JPH10253277A - 管群構造物及び排熱回収ボイラー - Google Patents
管群構造物及び排熱回収ボイラーInfo
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- JPH10253277A JPH10253277A JP5898197A JP5898197A JPH10253277A JP H10253277 A JPH10253277 A JP H10253277A JP 5898197 A JP5898197 A JP 5898197A JP 5898197 A JP5898197 A JP 5898197A JP H10253277 A JPH10253277 A JP H10253277A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構造簡単にして管の周りを流体より放出される
渦と容器内に存在する気体との気柱共鳴を防止し、騒音
を充分防止することができる管群構造物を提供する。 【解決手段】複数の伝熱管１が規則的に配列され、これ
らの伝熱管を支持する支持構造物により一体となった管
群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ前記
伝熱管が、その外表面に円盤状の薄板突起物２を備えて
いる管群構造物において、前記薄板突起物２に管半径方
向のスリットを複数個設けるとともに、このスリットの
形状を、管表面を流れる媒体の流れと平行方向の管軸に
対して左右非対称，あるいは周方向に不均一に形成し
た。
渦と容器内に存在する気体との気柱共鳴を防止し、騒音
を充分防止することができる管群構造物を提供する。 【解決手段】複数の伝熱管１が規則的に配列され、これ
らの伝熱管を支持する支持構造物により一体となった管
群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ前記
伝熱管が、その外表面に円盤状の薄板突起物２を備えて
いる管群構造物において、前記薄板突起物２に管半径方
向のスリットを複数個設けるとともに、このスリットの
形状を、管表面を流れる媒体の流れと平行方向の管軸に
対して左右非対称，あるいは周方向に不均一に形成し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は管群構造物および排
熱回収ボイラーに係わり、特に火力・原子力発電プラン
トに用いられる管群構造物および排熱回収ボイラーに関
するものである。
熱回収ボイラーに係わり、特に火力・原子力発電プラン
トに用いられる管群構造物および排熱回収ボイラーに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来火力・原子力発電プラントに採用さ
れているこの種の排熱回収ボイラーでは、伝熱管の管群
中を流体が流れるとき、図２（ａ）に示されているよう
な渦が管の後方へ一定の周期で放出される。この放出さ
れる渦の周期（周波数）は、主に管の直径などの代表長
さ、管周りの流速、管表面形状などに依存する。
れているこの種の排熱回収ボイラーでは、伝熱管の管群
中を流体が流れるとき、図２（ａ）に示されているよう
な渦が管の後方へ一定の周期で放出される。この放出さ
れる渦の周期（周波数）は、主に管の直径などの代表長
さ、管周りの流速、管表面形状などに依存する。
【０００３】一方、排熱回収ボイラー等の管群構造物で
は、管群全体を収納し、管群内を流体が流れる流路を形
成するために箱型の容器が必要となる。流体が気体の場
合、これらの容器は、その寸法に対応して固有気柱振動
数を複数有する。固有気柱振動数とは、ある容器を満た
す気体が振動する際、減衰せずに振動を続ける振動数で
ある。
は、管群全体を収納し、管群内を流体が流れる流路を形
成するために箱型の容器が必要となる。流体が気体の場
合、これらの容器は、その寸法に対応して固有気柱振動
数を複数有する。固有気柱振動数とは、ある容器を満た
す気体が振動する際、減衰せずに振動を続ける振動数で
ある。
【０００４】同一形状の管より構成される管群の後方へ
放出される渦の周波数特性は全ての管で同一になる。そ
のため、管群を流れていくに従い、放出される渦は増強
され、ある周波数成分が支配的になる。ここで、渦の支
配的な周波数が管群全体を収納する容器の固有気柱振動
