54液气比对石灰石_石膏湿法烟气脱硫过程的影响
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54液气比对石灰石_石膏湿法烟气脱硫过程的影响
第27卷第3期2007年6月；动力工程；JournalofPowerEngineerin；Vol.27No.3June2007；文章编号:07)0324；液气比对石灰石2石膏湿法烟气脱硫过程的影响；杜谦,马春元,董勇,吴少华,秦裕琨；(1.山东大学能源与动力学院,山东济南25006；2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔；摘
　第27卷第3期　2007年6月动　力　工　程JournalofPowerEngineeringVol.27No.3　June2007　　　文章编号:07)液气比对石灰石2石膏湿法烟气脱硫过程的影响杜　谦,　马春元,　董　勇,　吴少华,　秦裕琨(1.山东大学能源与动力学院,山东济南250061;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001)11122摘　要:石灰石2石膏湿法烟气脱硫系统中,液气比是影响系统脱硫性能及经济性的重要参数。利用所建立的并流有序降膜式湿法脱硫装置,进行了液气比对石灰石2石膏湿法脱硫过程影响的试验3研究。结果表明:脱硫率随液气比增加而增加;当液气比小于8LΠm时,增加液气比能更有效地提高脱硫率;液气比增加,吸收塔吸收段出入口的浆液中石灰石浓度差降低,吸收段内浆液中石灰石溶解量增加,浆液中石灰石浓度增加。关键词:环境工程学;湿法烟气脱硫;液气比;脱硫率;石灰石中图分类号:X701.3　　　文献标识码:AInfluenceofLiquidtoGasProcessinLimesDesulfurizationQian,　DONGYong,　WUShao2hua,　QINYu2kun1122ofandPower,ShandongUniversity,Jinan250061,C2.SchoolofScienceandEngineering,HarbinUniversityofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Liquidtogasratioplaystheroleofanimportantparameter,influencingdesulfurizationpropertiesandprofitabilityoflimestone2gypsumwetfluegasdesulfurizationsystems.Experimentalstudiesoftheinfluence,ofliquidtogasratio,onlimeston2gypsumwetfluegasdesulfuizationprocesseshavebeencarriedoutinanorderlydroppingfilmabsorbertestinginstallation,builtforthepurpose.Testresultsindicate,thatdesulfurizationrateincreasesespeciallyincaseofaratiobelow8LΠm.Thedifferenceoftheslurry’slimestoneconcentration,betweenin2andoutletoftheabsorptiontower’sabsorptionsection,reduceswithincreasingliquidtogasratio,whiletheamountoflimestonedissolvedwithintheabsorptionsectionincreases,causingtheslurry’slimestoneconcentrationtoincreaseatthesametime.Keywords:enviwetfllimestone3　　湿法烟气脱硫是目前世界上应用最广泛、技术[1]最成熟的脱硫技术。现阶段我国大型火电机组以引进湿法脱硫技术为主。