热力发电厂动力循环及与经济财务知识分析.pptx
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热力发电厂动力循环及与经济财务知识分析.pptx
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第一章热力发电厂动力循环第一章热力发电厂动力循环及其热经济性及其热经济性热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法凝汽式发电厂的主要热经济性指标凝汽式发电厂的主要热经济性指标发电厂的动力循环发电厂的动力循环第一节热力发电厂热经济性的评价方第一节热力发电厂热经济性的评价方法法n热量法(热效率法)热量法(热效率法)以燃料化学能从数量上被利用的程度来评价电以燃料化学能从数量上被利用的程度来评价电厂的热经济性,常用于定量分析厂的热经济性,常用于定量分析n做功能力法(做功能力法(熵方法、熵方法、火用方法)火用方法)以燃料化学能的做功能力被利用的程度来评价以燃料化学能的做功能力被利用的程度来评价电厂的热经济性,常用于定性分析电厂的热经济性,常用于定性分析一、热量法一、热量法通过热量的利用程度(热效率)或损失大小(热量通过热量的利用程度(热效率)或损失大小(热量损失、热量损失率)来评价电厂和热力设备的热经济性损失、热量损失率)来评价电厂和热力设备的热经济性损失能量损失能量有效利用能量有效利用能量供给总能量供给总能量热力设备热力设备热损失率热损失率zz热量守衡:
热量守衡:
供给热量供给热量=有效利用热量有效利用热量+损失热量损失热量1001100供给热量损失热量供给热量有效利用热量热效率简单凝汽式发电厂循环系统图简单凝汽式发电厂循环系统图GBCbicp=bpimggmpTQbQ0有再热的凝汽式发电厂循环系统图有再热的凝汽式发电厂循环系统图G
(1)锅炉效率)锅炉效率hhb锅炉能量平衡关系:
锅炉能量平衡关系:
输入燃料热量输入燃料热量Qcp=锅炉热负荷锅炉热负荷Qb+锅炉热损失锅炉热损失QbbcpQbQbhhzz-=DD=1cpQbQcpQbQBqbQbDD-=1nethh0.90.94BQbQbQcp排烟损失、散热损失、排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、排污损失未完全燃烧损失、排污损失管道能量平衡关系:
管道能量平衡关系:
锅炉热负荷锅炉热负荷Qb=汽轮机热耗量汽轮机热耗量Q0+管道热损失管道热损失Qp
(2)管道效率)管道效率hhPQbTQ0BQp0.980.99)1(pbcpQpQpbQpQbQQp10汽轮机能量平衡关系:
汽轮机能量平衡关系:
汽轮机热耗汽轮机热耗Q0=汽轮机内功率汽轮机内功率Wi+汽轮机冷源损失汽轮机冷源损失Qc汽轮机排汽的汽化潜热损失汽轮机排汽的汽化潜热损失、膨胀节流、排汽、内部损、膨胀节流、排汽、内部损失失TWiQ0GQC010QcQQiWiD-=h0.450.450.470.47)1(ipbcpQcQchhhz-=D=(33)汽轮机)汽轮机效率效率hhi汽轮机机械能量平衡关系:
汽轮机机械能量平衡关系:
汽轮机内功率汽轮机内功率Wi=发电机轴端功率发电机轴端功率Pax+机械损失机械损失Qm(4)机械效率)机械效率hhmTWiPaxGQm0.9650.9650.990.9936001PQaxmmWWiihD=-
(1)mQmmbpiQcpzhhhhD=-发电机能量平衡关系:
发电机能量平衡关系:
发电机输入功率发电机输入功率Pax=发电机输出功率发电机输出功率Pe+能量损失能量损失Qg(5)发电机)发电机0.950.950.980.98PaxGQgPe
