某燃煤站鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計

摘要：此設(shè)計為主要是為了某小型燃煤電站鍋爐煙氣除塵設(shè)計的一套

系統(tǒng)。根據(jù)燃煤煙氣中粉塵的特點，設(shè)計煤量392.3kg/h, 排煙溫度160℃，煙氣密度（標(biāo)態(tài)）1.37kg/m3，及排放要求初步選擇了除塵器類型。選擇LD14-56機械振打袋式除塵器。通過一系列除塵系統(tǒng)使最終排出的煙氣達到鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/m3。

關(guān)鍵詞：燃煤站鍋爐煙氣；袋式除塵；機械振打

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一、 設(shè)計題目

某小型燃煤電站鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計

二、 設(shè)計資料

當(dāng)?shù)卮髿鈮海?01.86 KPa

1） 鍋爐型號：FG-35/3.82-M型（35t蒸氣/h）； 2） 設(shè)計耗煤量： 392.3 kg/h； 3） 排煙溫度：160℃；

4） 空氣過剩系數(shù)：α= 1.2 ； 5） 煙氣密度（標(biāo)態(tài)）：1.37kg/m3 6） 室外空氣平均溫度；4℃； 7） 鍋爐出口前煙氣阻力：1200Pa； 8） 煙氣其他性質(zhì)按空氣計算；

9） 燃煤組成： C=53.9% H=4.08% S=0.51% N=0.77% O=16.26% 水分

=19.03% 灰分=5.46% ，排灰系數(shù)28%； 10）

按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/m3。

三、 設(shè)計目的

根據(jù)所學(xué)的知識，通過這次的設(shè)計對課程系統(tǒng)的理解與充分的消化。能更好的運用到理論上學(xué)到的知識，來解決此次的課程設(shè)計問題。并且通過設(shè)計，了解到了工程中的設(shè)計容、方法與步驟，再加上大量的翻閱書籍

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來幫助我們更加的系統(tǒng)的完成計算，繪圖、編寫設(shè)計書，提高了自我的能力。

四、 設(shè)計要求

（一）編制一份設(shè)計說明書，主要容包括：

1) 引言

2) 方案選擇和說明（附流程簡圖） 3) 除塵（凈化）設(shè)備設(shè)計計算

4) 附屬設(shè)備的選型和計算（集氣罩、管道、風(fēng)機、電機） 5) 設(shè)計結(jié)果列表 6) 設(shè)計結(jié)果討論和說明 7) 注明參考文獻和設(shè)計資料

（二）繪制除塵（凈化）系統(tǒng)平面布置圖、立面布置圖、軸測圖 （三）繪制除塵（凈化）主體設(shè)備圖

五、設(shè)計容

5.1 引言

目前，在國把大氣污染與空氣污染往往當(dāng)作同一詞使用，即指廠房部或其他勞動場所和活動場所的空氣污染問題。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類在大量消耗能源的同時，將大量廢氣、煙塵雜質(zhì)排入環(huán)境大氣，嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境的質(zhì)量，尤其在人口稠密的城市和大規(guī)模排放源的附近區(qū)域更為突出。

在燃煤的電廠中，生產(chǎn)性粉塵是指在生產(chǎn)中形成的，能較長時間飄浮在作業(yè)場所空氣中的固體微粒。主要有輸煤系統(tǒng)作業(yè)場所漂浮的煤塵，鍋爐運行中產(chǎn)生的、鍋爐檢修中接觸的鍋爐塵，干式除塵器運行、干灰輸送系統(tǒng)及粉煤灰綜合利

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用作業(yè)場所的粉塵，電焊操作產(chǎn)生的電焊塵，采用濕法、干法脫硫工藝的制粉制漿系統(tǒng)產(chǎn)生的石灰、石灰石粉塵及石膏干燥系統(tǒng)、脫硫廢渣利用拋棄系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵。對于其中產(chǎn)生的粉塵分散度越高，即粉塵粒徑越小，其在空氣中的穩(wěn)定性越高，在空氣中懸浮越持久，工人吸入的機會越多，對人體危害越大。呼吸性粉塵可沉淀在呼吸性的支氣管壁和肺泡壁上。長期吸入生產(chǎn)性粉塵易引起以肺組織纖維化為主的全身性疾病。

本設(shè)計為某燃煤電站鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)設(shè)計。 5.2方案選擇和說明

5.2.1 除塵器性能指標(biāo)

表5-2除塵器性能指標(biāo)

