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300MW循環(huán)流化床鍋爐受熱面泄露的處理方法及防磨措施

文檔作者：歐志中劉少義文檔來(lái)源：云南大唐國(guó)際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月18日
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第6期
2010年11月
鍋爐制造
B0ILER MANUFACTURING
No．6
NOV．20l0
文章編號(hào)：CN23—1249(2010)06—0015—04
300MW循環(huán)流化床鍋爐受熱面泄露的
處理方法及防磨措施
歐志中，劉少義
(云南大唐國(guó)際紅河發(fā)電有限責(zé)任公司，云南開遠(yuǎn)661600)
摘要：介紹了300MW循環(huán)流化床鍋爐磨損的機(jī)理，由于受爐內(nèi)循環(huán)物料的長(zhǎng)期磨損造成水冷壁以及外置
床受熱面的泄露，重點(diǎn)分析了其受熱面泄露的處理原則，方法及注意事項(xiàng)，提出了300MW 循環(huán)流化床鍋爐受
熱面磨損的預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；床料磨損；受熱面泄漏；預(yù)防措施
中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Handing and Antiwear M ethod of Heating Surface in 300M W CFB
Ou Zhizhong，Liu Shaoyi
(Yunnan Datang International Honghe Power Generation Co．，LTD，Yunnan Kaiyuan 661600，China)
Abstract：It introduces the mechanism of abrasion of 300MW CFB boiler，because of long period of
abrasing by circlating fuel，leakage occurred in the water—cooled wall and heating surface of exterior
heat exchanger，mainly analyses the solving prineipes，meathods and attentions of heating surface
leakage and put foewards the countermeasures of it．
Key words：CFB boiler；abrasion；leakage of heating surface；counterm easures
0 引 言
循環(huán)流化床(以下簡(jiǎn)稱CFB)鍋爐做為一種
高效率、低污染和良好綜合利用的燃煤技術(shù)，由于
它在煤種適應(yīng)性和變負(fù)荷能力以及污染物排放上
具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在近年來(lái)得到了快速的發(fā)展。
紅河電廠作為做為我國(guó)國(guó)產(chǎn)化第一臺(tái)和第二臺(tái)
300MW CFB項(xiàng)目，兩臺(tái)機(jī)組分別于2006年6月
和2006年8月通過168小時(shí)試運(yùn)，投入商業(yè)運(yùn)
行，運(yùn)行兩年多以來(lái)，1號(hào)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行最長(zhǎng)293
天，2號(hào)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行最長(zhǎng)142天。
循環(huán)流化床鍋爐做為一種新的燃燒技術(shù)，與
傳統(tǒng)煤粉爐相比，由于燃燒原理的不同在運(yùn)行和