数と一致すると、気柱は共鳴を起こし、容器内より大き
な騒音が発生する。
放出される渦の周波数特性は全ての管で同一になる。そ
のため、管群を流れていくに従い、放出される渦は増強
され、ある周波数成分が支配的になる。ここで、渦の支
配的な周波数が管群全体を収納する容器の固有気柱振動
数と一致すると、気柱は共鳴を起こし、容器内より大き
な騒音が発生する。
【０００５】また、発生音圧が大きい場合には、激しい
管の振動を誘発し、破損に至る場合もある。この現象は
気柱共鳴現象と呼ばれ、管群構造物の設計では、騒音防
止、破損防止の観点から、気柱共鳴現象の防止が重要と
なる。
管の振動を誘発し、破損に至る場合もある。この現象は
気柱共鳴現象と呼ばれ、管群構造物の設計では、騒音防
止、破損防止の観点から、気柱共鳴現象の防止が重要と
なる。
【０００６】気柱共鳴現象を防止するための従来技術と
して、各管の外表面に円盤状の薄板突起物（フィン）を
管長手方向に複数設け、各フィンの周方向に半径方向の
スリットを複数設けたことにより、渦の放出周波数のう
ち、支配的な周波数のレベルを軽減しようにしたものが
ある。なお、この種の管群構造物に関連するものとして
は、例えば特開昭５５−３５８６７号公報あるいは特表
平７−５０９７７４号公報などが挙げられる。
して、各管の外表面に円盤状の薄板突起物（フィン）を
管長手方向に複数設け、各フィンの周方向に半径方向の
スリットを複数設けたことにより、渦の放出周波数のう
ち、支配的な周波数のレベルを軽減しようにしたものが
ある。なお、この種の管群構造物に関連するものとして
は、例えば特開昭５５−３５８６７号公報あるいは特表
平７−５０９７７４号公報などが挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、図
２（ｂ）の例（スリットの深さが放出渦の周波数へ与え
る影響を示したもの）に示されているように、管の渦放
出は最も支配的な周波数成分をやや軽減させるだけであ
り、前述した気体との気柱共鳴を回避することはでき
ず、騒音を防止することはできなかった。
２（ｂ）の例（スリットの深さが放出渦の周波数へ与え
る影響を示したもの）に示されているように、管の渦放
出は最も支配的な周波数成分をやや軽減させるだけであ
り、前述した気体との気柱共鳴を回避することはでき
ず、騒音を防止することはできなかった。
【０００８】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、管群の構成を変えることなく、す
なわち構造簡単にして管の周りを流体より放出される渦
と容器内に存在する気体との気柱共鳴を防止し、騒音を
充分防止することができるこの種の管群構造物を提供す
ることにある。
目的とするところは、管群の構成を変えることなく、す
なわち構造簡単にして管の周りを流体より放出される渦
と容器内に存在する気体との気柱共鳴を防止し、騒音を
充分防止することができるこの種の管群構造物を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、複数
の伝熱管が規則的に配列され、これらの伝熱管を支持す
る支持構造物により一体となった管群と、これらを収納
する箱型の容器からなり、かつ前記伝熱管が、その外表
面に円盤状の薄板突起物を備えている管群構造物におい
て、前記薄板突起物に管半径方向のスリットを複数個設
けるとともに、このスリットの形状を、管表面を流れる
媒体の流れと平行方向の管軸に対して左右非対称となる
ように形成し所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
の伝熱管が規則的に配列され、これらの伝熱管を支持す
る支持構造物により一体となった管群と、これらを収納
する箱型の容器からなり、かつ前記伝熱管が、その外表
面に円盤状の薄板突起物を備えている管群構造物におい
て、前記薄板突起物に管半径方向のスリットを複数個設
けるとともに、このスリットの形状を、管表面を流れる
媒体の流れと平行方向の管軸に対して左右非対称となる
ように形成し所期の目的を達成するようにしたものであ
る。
【００１０】また本発明は、複数の伝熱管が規則的に配
列され、これらの伝熱管を支持する支持構造物により一
体となった管群と、これらを収納する箱型の容器からな
り、かつ前記伝熱管が、その外表面に円盤状の薄板突起
