JPS6284219A - ス−トブロワ制御装置 - Google Patents

ス−トブロワ制御装置

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JPS6284219A
JPS6284219A JP22378885A JP22378885A JPS6284219A JP S6284219 A JPS6284219 A JP S6284219A JP 22378885 A JP22378885 A JP 22378885A JP 22378885 A JP22378885 A JP 22378885A JP S6284219 A JPS6284219 A JP S6284219A
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boiler
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Tatsujiro Ishida
石田 龍二郎
Shigeyoshi Kawano
川野 滋祥
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えばボイラ装置や分解改質炉などに付設さ
れるスートブロワの制御装置に係り、前記装置の機能を
健全に維持するためにスートブロワの起動個所を決定す
る演算器を備えたスートブロワ制御装置に関する。
〔発明の背景〕
通常のボイラ装置は、火炉氷壁部およびそれに接続した
ガス通路内に過熱器、再熱器6節炭器などの熱交換器が
配置されており、これら熱交換器に供給された水や蒸気
などの被加熱流体が、火炉内で生成した高温の燃焼ガス
によって加熱されるようになっている。
このボイラ装置を運転していると、前記熱交換器の伝熱
面に灰や煤などが付着、堆積して、伝熱m<おける熱交
換性能が低下する。さらkそれに伴って火炉出口の燃焼
ガス温度が上昇したシ、過熱器の蒸気の昇温、昇圧度が
低下するのに伴ってスプレー注入流量が低下したり、再
熱器での吸熱量が不足するため、過度に再循環ガス量を
投入しなければならなかつ念シ、ボイラ出口ガス温度が
過度に上昇したりしてボイラ状態が不健全になるなどの
種々のトラブルを生じる。
そのため適切な時期に、蒸気を噴射媒体とするスートブ
ロワを起動させて、熱交換器の伝熱面に付着している灰
や煤などを除去する必要がある。
従来、スートブロワ起動個所の決定およびそのタイミン
グは、各熱交換器の伝熱面における汚れ状態を推算し、
その汚れの大きさをCRTで画面表示して、汚れの程度
が大きな個所に対して運転員がスートブロワ起動指令を
出していた。
ところがこのようなスートブロワ制御装置では、次のよ
うな問題点がある。
(1)運転員が常時CRTの画面を監視しなければなら
ないから、運転員の作業能率が悪い。
(2)本来、スートブロワは、蒸気温度が不安定になる
ことを防ぐために起動するものであって、伝熱面の汚れ
の程度のみで起動されるべきものではない。つまり、蒸
気温度が不安定になり、かつ、伝熱面の汚れの程度が大
きい時のみスートブロワを起動させるべきである。従来
の制御装置はこの点に関する機能を備えておらず、ただ
単に汚れ程度のみで起動判断を行なっていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は1、上記した従来技術の欠点を解消し、
スートブロワを付設している装置の蒸気温度が不安定に
なることなく、しかも効率の良いスートブロワ制御装置
を提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、熱交換器の伝熱
面汚れ状態を演算する汚れ状態演算器と汚れ状態優先度
設定器からの信号によってスートブロワの起′動優先度
を演算する汚れ状態優先度演算器と、熱交換器の運転状
態を演算するボイラ状態演算器とボイラ状態優先i設定
器からの信号によってスートブロワの起動憂先度を演算
するボイラ状態優先度演算器と、前記汚れ状態優先度演
算器から出力される汚れ状態優先度と、前記ボイラ状態