值得重视的是,我国在引进湿法脱硫技术后,应注意对技术的消化、吸收及改进,应加大对湿法烟气脱硫过程的基础研究力度,加深对脱硫过程的了解。收稿日期:作者简介:杜　谦(19732),男,湖南娄底人,哈尔滨工业大学副教授。液气比是影响脱硫系统性能及经济性的一个重要参数。液气比的大小直接影响脱硫设备的投资和运行费用,如塔、泵、管道的投资及耗电量等。同时,液气比是湿法脱硫装置调节脱硫性能的重要手段。当锅炉负荷或煤种变化时,采用液气比及其调节方式,使系统的运行既能满足脱硫的需要,又能安全稳定且能经济运行,是对脱硫过程进行研究的一个重[2]要目标。笔者利用所建立的并流有序降膜式湿法脱硫装　第3期[325]杜　谦,等:液气比对石灰石2石膏湿法烟气脱硫过程的影响?423?置,进行了液气比对石灰石2石膏湿法脱硫过程IV脱硫率、浆液中石灰石含量及浆液中S离子浓度影响的试验研究。1　试验装置与试验方法1.1　试验系统搅拌器强力搅拌分散成细小的气泡,气泡内的氧通过气液膜扩散至液相氧化其中的亚硫酸根离子。(4)石灰石浆液补充系统新鲜石灰石浆液从补充槽内排出通过流量计进入循环槽,在循环槽内,石灰石溶解以中和从塔内吸+收的SO2水解或氧化生成的H,从而使得循环槽维持一定的pH值。1.2　试验装置主体结构并流有序降膜组脱硫塔主体部分由高位储液槽、布液器、脱硫薄片束、吸收塔体、底部槽体及槽内的曝气器和搅拌器组成。(1)吸收塔顶部的高位储液槽与布液板密封相连,起到布液的作用。液流通过粘结在布液板上的脱硫薄片两侧1mm窄缝布液。本试验各个工况下,高位储液槽内浆液高度均保持在120mm以上,能保证布液均匀。(2)、长112mm、宽96mm的薄片组成,塔内的23141mΠm。在吸收塔塔体上布置有气相测点和液相取样点。(3)本试验台底部循环槽为0.65m×0.65m×0.65m的正方体槽。在循环槽内不同高度上设有溢流管以保证浆液保持在一定高度,即保证浆液在槽内一定的停留时间。(4)循环槽内曝气器由1根母管每边各引出6支管组成,在每个支管上均布4个1mm的小孔。孔向下开,以免浆液堵塞。通过曝气器,由空气压缩机加压流入的空气被均匀从循环槽底部曝出。循环槽内还装有搅拌装置。搅拌装置采用斜叶片轴向流搅拌器,搅拌器转速可通过上部直流电机输出电流来调节。1.3　试验过程(1)试验开始前在循环槽内加入一定量的蒸馏水(根据槽内浆液要求量添加),启动搅拌器并将搅拌转速调至试验工况值,并加入分析纯的石膏配制成浓度10%的浆液,然后再加入小量分析纯石灰石3(大约300gΠm);启动浆液循环系统、烟风系统,并调节液流量、塔内空塔截面气速至试验工况值;启动氧化系统并调节氧化空气量至设定值,槽内浆液开始通入空气;再次检测浆液流量、气体流量、氧化空气气量是否稳定在试验工况值。(2)观察烟气模拟系统中系统物理过程,稳定后开始给气相添加SO2气体,并同时在线测量吸收塔入口及塔出口处的SO2浓度,通过测量吸收塔入模拟实际湿法脱硫主要工艺过程,建立了并流有序降膜式湿法脱硫系统试验台,来研究液气比对脱硫过程的影响。试验系统主要由烟气模拟系统、氧化系统、浆液循环系统和石灰石浆液补充系统组成,试验系统示意图如图1所示。12SO2钢瓶;　22减压阀;　32SO2;;2电加热器;　62;　82搅拌器;　92搅拌电机;　102;2阀门122;　132补充浆液流量计;　142;　152浆液补充槽;　162高位浆液槽;　172SO2浓度测量取样点;　182脱硫塔主体;　192pH值测点;　202液相测量取样点;　212循环槽图1　并流有序降膜式湿法脱硫试验系统示意图Fig1　Schematicpresentationoftheorderlydroppingfilmwetdesulfurizationtestingsystem　　(1)烟气模拟系统钢瓶内液态SO2经减压阀减压气化后,通过气体流量计计量与鼓风机鼓入的空气混合以模拟燃煤电厂所排放的烟气,混合烟气通过加热器加热后,进入吸收塔和塔内均匀液膜充分接触脱硫后再经烟囱排入大气。(2)浆液循环系统循环槽内的浆液通过阀门控制流量,由液体流量计计量后排入高位浆液储槽内,浆液再通过槽内的布液器在吸收塔内薄片上形成均匀液膜与气相组分进行传质交换后,再落入循环槽,同时循环槽内一部分浆液作为废液在槽内一定高度上溢流取出,以保证槽内浆液量保持恒定。