SNCR脱硝技术内部.docx
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SNCR脱硝技术内部
SNCR脱硝技术内部资料
福建劲强环保工程有限公司
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福建省永安市五洲商务宾馆8楼
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负责人:
陈绪祥
邮政编码:
366000
全国免费服务热线：
4000—177—880
一、SNCR脱硝技术
1.选择性非催化还原SNCR脱硝技术简介
SNCR是在没有催化剂作用下，向850～l100℃高温区域中喷入还原剂，还原剂迅速热解成NH3与烟气中NO反应生成N2。
通过对氨气和NO及空气中的O2的化学反应的不同化学反应活化能来选择合理的温度窗范围，可抑制对NH3与氧气反应，从而提高了还原剂的利用效率。
SNCR的还原剂一般为液氨、氨水或尿素等。
SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：
①接收和储存还原剂，固态或者液态的还原剂运输到厂进行接收及储存；②还原剂的稀释处理，具有较高浓度的还原剂的计量输出、与水比例混合稀释泵送到雾化控制系统；③还原剂的雾化喷射，在窑炉选择合适位置注入稀释后的还原剂，通过调整合理的雾化控制要求及雾化点的设置，实现还原剂在高温脱硝区域的快速高效混合均化；④脱硝系统的工艺控制，通过对关键节点的烟气成分的检测，合理优化窑炉系统的操作，调整雾化液体及压缩空气的流量压力比，为还原剂与烟气混合进行快速高效的脱硝反应，调整脱硝区域的温度，控制燃料燃烧反应的进程，保证脱硝反应的优化条件。
2.选择性非催化还原技术的反应机理
SNCR的反应机理是及其复杂的，目前尚没有完全了解清楚，但大多数学者认为可以用右图描述的反应历程来说明NHi基团的反应。
NHi基团只对NO起作用，在不同的反应条件下，各反应具有不同的反应速率，因此体现在整体上表现为温度对脱硝效率的明显影响。
目前通常认为在900℃附近，脱除效果最显着，在工业应用上，采用850～1100℃均可以获得较理想的处置效果。
由于和采用分级燃烧技术相比，采用SNCR技术具有较高的运行成本，因此在目前已有的预分解窑系统通常采用分级燃烧和SNCR相结合的方法以获得较好的效益。
目前在水泥行业，在SNCR技术应用的过程中，通常采用氨水、尿素、氨基氰、无机铵盐等作为还原剂。
依据运行的经验，影响SNCR处置效果的主要工艺参数为：
反应区域的温度、反应区域的气氛条件、还原剂的品种、用量等等。
采用我司SNCR技术可以确实可靠的达到<100mg/Nm3（NO2.10%O2）的水平。
3.选择性非催化还原的工艺技术
以劲强环保SNCR的工艺流程为例，说明采用氨水（尿素）作为还原剂的SNCR系统流程。
氨水（尿素）运输到厂后卸入储存系统，经调质后，通过泵送送入雾化控制系统，按照雾化控制要求比例调节雾化分散介质，通过各雾化喷枪的压力、流量的调配保证还原剂在于预分解系统的良好分散。
雾化控制系统依据检测系统的烟气信号，按照设定的控制程序进行雾化喷射工况的优化选择。
在喷射位置选择及喷枪的布置方式上，首先要满足脱硝反应的温度床的要求，同时也必须兼顾预分解系统燃料燃烧的影响以及氮氧化物还原区域内流场分布对雾化分散效果的直接作用，通过优化喷枪的空间布置关系，并保证喷入还原剂在高温条件的足够的反应时间，提升脱硝的反应进行程度，实现脱硝成本的经济化配置。
4.影响选择性非催化还原脱硝效率的主要因素
采用SNCR脱硝技术，关键在合理控制SNCR系统的有效性和经济性，如何提高系统的脱硝效率是经济性的优先保障，通常，影响选择性非催化还原脱硝效率的主要因素如下：
1）选择合理的温度窗及适用的脱硝剂。