優先度演算器から出力されるボイラ状態優先度を乗じて
合成優先度を演算する合成優先度演算器を設け、合成優
先度のうち高い方をスートブロワ起動優先度とするスー
トブロワ起動個所決定演算器とを備えていることを特徴
とする。
〔発明の実施例〕
次に本発明の実施例を図とともに説明する。第8図は実
施例に係るスートブロワ、制御装置を備えたボイラ装置
の概略構成図である。
図中の1はボイラ装置で、火炉2で発生した高温の燃焼
ガスは、誘引通風機11によって生じた圧力差により熱
交換器群すなわち火炉氷壁部12、過熱器3、再熱器4
、節炭器5を順次通過し、熱交換器中の水、蒸気に熱を
与え、さらに空気予熱器7を通過して系外へ排出される
燃料である石炭は給炭機21から8微粉炭機9に供給さ
れ、その後微粉炭管13.パー力風箱8を逼ってバーナ
15で燃焼される。一方、燃焼用空気は、押込み通風機
10により主風道17を通り、微粉炭機9を経て微粉炭
を同伴してバーナ15に供給される。
再循環ガスは、通風機14により再循環ガス煙道26を
通シホツパ−25から火炉2に入る。
再循環ガス量は、再循環ガス流量調節弁24によって制
御される。
被加熱流体である水は、給水ポンプ6により節炭器5に
送られ、さらに火炉氷壁部12、過熱器3を通ることに
より吸熱し昇温して、高温、高圧の蒸気となり主蒸気管
18を通って系外の高圧タービン(図示せず)に送られ
る。
高圧タービンで使用されて低温、低圧となった蒸気は、
低温再熱蒸気管19を通って再熱器4に入り吸熱し、再
び高温、高圧となり、高温再熱蒸気管20で系外の低圧
タービン(図示せず)に送られる。なお、過熱器3内で
の蒸気温度を制御する必要がある場合は、スプレー23
により低温の水が過熱器3の蒸気に注入される。
高温再熱気管20へ送られる蒸気の温度、圧力が規定値
以下で、ちる場合には、再熱器4での伝熱効率を向上す
るため、再循環ガス流量調節弁24により再循環ガス量
を増加させる。
また、火炉出口22でのガス温度が高、すぎる場合には
、過熱器3の材質、寿命に悪影辱を与えるので、再循環
ガス流!調節弁24を閉じて再循環ガス量を少なくする
さらにボイラ出口16でのガス温度が規定値より高けれ
ば、ボイラ効率が低くなっていることを示す。
前述のスプレー23により過熱器3に注入されるスプレ
ー量(−膜化するため、スプレー量と主蒸気Iの比、す
なわちスプレー比をとる)、再循環ガス量(−膜化する
ため、再循環ガス量と燃焼によるガス量の比、すなわち
再循環ガス量比をとる)、火炉出口22のガス温度、ボ
イラ出口16のガス温度をこの実施例ではボイラ運転状
態と定義する。
このようなボイラ装置1において、供給された微粉炭を
バーナ15で燃焼するととKより、前述のように火炉氷
壁部12.過熱器3.再熱器4゜節炭器5の伝熱面上に
灰や煤などが付着、堆積し、伝熱効率が低下するととも
に、ボイラの運転状態が不健全になる。前述の付着した
灰や煤などを吹きはらうため、各熱交換器に対応してス
ートブロワ27が配置されているが、第8図では図面の
複雑化を避けるため節炭器5に対応したスートブロワ2
7のみ図で示している。
次にスートプロ、ワ制御装置について説明する。
燃焼ガスの性状を把握のため、ボイラ出口16にガス温
度計30および酸素濃度計31が設けられている。
バーナ15に供給する燃焼用空気量を測定するために主
風道17には空気流量計33.ホッパー25に供給する
燃焼ガス量を測定するために再循環ガス煙道26にはガ
ス流量計34.乾球温度計44ならびに湿球温度計45
を内蔵した空気状態測定箱28がそれぞれ配置されてい
る。
給水ポンプ6の給水系状の出口側には給水流量計35が
、スプレ−230入口@にはスプレー用給水流址計40
とスプレー用給水温度計41が、低温再熱蒸気管19の
出口側には流量推定のための低温再熱蒸気圧力計43が
それぞれ配置されている。
また、各熱交換器の入口側と出口側には、水や蒸気の性
状を把握するため温度計と圧力計が設けられているが、
図面の簡略のために第8図では節炭器5に関係するもの
だけ図示した。すなわち、節炭器5の入口側には入口温
度計36と圧力計37が、また出口側にも出口温度計3
