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文档简介
水泥工业窑热能平衡4.1.6.1水泥工业窑热能平衡的基本概念熟料烧成综合能耗comprehensiveenergyconsumptionofclinkerburning熟料烧成综合能耗指烧成系统在标定期间内,实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和,单位为千克(kg)。熟料烧成热耗heatconsumptionofclinkerburning熟料烧成热耗指单位熟料产量下消耗的燃料燃烧热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。回转窑系统热效率heatefficiencyofrotarykilnsystem回转窑系统热效率指单位质量熟料的形成热与燃料(包括生料中可燃物质)燃烧放出热量的比值,以百分数表示(%)。根据热平衡参数测定结果计算,热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。熟料形成热的理论计算方法参见附录B4.1.6.2水泥回转窑物料平衡物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废弃出口(即包括冷却机、回转窑、分解炉和预热器系统)并考虑了窑灰回窑操作的情况。物料基础:1kg熟料1.收入部分(1)燃料消耗量1)固体或液体燃料消耗量m=M+M/M…………(4-1)式中:mr——每千克熟料燃料消耗量,单位为kg/kg;Myr——每小时如窑燃料量,单位为kg/h;MFr——每小时入分解炉燃料量,单位为kg/h;Msh——每小时熟料产量,单位为kg/h。2)气体燃料消耗量…………………(4-2)式中:Vy——每小时气体燃料消耗体积,单位为Nm3/h;——气体燃料的标况密度,单位为kg/Nm3。…………………(4-3)式中:CO2、CO、O2、CmHm、H2、N2、H2O——气体燃料中各成分的体积分数,以百分数表示(%);、、、、、、——各成分的标况密度,单位为kg/m3N,参见附录C。(2)生料消耗量……………………(4-4)式中:ms——每千克熟料生料消耗量,单位为kg/kg;Ms——每小时生料喂料量,单位为kg/h。(3)入窑回灰量…………(4-5)式中:myh——每千克熟料入窑回灰量,单位为kg/kg;Myh——每小时入窑回灰量,单位为kg/h。(4)进入系统一次空气量…………(4-6)式中:m1k——每千克熟料进入系统一次空气量,单位为kg/kg;Vy1k——每小时入窑一次空气体积,单位为Nm3/h;VF1k——每小时入分解炉一次空气体积,单位为Nm3/h;ρ1K——一次空气的标况密度,单位为kg/Nm3。注:当一次空气用煤磨的放风时,应根据一次空气的成分计算ρ1k。…(4-7)式中:、、、、——一次空气中各成分的体积分数,以百分数表示(%)。(5)进入冷却机空气量……(4-8)式中:mLk——每千克熟料入冷却机的空气量,单位为kg/kg;VLk——每小时入冷却机的空气体积,单位为Nm3/h;ρk——空气的标况密度,单位为kg/Nm3。(6)生料带入空气量……(4-9)式中:msk——每千克熟料生料带入空气量,单位为kg/kg;Vsk——每小时生料带入空气体积,单位为Nm3/h。(7)窑系统漏入空气量…………………(4-10)式中:mLOk——每千克熟料系统漏入空气量,单位为kg/kg;VLOk——每小时系统漏入空气体积,单位为Nm3/h。(8)物料总收入……(4-11)式中:mzs——每千克熟料物料总收入,单位为kg/kg。2.支出物料(1)出冷却机熟料量………………(4-12)式中:mLsh——每千克熟料出冷却机熟料量,单位为kg/kg;mLfh——每千克熟料冷却机出口飞灰量,单位为kg/kg。(2)预热器出口废气量……………(4-13)式中:mf——每千克熟料预热器出口废弃量,单位为kg/kg;Vf——每小时预热器出口废气体积,单位为Nm3/h;ρf——预热器出口废气的标况密度,单位为kg/Nm3。……(4-14)式中:、、、、——预热器出口废气中各成分的体积分数,以百分数表示(%)。(3)预热器出口飞灰量………………(4-15)式中:mfh——每千克熟料预热器出口飞灰量,单位为kg/kg;Kfh——预热器出口废气中飞灰的浓度,单位为kg/Nm3。(4)冷却机排出空气量………………(4-16)式中:mpk——每千克熟料冷却机排出空气量,单位为千克每千克(kg/kg);Vpk——每小时冷却机排出空气体积,单位为标准立方米每小时(m3/h)。(5)煤磨抽冷却机空气量……………(4-17)式中:mRk——每千克熟料煤磨抽冷却机空气量,单位为kg/kg;VRk——每小时煤磨抽冷却机空气体积,单位为Nm3/h。(6)冷却机出口飞灰量……………(4-18)式中:KLfh——冷却机出口废气中飞灰的浓度,单位为kg/Nm3。(7)其他支出其他物料支出mqt,单位为kg/kg。(8)物料总支出………………(4-19)式中:Mzc——每千克熟料物料总支出,单位为kg/kg。3物料平衡计算结果表1物料平衡计算结果收入物料支出物料项目符号Kg/kg%项目符号Kg/kg%燃料消耗量mr出冷却机熟料量mLsh生料消耗量ms预热器出口废气量mf入窑回灰量myh预热器出口飞灰量mfh一次空气量m1k冷却机排出空气量mpk入冷却机冷空气量mLk煤磨从系统抽出热空气量mRk生料带入空气量msk冷却机出口飞灰量mLfh系统漏入空气量mOk其他支出mqt合计合计4.1.6.3水泥工业窑热能平衡计算依据和计算基准1.计算依据根据热平衡参数测定结果计算,热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。2.计算基准温度基准:0℃;质量基准:1kg4.1.6.4回转窑系统热平衡计算热平衡范围见图4-3。热平衡按GB/T2587规定的方法进行计算。图4-3热平衡范围示意图1.收入热量(1)燃料燃烧热……………(4-20)式中:——每千克熟料燃料燃烧热,单位为kJ/kg;——入窑燃料收到基低位发热量,单位为kJ/kg。注:采用煤作为燃料时,上式中Qnet,ar为入窑煤粉收到基低位发热量,不能与原煤收到基发热量混淆。(2)燃料显热………………(4-21)式中:Qr——每千克熟料燃料带入显热,单位为kJ/kg;cr——燃料比热,单位为kJ/(kg·℃);tr——燃料温度,单位为℃。