SNCR作为附加烟气处置装置，不应该对窑炉系统的热工制度产生冲击，窑炉热工制度直接决定了可用的脱硝温度窗范围。
SNCR技术由于不使用催化剂，要达到NO和NH基团反应所需的活化能，需要合适的温度窗口。
当温度低于800℃时，NH3的反应速率下降，NO还原率较低，同时氨的逃逸量增加；但当温度高于1200℃时，NH3的氧化反应开始起主导作用，NH3氧化生成NO，也会导致脱硝效率的降低。
2）合适的温度范围内可以停留的时间。
采用SNCR脱硝，通过汽化或热解形成NH3以后，NH3与NO的高温反应需要合理的时间，时间过短，反应不充分，氨基的利用效率下降。
时间过长，部分NH氧化反应比例开始增加，NO会增加。
3）反应剂和烟气混合的程度。
在SNCR工艺中，NH3与NO充分混合才能达到较高的NO去除率。
如果混合不均匀，则会造成局部的NO浓度低，过量的氨会与氧气发生反应，氨的利用率降低，从而NO去除率降低。
氨与烟气的混合必须迅速，否则喷入炉内的氨就会被氧化，生成NO或N2。
4）喷入的脱硝剂与系统本底NO形成量之间的化学摩尔比例，通常表示为NH3/NO的形式，简称NSR。
理论上NH3与NO反应的物质的量比为1，即NSR=I，实际上由于扩散原因，只有NSR>1时，才能取得较好的脱硝效率。
而运行成本在很大程度上取决于还原剂的消耗量，所以选取合适的NSR值需要同时考虑经济性和脱硝效率。
在减排指标较高如500mg/Nm3（10%O2），脱硝剂的使用量总是遵循经济性的原则，通过合理的匹配脱硝反应的比例，实现系统的经济运行。
5）气氛的影响。
CO会使SNCR反应的“温度窗”向低温移动，但是并不能提高最大的NO还原效率，导致脱硝还原剂使用量的微增，并延长SNCR反应的进程，增加还原剂氧化的比例，从而对系统运行的经济性产生冲击。
6）氨基还原剂的类型和喷射状态。
不同的氨基还原剂进入高温区域后，形成SNCR作用的主要是氨气，但氨气与烟气的混入方式直接受到氨还原剂的类型和喷射状态的制约。
采用氨基化合物作为还原剂，必须合理的匹配雾化粒度的平均性、雾化液滴在烟气中的寿命、喷射空间布点要求等。
5.脱硝工艺选择
综合上述分析，降低烧成温度的方法，可以通过调整配料、加矿化剂、窑头喷水等方法降低窑内的最高温度以减少热力型NOx的形成，但从熟料和水泥性能等方面考虑这类措施并非普遍适用。
低NOx燃烧器目前在国内已经有广泛应用，但其效果受窑工况影响较大，一般NOx的排放量不能达到预期效果或效果不明显。
SCR法具有脱氮效率高的优势，在电厂锅炉脱氮被广泛应用。
但由于SCR操作温度窗口和含尘量的特殊要求，在国内外水泥生产线上极少使用，主要原因为：
（1）出C1的烟气通常用于余热发电，出余热发电系统的烟气温度无法满足SCR的温度要求；
（2）窑尾框架周边基本上没有布置SCR催化剂框架的空间；（3）出C1的烟气中高浓度粉尘及其有害元素易造成催化剂破损和失效；（4）一次性投资大；烟气通过催化剂的阻力增大了窑系统的阻力；（5）催化剂每三年需要更换，运行成本高。
SNCR法在欧洲水泥工业已应用20多年，效果较好。
劲强环保根据水泥厂的原、燃料条件、设备情况和排放要求不同，可以选择不同的NOx控制技术或者NOx控制技术相结合的方法。
依据窑系统产量、排放浓度等系统参数，通过控制系统协调流量、压力等等操作指标实现氮氧化物排放的减排。
系统按功能区划分可分为下列组成：
①氨水存储系统及调配系统
作为还原剂的氨水，被溶解制备成特定浓度的还原剂溶液，溶液喷入预分解系统前，经过精确计量分配至每个喷枪，然后经喷枪喷入预分解系统，进行脱硝反应。
还原剂运送到现场后，进入储罐内进行储备。
还原剂储罐的容积足够储存脱硝系统运行数天内所需要的还原剂的量。
②氨基还原剂传输系统
氨水溶液或尿素制备还原剂输送泵采用离心泵。
输送泵设有备用，对于输送供给系统，输送泵考虑备用。
为避免杂物对泵机及喷嘴的损坏，还原剂储罐到输送泵入口设有滤网。