8と圧力計39がそれぞれ配置されている。
給炭器21の出口側には給炭置針42が設けられ、さら
に微粉炭の燃焼性状を把握するだめの石炭性状設定器4
6が石炭供給経路上に配置されている。
第2図に示すように、スートブロワ制御部本体100に
は再循環ガス流量調節弁24.ガス温度計30.酸素濃
度計31.空気流量計33.ガス流量計34.給水流量
計35.入口温度計36゜圧力計37.出口温度計38
.圧力計39.スプレー用給水流量計40.スプレー用
給水温度計41゜給炭置針42.低温再熱蒸気圧カ計4
3.乾球温度計44.湿球温度計45などからの検出信
号と、石炭性状設定器46からの設定信号がそれぞれ入
力されるようになっている。
次にスートブロワ制御部本体100の概略構成について
第1図とともに説明する。同図に示すように伝熱面の汚
れ状態演算器!0!と汚れ状態優先度設定器103とが
一対になって、汚れ状態優先度演算器104に信号入力
されるようになっている。また、ボイラ状態演算器10
2とボイラ状態優先度設定器105とが一対になって、
ボイラ状態優先度演算器106に信号入力されるように
なっている。前記汚れ状態優先度演算器104は、伝熱
面の汚れ状態の点から判断してスートブロワの起動優先
度を演算する機能を有している。一方、ボイラ状態優先
度演算器106は、ボイラ状態の点から判断してスート
ブロワの起動優先度を演算する機能を有している。
さらに前記汚れ状態優先度演算器104(!l−ボイラ
状態優先度演算器106との信号入力により ミニマム
型多値論理演算を行う合成状態優先度演算器107と、
その演算器107とボイラ状態演算器102からの信号
によりスートブロワの起動個所を決定するスートブロワ
起動個所決定演算器108を備えている。
スートブロワ制御部本体100(スートブロワ起動個所
決定演算器10B)からの駆動信号はスートブロワ駆動
装置29に入力され、それによって選択されたスートブ
ロワ27が起動する仕組になっている。
前記汚れ状態演算器101は、伝熱面の汚れ状態を監視
する各検出器からの信号に基いて火炉氷壁部12.過熱
器3.再熱器4および節炭器5の伝熱面汚れ状態を演算
する。
伝熱面の汚れ状態を演算するための計算式は、Kf =
亙L(1) s ここで、 Kf;汚れ状態指数 Uc;現状熱貫流率 U3;基準状態熱貫流率 さらに、Ucは下式により求められる。
ここで、 A;熱交換器の伝熱面積 Q;吸熱量 Δt;対数対数平均度温 度差面積Aは設計データにより求められる。
吸熱量Qは、 FXH(Tsi、Psi) +Q= H(Tso、Ps
o) XF   f3)により求められる。
ここで、 F;水・蒸気流量 H;エンタルピー算出式 Ts e Ps ;水・蒸気の温度・圧力であり、サフ
ィックスtooは入口側、出口側を示す。
対数平均温度差Δtは、向流の場合で、ここで、 Tg;  ガス温度であり、ieoは入口側、出口側を
示す。
水・蒸気温度Tsi、Tsoは、各熱交換器の出入口に
配置されている温度計で、節炭器5でいえば、出口温度
計38.入口温度計36により測定する。
ガス温度TgLTgoは、次の計算式により求まる。
ここで、 Cpg ;ガス比熱(定数) Wg;ガス流量 ガス温度計30での測定値を節炭器5の出口ガス温度T
goとし、前記(3)式により求められ九節炭器5の吸
熱量Qと、ガス流量Wgにより、節炭器50入ロガス温
度Tgiを算出する。同様にこの節炭器50入ロガス温
度Tgiを再熱器4の出口ガス温度として、再熱器4の
入口ガス温度を算出し、最終的には過熱器3の入口ガス
温度、すなわち火炉出口22のガス温度を推算すること
ができる。
ガス流iWgは、ガス流量計34による再循環ガス量、
空気流量計33による燃焼用空気量、乾球温度計44な
らびに湿球温度計45による空気性状データ、給炭量針
42による供給石炭量および石炭性状設定器46からの
信号に基いて演算される。なお、このガス流量の具体的
な測定方法は、日本工業規格の「陸用ボイラの熱勘定方
式J (JISB  8222)  に詳述されている
ので、ここではその説明を省略する。