(3)生料中可燃物质燃烧热………………(4-22)式中:——每千克熟料生料中可燃物质的燃烧热,单位为kJ/kg;msr——生料中可燃物质含量,单位为kg/kg;Qnet,sr——生料中可燃物质收到基低位发热量,单位为kJ/kg。(4)生料显热………………(4-23)式中:Qs——每千克熟料生料带入显热,单位为kJ/kg;cs——生料的比热,单位为kJ/(kg·℃);,Ws——生料的含水量,以百分数表示(%);ts——生料的温度,单位为℃。(5)入窑回灰显热………………(4-24)式中:Qyh——每千克熟料入窑回灰显热,单位为kJ/kg;cyh——入窑回灰的比热,单位为kJ/(kg·℃);tyh——入窑回灰的温度,单位为℃。(6)一次空气显热……………(4-25)式中:Q1k——每千克熟料一次空气显热,单位为kJ/kg;ck——空气的比热,单位为kJ/(m3·℃);ty1k——入窑一次空气的温度,单位为℃;tF1k——入分解炉一次空气的温度,单位为℃。注:当一次空气用煤磨放风时,根据一次空气成分计算ck(入窑)值。入窑一次空气采用煤磨放风比热计算公式见式(4-29):ck(入窑)……(4-26)式中:ck(入窑)——入窑一次空气采用煤磨放风时的比热,单位为kJ/(m3·℃);、、、、——在0~t1k℃内,各气体定压平均体积比热,单位为kJ/(m3·℃)。(7)入冷却机空气显热…………(4-27)式中:QLk——每千克熟料入冷却机的空气显热,单位为kJ/kg;tLk——入冷却机的空气温度,单位为℃。(8)生料带入空气显热…………(4-28)式中:Qsk——每千克熟料生料带入空气显热,单位为kJ/kg。(9)系统漏入空气显热…………(4-29)式中:QLOk——每千克熟料系统漏入空气显热,单位为kJ/kg;tk——环境空气的温度,单位为℃。(10)热量总收入………(4-30)式中:QZS——每千克熟料热量总收入,单位为kJ/kg。2.支出热量(1)熟料形成热(1)不考虑硫、碱的影响时熟料形成热用式(4-31)计算(4-31)(2)考虑硫、碱的影响时熟料形成热用式(4-32)计算(4-32)式中:、、、、、、、——熟料中相应成分的质量分数,以百分数表示(%);、、——生料中相应成分的灼烧基质量分数,以百分数表示(%)。注:矿渣配料时熟料形成热计算,遵照附录B的规定。(2)蒸发生料中水分耗热…………(4-33)式中:Qss——每千克熟料蒸发生料中的水分耗热,单位为kJ/kg;qqh——水的汽化热,单位为kJ/kg。(3)出冷却机熟料显热…(4-34)式中:QLsh——出冷却机熟料显热,单位为kJ/kg;csh——熟料的比热,单位为kJ/(kg·℃);tLsh——出冷却机熟料温度,单位为℃。(4)预热器出口废气显热…………(4-35)式中:Qf——每千克熟料预热器出口废气显热,单位为kJ/kg;cf——预热器出口废气比热,单位为kJ/(m3·℃);tf——预热器出口废气的温度,单位为℃。预热器出口废气比热计算公式见式(4-39):……(4-36)式中:、、、、——在0~tf℃内,各气体定压平均体积比热,单位为kJ/(m3·℃)。(5)预热器出口飞灰显热…………(4-37)式中:Qfh——每千克熟料预热器出口飞灰显热,单位为kJ/kg;cfh——预热器出口飞灰的比热,单位为kJ/(kg·℃)。(6)飞灰脱水及碳酸盐分解耗热…(4-38)式中:Qtf——每千克熟料飞灰脱水及碳酸盐分解耗热,单位为kJ/kg;Lfh——飞灰的烧失量,以百分数表示(%);Ls——生料的烧失量,以百分数表示(%);H2Os——生料中化合水含量,以百分数表示(%);6690——高岭土脱水热,单位为kJ/kg;——生料中CO2含量,以百分数表示(%);1660——CaCO3分解热,单位为kJ/kg。生料中CO2含量计算公式见式(4-39):………(4-39)式中:CaOs、MgOs——分别为生料中CaO和MgO含量,以百分数表示(%)。(7)冷却机排除空气显热………(4-40)式中:Qpk——每千克熟料冷却机排除空气显热,单位为kJ/kg;tpk——冷却机排除空气温度,单位为℃。(8)冷却机出口飞灰显热………(4-41)式中:QLfh——每千克熟料冷却机出口飞灰显热,单位为kJ/kg;cLfh——冷却机出口飞灰的比热,单位为kJ/(kg·℃)。(9)煤磨抽冷却机空气显热………(4-42)式中;QRk——每千克熟料煤磨抽冷却机空气显热,单位为kJ/kg;tRk——煤磨抽冷却机空气温度,单位为℃。(10)化学不完全燃烧的热损失………(4-43)式中:Qhb——每千克熟料化学不完全燃烧热损失,单位为kJ/kg;COf——预热器出口废气中CO的体积分数,以百分数表示(%);12630——CO的热值,单位为kJ/m3。(11)机械不完全燃烧的热损失………………(4-44)式中:Qjb——每千克熟料机械不完全燃烧热损失,单位为kJ/kg;Lsh——熟料的烧失量,以百分数表示(%);33874——碳的热值,单位为kJ/kg。(12)系统表面散热……(4-45)式中:QB——每千克熟料系统表面散热量,单位为kJ/kg;∑QBi——每小时系统表面总散热量,单位为kJ/h。(13)冷却水带出热………………(4-46)式中:QLs——每千克熟料冷却水带出热量,单位为kJ/kg;MLs——每小时冷却水用量,单位为kg/h;tcs——冷却水出水温度,单位为℃;tjs——冷却水进水温度,单位为℃;——水的比热,4.1816,单位为kJ/(kg·℃);Mqh——每小时汽化冷却水量,单位为kg/h;qqh——水的汽化热,单位为kJ/kg。(14)其他支出其他热支出,Qqt,单位为kJ/kg。(15)热量总支出…………(4-47)式中:QZC——每千克熟料热量总支出,单位为kJ/kg。3.热平衡计算结果把上面的计算结果填入热平衡计算表中,其结果见表2。表2热平衡计算结果收入热量支出热量项目符号kJ/kg%项目符号kJ/kg%燃料燃烧热QrR熟料形成热Qsh燃料显热Qr蒸发生料中水分耗热Qss生料中可燃物质燃烧热QsR出冷却机熟料显热QLsh生料显热Qs预热器出口废气显热Qf入窑回灰显热Qyh预热器出口飞灰显热Qfh一次空气显热Q1k飞灰脱水及碳酸盐分解耗热Qtf入冷却机冷空气显热QLk冷却机排出空气显热Qpk生料带入空气显热Qsk冷却机出口飞灰显热QLfh系统漏入空气显热QLOk煤磨抽冷却机热空气显热QRk化学不完全燃烧热损失Qhb机械不完全燃烧热损失Qjb系统表面散热QB冷却水带出热QLs其他支出Qqt合计合计4.1.6.5.回转窑系统的热效率计算回转窑系统热效率指单位质量熟料的形成热与燃料(包括生料中可燃物质)燃烧放出热量的比值,以百分数表示(%)。