(3)氧化系统空气由压缩机经阀门控制流量,通过流量计计量鼓入槽内曝气器,从曝气器压出的空气被循环槽内的?424?　　　　　动　力　工　程　第27卷　口的SO2浓度来调节SO2的供给流量,使得烟气中SO2浓度稳定在试验工况值;在气相供给SO2后,同时在线监测循环槽内及吸收塔出口pH值;由于吸收塔内浆液吸收SO2,随着试验的进行,槽内pH值开始下降,当pH值下降至设定工况pH值时,开始添加石灰石含量为5.81%的新鲜浆液,并通过调节添加浆液流量,使槽内pH值稳定在设定值;在线监测塔出口气相SO2浓度,并每隔20min在槽内及塔出口处液相取样,分析Ca、S离子及其中的2+4+CaCO3浓度;当循环槽内及塔出口处Ca、S离子及CaCO3含量与前一时间测点上的浓度基本相等时,认为试验系统已达到化学过程稳定。(3)当系统化学过程稳定后,测得各测点气相SO2及CO2浓度,同时测得液相各测点上的pH值,并在循环槽内及吸收塔内各取样点上取样;取样后关闭试验系统;测量各取样点上浆液组分的浓度,包2+4+括Ca、S浓度及浆液中石灰石含量,试验结束。1.4　测量方法SO2、CO2浓度通过2台德图300M图3　pH值rateandpHvaluevs.liquidtogasratio2+4+图2　不同液气比烟气行程上脱硫率的分布Fig2　Variationofdesulfurizationratealongthegasflowpathof,fordifferentliquidtogasratios分析仪监测;S,法测定;4+由图2可看出,在同一液气比下,脱硫率沿高度方向上升,且脱硫率的上升速率沿高度方向下降;在不同液气比下,脱硫率随液气比增加而增加。由图3,可知液气比从4LΠm增加至16LΠm,吸收塔出口332　2.1　液气比对脱硫率的影响处脱硫率可提高19.2个百分点;从图3中脱硫率的上升趋势可以看出,液气比小时,脱硫率上升趋势快;当液气比从4LΠm增至8LΠm及从8LΠm增加至16LΠm,吸收塔出口处脱硫率分别增加12.1%和7.1%。3333塔内空截面气速保持6mΠs,其它运行参数示于表1,改变液相流量,测得不同液气比下脱硫率沿烟气行程的分布,结果如图2所示。为便于观察脱硫率随液气比的变化趋势,同时给出了吸收塔出口处(即烟气行程上的2m处)脱硫率与液气比的关系曲线,如图3所示。表1　试验条件及参数Tab.1　Testconditionsandparameters运行参数空塔截面流速VΠm?s-1处理烟气量QGΠm3?h-1塔入口SO2浓度CSO2,inΠmg?m-3入口烟气温度TΠ℃浆液流量QLΠm?h3-1　　在同一液气比下,脱硫率的上升速率沿高度方向下降,这是因为沿塔高度方向烟气中SO2浓度下降,且由于脱硫浆液中吸收SO2,浆液中S浓度增加,同时浆液pH值下降,气相SO2在传质液膜表面处的溶解度下降,这三个原因使得SO2的传质动力减少;另一方面,浆液pH值下降使得SO2在传质液膜内的水解过程减弱,SO2在传质液膜内的传质增强系数下降,使得SO2气液相传质的总传质系数下降,SO2的吸收速率下降。在不同液气比下,脱硫率随着液气比增加而增加,分析此结果,主要原因为:(1)从降膜流动特性方面来看,当液流量小,即ReL(ReL&20～40)很小时,液膜表面平滑无波,流动4+标准工况5..473000.1液气比LΠGΠL?m-3循环槽内浆液pH值循环槽内浆液量ΠL烟气、浆液温度Π℃循环槽内氧化气量Πm3?h-1氧化空气空槽截面气速Πcm?s-1循环槽内搅拌转数Πr?min-1循环槽内Mn2+浓度Πmol?m-3处于层流区,液膜表面与固相支撑面面积差不多。当ReL值逐渐增加(ReL&1200),可以在塔内液膜表　第3期杜　谦,等:液气比对石灰石2石膏湿法烟气脱硫过程的影响?425?面出现波纹,此波纹具有正弦波形态,以稳定的波长和振幅自上而下运动,ReL再增加,会出现波峰前推叠合现象,前后波混合加剧,并出现环形单波。此流动仍符合层流区的基本规律,流动处于拟层流区,此时由于液面波动液相与气相的接触面会增加。