物を備えている管群構造物において、前記薄板突起物に
管半径方向のスリットを複数個設けるとともに、このス
リットの形状を周方向に不均一に形成するようにしたも
のである。
列され、これらの伝熱管を支持する支持構造物により一
体となった管群と、これらを収納する箱型の容器からな
り、かつ前記伝熱管が、その外表面に円盤状の薄板突起
物を備えている管群構造物において、前記薄板突起物に
管半径方向のスリットを複数個設けるとともに、このス
リットの形状を周方向に不均一に形成するようにしたも
のである。
【００１１】また、複数の伝熱管が規則的に配列され、
これらの伝熱管を支持する支持構造物により一体となっ
た管群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ
前記伝熱管が、その外表面に円盤状の薄板突起物を備え
ている管群構造物において、前記薄板突起物に、管半径
方向のスリットを複数個設けるとともに、このスリット
の深さ若しくはスリットの幅若しくはスリットの間隔を
周方向に不均一に形成するようにしたものである。ま
た、この管群構造物を排熱回収ボイラーに備えるように
したものである。
これらの伝熱管を支持する支持構造物により一体となっ
た管群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ
前記伝熱管が、その外表面に円盤状の薄板突起物を備え
ている管群構造物において、前記薄板突起物に、管半径
方向のスリットを複数個設けるとともに、このスリット
の深さ若しくはスリットの幅若しくはスリットの間隔を
周方向に不均一に形成するようにしたものである。ま
た、この管群構造物を排熱回収ボイラーに備えるように
したものである。
【００１２】すなわちこのように形成された排熱回収ボ
イラーおよびそれに用いる管群構造物であると、伝熱管
の外表面に設けられている円盤状の薄板突起物のスリッ
ト形状が、管表面を流れる媒体の流れと平行方向の管軸
に対して左右非対称，あるいは周方向に不均一に形成さ
れていることから、伝熱管からの渦放出形態は不均一に
なり、円盤状の薄板突起物から放出される渦の支配的な
周波数成分は分散・抑制される。これにより、最も支配
的な渦放出周波数成分の強度を、共鳴発生のしきい値よ
り低下させることができ、共鳴発生を防止し騒音を防止
することができるのである。
イラーおよびそれに用いる管群構造物であると、伝熱管
の外表面に設けられている円盤状の薄板突起物のスリッ
ト形状が、管表面を流れる媒体の流れと平行方向の管軸
に対して左右非対称，あるいは周方向に不均一に形成さ
れていることから、伝熱管からの渦放出形態は不均一に
なり、円盤状の薄板突起物から放出される渦の支配的な
周波数成分は分散・抑制される。これにより、最も支配
的な渦放出周波数成分の強度を、共鳴発生のしきい値よ
り低下させることができ、共鳴発生を防止し騒音を防止
することができるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１およ
び図３から図７を用いて説明する。図１（ａ）および
（ｂ）に本発明を最もよく表している火力発電プラント
における排熱回収ボイラーにおける伝熱管群構造物の水
平方向断面およびそれに用いる伝熱管の水平方向断面
（本発明による実施例１）が示され、図３に本発明の対
象となる火力発電プラントにおける排熱回収ボイラーの
概要が示されている。
び図３から図７を用いて説明する。図１（ａ）および
（ｂ）に本発明を最もよく表している火力発電プラント
における排熱回収ボイラーにおける伝熱管群構造物の水
平方向断面およびそれに用いる伝熱管の水平方向断面
（本発明による実施例１）が示され、図３に本発明の対
象となる火力発電プラントにおける排熱回収ボイラーの
概要が示されている。
【００１４】排熱回数ボイラーは、ダクト１０、過熱器
１１、ドラム１２、再熱器１３、脱硝装置１４、節炭器
１５、蒸発器１６などから構成される。過熱器１１、再
熱器１３、節炭器１５、蒸発器１６は、円盤状の薄板突
起物（フィン）２を管外表面に有する伝熱管１が複数列
に配置された管群である。
１１、ドラム１２、再熱器１３、脱硝装置１４、節炭器
１５、蒸発器１６などから構成される。過熱器１１、再
熱器１３、節炭器１５、蒸発器１６は、円盤状の薄板突
起物（フィン）２を管外表面に有する伝熱管１が複数列
に配置された管群である。