………………(4-48)式中:ηy——回转窑系统的热效率,以百分数表示(%)。4.1.6.6冷却机的热平衡与热效率计算冷却机的热平衡1.收入热量(1)出窑熟料显热………………(4-49)式中:Qysh——出窑熟料显热,单位为kJ/kg;tysh——出窑熟料温度,单位为℃。(2)入冷却机总空气显热………………(4-50)式中:——每千克熟料入冷却机总空气显热,单位为kJ/kg;——每小时冷却机漏入空气体积,单位为m3/h。(3)热量总收入…………(4-51)式中:QLZS——冷却机热量总收入,单位为kJ/kg。2.支出热量(1)出冷却机熟料显热出冷却机熟料显热按式(4-34)计算。(2)入窑二次空气显热①入窑二次空气显热计算公式见式(4-52):………………(4-52)式中:Qy2k——每千克熟料入窑二次空气显热,单位为kJ/kg;Vy2k——每小时入窑二次空气体积,单位为m3/h;ty2k——入窑二次空气的温度,单位为℃。②每小时窑二次空气体积计算公式见式(4-53):………(4-53)式中:αy——窑尾过剩空气系数;——窑头漏风系数,视窑头密闭情况而定,一般选=2%~10%;——燃料完全燃烧时理论空气需要量,对固体及液体燃料,单位为标准立方米每千克(Nm3/kg),对气体燃料,单位为标准立方米每标准立方米(Nm3/Nm3).③根据燃料元素分析(或成分分析)结果计算。固体及液体燃料固体及液体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式(4-54):………………(4-54)式中:Car、Har、Sar、Oar——燃料中各元素质量百分含量,以百分数表示(%)。气体燃料气体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式(4-55):………(4-55)式中:CO、H2、CH4、C2H4、H2S、O2——气体燃料中各成分体积分数,以百分数表示(%)。④根据燃料收到基低位发热量近似计算固体燃料固体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式(4-56):………………(4-56)液体燃料液体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式(4-57):………………(4-57)气体燃料,根据发热量不同按表3中相应公式计算:表3气体燃料完全燃烧时理论空气需要量Qnet,ar(kJ/m3)<10455=10455=12546=14637>14637(Nm3/Nm3)2.723.45(3)入分解炉三次空气显热…………(4-58)式中:QF3k——每千克熟料入分解炉三次空气显热,单位为kJ/kg;tF3k——入分解炉三次空气的温度,单位为℃。(4)煤磨抽冷却机空气显热煤磨抽冷却机空气显热按式(4-42)计算。(5)冷却机排出空气显热冷却机排出空气显热按式(4-40)计算。(6)冷却机出口飞灰显热冷却机出口飞灰显热按式(4-41)计算。(7)冷却机表面散热………………(4-59)式中:QLB——每千克熟料冷却机表面散热量,单位为kJ/kg;∑QLBi——每小时冷却机表面总散热量,单位为kJ/h。(8)冷却水带走热……(4-60)式中:QLLs——每千克熟料冷却机冷却水带走热,单位为kJ/kg;MLLs——每小时冷却机冷却水用量,单位为kg/h;tLcs、tLjs——分别为冷却机冷却水出水和进水温度,单位为℃;MLqh——每小时冷却机汽化冷却水量,单位为kg/h。(9)冷却机其他支出冷却机其他支出QLqt,单位为kJ/kg。(10)热量总支出……(4-61)3.冷却机热平衡计算结果冷却机热平衡计算结果见表4。表4冷却机热平衡计算结果收入热量支出热量项目符号kJ/kg%项目符号kJ/kg%入冷却机熟料显热Qysh出冷却机熟料显热QLsh入冷却机冷空气显热入窑二次空气显热Qy2k入炉三次空气显热QF3k煤磨抽热风显热QRk冷却机排风显热Qpk冷却机出口飞灰显热QLfh冷却机表面散热QLB冷却水带走热QLLs其他支出QLqt合计合计4.冷却机的热效率计算……(4-62)式中:ηL——冷却机的热效率,以百分数表示(%)。4.1.6.7熟料烧成综合能耗计算1.熟料烧成综合能耗:指烧成系统在标定期间内,实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和,单位为千克(kg)。2.熟料烧成综合能耗计算的范围(1)熟料烧成实际消耗的各种能源,包括一次能源(原油、原煤、天然气等)、二次能源(电力、热力、焦炭等国家统计制度所规定的各种能源统计品种)及耗能工质(水、压缩空气等)所消耗的能源。各种能源不得重记和漏计。(2)熟料烧成实际消耗的各种能源,系指用于生产目的的所消耗的各种能源。包括主要生产系统、辅助生产系统和附属生产系统用能,主要生产系统指生料输送、生料预热(和分解)和熟料烧成与冷却系统等,辅助生产系统指排风及收尘系统等,附属生产系统指控制检测系统等。不包括用于生活目的的和基建项目用能。(3)在实际消耗的各种能源中,作为原料用途的能源应包括在内;带余热发电的回转窑,若余热锅炉在热平衡范围内,余热发电消耗和回收的能源应包括在内,若余热锅炉在热平衡范围外,余热发电消耗和回收的能源应不包括在内。(4)各种能源统计范围如下:从生料出库(或料浆池)到熟料入库;从燃料出煤粉仓(或工作油罐)到废气出大烟囱。具体包括:生料输送,生料预热(和分解),熟料烧成与冷却,熟料输送,排风及收尘,控制检测等项,而不包括生料和燃料制备。3.各种能源综合计算原则(1)各种能源消耗量均指实际测得的消耗量。(2)各种能源均应折算成标准煤耗。1千克标准煤的热值见GB/T2589。(3)熟料烧成消耗的一次能源及生料中可燃物质,均折算为标准煤量。(4)熟料烧成消耗的二次能源及耗能工质消耗的能源均应折算成一次能源,其中耗能工质按GB/T2589的规定折算成一次能源。电力能源按国家统计局规定折算成标准煤量。4.熟料单位产量综合能耗计算熟料单位产量综合能耗按下式计算:熟料单位产量综合能耗=熟料烧成综合能耗/标定期间熟料产量……(4-63)式中:熟料单位产量综合能耗,单位为kg/t;标定期间熟料产量,单位为吨(t)。