原件50MW锅炉运行规程试行本.docx

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原件50MW锅炉运行规程试行本

1×50MW机组

锅炉运行规程

(试行本)

 

成渝钒钛科技有限公司

 

第一章锅炉机组的简要特性

1.概述

利用公司富裕高炉煤气,建设一套240t/h以燃烧高炉煤气为主、混烧部分转炉煤气或焦炉煤气的高温高压蒸汽锅炉。

1.1锅炉基本特性

1)锅炉工作参数CG-CG-240/9.81-Q

额定蒸发量

240t/h

额定蒸汽温度

540℃

额定蒸汽压力(表压)

9.81MPa

锅筒工作压力(表压)

11.3MPa

给水温度

215℃

进水温度

20℃

2)燃料资料

(1)煤气技术数据(体积比)

名称

项目

高炉煤气

焦炉煤气

转炉煤气

容积成分及份额(%)

C02

20

1.5-2.5

15-20

CO

21

5.5-7.0

50-65

H2

2.5

55-60

<1.5

N2

55.8

3-7

10-20

CH4

0

23-28

0

CmHn

0

0.3-0.7

0

02

0.7

2.4

<2

H2S

低位发热量kJ/Nm3

3350

16000

6000

机械含水率g/Nm3

30.7

含尘量mg/Nm3

3.0~5.0

压力kPa

6~12

温度oC

10~50

10~50

10~50

3)燃料工况

燃料品种选定如下:

设计工况燃料:

纯烧高炉煤气

校核工况燃料:

纯烧焦炉煤气锅炉负荷不低于40%

4)锅炉点火和启动采用天然气点火。

5)锅炉基本尺寸

炉膛宽度(两侧水冷壁中心线间距离)7570mm

炉膛深度(前后水冷壁管中心线间距离)7570mm锅筒中心线标高34150mm

锅炉最高点标高(过热器连接管)38250mm锅炉运转层标高8000mm

锅炉最大宽度(包括平台)~20000mm

锅炉构架左右柱中心线间距离19400mm

锅炉最大深度(包括煤加)~36630mm

锅炉构架前后柱中心线间距离20150mm

1.2锅炉结构简述

本锅炉为单锅筒,自然循环,集中下降管、π型布置的煤气炉,按半露天布置。

锅炉前部为炉膛,四周布满膜式水冷壁。

炉顶,水平烟道两侧及转向室设置顶棚和包墙管,尾部竖井烟道中交错布置两级省煤器和一级空气预热器。

锅炉构架采用双框架全钢结构,按8度地震烈度设计。

炉膛、过热器和上级省煤器全悬吊在顶板梁上,尾部空气预热器和下级省煤器放置在后部柱和梁上。

本锅炉采用多喷口旋流燃烧器,正四角切向布置,假想切圆为Φ2100mm。

1)锅筒及汽水分离装置:

锅筒外径Φ1600mm,壁厚60mm,全长~11364mm,材料为DIWA353;锅筒正常水位在锅筒中心线以下180mm。

最高水位和最低水位离正常水位各50mm。

锅筒内部采用单段蒸发系统,设有旋风分离器,梯形波型板分离器,清洗孔板和顶部多孔板等内部设备,其作用为充分地分离汽水混和物中的水,并清洗蒸汽中的盐,平衡锅筒蒸汽负荷,以保证蒸汽品质。

锅筒内装有44只直径为Φ315mm的旋风分离器,分前后两排沿锅筒筒身全长布置。

旋风分离器分组装配,这样可以保证旋风筒负荷均匀,获得较好的分离效果。

汽水混合物从切向进入旋风分离器,在筒内旋转流动,由于离心力的作用,水滴被甩向四周筒壁沿壁下流,而蒸汽则在筒内向上流动,在上升过程中同时进行重力分离。

分离出来的水在筒底经导叶盘平稳的流入水空间。

为了防止水由四壁向上旋转流动时混入蒸汽流中,在旋风分离筒顶部加装一溢水槽,水可以通过溢水槽流到筒外。

蒸汽在旋风分离内向上流动,通过梯形波形板分离器,经过旋风分离器粗分离后的蒸汽,进入清洗装置,被省煤器来的全部给水清洗,以降低蒸汽中携带的盐分和硅酸根含量。

经过清洗后的蒸汽,在汽空间再次经过重力分离,然后经顶部百叶窗和多孔板再一次分离水滴,蒸汽被引出锅筒进入过热器。

因为采用了大口径集中下降管,为防止下水管入口处产生漩涡斗,在下降管入口有栅格。

此外,为保证蒸汽品质良好,在锅筒内部还设有磷酸盐加药管,连续排污管和紧急放水管。

锅筒采用2组圆钢吊架,悬吊于顶板梁上,对称布置在锅筒两端,每组吊架由衬板和吊杆组成。

2)炉膛和水冷壁:

考虑到燃用劣质燃料燃烧器布置的合理性,炉膛断面设计成正方形,深度和宽度均为7570mm。

炉膛四周布满了Φ60x5mm,间距为80mm的光管与扁钢焊成的膜式水冷壁,形成一个完全密封的炉膛。

水冷壁采用过渡管接头(Φ60x5/Φ45x5)单排引入上下集箱,在炉膛前,后和两侧的四面墙中,每面墙各有上升管94根,其中前、两侧墙各有引出管Φ159x12,6根,后墙(包括斜底包墙)引出管Φ133x10,12根将水冷壁上集箱与锅筒连接起来。

每面墙沿宽度分成四个管屏。

集中下降管从锅筒最低点引出4根Φ377x25mm的大直径管至转运层以下,再通过分配集箱引出24根Φ159x12mm的管子分别引入水冷壁各下集箱。

整个炉膛水冷壁的重量全部通过上集箱用吊杆悬吊于顶板梁上,斜后水冷壁则通过穿过水平烟道烟气出口窗的引出管悬吊于顶板梁上,受热后,整个炉膛一起向下膨胀。

水冷壁外侧四周沿高度方向每隔3米左右设置一圈刚性梁,以增加水冷壁平面刚性。

后水冷壁上部(在炉膛出口处)向内凸出形成折焰角,以改善炉膛上部空气动力场。

水冷壁下部前、后水冷壁内折形成炉底。

在炉膛四角布置了四只角式煤气燃烧器。

根据运行和检修的需要,在水冷壁上装设有看火孔、炉膛火检孔、工业电视孔、测量孔、人孔、防爆门等必要的门孔装置。

1.3燃烧设备

1.3.1燃烧器配置及点火方式

本项目锅炉使用的燃烧器由北京赛博恩科技有限公司提供,单台锅炉配16台燃气燃烧器。

燃烧器四角布置,分四层,每层4台燃烧器,共16个燃烧器。

第一层燃烧器主烧高炉煤气掺烧天然气,当纯烧天然气时燃烧器能带不低于10%的负荷;第二层和第三层燃烧器主烧高炉煤气掺烧焦炉煤气,当纯烧焦炉煤气时燃烧器能带不低于40%的负荷;第四层燃烧器纯烧高炉煤气。

第一层每个燃烧器具有天然气点火功能,点火枪采用气动执行机构进退方式,以避免点火枪始终处在燃烧区里导致烧坏。

点火时采用专用点火枪点燃天然气点火气枪,再由点火气枪点燃主燃气的二级点火方式,高能点火枪和气动推进器由北京赛博恩科技有限公司提供,卖方负责与燃烧器厂家配合,确保机械和电气接口的准确性和功能的合理性。

每个天然气点火火嘴单独配置1个火焰检测器,每台燃烧器单独配置1个紫外火焰检测器,分别用于检测点火嘴和燃烧器火焰状态,保护炉膛运行安全。

1.3.2FSSS主要功能

1.3.2.1FSSS系统的作用:

1.3.2.1.1自动完成各种保护与操作动作

1.3.2.1.2避免运行人员的误操作

1.3.2.1.3执行人工来不及操作的动作

1.3.2.2主要体现在下列方面:

1)在吹扫完成及有关条件满足之前,阻止任何燃料进入炉膛

2)连续监测锅炉的运行工况,在检测到危害人员和设备安全的工况时,发出MFT(主燃料跳闸)

3)当发现危害工况时,停运全部或部分已投运的锅炉燃烧设备和有关辅机,快速切除进入炉膛的燃料

4)MFT发生后,维持锅炉进风量,以清除炉膛和烟道中可能积聚的可燃混合物

1.3.2.3具体功能:

1)炉膛吹扫

2)主燃料跳闸

3)首次跳闸原因显示

4)手动MFT

5)火焰检测

6)联锁和报警

7)燃烧器管理

8)炉前设备的就地控制

1.3.3主要技术原则

1.3.3.1炉膛吹扫

在燃料进入炉膛燃烧之前(初次点火或在锅炉跳闸之后)必须对炉膛完成一次成功的吹扫,以有效地清除在炉膛、烟井及其相连的烟道中可能积聚的任何可燃物体,否则保护系统阻止任何燃料燃烧设备启动。

根据NFPA的规定,需用相当于炉膛体积3~5倍的新鲜空气予以更换,一般在风量大于30%前提下吹扫10分钟。

在吹扫时间内,若吹扫任一条件丧失,则认为吹扫失败.再次吹扫时应重新记时。

在操作面板上设有“吹扫允许”、“吹扫进行”、“吹扫中断”及“吹扫完成”指示灯及启动按钮。

另一方面,吹扫程序也是锅炉启动之前各设备相关功能的一次全面检查,吹扫完成后即可进入点火逻辑。

在启动吹扫前,应满足炉膛吹扫许可条件,内容如下:

(1)无MFT条件存在

(2)FSSS电源正常

(3)至少有一台送风机在运行

(4)至少有一台引风机在运行

(5)炉膛压力正常

(6)燃料全停

(7)所有火焰检测器显示无火焰

(8)风量>30%额定负荷风量

(9)汽包水位正常

(10)备用两点

1.3.3.2主燃料跳闸(MFT)

MFT应快速切断所有进入炉膛的燃料,当发生下列任一情况时应发出MFT指令,并显示记忆首出跳闸原因,同时发出报警信号。

1)手动MFT按钮

2)所有送风机跳闸

3)所有引风机跳闸

4)锅炉总风量小于过低(<25%BMCR)持续5分钟

5)汽包水位过高(三取二)

6)汽包水位过低(三取二)

7)炉膛压力过高(三取二)

8)炉膛压力过低(三取二)

9)全炉膛灭火

10)燃料丧失

11)火检冷却风压力低

12)延时点火

1.3.3.3首跳原因显示

发生MFT时,系统发出MFT及首跳原因显示,并用该跳闸原因(即MFT首出条件)闭锁随后而来的其它MFT条件的显示,直到该首跳条件消除且启动吹扫计时开始时,解除首跳显示及首跳闭锁。

1.3.3.4手动紧急停炉

当运行人员发现危及机组运行安全或其它需要紧急停炉的情况时,操作人员可在集控室操作盘FSSS操作面板上按下“MFT动作”按钮(硬接线),则启动手动紧急跳闸。

只要FSSS系统上电,即便PLC故障退出运行的情况下,操作人员仍可启动紧急跳闸功能发出MFT跳闸指令。

1.3.3.5联锁和报警

下列条件送至报警(用户选配)

炉膛压力高

炉膛压力低

汽包水位低

汽包水位高

FSSS电源丧失

MFT

1.3.4燃烧器管理

按既定程序对锅炉气燃烧器进行控制及保护,包括气燃烧器的程控自动/就地手动启停和远程单操。

1.3.4.1点火许可条件:

MFT未动作

燃气压力正常且主气阀打开

炉膛吹扫完成,且未超出规定的点火启动时限

上述条件满足时,系统显示“点火允许”。

1.3.4.2总管路快关阀控制

总管路快关阀开启的许可条件:

所有气角快关阀处于关闭位

燃气压力正常

1.3.4.3单个气角启动顺序为

点火枪推进

启动点火器

点火阀开启

燃气快关阀开启

气燃烧器点燃

点火枪退回

点火枪推进,点火器启动,点火阀开启后,如果在10秒内该该角燃烧器未被证实点燃,则立即关闭该角点火阀,并发出“点火失败”报警。

如点火不成功或整个程序不能进行到底,则发出报警。

1.3.4.4气角正常停止主要步序如下:

关气角点火阀、燃气快关阀

1.4过热器和汽温调节

本锅炉采用辐射和对流相结合,多次交叉混合,两级喷水调温的典型的过热器系统。

由顶棚管和包墙管半辐射屏式过热器和两级对流过热器四部分组成。

屏式过热器位于炉膛折焰角前上部,两级对流过热器均布置在水平烟道中。

饱和蒸汽至锅筒顶部由6根Φ159x12mm的连接管引入顶棚管入口集箱,通过由75根Φ51x5mm的光管加扁钢焊接成鳍片管组成的顶棚,进入到后部竖井后包墙下集箱,经过直角弯头,蒸汽进入竖井两侧包墙管下集箱(后),包墙管沿竖井两侧向上到侧包墙管上集箱,并由此上集箱的后部引至前部。

再从水平烟道两侧引下至侧包墙管下集箱(前),通过6根Φ133x10mm的连接管引至竖井前包墙管下集箱,蒸汽由下向上流过前包墙进入包墙管出口集箱,然后通过5根Φ159x13mm的连接管把蒸汽引入二级过热器的入口集箱。

这样炉顶,水平烟道的两侧和转向室都以顶棚管,包墙管包起来了,蒸汽全部以逆流方式通过第二级对流过热器,从第二级对流过热器出口集箱两端以Φ219x20mm连接管引出,在管内进行第一次喷水减温后进入屏式过热器。

蒸汽顺流流过屏管后,以左右两侧交叉的方式进入第一级过热器两侧的冷段管束。

蒸汽逆流经过冷段管束后,进入第二级喷水减温器,在减温器中蒸汽除再次受到减温外,又进行一次左右交叉混合。

蒸汽以顺流流经第一级对流过热器中间热段管束,汽温达到额定温度,最后经第一级对流过热器(热段)出口集箱以6根Φ159x15mm的连接管引入集汽集箱,过热蒸汽由集汽集箱一端引出。

顶棚管,包墙管采用Φ51x5mm的高压管,第二级对流过热器蛇形管采用Φ38x4.5mm,材料为15CrMoG钢管,第一级对流过热器蛇形管采用Φ42x5mm,材料为12Cr1MoV,屏式过热器采用Φ42x5mm管子,为管夹管结构,其中外两圈及夹管采用T91,其余采用12Cr1MoV.屏式过热器沿宽度方向布置成12片横向节距为600mm。

一、二级对流过热器横向节距为100mm。

蒸汽温度调节,采用给水喷水减温,减温器分二级布置,第一级喷水点布置在第二级对流过热器与屏式过热器之间,为粗调,计算喷水水量为11.5t/h温降为29℃;第二级喷水点布置在第一级过热器冷段与热段之间,为细调。

计算喷水量为7.0t/h,温降为32℃,经二级喷水调温,保证了锅炉负荷在70~110%DH范围内过热蒸汽温度的稳定。

喷水减温器有笛形喷管,混合套管和外壳组成。

喷水减温器和所有过热器集箱都用吊杆悬吊在顶板梁上,顶棚管和过热器蛇形管也用吊杆悬吊在顶板梁上。

1.5省煤器

省煤器装设在尾部竖井中,双级布置,工质与烟气成逆流。

上下两级省煤器全部采用顺列结构。

下级省煤器沿烟道宽度方向分成左右对称两部分;

省煤器均采用双管并绕。

上级省煤器为光管+螺旋鳍片管,下级省煤器为螺旋鳍片管;上下两级省煤器均由Φ32x4mm的20G碳钢管制成。

上级省煤器沿烟道深度方向布置77排,节距66mm,下级省煤器沿烟道深度方向布置了64排,节距66mm。

给水进入下级省煤器,经过炉外4根Φ133x10mm的连接管左右交叉到上级省煤器再以38根Φ42x5mm的引出管引至省煤器出口集箱,然后再以4根Φ133x10mm的连接管引至锅筒。