適用的粒徑

除塵器名稱 慣性除塵器 旋風(fēng)除塵器 水浴除塵器 電除塵器 袋式除塵器 文丘里除塵器

圍（?m） 20-50 5-15 1-10 0.5-1 0.5-1 0.5-1

效率（%） 50-70 60-90 80-95 90-98 95-99 90-98

阻力（Pa）

300 800 600 1000 50 1000

設(shè)備費 少 少 少 多 中上 少

運行費 少 中 中下 中上 大 大

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除塵器的主要性能指標(biāo)還包括了除塵效率、壓力損失、處理氣體量與負荷適應(yīng)性等幾個方面。

5.2.2 除塵器的選擇

在選擇除塵器時，要先完全考慮以下方面：

（1）除塵器的除塵效率（各種除塵器對不同粒徑粉塵的除塵效率見表2）； （2）選用的除塵器是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度；

（3）注意粉塵的物理特性（例如黏性、比電阻、潤濕性等）對除塵器性能 有較大的影響

另外，不同粒徑粉塵的除塵器除塵效率有很大的不同；

（4）氣體的含塵濃度較高時，在靜電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力 的出凈化設(shè)備，去除粗大粉塵，以使設(shè)備更好地發(fā)揮作用； （5）氣體溫度和其他性質(zhì)也是選擇除塵設(shè)備時必須考慮的因素； （6）所捕集粉塵的處理問題；

（7）設(shè)備位置，可利用的空間、環(huán)境條件等因素；

（8）設(shè)備的一次性投資（設(shè)備、安裝和施工等）以及操作和維修費用等經(jīng) 濟因素。

綜合考慮對除塵效率的要求、燃煤的性質(zhì)及經(jīng)濟成本等宜選用袋式除塵器。 5.3設(shè)計依據(jù)

（1）《除塵器手冊》 （ 殿印 王純 主編---化工工業(yè)） （2）《除塵工程設(shè)計手冊》（ 殿印 王純 主編---化工工業(yè)） 5.4 設(shè)計計算和配套設(shè)備的選擇

5.4.1概述

燃煤電站煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計計算包括：各設(shè)備管道壓力損失及布置，除塵器，

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風(fēng)機等處理系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計。

5.4.2設(shè)計計算

（1）基本數(shù)據(jù)

燃煤電站日輸入配合煤392.3噸。從鍋爐排出煤氣經(jīng)冷凝洗滌除去焦油，奈，苯，氨等物質(zhì)，經(jīng)過換熱器后進入燃燒室進行燃燒，產(chǎn)生煙氣。煤氣的組成（質(zhì)量比）如下：C=53.9% H=4.08% S=0.51% N=0.77% O=16.26% 水分=19.02% 灰分=5.46%，空氣過剩系數(shù)為1.2，煤氣燃燒后的煙氣溫度為160℃。 （2）煙氣排放量以及組成

表5-4 煙氣排放量及組成

各組分 C H O N S H2O 灰分

體積（×103m3）

539 40.8 162.6 7.7 5.1 190.2 .60

需氧量（m3）

44.92 40.80 10.16 0.55 0.16 10.57

產(chǎn)生煙氣量（m3）

44.92 10.2 -5.08125

0 0.16 0

產(chǎn)生煙氣量

CO2

44.92 0 0 0 0 0

H2O

0 20.4 0 0 0 10.57

SO2

0 0 0 0 0.16 0

N2

0.00 0.00 0.00 0.28 0.00 0.00

理論需氧量：44.92+10.2+（-5.08）+0.16=50.19m3 理論空氣量：50.19×（3.76+1）=238.93m3 實際空氣量：238.93×1.2=286.72m3 過剩空氣量：286.72－238.93=47.79m3

理論煙氣量：44.92+30.97+0.16+0.28+188.7=265.04m3 總煙氣量: (265.04+47.79)?22.4?0.001=7.01m3 乘以用煤量：7.01?392.3=2750m3/h=0.76m3/s

1kg煙氣中的灰分 ：40?0.28?203.8=2282.56g/h=0.63g/s

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煙氣含塵濃度：

1.67?2.32 0.765.4.4確定除塵器、煙囪的計算及管道的計算和布置

（1）管道計算

粉塵的性質(zhì)為粉煤灰。工藝流程圖如下：

燃煤電站工藝流程圖

已知在鍋爐中的溫度為160℃，即T=433.15 K 情況下。 煤氣總流量為：Q?2750m3/h?0.76m3/s 所以煤氣在標(biāo)況下： 管段（1-2） Q1?2?0.76?433.15?1.205m3