附录A(资料性附录)附表A.1窑的主要设备情况及热平衡参数测定结果记录表工厂名称工厂厂址窑的编号烧成方法名称单位规格参数备注回转窑规格m胴体内容积m3平均有效直径m有效长度m有效内表面积m2有效内容积m3斜度%窑速r/min电机型号电机功率kW分解炉型式规格m预热器型式规格C1mC2mC3mC4mC5m余热发电锅炉型号规格m发电机组型号规格m能力kW燃烧喷嘴窑头型式规格mm分解炉型式规格mm一次风机窑头型号风压Pa铭牌风量m3/min电机功率kW窑尾型号风压Pa铭牌风量m3/min电机功率kW附表A.1窑的主要设备情况及热平衡参数测定结果记录表(续)名称单位参数设备备注喂煤设备窑头型号能力t/h罗茨风机型号铭牌风量m3/min风压Pa电机功率kW分解炉型号能力t/h罗茨风机型号铭牌风量m3/min风压Pa电机功率kW喂料设备斗式提升机型号能力t/h输送高度m增湿塔规格mm工况处理风量m3/h收尘设备窑尾型式工况处理风量m3/h冷却机型式工况处理风量m3/h冷却机系统冷却机型式型号篦床面积m2一室风机A型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW一室风机B型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW平衡风机型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率二室风机型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW附表A.1窑的主要设备情况及热平衡参数测定结果记录表(续)名称单位规格参数备注冷却机系统三室风机型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW四室风机型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW五室风机型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW六室风机型号风压Pa铭牌风量m3/h电机功率kW冷却机余风风机型号风压Pa铭牌风量m3/h介质温度℃电机功率kW窑尾高温风机型号风压Pa铭牌风量m3/h介质温度℃电机功率kW窑尾排风机型号风压Pa铭牌风量m3/h介质温度℃电机功率kW附表A.2热平衡参数测定记录测定时间年月日测定人员天气情况大气压力,Pa气温,℃风速,m/s空气湿度,%测定项目单位测定数据备注熟料产量kg/ht/d温度窑出口℃冷却机出口℃附表A.2热平衡参数测定记录(续)入窑生料喂料量kg/h折合比水分%温度℃可燃物质的含量kg/kg窑灰增湿塔收回窑灰量kg/h收尘器收回窑灰量kg/h入窑回灰灰量kg/h温度℃水分%入窑燃料喂料量窑头kg/h分解炉kg/h合计kg/h温度窑用℃炉用℃煤灰掺入率%种类产地附表A.3气体体积与含尘量测定结果测定项目风量温度压力含尘浓度飞灰量飞灰水分飞灰烧失量备注工况m3/h标况m3/h℃Pakg/m3kg/h%%一次空气入窑送煤风净风入分解炉送煤风净风生料带入空气入冷却机的冷空气平衡风机一室风机A1一室风机A2一室风机B1一室风机B2二室风机三室风机四室风机五室风机六室风机总空气量预热器出口废气入窑二次空气冷却机排风煤磨抽冷却机热风入分解炉三次空气附表A.4化学分析结果项目烧失量%SiO2%A12O3%Fe2O3%CaO%MgO%K2O%Na2O%SO3%Cl-%总和%f-Ca0%KHSMIM熟料生料煤灰飞灰附表A.5固体燃料和液体燃料分析结果燃料种类水分%元素分析工业分析低位热值Qnet,ar(kJ/kg)C%H%S%N%O%Mar%Var%A%FCar%焦渣特性#固体燃料可燃物质液体燃料附表A.6气体燃料分析结果气体燃料W(%)H2(%)CO(%)CO2(%)N2(%)O2(%)CmHn(%)SO2(%)H2S(%)低位热值Qnet,ar(kJ/kg)附表A.7气体成分与含湿量测定结果测点气体成分,%过剩空气系数α含湿量%CO2O2CON2窑尾烟室分解炉出口预热器出口C5出口烟囱一次空气附表A.8表面散热测定结果测定项目每小时散热量(kJ/h)每千克熟料散热量(kJ/kg)回转窑预热器分解炉三次风管冷却机合计附表A.9冷却水测定结果测定项目冷却水量kg/h进水温度℃出水温度℃汽化耗水量kg/h耗热量kJ/h回转窑冷却机合计附录B(规范性附录)熟料形成热的理论计算方法熟料形成热:是用基准温度为0℃的干物料,在没有任何物料和热量损失的条件下,制成1千克若采用普通原料(石灰石、粘土和铁粉)配料,以煤粉为燃料,熟料形成热可用如下方法计算。B.1生成1千克熟料,干原料消耗量的计算B.1.1生成1千克熟料,煤灰的掺入量生成1千克熟料,煤灰的掺入量计算公式见式(B.1):…………(B.1)式中:mA——生成每千克熟料煤灰的掺入量,单位为千克每千克(kg/kg);mr——每千克熟料燃料消耗量,单位为千克每千克(kg/kg);Aar——煤粉收到基灰分,以百分数表示(%);α——煤灰掺入率,以百分数表示(%)。B.1.2生成1千克熟料,生料中碳酸钙消耗量生成1千克熟料,生料中碳酸钙消耗量计算公式见式(B.2):………(B.2)式中:——生成每千克熟料生料中碳酸钙消耗量,单位为千克每千克(kg/kg);CaOsh——熟料中CaO含量,以百分数表示(%);CaOA——煤灰中CaO含量,以百分数表示(%)。B.1.3生成1千克熟料,生料中碳酸镁消耗量生成1千克熟料,生料中碳酸镁消耗量计算公式见式(B.3):………(B.3)式中:——生成每千克熟料生料中碳酸镁消耗量,单位为千克每千克(kg/kg);MgOsh——熟料中MgO含量,以百分数表示(%);MgOA——煤灰中MgO含量,以百分数表示(%)。B.1.4生成1千克熟料,生料中高岭土消耗量生成1千克熟料,生料中高岭土消耗量计算公式见式(B.4):……(B.4)式中:A12O3sh——熟料中Al2O3含量,以百分数表示(%);Al2O3A——煤灰中Al2O3B.1.5生成1千克熟料,生料中的CO2消耗量生成1千克熟料,生料中的CO2消耗量计算公式见式(B.5):………(B.5)式中:——生成每千克熟料生料中CO2消耗量,单位为千克每千克(kg/kg)。B.1.6生成1千克熟料,生料中的化合水消耗量生成1千克熟料,生料中的化合水消耗量计算公式见式(B.6):…………(B.6)式中:——生成1千克熟料,生料中的化合水消耗量,单位为千克每千克(kg/kg)。B.1.7生成1千克熟料,干原料的消耗量生成1千克熟料,干原料的消耗量计算公式见式(B.7):……………(B.7)式中:mgy——生成1千克熟料,干原料的消耗量,单位为千克每千克(kg/kg)。注1:使用部分矿渣配料时,应扣除来自矿渣中各成分的含量计算。注2:使用液体或气体燃料时,公式中的mA为零。