前記(1)式のUssは下記により求められる。
Da = f (Tg、 Ts、 Vg、 Vs ) 
      (6)ここで、 vg:ガス流速 U3;水、蒸気流速 前記ボイラ状態演算器102では、前記(5)式に基い
て求められた火炉出口22のガス温度、ガス温度計30
によるボイラ出口16のガス温度、スプレー用給水流量
計40と給水流量計35からの信号によるスプレー量と
給水流量(=主蒸気量)の比、給炭量針420石炭性状
設定器46.空気流量計33.乾球温度計44ならびに
湿球温度計45からの信号に基いて算出される燃焼ガス
量と、ガス流量計34による再循環ガス量の比(再循環
ガス量比)、および全検出器からの信号により算出され
るボイラ効率を演算・収集する。
なお、人出熱法によるボイラ効率は、下記によって求め
られる。
このボイラ効率の算出については、日本工業規格の「陸
用ボイ、うの熱勘定方式J(JIS B 8222)に
詳述されているので、ここではその説明を省略する。
汚れ状態優先度設定器103では、各熱交換器の伝熱面
汚れ状態の程度に応じて0から1までの間の数値を算出
、設定できるようになっている。
汚れ状態優先度とは、他の熱交換器に対する当該熱交換
器のスートブロワ起動優先度を意味する。
各熱交換器における汚れ状態優先度(g)と汚れ状態指
数(Kf)との関係について第3図とともに説明する。
同図(a)は火炉氷壁部12の特性図、同図(I))は
過熱器3の特性図、同図(c)は再熱器4の特性図、同
図(d)は節炭器5の特性図である。
この図における特性線の傾斜角(勾配)および上下限値
は、熱交換器および運転状態によって異なり、シミレー
ショ/や運転員の経験などによって設定される。 。
汚れ状態優先度演算器104では、汚れ状態演算器10
1よりの信号Kjfと、汚れ状態優先度設定器103に
より汚れ状態優先度Yjを算出する。
この優先度Yの算出を図式化したのが8g4図で、図示
のKflおよびKfuは汚れ状態指数の下限値ならびに
上限値、YlおよびYuは優先度の下限値および上限値
である。
この図から明らかなように Kfj<Kjflの場合はYj=YjIK f l <
 Kfj<Kjfuの場合はYj=αjKfj+βjj Kf>Kfuの場合はYj=゛Yju となる。なおjは、熱交換器の種焔をあられす。
ボイラ状態優先度設定器105では、ボイラ状態の不健
全度に応じてOから1までの間の数値を算出・設定でき
るようになっている。ボイラ状態優先度とは、汚れ状態
優先度に対して、ボイラ状態からみてスートブロワ起動
優先度のチェック機能を意味する。
本実施例では主蒸気量に対する過熱器スプレー量比9節
炭器出ロガス量に対する再循環ガス量の比、および火炉
出口のガス温度なボイラ状態と定義する。
この過熱器スプレー量比は火炉氷壁部での吸熱量の上昇
と過熱器での吸熱量の低下、再循環ガス量比は火炉氷壁
部での吸熱量の低下、再熱器での吸熱量の上昇に関係す
る。
これら各検出値、算出値とスートブロワ起動優先度との
関係を示すのが第5図で、同図(a)はスプレー量比に
よるボイラ状態とスートブロワ起動優先度との関係を示
す特性図で、第3図(a)に示す火炉氷壁部の汚れ状態
指数と汚れ状態優先度との特性と関係している。第5図
(b)はスプレー量比によるボイラ状態とスートブロワ
起動優先度との関係を示す特性図で、第3図(b)に示
す過熱器汚れ状態指数と汚れ状態優先度との特性と関係
している。
第5図(c)は再循環ガス量比によるボイラ状態とスー
トブロワ起動優先度との関係を示す特性図で、第3図(
c)に示す再熱器汚れ状態指数と汚れ状態優先度との特
性と関係している。第5図(d)は再循環ガス量比によ
るボイラ状態とスートブロワ起動優先度との関係を示す
特性図で、第3図(d)に示す節炭器汚れ状態指数と汚
れ状態優先度との特性と関係している。
つまり、第5図(a)に示すように、スプレー量比がス
プレー基準値よりも大きい場合は、火炉水壁部12に関
与する量となり、第5図(a)の関数を用いる。
スプレー量比が第5図(b)に示す様に、スプレー基準
値よりも小さい場合は、過熱器3に関与する量となり、