当ReL继续增大(ReL&1200),降膜表面出现明显的粗糙感,类似沸腾的液体表面。此时波的振幅增大,降膜流动转入湍流区,液膜表面的面积会明显增加。故随液流量的增加,液膜表面积增加,气、液接触面增加,有利于传质。(2)液气比增加,液膜表面处的波动增强,气、液传质薄膜厚度减小,使得气液传质系数增加。由(2)两个原因,吸收塔内单位薄片面积上的总于(1)、传质系数增加。(3)从塔持液量来看,塔内持液量随液流量的增加而增加。持液量增加,相同的气、液界面下有更多的石灰石来中和所吸收的SO2,使得吸收塔内pH值的下降速度减缓,即塔内相同位置处,浆液的pH值会提高。图3同时列出了吸收塔出口处浆液值随液气比的变化关系,由图3加,pH值增加。pH2S浓度下降,,SO2传质增强。4+与液气比的关系,结果如图5所示;试验中还测量了循环槽内的石灰石含量,其浓度与吸收塔入口处石灰石浓度基本相同。由图4可看出,液气比增加时,3循环浆液中石灰石含量有所增加,且在8LΠm之前增加较明显,随后增加速率变缓;由图5吸收塔出入口石灰石含量的浓度差与液气比的关系曲线可以看出,随着液气比的增加,吸收塔出入口石灰石含量的浓度差下降,随着液气比的增加,其浓度差的下降趋势变缓;由图5吸收塔内石灰石溶解量与液气比的关系曲线可以看出,随着液气比的增加,石灰石在吸收塔内的溶解量增加。4ofliquidtogasratioonlimestoneconcentrationattower’sin2andoutlet液气比在8LΠm以下增加时,脱硫率上升速度快,而以后趋势变得平缓。其原因为:33(1)液气比在8LΠm(相应液流量为2mΠh,ReL为1525,已进入湍流区;液气比为4LΠm和6LΠm时,ReL分别为763和1144,处于拟层流区)以下增加时,流动从层流转换为拟层流,再转换为湍流,由于流动区域的变换,其流动对液相表面积的影响大,而液气比在8LΠm以上时,流动已进入湍流区,在同一区域内,虽然液气比增加,由于湍动的增强,液膜表面积有所增加,但增加幅度会明显减小。同理,由于液膜波动使得传质系数的增加幅度也会随液气比的增加而减小。(2)在液气比小时,液相pH值下降快,SO2的液相传质阻力相对较大,此时增加液气比,从而增加的液相传质速率对总传质速率的贡献大,但当液气比大时,pH值相对较大,液相传质阻力相对较小,故增加的液相传质速率对总传质速率的贡献较小。2.2　液气比对浆液中石灰石含量的影响在2.1试验条件下,测得吸收塔出入口处石灰石的含量,结果如图4所示;并得到了塔出入口浆液石灰石含量的浓度差及石灰石在吸收塔内的溶解量3333图5　液气比对塔出入口石灰石浓度差及塔内溶解量的影响Fig5　Influenceofliquidtogasratioonthedifferenceinlimestoneconcentrational,attower’sinandoutlet,aswellasonthedissolvedamountwithinthetower　　石灰石溶解过程是石灰石固相表面的Ca和2-CO3透过固相和液相主体之间的液固膜向液相主体扩散的过程。在扩散过程中,CO3由于发生水解而使得溶解速率得到增强。在湿法烟气脱硫环境下,这种增强作用一方面与浆液pH值有关,浆液pH2-值越低,CO3扩散过程中的水解速率越快,传质增强作用越明显;另一方面由文献[6]可知,石灰石溶4+解过程的增强作用还与浆液中S浓度有关,在吸4+-收塔内,S主要是HSO3和H2SO3形式存在,这两种离子能为CO3扩散过程提供H,从而有力地促进水解过程,提高了石灰石的溶解速率。当脱硫系统液气比增加时,吸收塔单位长度上2-+2-2+?426?　　　　　动　力　工　程　4+第27卷　的持液量增加,虽然整体的脱硫效率上升,但吸收塔上单位持液量的SO2的吸收量要下降,故吸收塔同一位置处浆液的pH值要上升,浆液中的S浓度要下降,图3、图6能证明这一点。由于浆液pH的上4+升和浆液中的S浓度的下降,使得石灰石溶解过程的增强作用减弱,故随着液气比的增加,吸收塔出入口石灰石含量的浓度差下降。随着液气比的增加,虽然吸收塔同一位置处的石灰石的溶解速率下降,但由于持液量增加,参加溶解的石灰石量要增加,故石灰石在吸收塔内的总溶解量增加。