B.2吸收热量的计算B.2.1干物料从0℃加热到450干物料从0℃加热到450………(B.8)式中:q1——干物料从0℃加热到4501.058——干物料在0℃~450℃时的平均比热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kgB.2.2高岭土吸收热量q2高岭土吸收热量计算公式见式(B.9):………………(B.9)式中:q2——高岭土吸收热量,单位为千焦每千克(kJ/kg);6690——高岭土脱水热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。注:一般生产水泥用的粘土主要成分是高岭土,因此,粘土脱水实际是高岭土脱水。B.2.3脱水后物料由450℃加热到900脱水后物料由450℃加热到900…(B.10)式中:q3——脱水后物料由450℃加热到9001.184——脱水后的物料在450℃~900℃时的平均比热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kgB.2.4碳酸盐分解吸收热量碳酸盐分解吸收热量计算公式见式(B.11):…(B.11)式中:q4——碳酸盐分解吸收热量q4,单位为千焦每千克(kJ/kg)。B.2.5物料由900℃加热到1400物料由900℃加热到1400…………(B.12)式中:q5——物料由900℃加热到14001.033——碳酸盐分解后的物料在900℃~1400℃时的平均比热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kgB.2.6在1400℃在1400℃kJ/kg式中:q6——在1400℃B.3放出热量的计算B.3.1在1000℃~1400在1000℃~1400…(B.13)式中:q7——在1000℃~1400465——C3S形成热,单位为千焦每千克(kJ/kg);610——C2S形成热,单位为千焦每千克(kJ/kg);88——C3A105——C4AF形成热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。熟料矿物形成放热与熟料中各矿物的含量有关,根据熟料的化学成分分别按式(B.14)、(B.15)、(B.16)、(B.17)计算各矿物的含量:………(B.14)………(B.15)………(B.16)……………(B.17)式中:C3S、C2S、C3A、C4AF——B.3.2粘土中无定形物质结晶放出热量粘土中无定形物质结晶放出热量计算公式见式(B.18):…………(B.18)式中:q8——粘土中无定形物质结晶放出热量,单位为千焦每千克(kJ/kg);0.86——偏高岭土(Al2O3·SiO2)与高岭土(Al2O3·SiO2·H2O)分子量之比;301——脱水高岭土结晶热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。B.3.3熟料由1400℃冷却到0熟料由1400℃冷却到0………(B.19)式中:q9——熟料由1400℃冷却到01.092——熟料在0℃~1400℃时的平均比热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kgB.3.4碳酸盐分解出的CO2,由900℃冷却到0碳酸盐分解出的CO2,由900℃冷却到0………(B.20)式中:q10——碳酸盐分解出的CO2,由900℃冷却到0℃时,放出热量q1.104——CO2在0℃~900℃时的平均比热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kgB.3.5生料中化合水,由450℃冷却到0生料中化合水,由450℃冷却到0…(B.21)式中:q11——生料中化合水,由450℃冷却到01.966——水蒸汽0℃~450℃时的平均比热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg2.496——0℃时水的汽化潜热,单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃B.4熟料形成热熟料形成热计算公式见式(B.22):…………(B.22)式中:Qsh——熟料形成热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。附录C(资料性附录)各类数据表附表C.1各种气体的常数名称分子式分子量密度kg/m3气体热值kJ/m3kJ/kg计算值实测值QgrQnetQgrQnet空气-291.29221.2928氧O2321.42761.42895氢H220.089940.0899412755.110789.6141719.6119897.9氮N2281.24991.2505一氧化碳CO281.24951.250012629.612629.610099.510099.5二氧化碳CO2441.96341.9768二氧化硫SO2642.85812.9265三氧化硫SO380-(3.575)硫化氢H2S34-1.539225108.723143.216075.615205.8一氧化氮NO301.33881.3402氧化二氮N2O441.96371.9878水蒸气H2O18-0.804甲烷CH4160.71520.716339729.035802.155474.249991.6乙烷C2H6301.34061.356069605.263712.851852.647465.7丙烷C3H844-2.003799063.291205.250326.246332.4丁烷C4H1058-2.703128441.8118250.249385.245600.5戊烷C5H1272-3.457157786.9146006.248992.145332.9乙炔C2H2261.16071.170957991.856026.349891.348201.7乙烯C2H4281.25061.260462960.059033.150276.047139.5丙烯C3H642-1.91591853.485961.048895.945759.4丁烯C4H856-2.50121307.3113453.548431.745295.2戊稀C5H1070150635.6140816.348113.944977.4苯C6H6783.3147311.0141426.942246.640557.0碳C122.26(固)33874.233874硫S321.96(单斜)2.07(斜方)10455.010455.0附表C.2各种气体的平均比热单位为kJ(m3·℃)温度℃CO2H2O空气CO空气中N2O2H2SO2H2SCH4C2H2C2H4C2H6C3H801.6061