③还原剂溶液喷射系统
还原剂溶液喷射系统的设计应能适应水泥窑系统的安全运行，并能适应水泥窑系统的负荷变化和水泥窑系统启停的要求。
并应尽量考虑利用现有窑尾系统进行安装和维修。
还原剂溶液喷射系统布置在窑尾塔架，还原剂溶液在通过喷嘴喷出时被充分雾化后以一定的角度喷入炉膛内。
④报警系统
氨气浓度报警：
在氨水储存罐区配有氨气浓度检测报警，当氨气浓度超过设定值后自动报警。
降温喷淋报警：
在氨水储存罐区配有降温喷淋报警，当罐体温度超过设定值后自动报警并启动喷淋降温。
氨逃逸率报警：
在窑尾烟囱出口处装有氨逃逸率报警，当氨逃逸率超过8ppm（国家控制值）后自动报警。
⑤氨水循环系统
该系统方便储存罐维护，节省运行成本。
⑥闭路监控系统
该系统方便中控操作人员实时观察脱硝现场现象。
⑦自动伸缩装置
该装置保护喷枪，延长喷枪使用寿命。
提供一套完整的还原剂溶液喷射系统，保证还原剂溶液和烟气混合均匀，喷射系统设置流量调节，能根据烟气不同的工况进行调节。
喷射系统具有良好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。
2）SNCR系统的主机设备表
例：
5000t/d熟料生产线SNCR主要设备与设施
序号
设备型号规格
单位
数量
备注（设备的厂家及质保）
一
还原剂存储稀释系统
1
卸氨：
25m3/h,
扬程：
24m
台
2
进口格兰富产品一用一备（质保两年）
2
氨水储存罐（配置：
进出口入孔）：
30m3
套
2*30
丹阳同泰、劲强环保（ss304
材质不锈钢，壁厚≥5mm,）
3
磁翻板液位计
只
2
衡水旭丰
4
其他组件
批
1
二
还原剂输送系统
1
球阀
只
若干
中核苏阀（材质ss304）
2
电磁流量计
只
1
ABB、E+H
3
压力变送器
只
1
ABB
4
Y型过滤器
只
2
无锡伊诺特
5
多级离心泵：
3.0m3/h，扬程140m
台
2
格兰富（丹麦）一用一备（质
保两年）
6
储气罐3m3
台
1
上海奉贤
7
复合式洗眼器
台
1
上海宇焕
8
其他组件
批
1
三
喷射系统
1
喷射组件柜
套
1
劲强环保
2
双流体喷枪（SS310）
套
8
斯普瑞（美国）（质保24个月）
3
自动伸缩装置
套
8
4
氨水、压缩空气软管
套
8
衡水格瑞德
四
电器系统
1
低压总配电柜
台
1
劲强环保
2
变频器
台
1
ABB公司
3
其电器元件
批
1
施耐德（法国）
五
控制系统
1
PLC控制柜
台
1
劲强环保（西门子）
2
中控系统
戴尔
六
在线检测控制系统
1
HP500N
套
1
业主自有
七
油漆
1
平台
套
1
2
管道
套
1
3
爬梯
套
1
八
主要安装材料
1
工艺水管道
m
按需
2
还原剂管道
m
按需
3
压缩空气管道
m
按需
4
平台及支架
按需
5
动力电缆
m
按需
国内知名品牌
6
通信电缆
m
按需
国内知名品牌
7
桥梁
m
按需
国内知名品牌
九
其他
1
展板、宣传牌等
套
1
劲强环保
2
照明、保温材料等
套
1
十
钢结构厂房
M2
80
劲强环保
十一
土建
劲强环保
十二
电视监视控制装置
套
3
十三
氨气泄露报警仪
台
1
万安迪
十四
氨逃逸在线监测装置
套
1
加拿大优胜
十五
喷淋系统水循环系统
套
1
十六
氨水循环系统
套
1
工艺流程图
二、环境影响、环境效益、经济效益与社会效益
2.1环境影响
2.1.1废水
正常生产情况下不产生新的废水污染。
在氨水溶液调配过程中，若浓度不符合要求，可根据情况加水或氨水进行调整，无须外排，直接喷入水泥窑系统中。
氨水储罐采用一用一备，已经考虑检修要求。
2.1.2废气
SNCR系统运行时，窑尾烟囱存在氨气的逃逸可能。