【００１５】図１（ｂ）に示す本実施例１では、管１の
外表面に配し、かつ管半径方向にスリットを設けられた
円盤状又は螺旋状の薄板突起物（フィン）２のスリット
の深さを周方向に不均一に設定している。渦の放出挙動
はスリットの深さが影響するため、スリットの深さを周
方向に不均一とすることにより、管１の後方に放出され
る渦の放出周波数は、深さの異なるスリット毎に異なる
ため、支配的な周波数は広い周波数領域に広がる。
外表面に配し、かつ管半径方向にスリットを設けられた
円盤状又は螺旋状の薄板突起物（フィン）２のスリット
の深さを周方向に不均一に設定している。渦の放出挙動
はスリットの深さが影響するため、スリットの深さを周
方向に不均一とすることにより、管１の後方に放出され
る渦の放出周波数は、深さの異なるスリット毎に異なる
ため、支配的な周波数は広い周波数領域に広がる。
【００１６】これにより、最も支配的な渦放出周波数成
分の強度は、均一な深さのスリットからなる場合に比べ
て低下する。図２（ｃ）に示したように、共鳴発生のた
めには、管群中の音場の減衰以上のエネルギーを持つ渦
の強度が必要となる。本発明の実施例によれば、最も支
配的な渦放出周波数成分の強度が、共鳴発生のしきい値
より低下させることができ、共鳴発生を防止し、騒音防
止が可能になる。また、従来のフィンよりスリットの量
が減少することが可能であり、フィンの表面積が増加す
るため、熱回収効率も高くなる。
分の強度は、均一な深さのスリットからなる場合に比べ
て低下する。図２（ｃ）に示したように、共鳴発生のた
めには、管群中の音場の減衰以上のエネルギーを持つ渦
の強度が必要となる。本発明の実施例によれば、最も支
配的な渦放出周波数成分の強度が、共鳴発生のしきい値
より低下させることができ、共鳴発生を防止し、騒音防
止が可能になる。また、従来のフィンよりスリットの量
が減少することが可能であり、フィンの表面積が増加す
るため、熱回収効率も高くなる。
【００１７】図４および図５に、本発明による第２およ
び第３の実施例を示す。本実施例２では、フィン２のス
リットの管周方向幅を不均一に設定している。本実施例
３では、フィン２のスリットの管周方向間隔を不均一に
設定している。渦の放出挙動はスリットの幅および間隔
に影響するため、スリットの管周方向幅および間隔を不
均一とすることにより、管１の後方に放出される渦の放
出周波数は、深さの異なるスリット毎に異なるため、支
配的な周波数は広い周波数領域に広がる。これにより、
実施例１と同様の効果が得られ、共鳴発生を防止し、騒
音防止が可能になる。
び第３の実施例を示す。本実施例２では、フィン２のス
リットの管周方向幅を不均一に設定している。本実施例
３では、フィン２のスリットの管周方向間隔を不均一に
設定している。渦の放出挙動はスリットの幅および間隔
に影響するため、スリットの管周方向幅および間隔を不
均一とすることにより、管１の後方に放出される渦の放
出周波数は、深さの異なるスリット毎に異なるため、支
配的な周波数は広い周波数領域に広がる。これにより、
実施例１と同様の効果が得られ、共鳴発生を防止し、騒
音防止が可能になる。
【００１８】図６に、本発明による第４の実施例を示
す。今、管断面において、管軸４上の流れの上流方向の
点（Ａ）を基準として、時計周りに角度θを定義する。
管から放出される渦は、θ＝９０度近傍およびθ＝２７
０度近傍から剥離する。第４の実施例では、θ＝９０度
近傍とθ＝２７０度近傍のスリット幅・深さが異なるた
め、θ＝９０度付近から放出される渦とθ＝２７０度付
近から放出される渦の周波数は異なる。そのため、フィ
ン２のスリットがθ＝９０度近傍とθ＝２７０度近傍で
同一の場合に比べ、支配的な渦放出周波数が分散し、そ
の強さも低下する。したがって、共鳴発生を防止でき、
騒音防止が可能になる。
す。今、管断面において、管軸４上の流れの上流方向の
点（Ａ）を基準として、時計周りに角度θを定義する。
管から放出される渦は、θ＝９０度近傍およびθ＝２７
０度近傍から剥離する。第４の実施例では、θ＝９０度
近傍とθ＝２７０度近傍のスリット幅・深さが異なるた
め、θ＝９０度付近から放出される渦とθ＝２７０度付
近から放出される渦の周波数は異なる。そのため、フィ
ン２のスリットがθ＝９０度近傍とθ＝２７０度近傍で
同一の場合に比べ、支配的な渦放出周波数が分散し、そ
の強さも低下する。したがって、共鳴発生を防止でき、