事故處理方面也有很多的不同，下面和大家一同
探討。
1 設(shè)備簡(jiǎn)介
CFB鍋爐可分為兩部分。第一部分由爐膛
(流化床燃燒室)、氣固分離設(shè)備(旋風(fēng)分離器)、
固體物料再循環(huán)設(shè)備(回料閥)和外置式換熱器
(以下簡(jiǎn)稱外置床)(內(nèi)部布置有低溫、中溫過熱
器、高溫再熱器受熱面)等組成，上述部件形成了
一個(gè)物料外循環(huán)回路。 第二部分為尾部對(duì)流煙
道，布置有高溫過熱器、低溫再熱器、省煤器和空
收稿13期：2010—09—27
作者簡(jiǎn)介：歐志中，工程師，高級(jí)工，從事300MW 循環(huán)流化床鍋爐集控運(yùn)行。
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· l6· 鍋爐制造 總第224期
氣預(yù)熱器等，與常規(guī)煤粉爐相近。
紅河電廠鍋爐主要由單爐膛，4臺(tái)高溫絕熱
旋風(fēng)分離器、4臺(tái)回料閥、4臺(tái)外置床、尾部對(duì)流煙
道、4臺(tái)冷渣器和1臺(tái)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器等部分組成。
單爐膛采用褲衩腿、雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)蒸
發(fā)受熱面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墻結(jié)構(gòu)。
在爐膛上部左右兩側(cè)各布置有2個(gè)高溫絕熱旋風(fēng)
分離器，每個(gè)高溫絕熱旋風(fēng)分離器回料腿下布置
一個(gè)回料閥和一個(gè)外置床，分離器分離下來(lái)的循
環(huán)物料，分別進(jìn)入回料閥和外置式換熱器，再分別
以高溫物料和“低溫”物料的狀態(tài)返回爐膛，從而
實(shí)現(xiàn)了床溫調(diào)節(jié)和再熱汽溫調(diào)節(jié)的目的。
做為大型的循環(huán)流化床鍋爐，為了解決受熱
面布置困難的矛盾，除在鍋爐尾部對(duì)流煙道中布
置有高溫過熱器、低溫再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱
器外，將其余的受熱面布置在外置式換熱器內(nèi)。
紅河電廠4臺(tái)外置床其中靠近爐前的兩個(gè)布置有
高溫再熱器和低溫過熱器，其主要作用是用來(lái)調(diào)
節(jié)再熱汽溫；靠近爐后的兩個(gè)布置有中溫過熱器
I和中溫過熱器Ⅱ，其主要作用是用來(lái)調(diào)節(jié)床溫。
2 循環(huán)流化床的磨損
受熱面的磨損是由沖刷、沖擊和微震磨損造
成的。水冷壁的磨損主要是由物料、煙氣與管束
沖刷引起的，外置床受熱面的主要問題是由于微
振造成的傳熱管壁的磨損。CFB鍋爐相對(duì)常規(guī)煤
粉爐來(lái)說(shuō)，最大的特點(diǎn)是循環(huán)物料量大，循環(huán)物料
的顆粒大，爐內(nèi)的擾動(dòng)強(qiáng)烈，所以受熱面磨損程度
大。尤其是爐膛內(nèi)的水冷壁及水冷壁延伸墻和外
置床內(nèi)的受熱面，在運(yùn)行的過程中當(dāng)受熱面表面
的耐磨材料磨穿而繼續(xù)磨損受熱面時(shí)，就會(huì)造成
管壁破裂，形成受熱面泄漏事故。
CFB鍋爐與常規(guī)的煤粉爐相比最大的不同就
是受熱面的磨損比較嚴(yán)重，機(jī)組絕大多數(shù)非計(jì)劃
停運(yùn)都是由于受熱面泄露所致，主要是爐膛內(nèi)水
冷壁以及布置在外置床內(nèi)經(jīng)常受物料循環(huán)磨損的
受熱面泄露引起的。由于結(jié)構(gòu)上的不同CFB鍋
爐受熱面泄露的處理方法與常規(guī)煤粉爐也不太相
同，因此值得我們進(jìn)一步地探討。而布置在尾部
對(duì)流煙道內(nèi)受熱面，由于受到的磨損輕得多，實(shí)際