若氨逃逸量大于国家环保要求8mg/m3时产生二次污染，福建劲强环保工程有限公司及有关检测部门在河南天瑞集团汝州水泥有限公司等应用现场检测，氨逃逸浓度在满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）要求（实际排放浓度约相当于国家标准的1%）。
2.1.3固废
本技术选用工业氨水，喷入分解炉后分解为NH3、CO2等，故无固体废弃物产生。
2.1.4噪声
本系统主要噪声源为泵电机运转的噪音，且小于85dB（A）。
噪声不会对周边环境构成危害。
2.2环境效益
生产线加装脱硝系统后，氮氧化物NOx排放量大为降低，脱硝前后烟气污染物的排放量比较列于表。
脱氮前后烟气污染物排放状况
基础数据
减排目标指标
mg/Nm3,10%O2
800
240
减排量
kg/h
380.8
减排量
kg/d
9139
减排量
t/a
2833
注：
按照设计煤种，脱氮效率70%，日利用小时24h、年利用310天计。
2.3经济效益
运行费用及成本分析
费用
生产线
5000T/d熟料生产线
25%
氨水
耗量
（m3）
小时
0.8
天
19.2
月
576
年
5952
氨水单价
元/m3
700
氨水耗用金额
万元/年
416.64
实际用电量
2kw/小时
17280kw/年
电价
元/度
0.55
用电金额
万元/年
0.95
员工工资
1200元/月
1.44万元/年
合计
年
419.03万元
备注：
未计算固定资产折旧
2.4社会效益
我国是水泥生产大国，2009年我国水泥总产量已经超过16亿吨。
该建设项目，对于全国水泥行业节能减排意义重大。
新型干法比例占我国水泥产能的70%，均具有实施本项目技术的可行性和需求，是本项目成果推广应用的重要基础。
按照2009年水泥产量16亿吨（熟料产量12亿吨）估算，如本成果在全国70%水泥企业推广应用，按减排氮氧化物60%计算，每年可减少NOX排放~80万吨。
三、项目实施的风险分析
节能减排是中国经济和社会发展的一项长远战略方针。
十二五期间我国决定根据环境保护的需要和改善环境质量的需要，把氮氧化物列入约束性指标。
大规模地推行干法水泥生产线的脱硝改造工程；同时加强环保监管，继续安装自动在线监测装置。
因此本项目不存在政策风险。
福建劲强环保工程有限公司在水泥行业氮氧化物减排的技术研究及工业应用具有良好的基础，在减排模拟试验、示范工程方案设计、设备制造、安装调试、运行管理等方面具有丰富的经验，因此该项目不存在技术及其他方面的风险。
3.1同类项目运行记录评估
3.2同类项目的监测报告
3.3同类项目主要业绩表
备注：
共完成脱硝项目86台，在建3台。
序号
服务工程项目
规模
应用技术
1
河北燕赵水泥有限责任公司
5000t/d
SNCR
2
台泥（重庆）水泥有限公司1线
5000t/d
SNCR
3
台泥（重庆）水泥有限公司2线
5000t/d
SNCR
4
湖南隆回南方水泥有限公司
3200t/d
SNCR
5
湖南韶峰南方水泥有限公司
3200t/d
SNCR
6
威顿水泥集团有限责任公司2线
3200t/d
SNCR
7
威顿水泥集团有限责任公司3线
3200t/d
SNCR
8
山西中条山建材有限公司
3200t/d
SNCR
9
溧阳东方水泥有限公司
3200t/d
SNCR
10
湖南韶峰南方水泥有限公司
3200t/d
SNCR
11
江苏扬子水泥有限公司
3200t/d
SNCR
12
乐昌南方水泥有限公司
3200t/d
SNCR
13
太远金源水泥有限公司
3200t/d
SNCR
14
朔州金源水泥有限公司
4000t/d
SNCR
15
张家界南方水泥有限公司
3200t/d
SNCR（尿素）
16
溧阳天山水泥有限公司
5000t/d
SNCR
17
尧柏特种水泥集团有限公司蒲城
3200t/d
SNCR
18
芜湖海螺水泥有限公司
5000t/d
SNCR
19
重庆市南桐特种水泥有限责任公司
5000t/d
SNCR