.4891.2961.2961.2961.3051.2801.7361.4641.5391.8691.8692.1963.0651001.7361.4971.3011.3011.3011.3131.2921.8191.5101.6142.0452.1042.5013.5302001.8021.5141.3091.3051.3051.3341.2961.8941.5521.7522.1832.3252.7943.9733001.8781.5351.3171.3171.3131.3551.3011.9611.5981.8862.2882.5303.0744.3954001.9401.5561.3301.3301.3221.3761.3012.0241.6442.0072.3672.7183.3334.7935002.0071.5811.3421.3421.3341.3971.3052.0741.6812.1292.4382.8903.5765.1446002.0581.6061.3551.3551.3471.4141.3092.1161.7192.2462.5053.0493.8015.4497002.1041.6311.3721.3721.3551.4341.3132.1541.7562.3542.5723.1874.0115.7638002.1451.6601.3841.3881.3681.4511.3172.1871.7942.4592.6263.3414.2036.0479002.1831.6581.3971.4011.3841.4641.3222.2161.8282.5512.6813.4464.3746.29810002.2161.7151.4091.4141.3971.4761.3302.2421.8612.6432.7313.5594.5376.51611002.2331.7481.4221.4261.4051.4891.3342.25812002.2581.7771.4341.4391.4181.5011.3382.27913002.2921.8021.4431.4511.4301.5101.34714002.3131.8231.4551.4601.4391.5181.35515002.3341.8481.4641.4681.4471.5311.363附表C.3燃料的平均比热单位为kJ/(kg·℃)温度℃煤的比热然油的比热煤的挥发分,%油的容量,kg/L1015202530350.80.91.000.9530.9871.0251.0581.0961.1291.8821.7561.6731.0.9660.9991.0371.0751.1121.1461.8991.7731.690200.9791.0161.0541.0921.1251.1631.9151.7901.706300.9911.0331.0711.1081.1421.1791.9321.8071.723401.0081.0461.0831.1211.1581.1961.9491.8231.740501.0251.0621.1001.1381.1751.2131.9661.8401.756601.0371.0791.1121.1541.1921.2301.9821.8571.773701.0501.0871.1291.1671.2091.2461.9991.8741.790801.0661.1041.1461.1841.2251.2672.0161.8901.807901.0791.1211.1581.2001.2421.2842.0321.9071.8231001.0921.1331.1751.2171.2591.3012.0491.9241.8401101.1081.1501.1921.2341.2761.3172.0661.9401.8571201.1211.1631.2091.2501.2881.3342.0831.9571.8741301.1381.1791.2251.2671.3051.3512.0991.9741.8901401.1541.1961.2421.2841.3221.3682.1161.9911.9071501.1671.2091.2551.2961.3381.3842.1332.0071.9241601.1841.2251.2711.3131.3551.4011701.1961.2421.2841.3301.3721.418附表C.4物料成分的平均比热单位为kJ/(kg·℃)温度℃SiO2CaOCaCO3MgOMgCO3高岭土脱高岭矿渣1000.7990.7860.8740.9791.0750.9910.8412000.8240.8200.9281.0041.1541.0660.8993000.9200.8410.9791.0291.2171.1210.9410.9034000.9700.8531.0201.0541.2671.1580.9790.9335001.0250.8611.0501.0791.3131.1841.0080.9456001.0660.8701.0791.1001.3471.0290.9627001.0830.8781.0961.1211.3681.0460.9918001.0920.8871.1041.1421.3801.0621.0089001.1000.8911.1121.1581.0791.01610001.1080.8951.1711.0921.02911001.1120.8991.1081.04612001.1170.9031.1171.07513001.1290.9071.1211.15814001.1330.9121.12915001.1380.916附表C.5熟料矿物成分的平均比热单位为kJ/(kg·℃)温度,℃C3Sβ-C2Sγ-C2SC31000.7902003000.8660.8660.8874000.8910.8914500.9030.9035000.9120.9330.9160.9246000.9330.9490.9336750.9450.9660.9497000.9490.9740.9458000.9660.9959000.9791.0120.95810000.9951.02511001.0081.0410.97012001.0121.05413001.0201.0620.98314001.02915001.037附表C.6熟料与窑灰的平均比热单位为kJ/(kg·℃)温度,℃比热温度,℃比热熟料窑灰熟料窑灰00.7369000.9791.046200.73610000.9911.0461000.7820.83611001.0082000.8240.87812001.0333000.8610.87813001.0584000.8950.92014001.0925000.9160.96215001.1216000.9370.9627000.9531.0048000.9701.004注1:1200℃注2:窑灰的比热,按一般成分概算。