上不經(jīng)常發(fā)生泄漏，即使發(fā)生了泄漏，由于對(duì)鍋爐
內(nèi)部的燃燒循環(huán)并不造成影響，實(shí)際的處理過程
與常規(guī)煤粉爐相似，在此不進(jìn)行特別的討論。
3 循環(huán)流化床受熱面泄漏的處理
3．1 水冷壁泄漏的處理
首先根據(jù)運(yùn)行參數(shù)判斷水冷壁是否發(fā)生了泄
漏，由于CFB鍋爐在實(shí)際的運(yùn)行過程中，即使發(fā)
生了水冷壁受熱面的泄漏，由于CFB鍋爐在運(yùn)行
時(shí)爐膛內(nèi)部是正壓，所以在鍋爐本體上并沒有像
常規(guī)煤粉爐一樣開設(shè)有觀察孔，整個(gè)鍋爐封閉很
嚴(yán)，同時(shí)由于CFB鍋爐內(nèi)部有很多的物料，在運(yùn)
行時(shí)要維持內(nèi)部物料的流化，建立正常的物料循
環(huán)，一、二風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)壓維持較高，因此鍋爐就
地的噪音比常規(guī)煤粉爐要大得多，要通過就地檢
查發(fā)現(xiàn)水冷壁受熱面泄漏實(shí)際上比較困難，在實(shí)
際運(yùn)行中曾經(jīng)發(fā)生監(jiān)盤中已經(jīng)確認(rèn)水冷壁受熱面
發(fā)生了較大的泄漏，但是在就地檢查并沒有發(fā)現(xiàn)
異常，因此，對(duì)于CFB鍋爐，主要通過分析DCS各
運(yùn)行參數(shù)的變化，以判斷水冷壁受熱面是否發(fā)生
了泄漏。
根據(jù)水冷壁泄露程度的大小對(duì)爐膛內(nèi)床料流
化程度、爐膛溫度的影響，應(yīng)采取不同的處理方
法，以減小處理過程中對(duì)鍋爐汽包造成的影響，在
整個(gè)處理的過程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)汽包上下壁溫差的
監(jiān)視。
3．1．1 現(xiàn)象
1)泄漏的瞬間會(huì)引起爐膛負(fù)壓的突然增大，
引風(fēng)機(jī)出力增加。
2)給水量與蒸汽量相矛盾，泄漏量大時(shí)，必
須啟動(dòng)補(bǔ)水泵來(lái)維持汽包水位。
3)煙氣的含氧量降低。
4)泄漏側(cè)的床溫會(huì)下降，泄漏量大時(shí)會(huì)引起
兩側(cè)床壓的波動(dòng)。
3．1．2 處理方法
3．1．2．1 如果泄漏量小，汽包水位能夠維持，采
取逐步停爐方式
1)鍋爐降低至最低負(fù)荷，汽壓給定值降至9
MPa以下。
2)鍋爐降低負(fù)荷后，通過冷渣器排出爐膛內(nèi)
的床料。
3)停止給煤機(jī)，一次風(fēng)量維持在最小流量以
冷卻床料，且繼續(xù)排渣。
4)當(dāng)床料溫度小于300~C，鍋爐受壓部件沒
有過熱危險(xiǎn)時(shí)停爐。
5)將爐膛內(nèi)的床料完全排空，以防止床料結(jié)塊。
在實(shí)際事故處理過程中，為了縮短檢修工期，
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第6期 劉少義，等：300MW循環(huán)流化床鍋爐受熱面泄露的處理方法及防磨措施 ·l7·
考慮到機(jī)組的下次啟動(dòng)，實(shí)際中并不將全部的床
料排出，而是在事故處理時(shí)，通過爐內(nèi)各參數(shù)的變
化，判斷出哪側(cè)水冷壁發(fā)生了泄漏。一般事故處
理時(shí)，降低煤量后，左右維持側(cè)相同的煤量，隨著
煤量的降低，床溫下降，泄漏側(cè)床溫會(huì)下降的較
快，同時(shí)泄漏側(cè)的床壓會(huì)顯示的比較高，為了維持
正常的流化，兩側(cè)床壓的平衡，泄漏側(cè)需要維持較
大的一次風(fēng)量，同側(cè)的一次風(fēng)門擋板開度會(huì)比較
大。在處理的過程中通過調(diào)整一次風(fēng)量，二次風(fēng)
量將泄漏側(cè)的床料盡量吹至未泄露側(cè)，判斷將大
部分的床料吹至未泄露側(cè)后，再將泄漏側(cè)的床料
排出。為了防止水汽進(jìn)入冷渣器，導(dǎo)致冷渣器內(nèi)