第5図(b)の関数を用いる。
また、再循環ガス量比が第5図(c) K示す様に、再
循環ガス量基準値よりも大きい場合は、再熱器4に関与
する量となり、第5図(e)の関数を用いる。
再循環ガス量比が第5図(d)に示す様に、再循環ガス
量基準値よりも小さい場合は、火炉氷壁部12に関与す
る量となり、第5図(d)の関数を用いる。
ボイラ状態優先度演算器106では、ボイラ状態演算器
102からのボイラ状態Zjと、ボイラ状態優先度設定
器105からの関数によりボイラ状態優先度Xjを演算
する。
この場合、火炉氷壁部12に関与するボイラ状態が2通
りボイラ状態優先度設定器105で設定されるが、スプ
レー証比がスプレー基準値よりも大きく、再循環ガス量
比が再循環ガス基準値よりも小さい場合は、ボイラ状態
優先度演算a106で演算される2通りのスートブロワ
起動優先度のうち、値の大きい方がボイラ状態火炉スー
トブロワ起動優先度とする。
なお、過熱器3.再熱器4については各々1通りのスー
トブロワ起動優先度が得られるが、節炭器5については
本実施例では定義しない。
合成状態優先度演算器107では、汚れ状態優先度演算
器104およびボイラ状態優先度演算器106からの信
号により、各熱交換器j毎に汚れ状態優先度とボイラ状
態優先度とを乗じて合成優先度を演算し、この合成優先
度の内大きい優先度をスートブロワ起動優先度にする。
第6図は合成状5態優先度演算器107による演算結果
の1例を示す図で、図中の・印は汚れ状態優先度演算器
104からそれぞれ出力された汚れ状態に関する優先度
、O印はボイラ状態優先度演算器106からそれぞれ出
力されたボイラ状態に関する優先度を示しており、・印
の201は火炉汚れ状態優先度、○印の202は火炉出
口ガス温度優先度で、両者とも火炉氷壁部に関係するか
らその項目め同一線上に示されている。・印の203は
過熱器汚れ状態優先度、○印の204はスプレー流量比
優先度で、両者とも過熱器に関係するからその項目の同
一線上に示されている。・印の205は再熱器汚れ状態
優先度、O印の206は再循環ガス量比優先度で、両者
とも再熱器に関係するからその項目の同一線上に示され
ている。・印の207は節炭器汚れ状態優先度を示して
いる。
1つの熱交換器に関して伝熱面の汚れ状態優先度とボイ
ラ状態優先度とが乗算され、その結果、合成優先度20
8から211の内最も高い優先度が自動的に選択される
。すなわち第6図の場合には過熱器の合成優先度209
が選択されることになる。
スートブロワ起動個所決定演算器108では、ボイラ状
態演算器102からのボイラ効率信号と、合成状態優先
度演算器107からの信号により、スートブロワ起動個
所を決定する。
すなわち、ボイラ効率が予め設定されている値よりも低
くなった時、合成状態優先度が最も大きな値を示す個所
をスートブロワ起動個所と決定する。この様子を示すの
が第7図で、第6図に示すように合成状態優先度の比較
結果、第7図に*印のついた合成優先度209が選択さ
れ、過熱器に対応している図示していないスートブロワ
が駆動して、過熱器3の伝熱面が清浄される。
このように複数の熱交換器のうちから最もスートブロワ
を稼動する必要のある1つの熱交換器を選定して伝熱面
の清浄を行なったのち、再び各検出器からデータを収集
して同様のプロセスでスートブロワ稼動個所を選定する
また、i@6図に示すように合成状態優先度の演算結果
で各熱交換器毎に高い優先度のものをそれぞれ選択して
、その選択されたもののうち優先度の高い順にスートブ
ロワを稼動し、その後再び各検出器からデータを収集し
て同様のプロセスでスートブロワ稼動個所を選定するこ
ともできる。
〔発明の効果〕
本発明は前述の構成になっており、合成優先度の高い伝
熱面から清掃されるので効率よくスートブロワの制御が
でき、しかも蒸気温度が不安定になることがなく、清掃
のために使用される蒸気量を最小限におさえることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図はすべて本発明の詳細な説明するためのもので、第1