273.1?1.20Q?0.357m 根=3.14?12?v查設(shè)計手冊取管道中氣速v=12m/s，可得 d1-2=

據(jù)實際管道情況，管道為氣體如果速度小于12m,則有粉塵堵塞管道，為保證速度不小于12，取d1-2 =0.34m 實際流速 V實?4Q4?1.205??13.28m/s ?d23.14?0.342管段（3-4） 標(biāo)況下溫度為1,150℃，即T=423.15 K

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Q3?4?0.76?423.15?1.177m3

273.1?1.20Q?0.357m 根據(jù)實際管道情=管道中氣速v=12m/s，可得 d3-4=?v3.14?12況， 取d3-4 =0.34m 實際流速 VQ4?實?4?d2?1.1773.14?0.342?12.97m/s 管段（5-6） 標(biāo)況下溫度為130℃，即T=403.15 K Q5?6?0.76?403.15273.15?1.122m3

管道中氣速v=14m/s，可得 d5-6=4Q4?1.205?v=3.14?12?0.357m況，

取d5-6 =0.34m 實際流速 V實?4Q?d2?4?1.1223.14?0.342?12.36m/s 管段（7-8） 標(biāo)況下溫度為130℃，即T=403.15 K Q7?8?0.76?403.15?1.122m3273.15

管道中氣速v=12m/s，可得 d7-8=4Q4?1.205?v=3.14?12?0.357m況， 取d7-8 =0.34m 實際流速 VQ實?4?d2?4?1.1223.14?0.342?12.36m/s 5.5 管道壓力損失的計算

根據(jù)已知的數(shù)據(jù)：煤氣在標(biāo)況下的密度??1.37kg/m3

160℃時，煙氣密度??0.86kg/m3

150℃時，煙氣密度??0.88kg/m3 130℃時，煙氣密度??0.93kg/m3

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根據(jù)實際管道情根據(jù)實際管道情 --

130℃時，煙氣密度??0.93kg/m3

5.5.1 沿程壓力損失

管段1～2，在操作條件下

?g?0.86kg/m3，L?10m,d?0.34m,v?13.28m/s,??0.012（鍍鋅管）

?p1?22L?gv100.86?13.282???0.012???26.8Pa

D20.342

管段3～4在操作條件下

?g?0.88kg/m3，L?15m,d?0.34m,v?12.97m/s,??0.012（鍍鋅管）

2L?gv150.88?12.972???0.012???39.2Pa

D20.342?p3?4

管段5～6，在操作條件下

?g?0.93kg/m3 L?15m,d?0.34m,v?12.36m/s,??0.012（鍍鋅管）

?p5?6

管段7～8 在操作條件下

2L?gv150.93?12.362???0.012???37.6Pa

D20.342?g?0.93kg/m3 L?20m,d?0.34m,v?12.36m/s,??0.012（鍍鋅管）

?p5?62L?gv200.93?12.362???0.012???50.1Pa

D20.342整理數(shù)據(jù)表格如下：

表5-5管道壓力損失

標(biāo)況下

管段

體積

1-2

0.76

密度 1.37

管道中 體積 1.205

密度 0.86

摩擦阻力系數(shù) 0.012

管道長度 10

氣體流速 13.28

摩擦阻力損失 26.8

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3-4 5-6 7-8

1.177 1.122 1.122

0.88 0.93 0.93

0.012 0.012 0.012

15 15 20

12.97 12.36 12.36

39.2 37.6 50.1

總摩擦壓力損失為：

?P???P?26.8?39.2?37.6?50.1?153.7 5.5.2局部壓力損失

管段1-2 查表可知：集氣罩?1?0.11(??90?)， 彎頭?2?0.18(??90?)

?PW1?2????v12?220.86?13.282?(0.11?0.18)??21.99 Pa

2管段3-4 彎頭?3??4?0.18(??90?) 使用2個

?PW3?4???2?v3?420.88?12.972?0.18?2??26.65 Pa

2管段5-6 彎頭?5??6?0.18(??90?) 使用2個

?PW5?6???2?v5?620.93?12.362?0.18?2??25.57 Pa

2管段7-8 風(fēng)帽選h/D??0.5, 查表得：?7?1.30

?PW7?8???2?v7?820.93?12.362?1.30??92.35 Pa

25.6 袋式除塵器的設(shè)計計算 （1）確定煙氣溫度 為130 ℃ （2）濾料的選擇 采用聚丙烯濾料 （3）計算過濾面積： A?Q 60vf Q?2750m3/h Vf?1.0m/min 所以有： A?2750?45.8m2

60?1.0（4）確定過濾袋數(shù) 取單個濾袋直徑 D?200mm 單個濾袋L?3m

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n?