物料板結(jié)，一般將冷渣器的進(jìn)口管割開，直接將床
料排在地面上。在鍋爐未放水之前，盡量以小一
次風(fēng)量維持爐內(nèi)床料的流化。鍋爐放水以后，待
鍋爐冷卻后，可停止?fàn)t側(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，聯(lián)系檢修進(jìn)入
爐內(nèi)進(jìn)行檢查。除了檢查泄漏的水冷壁外，同時(shí)
確認(rèn)未泄漏側(cè)的床料是否有板結(jié)現(xiàn)象，安排檢修
計(jì)劃。
3．1．2．2 如果泄漏量大，汽包水位低，鍋爐M兀'
將動(dòng)作
1)維持給水量為額定值的15％，向鍋爐上
水。
2)觀察爐內(nèi)床料的流化情況，減小一次風(fēng)量
盡量維持床料的流化，觀察爐膛溫度的下降情況。
3)若水冷壁泄漏量大，導(dǎo)致泄露測(cè)的床料無(wú)
法流化，將引起爐膛內(nèi)溫度的急劇下降，此時(shí)應(yīng)密
切監(jiān)視汽包上下壁溫度的變化。
4)水冷壁泄漏量大，床料無(wú)法流化，爐膛溫
度急劇下降時(shí)，嚴(yán)禁用冷渣器排渣，以防止水汽進(jìn)
人冷渣器，導(dǎo)致冷渣器內(nèi)物料板結(jié)。
5)若由于爐膛內(nèi)床料不流化，爐膛內(nèi)溫度
低，引起汽包上下壁溫差增大時(shí)，應(yīng)停止?fàn)t側(cè)風(fēng)
機(jī)，維持一臺(tái)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，關(guān)閉爐側(cè)風(fēng)門，這種處
理方法與常規(guī)煤粉爐停爐后的處理相類似。
6)風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，鍋爐壓力接近0時(shí)，停止鍋
爐給水。
7)待汽包上下壁溫差減小后，可啟動(dòng)爐側(cè)風(fēng)
機(jī)對(duì)爐膛進(jìn)行冷卻，時(shí)間可按常規(guī)煤粉爐停爐后
自然通風(fēng)，強(qiáng)制通風(fēng)的時(shí)間來(lái)控制。
8)待爐膛溫度下降后，停運(yùn)爐側(cè)風(fēng)機(jī)，開啟
爐膛人孔門，可安排人員對(duì)爐膛內(nèi)板結(jié)的床料進(jìn)
行清理。
9)爐膛內(nèi)床料清理結(jié)束，再次啟動(dòng)前，應(yīng)啟
動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，對(duì)爐膛內(nèi)風(fēng)帽的流化情況進(jìn)行檢查。
3．2 外置床內(nèi)受熱面泄漏的處理
3．2．1 現(xiàn)象
1)給水量與蒸汽量不符。
2)引風(fēng)機(jī)出力增guo
3)外置床內(nèi)床料溫度降低。
4)泄漏點(diǎn)之后過熱器內(nèi)蒸汽溫度上升。
5)由于外置床布置在爐膛的四周，同時(shí)在外
置床的兩側(cè)均開有人孔門，里面的受熱面泄漏時(shí)，
就地檢查現(xiàn)象一般比較明顯，外置床內(nèi)會(huì)聽到明
顯的泄露聲，從人孔門處會(huì)有蒸汽泄露出來(lái)。
3．2．2 處理方法
1)降低鍋爐出力之最低值，降低鍋爐的壓
力。
2)關(guān)閉泄露外置床進(jìn)口的錐形閥。
3)當(dāng)床料溫度小于3o0℃ ，鍋爐受壓部件沒
有過熱危險(xiǎn)時(shí)停運(yùn)一次風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)機(jī)，維持流化
風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，將泄露外置床內(nèi)的床料盡快排
出，排完后，停運(yùn)所有風(fēng)機(jī)。
4)在停運(yùn)風(fēng)機(jī)前，鍋爐受熱面內(nèi)必須維持一
定的壓力，以防止外置床內(nèi)的床料通過泄露的受