上级省煤器采用悬吊结构,全部重量通过引出管悬吊在顶板梁上,下级省煤器采用支撑结构,蛇形管用压制的波形撑架支撑在横梁上,横梁穿出炉墙支撑在护板上。

1.6空预器

空预器采用立式管箱结构,一级布置,分为两个行程。

在各个行程之间有连通箱连接,构成一个连续的密封的空气通道,预热器烟风道均装有非金属膨胀节。

尾部烟道均要求采用各非金属膨胀节,用以补偿热状态下的相对膨胀。

由于结构和系统的要求,在水平截面上烟道分成4个部分,空气自下级后墙引入,经上级后墙引出,与烟气逆流换热。

空气预热器分上下两部分,上部3.1m,下部为2.4m,总高为5.5m。

空预器管箱采用φ40X1.5管子;空气从管间流过,而烟气则从管内通过。

为防止空气预热器震动,在管箱中装有防震隔板,在上部管箱中加有中间隔板。

1.7锅炉范围内管道

锅炉为单母管给水,给水母管首先引入给水操纵台,通过给水操纵台实现对锅炉给水的调节和控制。

给水操纵台分成3条管路;DN175,DN100,DN50分别为100%和75%负荷及生火时用,给水通过给水操纵台进入省煤器。

锅筒装有各种监督,控制装置。

如各种水位表、水位自控装置、压力表、紧急放水管、加药管、连续排污管和调整燃料用的压力冲量装置等。

所有水冷壁下集箱,集中下降管设有定期排污。

过热器集汽集箱上装有两套脉冲式安全装置,其中一个冲量取自锅筒,另一个冲量取自集汽集箱。

集汽集箱上还装有生火排汽管路,反冲洗管路和疏水管路。

减温器和集汽集箱上均装有读数用和自控用热电偶插座。

在锅炉各最高点装有控制阀,最低点有疏水阀或排污阀。

为了监督给水,炉水和蒸汽品质,装设了给水,锅水,饱和蒸汽和过热蒸汽取样装置。

在锅筒至省煤器进水管之间装有再循环管,供锅炉生火保护省煤器之用。

为了缩短启动时间,提高经济性,在水冷壁下集箱装有邻炉加热装置,若用户不使用此套装置,现场安装时可自行封堵。

1.8炉墙

炉墙和包墙管采用敷管式炉墙,外层罩上外护板。

在上级省煤器和空气预热器之间,为了适应热膨胀,减少泄漏,尾部烟道均要求采用非金属膨胀节。

1.9构架和平台楼梯

本锅炉构架采用双框架结构,考虑了地震烈度7度对构架的影响。

整个构架采用全钢结构,锅筒、顶部连接管、炉膛、顶棚管、屏式过热器、对流过热器、包墙管、上级省煤器等全部悬吊在锅炉顶梁上。

为抵抗水平地震力,在炉膛四周的构架上布置有斜向拉条。

尾部采用一般的金属焊接框架结构。

平台楼梯均以适应运行和检修的需要而设置,平台与楼梯采用栅架结构,平台宽度为1000mm,楼梯宽度为800mm,坡度为45°。

平台与撑架允许承受的有效负荷为200kg/m^2。

但同时受负荷的面积不得超过锅炉本体平台总面积的20%,未经允许不得附加其他负荷,同时不允许不加补偿地切割平台

2.主要设计参数

2.1热力计算汇总表

序号

1

2

3

4

5

名称

计算受热面(对流)/辐射

烟气出口温度

介质出口温度

烟气平均速度

介质平均速度

符号

H

t

wy

wg

单位

m/s

m/s

炉膛

841.67

975

320

屏式过热器

490.6

870

480.8

7.82

17.27

第一级过热器冷段

332

759

525

14.6

24.5

第一级过热器热段

250.8

759

540

14.6

24.5

第二级过热器

938.9

610

416

15.03

13.24

上级省煤器

1269

429

338.8

13.22

1.25

下级省煤器

3084

305

278.3

13.12

0.66

空气预热器

7118

219

277

16.85

7.7

2.2锅炉主要技术经济指标

名称

单位

数据

锅炉计算效率

%

89.19

排烟温度

140

计算燃料消耗量

Nm^3/h

232431

锅炉本体烟气阻力

Pa

锅炉本体空气阻力

Pa

2.3锅炉水容积表

部件

水压试验时(立方米)

运行时(立方米)

锅筒

21.4

8.3

水冷壁

23

23

过热器

23.2

/

省煤器

15

15

管道

2

2

共计

84.6

61.4

2.4受热面结构特性表

受热面名称

管径

节距

管子排数

烟气通道截面

工质

通道

截面

管子排数

工质流向

dxs

S1/S2

Z1/Z2

F

f

mm

mm

m2

m2

水冷壁受热面

Φ60x5

80

屏式过热器

Φ42x5

582.3/59

12/40

63.1

0.097

顺列

顺流

第一级对流过热器

Φ42x5

100/87.3

*

36/38

28.5

0.087(冷段)