図はスートブロワ制御装置のブロック図、第2図はスー
トブロワ制御本体のブロック図、第3図(a) 、 (
b) 、 (c) 、 (d)は各熱交換器における汚
れ状態優先度と汚れ状態指数との関係を示す特性図、第
4図は汚れ状態優先度の算出を図式化した説明図、第5
図(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d)は各検
出値、算出値とスートブロワ起動優先度との関係を示す
特性図、第6図は合成状態優先度演算器による演算結果
の1例を示す説明図、第り図はスートブロワ起動個所決
定演算器による演算結果の1例を示す説明図、第8図は
実施例に係るスートブロワ制御装置を備えたボイラ装置
の概略構成図である。 1・・・・・・ボイラ装置、3・・・・・・過熱器、4
・・・・・・再熱器、5・・・・・・節炭器、27・・
・・・・スートブロワ、30・・・・・・ガス温度、3
1・・・・・・t!l素濃度計、33・・・・・・空気
流量計、34・・・・・・ガス流量計、35・・・・・
・給水流量計、36・・・・・・温度計、37・・・・
・・圧力計、3B・・・・・・温度計、39・・・・・
・圧力計、40・・・・・・スプレー用給水流ff1B
′f、41・・・・・・スプレー用給水己度計、42・
・・・・・給炭量針、43・・・・・・低温再熱蒸気圧
力計、44・・・・・・乾球温度計、45・・・・・・
湿球温度計、46・・・・・・石炭性状設定器、100
・・・・・・スートブロワ制御部本体、101・・・・
・・汚れ状態演算器1..102・・・・・・ボイラ状
態演算器、103・・・・・・汚れ状態優先度設定器、
104・・・・・・汚れ状態優先度演算器、105・・
・・・・ボイラ状態優先V設定器、106・・・・・・
ボイラ状態優先度演算器、107・・・・・・合成状態
優先度演算器、108・・・・・・、スートブロワ起動
個所決定演算器、208.209.210,211  
川・・・合成優先度。 帛2図 尼3図 +01             (b)(C)   
           (d)第4図 乃11褐数kf 図面の浄書ぐ内容に変更なし) 第5図 ((1)           (b)(C)    
       (d) 第6図 罫 第7図 第8図 手続術1″J正書(方式) 昭和61年1月31日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱交換器の伝熱面汚れ状態を演算する汚れ状態演算器と
    汚れ状態優先度設定器からの信号によつてスートブロワ
    の起動優先度演算する汚れ状態優先度演算器と、熱交換
    器の運転状態を演算するボイラ状態演算器とボイラ状態
    優先度設定器からの信号によつてスートブロワの起動優
    先度を演算するボイラ状態優先度演算器と、前記汚れ状
    態優先度演算器から出力される汚れ状態優先度と、前記
    ボイラ状態優先度演算器から出力されるボイラ状態優先
    度とを乗じて合成優先度を演算する合成優先度演算器を
    設け、合成優先度のうち高い方をスートブロワ起動優先
    度とするスートブロワ起動個所決定演算器とを備えてい
    ることを特徴とするスートブロワの制御装置。
JP22378885A 1985-10-09 1985-10-09 ス−トブロワ制御装置 Granted JPS6284219A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22378885A JPS6284219A (ja) 1985-10-09 1985-10-09 ス−トブロワ制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021042870A (ja) * 2019-09-06 2021-03-18 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 ボイラ管群付着灰除去システム

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