熱面進(jìn)人受熱面的內(nèi)部，影響機(jī)組的下次啟動(dòng)。
5)爐側(cè)風(fēng)機(jī)停運(yùn)，外置床內(nèi)床料排完后，再
安排鍋爐的放水。
6)安排人員對(duì)泄露外置床進(jìn)行檢查，若泄露
較大，還應(yīng)安排對(duì)爐膛內(nèi)的床料進(jìn)行檢查，確認(rèn)是
否板結(jié)。
外置床內(nèi)受熱面的處理除防止床料板結(jié)外，
應(yīng)注意防止床料進(jìn)入受熱面內(nèi)部，造成下次啟動(dòng)
過程中汽水品質(zhì)的嚴(yán)重不合格，從而延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)
間，甚至給鍋爐，汽機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。
若發(fā)現(xiàn)外置床內(nèi)受熱面是再熱器泄漏時(shí)，在
處理的過程中，應(yīng)注意汽機(jī)高旁的開度，在爐側(cè)風(fēng)
機(jī)未停，外置床內(nèi)床料未排完前，應(yīng)維持一定的開
度，保持一定的再熱器壓力，防止外置床內(nèi)的床料
通過泄露的受熱面進(jìn)入再熱器的內(nèi)部，造成下次
啟動(dòng)時(shí)汽水品質(zhì)的嚴(yán)重不合格，這是容易忽視的
地方。
4 預(yù)防措施
CFB鍋爐中，由于大量高溫循環(huán)粒子不斷流
經(jīng)燃燒室、分離器和回料閥、外置式換熱器，存在
著嚴(yán)重的磨損問題，為使鍋爐長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，
在以下受熱面表面采取了防磨措施：
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· 18· 鍋爐制造 總第224期
1)高溫絕熱分離器及料腿內(nèi)表面； ．
2)回料閥內(nèi)表面；
3)高溫絕熱分離器和對(duì)流煙道之問的連接
煙道內(nèi)表面；
4)下部燃燒室內(nèi)表面和布風(fēng)板上表面；
5)水冷壁延伸墻下部外表面；
6)燃燒室出煙口及出口煙道內(nèi)表面；
7)外置式換熱器及冷渣器內(nèi)表面；
8)尾部對(duì)流煙道人口內(nèi)表面。
雖然CFB鍋爐采取了很多防磨措施，但實(shí)際
上，鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行以后，循環(huán)物料磨損耐磨材料對(duì)
整個(gè)鍋爐造成的影響還是比較大的。耐磨材料被
磨穿以后，在沒有布置受熱面的地方，會(huì)造成耐磨
材料外部的鋼板超溫，再運(yùn)行可能磨穿鍋爐外面
的鋼板，磨穿后會(huì)有火從磨穿的地方噴出，影響鍋
爐的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)鍋爐必須進(jìn)行壓火、甚至機(jī)
組被迫停運(yùn)。而在布置有受熱面的地方，耐磨材
料磨穿以后，再磨損受熱面時(shí)，就可能造成受熱面
的泄露。針對(duì)CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，很容易判斷
出水冷壁及水冷壁延伸墻和布置在外置式換熱器
內(nèi)的高溫再熱器、低溫過熱器、中溫過熱器是經(jīng)常
受到磨損的的地方，容易發(fā)生受熱面的泄漏，在實(shí)
際的運(yùn)行過程中證明了這一點(diǎn)。紅河電廠從投產(chǎn)
到現(xiàn)在，機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)基本都是上述受熱面
泄漏引起的。
針對(duì)CFB鍋爐，在投產(chǎn)運(yùn)行1～2年后，由于
爐內(nèi)磨損的日積月累，磨損嚴(yán)重的地方，爐內(nèi)布置
的澆注料會(huì)明顯的變薄，而在爐膛的上部及稀相
區(qū)，沒有澆注料的地方，會(huì)直接對(duì)爐膛內(nèi)的水冷壁