顺列

逆(冷段)/顺(热段

0.092

(热段)

第二级对流过热器

Φ38x4.5

100/80

74/24

22.37

0.098

顺列

逆流

上级省煤器

Φ32x4

66/100.9

77/17

21.16

0.0696

顺列

逆流

下级省煤器

Φ32x4

66/76.8

64/36

17.46

0.116

顺列

逆流

空气预热器(上段)

Φ40x1.5

65/40

25/107

11.5

3.97

错列

1**

空气预热器(下段)

Φ40x1.5

65/40

25/107

11.5

3.07

错列

1**

*分子为冷段Z1,分母为热段Z1,两段之Z2均为12。

**为空气预热器回程数。

2.5辅助设备

设备

名称

项目

名称

单位

型号

Y4-7326.5B

台数

2

流量

m3/h

673133

转速

r/min

960

配电机

1400KW

厂家

江苏金通灵流体机械科技股分有限公司

型号

G4-7314.6D

台数

2

流量

m3/h

176310

转速

r/min

1450

配电机

400KW

厂家

江苏金通灵流体机械科技股分有限公司

型号

2DG-10

台数

2

流量

m3/h

240

扬程

m

1430

转速

r/min

2980

配电机

1600KW

厂家

上海凯泉泵业(集团)有限公司

型号

YYY-260

台数

1

工作温度

260

工作压力

MPa

0.78

进水温度

40

方式

旋膜式

厂家

东方电气河南电站辅机制造有限公司

第二章锅炉的启动

2.1点火前的检查

检修后的锅炉在点火前,应检查热力工作票全部终结,检修工作全部结束,并对下列各项进行检查:

2.1.1LED显示的阀门位置、参数数据均与实际相符,各设备在DCS中的操作正常。

2.1.2检查所有阀门,并置于下列状态:

阀门应处在锅炉上水结束后的正确开关位置上,准备点火。

2.1.3检查风、烟系统所有风门及档板,并置于下列位置:

2.1.3.1引送风机进、出口电动门,经检验合格后关闭。

润滑油洁净,油位正常,冷却水依季节气温掌握适当流量,安全防护罩牢固,环境清洁无杂物。

2.1.3.2炉前、后燃烧器各风门,煤气门检查合格后关闭。

2.1.3.3检查炉内无杂物,全炉各处人孔门、看火门关闭。

2.1.4检查煤气系统炉前各气动阀、电动阀、调节阀关闭。

2.1.5根据冷炉上水要求上水,水位上至汽包正常水位线下100mm处停止。

2.2冷态启动

2.2.1锅炉点火应由值长下令。

2.2.2打开天然气手动总阀及各手动分阀。

投入火焰电视监视。

2.2.3启动引风机、送风机、打开火检冷却风。

通风15—20分钟,炉膛负压维持在60—100Pa。

2.2.4待所有吹扫条件满足后,启动吹扫程序,等待DCS发出“允许点火”的指令。

2.2.5打开天然气气动总阀。

2.2.6天然气的点火操作:

2.2.6.1点火用二次风门开度处于10%-20%之间。

2.2.6.2逐个使高能点火器放电,再打开该天然气气动阀,直至天然气点着。

2.2.6.3在点火过程中如某燃烧器天然气未着火,应关闭该气动阀,查找原因并消除,再重新点火。

高能点火器两次放电间隔时间不小于20分钟。

2.2.6.4所有天然气点着后,调整配风,使天然气燃烧稳定。

2.2.7如果管道进行过氮气置换,按照煤气置换氮气步骤点火。

2.2.8高炉煤气系统处于正常状态:

2.2.8.1打开总管高炉煤气眼镜阀门、电动阀、调节阀。

2.2.8.2打开前墙(或后墙)下层的高炉煤气气动阀、电动阀、缓慢开启调节阀,调节引风机挡板维持炉膛正常负压。

送煤气到炉膛,使该层燃烧器同时着火燃烧,保证炉膛负压。

2.2.8.3打开相应调节阀10秒后高炉煤气未着火,应关闭气动阀、电动阀、调节阀,查明原因并消除再投煤气。

如果MFT动作则重新吹扫点火。

2.2.8.4当下层高炉煤气全部着火后,及时调整配风。

煤气量加大应调小点火二次风,加大助

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