当液气比增加时,虽然石灰石在吸收塔内的总溶解量增加,但不足以抵消系统由于脱硫率的增加而增加的SO2吸收量,浆液中需要更多的石灰石来溶解中和由于SO2的吸收所产生的H,故浆液中石灰石含量有所增加。石灰石含量的增加规律和脱硫3率的增加规律一致,在8LΠm之前增加较明显,随后增加速率变缓。4+2.3　液气比对浆液中S浓度的影响在2.1试验条件下,口S的浓度,结果如图64+4+槽内S,但S浓4+度均很小,,S的。4++4+即受循环槽内S浓度的控制。液气比增加,脱硫4+率上升,所吸收的SO2增加,使得循环槽内S浓度略有增加以维持相应的氧化速率。在吸收塔出口,4+S的浓度随液气比增加而减少,这是因为液气比增加,吸收塔内的持液量增加,有更多的浆液来溶解所吸收的SO2。3　结　论利用所建立的并流有序降膜式湿法脱硫装置,进行了液气比对湿法脱硫过程影响的试验研究。在本试验条件下,得到以下结论:(1)脱硫率随液气比增加而增加,液气比小于8LΠm时,增加液气比,能更有效地提高脱硫率。(2)液气比增加,吸收塔吸收段出入口的浆液3中石灰石浓度差降低,吸收段内浆液的石灰石溶解量增加,(3)S4+浓度略有增+加,。[1]　陈　东,林继发.湿法烟气脱硫技术简述[J].陕西环境,):32-34.[2]　杜谦.并流有序降膜组脱除烟气中SO2过程的研究[D].哈尔滨工业大学.2004.[3]　秦裕琨.一种用于烟气脱硫装置中的有序液流组反应器[P].ZL,.[4]　KIILS,MICHELSENML,DAM2JOHANSENK.Experimentalinvestigationandmodelingofawetfluegasdesulfurization[J].Ind.Eng.Chem.Res.2-2806.[5]　杜谦,吴少华,刘辉等.湿法烟气脱硫吸收塔循环槽的改进[J].热能动力工程.):85-88.图6　液气比对S4+浓度的影响Fig6　InfluenceofliquidtogasratioonS4+concentration[6]　C.BrogrenandH.T.Karlsson.AModelforPredictionofLimestoneDissolutioninWetFlueGasDesulfurizationApplications[J].Ind.Eng.Chem.Res.89-3897.　　循环槽内浆液中S浓度均很小,系统所吸收的SO2基本上能全部氧化,说明氧化系统有足够的供氧能力,循环槽内S的氧化受氧化动力学控制,4+4+包含各类专业文献、专业论文、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、高等教育、文学作品欣赏、中学教育、外语学习资料、54液气比对石灰石_石膏湿法烟气脱硫过程的影响等内容。
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石灰石品质对湿法烟气脱硫系统运行的影响及对策
燃​煤​电​厂​烟​气​脱​硫​大​多​采​用​石​灰​石​-​石​膏​湿​法​,​采​用​石​灰​石​作​为​脱​硫​吸​收​剂​,​随​着​石​灰​石​原​料​需​求​的​不​断​增​加​,​某​些​时​间​段​石​灰​石​品​质​会​降​低​,​给​脱​硫​系​统​的​运​行​带​来​很​多​问​题​,​使​吸​收​塔​浆​液​起​泡​溢​流​加​剧​,​p​H​值​难​以​提​高​,​石​膏​浆​液​难​以​进​行​二​级​脱​水​,​石​灰​石​加​仓​系​统​故​障​频​发​等​,​针​对​因​石​灰​石​品​质​降​低​后​带​来​的​运​行​问​题​提​出​了​相​应​的​对​策​,​为​脱​硫​装​置​的​安​全​稳​定​运​行​打​下​基​础​。
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脱硫入口烟气中含氧量对脱硫效率是否有影响,如果有,一般控制到多少为合适.我们厂今年以来脱硫效率始终在92%左右,达不到设计值.检修时发现喷淋管内部结垢严重,全部清理后仍没有效果.同时检查GGH\旁路挡板均无问题,请教各位高手,还有哪些关键因素.