20
西昌航天水泥有限责任公司
3200t/d
SNCR
21
福建安溪三元集发水泥有限公司
4500t/d
SNCR
22
福建省永安万年水泥有限公司
5000t/d
SNCR
23
福建大田红狮水泥有限公司
5000t/d
SNCR
24
福建省大田县新岩水泥有限公司
3200t/d
SNCR
25
福建省谋成水泥发展有限公司
二条线
SNCR
26
黎平县华新建材有限公司
3200t/d
SNCR
27
贵州锦屏和泰水泥有限公司
3200t/d
SNCR
28
天瑞集团汝州水泥有限公司
二线合一
SNCR
29
天瑞集团南召水泥有限公司
4500t/d
SNCR
四、劳动卫生安全
4.1职业危险、危害因素分析
1）本项目上各风机等设备在运转过程中产生的噪声会对工人的听力造成一定影响；
2）各种设备运转中有发生机伤、电伤的可能。
3）SNCR系统运行时，窑尾烟囱存在氨气的逃逸可能。
福建劲强环保工程有限公司在实施的项目中氨逃逸浓度满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）要求。
4）氨水属于碱性腐蚀品。
SNCR系统的操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。
建议操作人员佩戴导管式防毒面具，戴化学安全防护眼镜，穿防酸碱工作服，戴橡胶手套。
防止蒸汽泄漏到工作场所空气中。
避免与酸类、金属粉末接触。
搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。
配备泄漏应急处理设备。
倒空的容器可能残留有害物。
氨水储存于阴凉、通风的环境，因此氨水储罐需加盖遮阳棚。
5）储罐泄漏的防护：
相关人员迅速撤离泄漏至安全区，并进行隔离，严格限制出入。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防酸碱工作服。
不要直接接触泄漏物。
尽可能切断泄漏源。
小量泄漏：
用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。
也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。
为预防大量泄漏，需在储罐四周建筑围堰，用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。
6）SNCR系统堵塞。
自动控制系统检测堵塞情况。
喷枪磨损情况需定期检查。
4.2对各种危害因素采取的主要防范措施及预期效果
1）使用过程中，优化分解炉内的燃烧制度，保证煤粉的停留时间，提高燃尽率，降低CO浓度；
2）对噪声的防治主要是以保护岗位工人为主，采取综合防治措施。
设计中尽可能选用低噪声设备，对噪声较大的风机等设备的进出口作消声处理。
对工人配备隔声耳罩等个人防护用品，减少噪声对工人的影响；
3）所有设备的传动件及传动机构都设有保护罩以防机械伤害，在易发生机伤和电伤处以及开关、按钮箱等处设安全标志，以利安全生产。
4.3安全生产制度
本工程的劳动保护安全卫生设施符合国家规定的标准。
在处理系统运行之前，须对操作人员、管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作和管理制度。
1）各处理设施走道均设置保护栏杆，用黄色警告色标色，其走道宽度、栏杆高度和强度均符合劳动保护的规定。
2）水泵等易产生噪音的设备，如必要，需设置隔振垫，减小噪声。
3）生产操作、检修及有关作业人员上岗前要接受有关氨气中毒及救护知识的教育培训，经考试合格后，方准上岗作业。
做好个人防护工作，进入可能存在氨气的作业场所从事采样、堵漏、检修等作业时，需戴好防毒面具，在未脱离危险区域前严禁脱下防护用品，以防中毒；并有两人同时到现场，站在上风向，一人做业，一人监护。