騒音防止が可能になる。
【００１９】図７に、本発明による第５の実施例を示
す。本実施例５では、フィン２のスリットの深さおよび
周方向幅を不均一にし、かつフィン２のスリットを流れ
と平行方向の管軸４に対して非対称になるように設定し
ている。これにより、第１、第２、第３および第４の実
施例により起こる複数の効果が得られる。したがって、
共鳴発生を防止でき、騒音防止が可能になる。
す。本実施例５では、フィン２のスリットの深さおよび
周方向幅を不均一にし、かつフィン２のスリットを流れ
と平行方向の管軸４に対して非対称になるように設定し
ている。これにより、第１、第２、第３および第４の実
施例により起こる複数の効果が得られる。したがって、
共鳴発生を防止でき、騒音防止が可能になる。
【００２０】本発明は、管長手方向に同一形状の薄板突
起物を配した伝熱管を備えた排熱回収ボイラーを想定し
て説明したが、管長手方向に第１から第５の実施例に示
した薄板突起物のうち複数を配した伝熱管を備えた排熱
回収ボイラーあるいは排熱回収ボイラーに用いる管群構
造物でもよい。
起物を配した伝熱管を備えた排熱回収ボイラーを想定し
て説明したが、管長手方向に第１から第５の実施例に示
した薄板突起物のうち複数を配した伝熱管を備えた排熱
回収ボイラーあるいは排熱回収ボイラーに用いる管群構
造物でもよい。
【００２１】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた管群構造物であると、管１の外表面に配した円盤状
又は螺旋状の薄板突起物２において、管半径方向へのス
リットの深さを周方向に不均一にする。また、周方向に
不均一な幅および不均一な間隔のスリットを管半径方向
に有する。これにより、渦放出の最も支配的な周波数成
分を抑制し、共鳴を防止することができる。さらにスリ
ットの量を低減できるため、熱回収効率も増加可能であ
る。さらに、フィン２のスリットを流れと平行方向の管
軸４に対して非対称になるように設定することにより、
放出される渦の支配的な周波数成分を分散・抑制し、共
鳴を防止することができる。これらにより、騒音を充分
防止することができるのである。
れた管群構造物であると、管１の外表面に配した円盤状
又は螺旋状の薄板突起物２において、管半径方向へのス
リットの深さを周方向に不均一にする。また、周方向に
不均一な幅および不均一な間隔のスリットを管半径方向
に有する。これにより、渦放出の最も支配的な周波数成
分を抑制し、共鳴を防止することができる。さらにスリ
ットの量を低減できるため、熱回収効率も増加可能であ
る。さらに、フィン２のスリットを流れと平行方向の管
軸４に対して非対称になるように設定することにより、
放出される渦の支配的な周波数成分を分散・抑制し、共
鳴を防止することができる。これらにより、騒音を充分
防止することができるのである。
【００２２】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、管群の構成を変えることなく、すなわち構造簡単に
して管の周りを流体より放出される渦と容器内に存在す
る気体との気柱共鳴を防止し、騒音を充分防止すること
ができるこの種の管群構造物を得ることができる。
ば、管群の構成を変えることなく、すなわち構造簡単に
して管の周りを流体より放出される渦と容器内に存在す
る気体との気柱共鳴を防止し、騒音を充分防止すること
ができるこの種の管群構造物を得ることができる。
【図１】円盤状の薄板突起物を有する管群構造物の管長
手方向断面図および伝熱管の半径方向断面図（実施例
１）である。
手方向断面図および伝熱管の半径方向断面図（実施例
１）である。
【図２】単管における渦放出形態と渦の放出周波数の特
性を示す特性図である。
性を示す特性図である。
【図３】火力発電プラントにおける排熱回収ボイラーを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す断面図（実施例２）
である。
である。
【図５】本発明の他の実施例を示す断面図（実施例３）
である。
である。
【図６】本発明の他の実施例を示す断面図（実施例４）
である。
である。
【図７】本発明の他の実施例を示す断面図（実施例５）
である。
である。
１…伝熱管、２…円盤状の薄板突起物（フィン）、３…
空気の流れ方向、４…流れと平行な方向の管軸、１０…