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TA的每日心情开心 20:42:46签到天数: 4 天[LV.2]偶尔看看I星币3177 元0 贡献579 点精华0帖子
不知你们那儿，多大机组，入口硫份多少，PH值能维持正常吗？
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该用户为名人堂成员,所属分组为 节能环保名人堂.用户介绍:
喷淋管内部堵塞严重是不正常的一个现象，如果喷淋层设计合理，出现堵塞严重的可能性较小。很可能喷淋层在结构上有问题，特别是每个喷嘴的压力分布不均，流量不均，如果是这样，即使现在疏通了，以后还会出现类似的情况。
还有循环泵的出力是否有变化，导致喷嘴的雾化效果不好。喷淋法，如果喷淋雾化效果不好，脱硫效率也很难提高。
补充一下，入口烟气的氧量正常来讲不是可控的，不是由脱硫来决定的，而是根据锅炉的燃烧情况及配风决定的。至于入口氧量是否对脱硫效率有影响，个人认为无影响。
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电力小工人
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原烟气氧量对脱硫效率是有影响的，根据so2折算值算的话，含氧量高会是SO2浓度上升，脱硫效率会升高。但是环保部门考核的依据并不仅仅是效率，还有折算值，所以，想要用增加原烟气含氧量来提高效率是不可行的。
没啥说的，电厂人，就那样！安稳过日子！
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TA的每日心情擦汗 08:46:14签到天数: 135 天[LV.7]常住居民III星币2028 元0 贡献143 点精华0帖子
出口氧含量一般能在6%左右最好，若是能低于6%，环保局换算出来的出口排放量会低于你所测量的值。环保局只看你的排放量不是效率。
影响出口排放量的因素还有
1，低泄漏风机入口挡板调整
2，调整吸收塔PH，但不要高于5.8
3，分析喷嘴结垢物质，改变吸收塔的PH运行参数
4，检查循环泵的运行参数包括出口压力，电流
5，循环泵入口滤网上次检查情况
6，吸收塔密度降低
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助理工程师, 积分 1631, 距离下一级还需 369 积分
TA的每日心情开心 21:52:56签到天数: 6 天[LV.2]偶尔看看I星币983 元0 贡献495 点精华0帖子
楼上的说的很全面，我在补充一点：
7.检查CEMS烟气分析仪，定期标定；
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工程师, 积分 2121, 距离下一级还需 2879 积分
TA的每日心情开心 11:36:14签到天数: 29 天[LV.4]偶尔看看III星币1330 元0 贡献503 点精华0帖子
本帖最后由 wking876 于
09:58 编辑
dishuiyan 发表于
喷淋管内部堵塞严重是不正常的一个现象，如果喷淋层设计合理，出现堵塞严重的可能性较小。很可能喷淋层在结 ...
“至于入口氧量是否对脱硫效率有影响，个人认为无影响。”
是由影响的！监测的SO2浓度单位是mg/Nm3，当其它参数一定时，入口烟气氧量高，侧漏风大，或者配风量大，那么单位体积内的SO2就被稀释了，，出口SO2就降低了。
但为了防止作假，SO2有按6%氧量进行了折算，但折算后变化趋势与没有折算SO2变化趋势一样的，我这点就弄不明白了，有机会我照一张DCS曲线上来，请帮忙解释解释……
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