A45.8??24.3 ?DL3.14?0.2?3為了布置方便取n=25，采用5×5排列，則實際的過濾速度：

v?Q0.76??0.016m/s A25?3.14?0.2?3(5)濾袋的排列和間距

濾袋的排列采用長方形排列，每組5×5排列，濾袋間距選取250mm，邊排濾袋和殼體距離也留有800mm寬的人行道。

(6)確定氣體分配室

為保證氣體均勻地分配各個濾袋，氣體分配室應(yīng)該有足夠的空間，凈空高不應(yīng)小于1000-1200mm.氣體分配室的截面積按下式計算：

F?（3-8）

Q vivi氣體分配室的進口氣速。一般取1.5～2.0m/s.此處取1.5m/s

Q袋式除塵器的處理氣量。m3/s

F?（7）確定排氣管直徑

0.76?0.51m2 1.5排氣管直徑按排氣速度為2～5m/s確定?；叶犯叨雀鶕?jù)粉塵的性質(zhì)而選取的灰斗傾斜角進行計算確定。取排氣管排氣速度v0?2m/s，則排氣管直徑：

D0?Q0.76??0.38m v02（8）確定袋式除塵器的壓力損失

袋式除塵器的壓力損失?P由通過清潔濾料的壓力損失?pf和通過粉塵層的

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壓力損失?pd和除塵器外殼結(jié)果的壓力損失?pc組成

?p??pc??pf??pd

除塵器的?PC包括氣體通過除塵器時的進出口以及灰斗擋板等部位所消耗的能量，在正常運行下一般為200～500pa。 所以取?PC?400Pa

清潔濾料的阻力?Pf為為過濾粉塵前的濾料阻力，由于氣體速度較低，氣體流量屬于粘性流所以其阻力和流速成正比：

?Pf????u

?—清潔濾料阻力系數(shù)；

?—氣體動力粘度； u—過濾速度；

（使用的濾袋料為滌綸602） ??7.2?107 ??2.03?10?5 Vf?0.016

?pf?????u?7.2?107?2.03?10?5?0.016?23.39pa

濾料上積附的粉塵層的阻力?Pd大小與粉塵的性質(zhì)有關(guān)，可取

?Pd?1000pa，此時需清灰處理。

（9）確定過濾周期：

2?Pd????u?Ci?t

其中Ci為除塵器進口氣體含塵濃度，單位為kg/m3，取?=3.2?10。 從而過濾周期為：

11t??pd1000??259.2s?4.3min

?Ci?v23.2?1011?2.32?10?3?2.03?10?5?0.0162(10) 除塵器清灰裝置選擇：機械振動清灰袋式除塵器

這種除塵器是利用機械傳動使濾袋振動，致使沉積在濾袋上的粉塵層落入灰斗中。有三種不同的振動方式，（1）濾袋沿垂直方向振動的方式，既可采用定期

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提升濾袋的吊掛框架的辦法，也可利用偏心輪振打框架的方式；（2）濾袋沿水平方向振動的方式，可分為上部擺動和腰部擺動兩種，（3）扭轉(zhuǎn)一定角度，使袋上的粉塵層破碎而落入灰斗中。

利用偏心輪垂直振動清灰的袋式除塵器具有構(gòu)造簡單、清灰效果好、清灰耗電小等特點，它適用于含塵濃度不大、間歇性塵源的除塵。當(dāng)采用多室結(jié)構(gòu)，設(shè)閥門控制氣路開閉時，也可用于連續(xù)性塵源的除塵。

（11）清灰排灰系統(tǒng)設(shè)計

排塵是與除灰聯(lián)系在一起的，排灰設(shè)計也是比較重要的。排灰裝置不僅要保證順利排灰，而且還要保持最大限度的氣密性，它對除塵器運行及凈化效率有很大的影響。

本設(shè)計采用星形排灰閥。是因為星形排灰閥是一種連續(xù)輸送粉塵的排灰裝置。它能在密封條件下連續(xù)排灰，適用于煙塵排放量大的除塵器上使用。

星形排灰閥用電動機帶動，由星形葉輪、電動機、減速裝置組成，它的工作原理：電動機通過減速器帶動星形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，依靠灰塵下落充滿上部葉輪間隔，當(dāng)上部葉輪轉(zhuǎn)到下面，將灰卸下，同時上部葉輪由灰柱密封。 5.7煙囪的設(shè)計計算

煙囪本身并不能減少排入大氣的污染物的數(shù)量，但它能使污染物從局部地區(qū)轉(zhuǎn)移到很大的擴散圍，利用大氣的自凈能力使地面污染物的濃度控制在人們可接受的圍。煙囪越高，煙氣上升能力越強，污染物可以再離地面上擴散，再加上高空風(fēng)速大，稀釋能力強，可使得大氣污染程度減輕。