磨損，造成水冷壁管壁的變薄。通過大量的針對(duì)
爐膛內(nèi)部磨損的試驗(yàn)研究，分析爐膛內(nèi)部重要磨
損部位的分布，近年來(lái)，通過對(duì)爐膛內(nèi)部的改造，
爐膛內(nèi)部的磨損有一定的減損，主要采取的方法
主要有兩種。
1)在爐內(nèi)安裝水冷壁防磨梁。主要是在爐
膛的稀相區(qū)，沒有布置澆注料的地方，沿著爐膛的
高度，每隔一段距離布置一層防磨梁，利用多層阻
流板作用，緩解貼壁流物料的下降速度，延長(zhǎng)物料
的熱交換時(shí)間。通過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的觀察，水冷壁
管束上安裝了防磨導(dǎo)流梁后，水冷壁管束的磨損
程度明顯減弱，延長(zhǎng)了水冷壁管的使用壽命，但爐
內(nèi)安裝了水冷壁防磨梁后，由于爐內(nèi)水冷壁換熱
面積相對(duì)減少，爐內(nèi)換熱減弱，造成爐膛出口的溫
度有所提高，在調(diào)節(jié)汽溫時(shí)，減溫水量增加，帶來(lái)
一定的安全隱患。針對(duì)水冷壁防磨梁改造后帶來(lái)
的影響，還在分析研究，目前認(rèn)為，造成爐內(nèi)換熱
減弱的主要原因，影響最大的是安裝在最下層的
一道防磨梁，采取的措施是，相對(duì)降低最下層的一
道防磨梁的高度，具體對(duì)爐內(nèi)防磨的影響，還在觀
察中。
2)爐內(nèi)的讓管改造。通過長(zhǎng)期對(duì)CFB鍋爐
爐膛內(nèi)部磨損的觀察，發(fā)現(xiàn)磨損最嚴(yán)重的地方，是
與爐膛褲衩腿頂部平齊的一圈水冷壁周圍的澆注
料，分析原因是：爐膛內(nèi)循環(huán)物料從爐膛褲衩腿向
爐膛上部后，在空間上有一個(gè)增大的過程，由于物
料在爐內(nèi)的內(nèi)循環(huán)，在物料返回的過程中，與爐膛
褲衩腿頂部平齊的一圈水冷壁周圍的澆注料是沖
刷磨損最為嚴(yán)重的地方。針對(duì)這一現(xiàn)象，有針對(duì)
性的增加這一部分區(qū)域水冷壁上澆注料的厚度。
具體的方法是：將這一段大約80 cm高的水冷壁
向外拐出一部分的距離，然后在爐內(nèi)再打澆注料，
與其它的地方保持平齊，這樣這一段澆注料的厚
度就增加了，達(dá)到了保護(hù)這一段水冷壁的目的。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過以上的分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)CFB鍋爐受熱面存
在泄露時(shí)，處理過程應(yīng)該盡量的迅速果斷，以避免
大量的汽水泄露至爐膛及外置床，造成內(nèi)部大量
的床料板結(jié)，風(fēng)帽堵塞，大面積受熱面損壞，給整
個(gè)檢修的過程帶來(lái)困難，延長(zhǎng)檢修工期。同時(shí)根
據(jù)水冷壁泄露程度的大小對(duì)爐膛內(nèi)床料流化程
度、爐膛溫度的影響，應(yīng)采取不同的處理方法，以
減小處理過程中對(duì)鍋爐汽包造成的影響，在整個(gè)
處理的過程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)汽包上下壁溫差的檢
查。外置床內(nèi)受熱面的處理除防止床料板結(jié)外，
應(yīng)注意防止床料進(jìn)人受熱面內(nèi)部，造成下次啟動(dòng)
過程中汽水品質(zhì)的嚴(yán)重不合格，從而延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)
間，甚至給鍋爐，汽機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。實(shí)踐
證明，采取以上處理措施是可行有效的，為大型
CFB機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)
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