附表C.7水在不同温度下的汽化热单位为kJ/kg温度,℃汽化热温度,℃汽化热温度,℃汽化热温度,℃汽化热02497.5402403.4802305.51202198.552485.8452391.3852292.61252184.7102474.1502380.0902279.61302170.7152462.4552367.4952266.61352155.0202450.7602355.71002253.71402140.8252438.9652343.21052239.91452125.3302427.2702331.01102226.51502110.2352415.1752318.51152212.72001957.2
附录资料:不需要的可以自行删除全员生产维修(TPM)介绍概论TPM(TotalProductiveMaintenance)的意思就是是“全员生产维修”,这是日本人在70年代提出的,是一种全员参与的生产维修方式,其主要点就在“生产维修”及“全员参与”上。通过建立一个全系统员工参与的生产维修活动,使设备性能达到最优。什么是TPM?TPM的提出是建立在美国的生产维修体制的基础上,同时也吸收了英国设备综合工程学、中国鞍钢宪法中群众参与管理的思想。在非日本国家,由于国情不同,对TPM的理解是:利用包括操作者在内的生产维修活动,提高设备的全面性能。TPEM:TotalProductiveEquipmentManagement就是全面生产设备管理。这是一种新的维修思想,是由国际TPM协会发展出来的。它是根据非日本文化的特点制定的。使得在一个工厂里安装TPM活动更容易成功一些,和日本的TPM不同的是它的柔性更大一些,也就是说你可根据工厂设备的实际需求来决定开展TPM的内容,也可以说是一种动态的方法。TPM的特点、目标、理论基础和推行要素TPM的特点:TPM的特点就是三个“全”,即全效率、全系统和全员参加。全效率:指设备寿命周期费用评价和设备综合效率。全系统:指生产维修系统的各个方法都要包括在内。即是PM、MP、CM、BM等都要包含。全员参加:指设备的计划、使用、维修等所有部门都要参加,尤其注重的是操作者的自主小组活动。TPM的目标:TPM的目标可以概括为四个“零”,即停机为零、废品为零、事故为零、速度损失为零。停机为零:指计划外的设备停机时间为零。计划外的停机对生产造成冲击相当大,使整个生产品配发生困难,造成资源闲置等浪费。计划时间要有一个合理值,不能为了满足非计划停机为零而使计划停机时间值达到很高。废品为零:指由设备原因造成的废品为零。“完美的质量需要完善的机器”,机器是保证产品质量的关键,而人是保证机器好坏的关键。事故为零:指设备运行过程中事故为零。设备事故的危害非常大,影响生产不说,可能会造成人身伤害,严重的可能会“机毁人亡”。速度损失为零:指设备速度降低造成的产量损失为零。由于设备保养不好,设备精度降低而不能按高速度使用设备,等于降低了设备性能。TPM的理论基础:TPM的理论基础可以用下图表示:推行TPM的要素:推行TPM要从三大要素上下功夫,这三大要素是:①提高工作技能:不管是操作工,还是设备工程师,都要努力提高工作技能,没有好的工作技能,全员参与将是一句空话。②改进精神面貌:精神面貌好,才能形成好的团队,共同促进,共同提高。③改善操作环境:通过5S等活动,使操作环境良好,一方面可以提高工作兴趣及效率,另一方面可以避免一些不必要设备事故。现场整洁,物料、工具等分门别类摆放,也可使设置调整时间缩短。设备维修体制简介①事后维修----BM(BreakdownMaintenance)这是最早期的维修方式,即出了故障再修,不坏不修。②预防维修--PM(PreventiveMaintanance)这是以检查为基础的维修,利用状态监测和故障诊断技术对设备进行预测,有针对性地对故障隐患加以排除,从而避免和减少停机损失,分定期维修和预知维修两种方式。③改善维修--CM(CorrectiveMaintanance)改善维修是不断地利用先进的工艺方法和技术,改正设备的某些缺陷和先天不足,提高设备的先进性、可靠性及维修性,提高设备的利用率。④维修预防--MP(MaintenancePrevention)维修预防实际就是可维修性设计,提倡在设计阶段就认真考虑设备的可靠性和维修性问题。从设计、生产上提高设备素质,从根本上防止故障和事故的发生,减少和避免维修。⑤生产维修--PM(ProductiveMaintenance)是一种以生产为中心,为生产服务的一种维修体制。它包含了以上四种维修方式的具体内容。对不重要的设备仍然实行事后维修,对重要设备则实行预防维修,同时在修理中对设备进行改善维修,设备选型或自行开发设备时则注重设备的维修性(维修预防)。1.全面生产维护英文TotalProductiveMaintenance的缩略语,中文译名叫全面生产维护,又译为全员生产保全。是以提高设备综合效率为目标,以全系统的预防维护为过程,全体人员参与为基础的设备保养和维护管理体系。TPM强调五大要素,即:——TPM致力于设备综合效率最大化的目标;——TPM在设备一生建立彻底的预防维修体制;——TPM由各个部门共同推行;——TPM涉及每个雇员,从最高管理者到现场工人;——TPM通过动机管理,即自主的小组活动来推进。(PM)其具体含义有下面4个方面:1.以追求生产系统效率(综合效率)的极限为目标;2.从意识改变到使用各种有效的手段,构筑能防止所有灾害、不良、浪费的体系,最终构成“零”灾害、“零”不良、“零”浪费的体系;3.从生产部门开始实施,逐渐发展到开发、管理等所有部门;4.从最高领导到第一线作业者全员参与。TPM活动由“设备保全”、“质量保全”、“个别改进”、“事务改进”、“环境保全”、“人才培养”这6个方面组成,对企业进行全方位的改进。1.TPM概念从理论上讲,TPM是一种维修程序。它与TQM(全员质量管理)有以下几点相似之处:(1)要求将包括高级管理层在内的公司全体人员纳入TPM;(2)要求必须授权公司员工可以自主进行校正作业;(3)要求有一个较长的作业期限,这是因为TPM自身有一个发展过程,贯彻TPM需要约一年甚至更多的时间,而且使公司员工从思想上转变也需要时间。