ダクト、１１…過熱器、１２…ドラム、１３…再熱器、
１４…脱硝装置、１５…節炭器、１６…蒸発器。
空気の流れ方向、４…流れと平行な方向の管軸、１０…
ダクト、１１…過熱器、１２…ドラム、１３…再熱器、
１４…脱硝装置、１５…節炭器、１６…蒸発器。
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の伝熱管が規則的に配列され、これ
らの伝熱管を支持する支持構造物により一体となった管
群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ前記
伝熱管が、その外表面に円盤状又は螺旋状の薄板突起物
を備えている管群構造物において、 前記薄板突起物に管半径方向のスリットを複数個設ける
とともに、このスリットの形状を、管表面を流れる媒体
の流れと平行方向の管軸に対して左右非対称となるよう
に形成したことを管群構造物。 - 【請求項２】 複数の伝熱管が規則的に配列され、これ
らの伝熱管を支持する支持構造物により一体となった管
群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ前記
伝熱管が、その外表面に円盤状又は螺旋状の薄板突起物
を備えている管群構造物において、 前記薄板突起物に管半径方向のスリットを複数個設ける
とともに、このスリットの形状を周方向に不均一に形成
するようにしたことを特徴とする管群構造物。 - 【請求項３】 複数の伝熱管が規則的に配列され、これ
らの伝熱管を支持する支持構造物により一体となった管
群と、これらを収納する箱型の容器からなり、かつ前記
伝熱管が、その外表面に円盤状又は螺旋状の薄板突起物
を備えている管群構造物において、 前記薄板突起物に、管半径方向のスリットを複数個設け
るとともに、このスリットの深さ若しくはスリットの幅
若しくはスリットの間隔を周方向に不均一に形成するよ
うにしたことを特徴とする管群構造物。 - 【請求項４】 請求項１から３いずれかの項に記載の管
群構造物を備えた排熱回収ボイラー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5898197A JPH10253277A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 管群構造物及び排熱回収ボイラー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5898197A JPH10253277A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 管群構造物及び排熱回収ボイラー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253277A true JPH10253277A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13100044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5898197A Pending JPH10253277A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 管群構造物及び排熱回収ボイラー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253277A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102261854A (zh) * | 2011-09-07 | 2011-11-30 | 思安新能源股份有限公司 | 水泥窑窑尾余热锅炉 |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP5898197A patent/JPH10253277A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102261854A (zh) * | 2011-09-07 | 2011-11-30 | 思安新能源股份有限公司 | 水泥窑窑尾余热锅炉 |
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