4）严格执行厂规和安全制度，按章操作，做好设备和管道的维护保养，防止跑、冒、滴、漏。
五、建设计划
5.1建设周期及实施进度
项目实施进度见表。
为保证建设工期，项目建设的有关方面应加强配合，使项目建设的各阶段工作交叉进行，以保证工程建设工期。
SNCR实施进度表
时间周期
第一个月
第二个月
第三个月
施工设计
--------
设备采购、制作
-----
------------------
施工安装
---------
--------
现场调试
---------
注：
整个施工安装过程无需停窑。
5.2设计、施工及安装
本工程设计、施工和安装必须按照国家的专业技术规范和标准执行。
8.3现场调试及运转
现场调试分两个阶段：
第一阶段为设施单机运行调试（包括管道清扫工作、动力设备试车及清水流程打通工作等）及操作人员培训，在单机调试过程中制定出有关操作规程和规章制度。
第二阶段为工艺技术调试阶段，包括设备最佳运行参数的选择和确定及各类仪表的正常运行调试工作。
同时对工艺技术资料进行总结，提出运行出现异常现象时的各种修正措施，为业主方提出一整套科学管理的技术资料，其内容包括,编制《操作规程》。
六、操作规程及管理制度
6.1操作规程
SNCR系统与水泥塑料生产线系统具有相对的独立性，但脱硝系统运行的情况油漆是运行的经济性水平直接依赖与水泥窑系统自身的操作运行水平，因此在进行试生产组织前应配合厂方进行生产系统的操作优化。
SNCR系统自身的设备相对较为简单，系统控制相对独立，采用自动模式进行运行需要的外部干预信号输入要求不多，但由于系统的运行优化在调试过程中及生产中断重新组织启动中需要对部分关键工艺参数进行调整适应，对操作人员的工艺水平具有较高的要求，因此厂方应做好包括人员、物资、技术、安全等方面试生产前的准备工作。
6.1.1岗位技术培训
本系统采用中央控制室集中控制，操作员不仅仅要再计算机屏幕上控制各设备、调整各运行参数：
还应知道当前的屏幕生产状态与现场实际是如何对应，知道利用屏幕所给的一切信息判断各设备运行状态，有异常时操作快而准确。
因此操作员应熟读本操作说明书、有关机主设备说明书，了解设计意图，掌握操作要领。
本系统各岗位工或巡检工应对工艺流程清楚，已接受过现场安全教育，有一定的设备维护经验。
系统内各岗位工段应有明确的岗位责任制度，安全制度，正确的操作制度。
6.1.2管道检查及设备的清水试车
设备安装后的空载试运转包括单机试车和联动试车。
单机试车.是对机电设备制造，安装质量的初次检验.要求按照有关标准进和验收。
进行中应记录空载电流、温升、振动等情况。
以备带负荷试车对比用。
单机试车.由厂方、监理方，设备安装等方面组织进行。
眹动试车.是检验系统内各设备的开停是否按设计联系锁开停：
有故障时，能否自动保护设备；有紧急情况时，能否按安全要求紧急停车。
眹动试车；由厂方统一组织，安装，监理、设计等配合进行。
眹动试车需要现场与中控，现场与现场多方面联系，动用较多人员，岗位工、巡检工，操作员等应参加。
1、试车前的准备
1.1水泵各润滑点桉规定加油，油量、牌号正确，油路畅通，油压，油温
正常。
1.2管道进行8Bar清水打压试验20min，,确认所有的焊缝及法兰迮接口无泄漏，管道压力损耗＜1%/h。
1.3水清扫的管道流速不得低于1.5m/s，清扫时间不低于15min。
由于供液，供气管道系统是全新的.应先清理系统管道内的焊渣，建筑碎片等。
再连接泵和喷枪。
否则，可能造成焊渣或其它建筑碎片阻塞喷嘴通道，破坏喷头及泵的叶轮。
1.4各管道阀门（电动、手动）现场注明开关位罝，方向等，并检査开关时的灵活性。
1.5现场的仪表检查。
做到仪表指示正确，与中控显示一致。
1.6所有的手动阀门应逐一核实默认的开关位罝。
1.7采用清水作为媒质标定电磁流量计并完成校准记录。
1.8所有压力表及压力传感器
升级会员 