煙囪直徑的計算：根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，煙囪底部直徑一般取2.5m 煙囪出口徑可按下式計算：

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D?（3-12）

式中Q通過煙囪的總煙氣量， m3/s

4Q ?vivi按表選取的煙囪出口煙氣流速，選定vi=5 m/s

D?4?0.76?0.44m

3.14?5此處D=450mm 煙囪底部直徑

di?D?2?i?H

di?D2.5?0.45H???20.5m2?i2?0.05（3-13）

式中 D----煙囪出口直徑，m H---煙囪高度，m

i ---煙囪錐度，取 i=0.02，（通常i=0.02～0.3）

則煙囪高度為: H=21m (3)煙囪的抽力

煙囪的抽力取決于煙溫、空氣溫度及煙囪高度，煙溫越高，周圍空氣溫度越低，煙囪的抽力越大；煙囪高度越高，其抽力也越大。

?P?0.0345H(（3-14）

式中H—產(chǎn)生抽力的管道高度，m

11?)B

273?t0273?tft0—外界空氣溫度 ℃

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tf—計算管段中煙氣的平均溫度 ℃ B—當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pa

?P?0.0345?21?(5.8 風(fēng)機的選擇以及計算

（1）風(fēng)量的計算:

11?)?101325?65Pa

273.15?24273.15?130 Qf?(1?K1)Q

式中：Q1為管道系統(tǒng)的總風(fēng)量，m3/h。

K1安全系數(shù)，一般管道取0～0.1，除塵系統(tǒng)取0.1～0.15，

取K1=0.1。

為了保證系統(tǒng)能正常運行，確保安全，因此需要兩臺風(fēng)機都能允許通過除塵器之后的系統(tǒng)的最大風(fēng)量，即753787m3/h

則 Qf=（1+0.1）×2750=3025m3/h

（2）風(fēng)壓的計算：

Pf??1?K2??P?1.2??1423.39?166.56?65??1986Pa （3）電功率的計算：

N?QfPf3600?1000??1??2K

式中：N—風(fēng)機配用電動機的功率，KW。

Qf—風(fēng)機的風(fēng)量，m3/h Pf—風(fēng)機的風(fēng)壓，Pa K—電動機軸功率安全系數(shù)取1.2

?1—風(fēng)機運行時的效率，一般為0.5～0.7。

?2—機械傳動效率，取1.0

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則電機功率N?3025?1986?1.2?3.34kw

3600?1000?0.6?1.0（4）風(fēng)機型號的確定；

根據(jù)系統(tǒng)要求和計算結(jié)果選型號C4-73型排風(fēng)機除塵常用風(fēng)機性能見表3-6。

表3-6 除塵風(fēng)機性能表

風(fēng)機類型 排塵風(fēng)機

型號 C4-73

全壓/Pa 294～3922

風(fēng)量/(m3/h ) 20～11100

功率/kW 1.1～22

備注

用于含塵濃度較高的除塵

系統(tǒng)

6.總結(jié)

此次設(shè)計是針對某燃煤站鍋爐煙氣的除塵系統(tǒng)進行的，包括除塵器、集氣 管道、煙囪及其他附屬設(shè)備等，從收集到排放，較全面地概括了一個除塵的工藝流程。設(shè)計中首先對背景條件和燃煤站鍋爐煙氣的原始數(shù)據(jù)條件按照設(shè)計要求進行了分析，然后從技術(shù)、排放標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)濟等方面來考慮，計算了除塵需要達到的除塵效率，查閱相關(guān)書籍手冊后，選擇了合適的除塵器并確定了型號。第二部分主要對布袋除塵器各部分的尺寸進行了設(shè)計計算，確定設(shè)計運行參數(shù)。第三部分對除塵系統(tǒng)的附屬設(shè)備等進行了設(shè)計計算和選型，包括換熱器、管道系統(tǒng)、煙囪管道和風(fēng)機的設(shè)計計算，同時也計算了除塵系統(tǒng)總的阻力損失。做設(shè)計的過程中，用到了許多從前學(xué)過的知識，因為自己對那些容掌握的不牢，花費了一些時間去看那些書，但也正是這樣讓我能夠把前后學(xué)習(xí)的容融會貫通了，對我們的專業(yè)有了進一步的認識。此次課程設(shè)計，過程充實，收獲頗豐，能完成這次課程設(shè)計，要感老師們的悉心指導(dǎo)和幫助，希望以后還有機會向老師學(xué)習(xí)，也希望有更多機會參加到實際的生產(chǎn)和設(shè)計工去。

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參考文獻

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