēng)粉中攜帶大顆粒的現(xiàn)象,這可能與現(xiàn)在的制粉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)。磨煤機(jī)的風(fēng)粉量自動設(shè)定信號選自磨煤機(jī)入口容量風(fēng),一般風(fēng)與粉的配比為1∶1。作為干燥混合器用的旁路熱風(fēng)沒有采用自動控制,只能通過值班人員手動調(diào)整。當(dāng)磨煤機(jī)高負(fù)荷時(shí)一般不用旁路風(fēng),只有低負(fù)荷狀態(tài)才投入旁路風(fēng)。限于該管道的位置,此路熱風(fēng)雖能調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口溫度,但不能全部參與磨煤機(jī)內(nèi)部的工作,因此會將大的顆粒吹至分離器出口的一次風(fēng)管道內(nèi)沉積,當(dāng)采用吹掃風(fēng)時(shí),則會將顆粒吹入爐膛內(nèi)。(3)干燥混合器處漏風(fēng)著火,多是法蘭處密封不嚴(yán)或螺栓緊固不良所致。單進(jìn)單出磨煤機(jī)多為負(fù)壓制粉,雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)則為正壓制粉,因施工安裝單位理念沒改變,使磨煤機(jī)出、入口管道聯(lián)接法蘭安裝工藝較差而漏熱風(fēng),導(dǎo)致煤粉自燃,在鍋爐運(yùn)行中將被迫焊死該法蘭。#7爐C磨煤機(jī)驅(qū)動端這一不應(yīng)該發(fā)生積煤的部位持續(xù)積煤自燃,與該處密封風(fēng)未投入、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制調(diào)整不當(dāng)有關(guān)。制粉系統(tǒng)風(fēng)道上的非金屬膨脹節(jié)被鼓開嚴(yán)重漏風(fēng)、粉多由膨脹節(jié)錯位、膨脹量不足引起,這多與施工單位安裝質(zhì)量有關(guān)。2.3燃燒系統(tǒng)布置(1)正常運(yùn)行中,鍋爐點(diǎn)火用燃油母管的壓力為3.5MPa,油槍在沒有投入前槍管內(nèi)沒有壓力,只有油槍進(jìn)油門前存在壓力。當(dāng)油槍投入后,由于燃油經(jīng)過閥門減壓(霧化壓力也不高),不至于引起系統(tǒng)漏油。但由于油槍進(jìn)油閥門內(nèi)漏,漏入油槍桿內(nèi)的柴油受到燃燒器內(nèi)部和爐膛的高溫輻射,便在油槍噴嘴處燒結(jié)形成碳化顆粒堆積以致堵塞霧化噴嘴,使油槍內(nèi)的油壓升高,甚至達(dá)到工作(霧化)壓力5倍以上。長此以往,不但損壞與之相連系統(tǒng)的接頭、焊口、墊子、軟管、閥門等,由此產(chǎn)生的高壓柴油也會從不嚴(yán)密的壓縮空氣閥門竄到壓縮空氣系統(tǒng)內(nèi),這是很危險(xiǎn)的。油槍吹掃壓縮空氣壓力為0.35MPa,母管壓力也只有0.8MPa。雖然油槍所采用氣動推桿的進(jìn)退行程達(dá)500mm,油槍與火焰檢測系統(tǒng)安裝有一路冷卻風(fēng),但其對油槍的冷卻并不理想。(2)鍋爐燃燒器為采用BHK技術(shù)設(shè)計(jì)的新型HT-NR3低NOX旋流式煤粉燃燒器。燃燒器層間距為5819.8mm,列間距為3683mm。上層燃燒器中心線距屏底距離約為23.5m,下層燃燒器中心線距冷灰斗拐點(diǎn)距離約為3.38m,最外側(cè)燃燒器中心線與側(cè)墻距離為4096.2mm。燃燒系統(tǒng)還布置有20只燃盡風(fēng)噴口在前、后墻頂層燃燒器上方標(biāo)高38588.4mm和35124.2mm處,燃盡風(fēng)噴口距最上層燃燒器中心線的距離為7150.1mm。二次風(fēng)采用大板風(fēng)箱配風(fēng)。爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)計(jì)TRL狀態(tài)為76kW/m3,在正常運(yùn)行狀況下鍋爐不應(yīng)該結(jié)大的結(jié)焦塊。從結(jié)焦?fàn)顩r看,一是集中在燃燒器的旋口附近,因燃燒不良造成旋口的結(jié)焦越結(jié)越大,最后超重掉下;二是輻射式屏式過熱器掛焦,屏式過熱器布置在爐膛上部區(qū)域,沿爐深方向布置了2排,2排屏之間緊挨著布置,每一排管屏沿爐寬方向布置19片屏,共38片。燃燒器出口一次風(fēng)溫度低、煤粉顆粒大及水分高等使火焰中心拉長并上移,導(dǎo)致屏式過熱器管屏掛焦。當(dāng)減負(fù)荷或鍋爐吹灰時(shí)大的結(jié)焦塊掉下。(3)從焦塊的硬度和層狀結(jié)構(gòu)的顏色判斷,結(jié)焦位置應(yīng)該在上層燃燒器以上,通過對掉焦位置觀察分析,發(fā)現(xiàn)每次掉焦均在爐膛冷灰斗中部稍微偏A側(cè)部位,從時(shí)間上看,主要發(fā)生在晚上22時(shí)以后鍋爐降負(fù)荷至次日鍋爐負(fù)荷偏低的凌晨。從大的結(jié)焦塊掉入冷灰斗內(nèi)水中產(chǎn)生的沖擊強(qiáng)度看,應(yīng)該是屏式過熱器管屏掛焦的因素較大。從焦塊表面的凹形管印看,水冷壁管結(jié)焦不少,由于前后水冷壁斜坡為55°,下部冷灰斗出渣口的喉口寬1289mm,如果焦塊掉下后落在水冷壁的斜坡上,向下滑落沖至出渣口的喉口然后跌入渣斗水中,因?yàn)闋t底渣斗事故放渣(人孔)門在水面2m以下,需要強(qiáng)大的沖擊力才會鼓斷事故放渣門,而從水冷壁的斜坡上滑落的焦塊則沒有如此大的沖擊力。(4)按規(guī)定,設(shè)備表面溫度高于50℃時(shí)必須采取保溫絕熱措施。磨煤機(jī)兩端的“V”形分配箱、出口煤粉管道、分離器和給煤機(jī)的下煤管、干燥器表面溫度達(dá)110℃以上,沒有保溫層,尤其是一次風(fēng)管道若漏熱不但危及人身安全,而且還會降低燃燒器入口一次風(fēng)粉溫度,使煤粉著火延緩,爐膛火焰中心上移和爐膛結(jié)焦。據(jù)作者了解,華電國際系統(tǒng)內(nèi)山東燒煙煤的一些新建電廠和機(jī)組,鍋爐磨煤機(jī)出口至燃燒器一次風(fēng)管道普遍存在沒有加裝保溫層

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