TPM将维修变成了企业中必不可少的和极其重要的组成部分,维修停机时间也成了工作日计划表中不可缺少的一项,而维修也不再是一项没有效益的作业。在某些情况下可将维修视为整个制造过程的组成部分,而不是简单地在流水线出现故障后进行,其目的是将应急的和计划外的维修最小化。TPM的应用在开始应用TPM之前,应首先使全体员工确信公司高级管理层也将参与TPM作业。实施TPM的第一步则是聘请或任命一位TPM协调员,由他负责培训公司全体员工TPM知识,并通过教育和说服工作,使公司员工们笃信TPM不是一个短期作业,不是只需几个月就能完成的事情,而是要在几年甚至更长时间内进行的作业。一旦TPM协调员认为公司员工已经掌握有关知识并坚信TPM能够带来利益,就可以认为第一批TPM的研究和行动团队已经形成。这些团队通常由那些能对生产中存在问题部位有直接影响的人员组成,包括操作人员、维修人员、值班主管、调度员乃至高层管理员。团队中的每个人都是这一过程的中坚力量,应鼓励它们尽其最大努力以确保每个团队成功地完成任务。通常这些团队的领导一开始应由TPM协调员担当,直到团队的其他成员对TPM过程完全熟悉为止。行动团队的职责是对问题进行准确定位,细化并启动修复作业程序。对一些团队成员来说,发现问题并启动解决方案一开始可能并不容易,这需要一个过程。尽管在其他车间工作可能有机会了解到不同的工作方法,但团队成员并不需要这样的经验。TPM作业进行的顺利与否,在于团队成员能否经常到其他合作车间,以观察对比采用TPM的方法、技术以及TPM工作。这种对比过程也是进行整体检测技术(称为水准基点)的组成部分,是TPM过程最宝贵的成果之一。在TPM中,鼓励这些团队从简单问题开始,并保存其工作过程的详细记录。这是因为团队开始工作时的成功通常会加强管理层对团队的认可。而工作程序及其结果的推广是整个TPM过程成功的要决之一。一旦团队成员完全熟悉了TPM过程,并有了一定的解决问题的经验后,就可以尝试解决一些重要的和复杂的问题。4.案例分析在一家采用TPM技术的制造公司中,TPM团队在一开始选择了一个冲床作为分析对象,对它进行了深入细致的研究和评估,经过一段较长时间的生产,建立了冲床生产使用和非生产时间的对比记录。一些团队成员发现冲床在几种十分相似状态下的工作效率却相差悬殊。这个发现使他们开始考虑如何才能提高其工作状态。随后不久他们就设计出一套先进的冲床操作程序,它包括为冲床上耗损的零部件清洁、涂漆、调整和更换等维护作业,从而使冲床处于具有世界级水平的制造状态。作为其中的一部分,他们对设备使用和维修人员的培训工作也进行了重新设计,开发了一个由操作人员负责检查的按日维护作业清单,并由工厂代理人协助完成某些阶段的工作。在对一台设备成功进行TPM后,其案例记录会表明TPM确能大幅提高产品质量,厂方会因而更加支持对下一台设备采用TPM技术,如此下去,就可以把整个生产线的状态提高到世界级水平,公司的生产率也会显著提高。由上述案例可知:TPM要求将设备的操作人员也当作设备维修中的一项要素,这就是TPM的一种创新。那种“我只负责操作”的观念在这里不再适用了。而例行的日常维修核查、少量的调整作业、润滑以及个别部件的更换工作都成了操作人员的责任。在操作人员的协助下,专业维修人员则主要负责控制设备的过度耗损和主要停机问题。甚至是在不得不聘请外部或工厂内部维修专家的情况下,操作人员也应在维修过程中扮演显著角色。TPM协调员有几种培训方式。多数与制造业相结合的大型专业组织与私人咨询部、培训组织一样均可提供有关TPM实施的信息。制造工程协会(SME)和生产率报业就是两个例子,他们都提供介绍TPM的磁带、书籍和其它相关教学资料。生产率报业还在美国境内各大城市长期举办有关TPM研讨会,同时也提供工业水准基点的指导和培训工作。5.TPM效果成功实施TPM的公司很多,其中包括许多世界驰名公司,如:福特汽车公司、柯达公司、戴纳公司和艾雷•布雷德利公司等。这些公司有关TPM的报告都说明了公司实施TPM后,生产率有显著提高。尤其是柯达公司,它声称自公司采用TPM技术后,获得了500万比1600万的投入产出比。另一家制造公司则称其冲模更换时间从原来的几小时下降到了20分钟。这相当于无需购买就能使用两台甚至更多的、价值上百万美元的设备。德克萨斯州立大学声称通过研究发现,在某些领域采用TPM可以提高其生产率达80%左右。而且这些公司均声称通过TPM可以减少50%甚至更多的设备停机时间,降低备件存货量,提高按时交货率。在许多案例中它还可以大幅减少对外部采办部件、甚至整个生产线的需求.TPM是全员劳动生产率保持,目的是在各个环节上持续不断地进行改善。2.全员生产维修制度TPM(TotalProductiveMaintenance),中文翻译为“全面生产保养”,是一种以设备为中心展开效率化改善的制造管理技术,与全面品质管理(TotalQualityManagement,TQM)、精实生产(LeanProduction)并称为世界级三大制造管理技术。TPM自1971年正式诞生于日本,在1989年之前主要的重点有五项,焦点放在设备面:设备效率化的个别改善(以管理者及技术支援者来进行6大损失的对策);建立以作业人员为中心的5S(自主保养)体制;建立保养部门的计划保养体制;操作及保养技能的训练;建立设备初期管理的体制。在1989年之后,其重点由五项增加为八项,焦点由设备面扩增至企业整体面:设备效率化的个别改善;自主保养体制的确立;计划保养体制的确立;MP设计和初期流动管理体制的确立;建立品质保养体制;教育训练;管理间接部门的效率化;安全、卫生和环境的管理。目前TPM在世界各国各企业间都普遍在实施,对于生产效率的提升方面,也产生了实质的帮助。日本在吸收了欧美最新研究成果的基础上,结合他们自己丰富的管理经验,创建了富有特色的全员生产维修制度TPM(TotalProductiveManagement)。其主要内容是:(1)目标是使设备的总效率最高;(2)建议包括设备整个寿命周期的生产维修系统;(3)包括与设备有关的部门,如设备规划、使用、维修部门等等;(4)从最高管理部门到基层工人全体人员都参加;(5)加强思想教育,开展小组自主活动,推进生产维修。3.TPM全面生产维护【TPM的定义】先进的设备管理系统是制造型企业生产系统的最有力的支持工具之一,能够保证生产计划的如期执行以及时响应客户的市场需求,同时能够有效地降低企业的制造成本,如库存积压成本,维修维护成本及其它管理(人工、时间)成本,而且能够有效降低不良品的产生机率,从过去认为维护只是生产费用的管理提升为企业在失常竞争力的关键项目之一,最终提高企业的经济增值水平。TPM活动就是通过全员参
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