(1)gQggbpimQcpzhhhhhD=-13600QPgegPPaxaxhD=-全厂能量平衡关系:
全厂能量平衡关系:
全厂热耗量全厂热耗量Qcp=发电机输出功率发电机输出功率Pe+全厂能量损失全厂能量损失Qj(6)全厂总效率)全厂总效率0.240.240.420.42QjcpQcpzzD=zzjcp0.580.580.760.76Qb+b+Qp+p+Qc+c+Qm+m+QggcpjcpQcpjQgmipbcpQePcp113600cpjcpQcpjQgmipbcpQePcp113600火力发电厂的各项损失(火力发电厂的各项损失(%)项目项目高参数高参数超高参数超高参数超临界参数超临界参数锅炉锅炉Qb1098管道管道Qp10.50.5汽轮机冷源汽轮机冷源Qc57.552.550.5汽轮机机械汽轮机机械Qm0.50.50.5发电机发电机Qg0.50.50.5总能量损失总能量损失69.56360全厂总效率全厂总效率30.53740热流图热流图cpjcpcpjeQQQBqP13600二、熵方法二、熵方法实际的动力过程是不可逆的,必然引起熵增实际的动力过程是不可逆的,必然引起熵增熵方法通过熵方法通过熵增(熵产)的计算来确定做功的损失熵增(熵产)的计算来确定做功的损失环境温度环境温度Tenen,则熵增,则熵增s引起的做功损失引起的做功损失I为:
为:
I=Tenens典型不可逆过程的做功能力损失典型不可逆过程的做功能力损失
(1)有温差的换热过程有温差的换热过程放热过程:
放热过程:
熵减熵减sa吸热过程:
吸热过程:
熵增熵增sbTen放热量放热量=吸热吸热量量做功损失做功损失:
换热过程换热过程熵增熵增:
分析:
分析:
T,I锅炉、冷凝器、加热器锅炉、冷凝器、加热器IaabbdqTsTs=D=DenenaaTdqITsTTTTD=譊鬃-DbabaaadqdqTdqsssTTTTTDD=D-D=-=-Dn过程熵增:
s火用损E
(2)不可逆绝热膨胀过程不可逆绝热膨胀过程汽轮机汽轮机做功损失:
做功损失:
不可逆绝热膨胀不可逆绝热膨胀21spcp1Tenstu12aTp0p02tentuITs=譊(3)不可逆绝热压缩过程不可逆绝热压缩过程水泵水泵做功损失:
做功损失:
不可逆绝热压缩不可逆绝热压缩21sp2p1Tens12TtenITs=譊(4)节流过程节流过程汽轮机进汽调节结构汽轮机进汽调节结构做功损失:
做功损失:
21Tsp1p2Tensh=constpenpITs=譊
(二)凝汽式发电厂各种损失及全厂总效率
(二)凝汽式发电厂各种损失及全厂总效率做功能力损失部位做功能力损失部位n锅炉锅炉Ib管道管道Ip汽轮机内部做功汽轮机内部做功It凝汽器凝汽器Ic传动装置传动装置Im发电机发电机Ig回热加热器、给水泵(忽略)回热加热器、给水泵(忽略)en锅炉散热锅炉散热做功损失做功损失锅炉能量锅炉能量转换做功转换做功损失损失锅炉温差锅炉温差传热做功传热做功损失损失管道做管道做功损失功损失汽轮机内部汽轮机内部做功损失做功损失凝汽器做凝汽器做功损失功损失机械摩擦机械摩擦做功损失做功损失发电机做发电机做功损失功损失凝汽式发电厂做功能力损失分布图凝汽式发电厂做功能力损失分布图IbIIIbIIIIbIpItIcImIgI凝汽式发电厂做功能力损失凝汽式发电厂做功能力损失做功损失做功损失ICP:
en全厂效率:
全厂效率:
cpbptcmgIIIIIII=+IbIIIbIIIIbIpItIcImIgIcpenetIPBq3600cpcpcpBqI1能流图能流图cpbptcmgIIIIIII=+IbI()PItDmIgItIIIIIIbbII+()PIpDrcII+小结小结1总体:
热量法与作功能力法的全厂总效率相同总体:
热量法与作功能力法的全厂总效率相同2局部:
损失分析不同局部:
损失分析不同热量法:
从热损失的角度分析热量法:
从热损失的角度分析作功能力法:
从做功能力损失的角度分析作功能力法:
从做功能力损失的角度分析3用途用途热量法:
定量分析,指导工程实际热量法:
定量分析,指导工程实际作功能力法:
定性分析,指导技术革新作功能力法:
定性分析,指导技术革新13600BqPecp二凝汽式发电厂的主要热经济指二凝汽式发电厂的主要热经济指标标n能耗(汽耗量、热耗量、煤耗量)能耗(汽耗量、热耗量、煤耗量)n能耗率(汽耗率、热耗率、煤耗率)能耗率(汽耗率、热耗率、煤耗率)n热效率热效率1、能耗、能耗反映发电机组每小时生产所消耗的能量反映发电机组每小时生产所消耗的能量全厂煤耗全厂煤耗Bcp全厂热耗全厂热耗Qcp汽轮机热耗汽轮机热耗Q0汽轮机汽耗汽轮机汽耗D0热平衡方程式:
热平衡方程式:
3600Pe=Bqnetcp=Qcpcp=Bqnetbpimg=Q0img=Q0e=D0wimgkJ/h发电厂热耗量(发电厂热耗量(kJ/h):
):
发电厂煤耗量(发电厂煤耗量(kg/h):
):
汽轮发电机组汽耗量(汽轮发电机组汽耗量(kg/h):
):
汽轮发电机组热耗量(汽轮发电机组热耗量(kJ/h):
):
注意注意能耗指标与产量有关,只能表明能耗指标与产量有关,只能表明Pe为一定时的热经济性;为一定时的热经济性;3600ecpnetcpPBqh=3600ecpnetcpPQBqh=eePQ36000gmiewPD360002、能耗率、能耗率反映每生产反映每生产1kW.h电能所消耗的能量电能所消耗的能量全厂热耗率全厂热耗率qqcp(kJ/(kW.h))全厂发电煤耗率全厂发电煤耗率bcp(kg/(kW.h))汽轮机热耗率汽轮机热耗率qq(kJ/(kW.h))汽轮机汽耗率汽轮机汽耗率d(kg/(kW.h))cpcpeBbP=cpcpeQqP=0eQqP=0eDdP=标准煤标准煤q1=29270kJ/kg发电标准煤耗率发电标准煤耗率供电标准煤耗率(扣除厂用电)供电标准煤耗率(扣除厂用电)(kg标准煤标准煤/(kW.h))(kg标准煤标准煤/(kW.h))cpcpsb123.0292703600ncpsnb123.0)1(apsb3、热效率、热效率(11)凝汽式汽轮机的绝对内效率)凝汽式汽轮机的绝对内效率ii汽轮机能量平衡式:
汽轮机能量平衡式:
绝对内效率绝对内效率ii:
WiWi汽轮机汽耗为汽轮机汽耗为D0D0时实际内功率时实际内功率WaWa汽轮机汽耗为汽轮机汽耗为D0D0时理想内功率时理想内功率ii汽轮机的绝对内效率汽轮机的绝对内效率tt汽轮机的理想热效率汽轮机的理想热效率riri汽轮机的相对内效率汽轮机的相对内效率TWiQ0GQC0icQWQ=+D00iaiitriaWWWQQWhhh=1kg1kg新汽的热耗新汽的热耗汽轮机能量能量平衡:
汽轮机能量能量平衡:
比热耗比热耗q0q0(kJ/kg):
比内功比内功wiwi(kJ/kg):
比冷源热损失比冷源热损失qcqc:
内效率内效率ii:
ciqwq0001qqqwcii000DQq0DWwii0DQqcc示例:
计算图示系统中汽轮机的内效率示例:
计算图示系统中汽轮机的内效率(忽略汽水损失)(忽略汽水损失)0QWiirhrhfwfwrhrhqDhhDhDqDhD)(00000cczjjrhrhhDhDqDhD100汽轮机实际做功汽轮机实际做功WWi的计算:
的计算:
(11)Wi汽轮机凝汽流内功各级回热汽轮机凝汽流内功各级回热汽汽流流内功内功(22)Wi汽轮机输入能量输出能量汽轮机输入能量输出能量(3)Wi汽轮机热耗汽轮机热耗Q0汽轮机冷源损失汽轮机冷源损失Qc)()()()(02021010rhzzrhcciqhhDhhDhhDqhhDWcczjjrhrhihDhDqDhDW100iW00,hD11,hDcchD,22,hDrhq22、汽轮发电机组的绝对电效率、汽轮发电机组的绝对电效率eeGTQ03600PeQgmieeQP03600汽轮发电机组热耗汽轮发电机组输出功率e)3600(gmieWP33、凝汽式电厂热效率、凝汽式电厂热效率cpcp(全厂热效(全厂热效率)率)全厂净热效率(扣除厂用电功率的电厂效率)全厂净热效率(扣除厂用电功率的电厂效率)厂用电率(平均为厂用电率(平均为8.2%8.2%)300MW300MW及以上机组电厂:
及以上机组电厂:
4.7%5.5%4.7%5.5%;125200MW125200MW机组电厂:
机组电厂:
8.5%8.5%;中小容量机组电厂:
中小容量机组电厂:
9%12%9%12%。
cpeecpQPBqP360036001epbgmipb)1()(36001apcpapencpBqPP三发电厂的动力循环三发电厂的动力循环
(一)朗肯循环及其热经济性
(一)朗肯循环及其热经济性TS1-2-3-4-11-2-3-4-1郎肯郎肯循环循环1234TC平均放热温度平均放热温度平均吸热温度平均吸热温度GBCT123400111acctwqTqqTh=-=-1T11提高初温(提高初温(t0)t0)的热经济性分析的热经济性分析(11)提高初温对)提高初温对tt的影响的影响t0t0,tt
(二)蒸汽初参数对电厂热经济性的影响
(二)蒸汽初参数对电厂热经济性的影响结论:
结论:
t0t0,tt和和riri,因,因此,此,ii(22)提高初温对)提高初温对riri的影响的影响t0t0,排汽湿度,排汽湿度,ririt0t0,漏汽损失,漏汽损失,riri51234TsT0T11T02T1itrihhh=00111acctwqTqqTh=-=-22、提高初压(、提高初压(p0)p0)的热经济性分析的热经济性分析(11)提高初压对)提高初压对tt的影响的影响极限压力极限压力p*p*1)p0p*,p01)p0p*,p03)p0p*,p0,ttP0=22MPasPc=4kPahwa工程压力小于极限压力工程压力小于极限压力tt00不同温度下的极限压力与不同温度下的极限压力与ttT,T,极限压力极限压力p*,p*,ttss112222334455TTT0T011P0P0(22)提高初压对)提高初压对riri的影响的影响p0p0,v0v0,漏汽损失,漏汽损失,ririp0p0,湿度损失,湿度损失,riri结论:
提高结论:
提高p0p0,对,对ii的影响,视的影响,视tt和和riri的变化的变化情况定情况定PP0033蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响大容量机组大容量机组初参数,初参数,ii小容量机组小容量机组初参数,初参数,ii高参数必须是大容量高参数必须是大容量44、提高蒸汽初参数的限制、提高蒸汽初参数的限制11)提高初温的限制)提高初温的限制金属材料性能限制金属材料性能限制22)提高初压的限制)提高初压的限制安全性、热经济性安全性、热经济性措施:
措施:
(11)提高)提高P0P0的同时采用蒸汽再热的同时采用蒸汽再热(22)提高)提高P0P0的同时增大单机容量的同时增大单机容量Pe=300MWPe=300MW200200150150100100450500550600650450500550600650P0OP0OPPt0t011)理论上的初参数选择)理论上的初参数选择n初温由选用钢材确定初温由选用钢材确定n初压由最大允许排汽湿度确定初压由最大允许排汽湿度确定22)技术经济上的初参数选择)技术经济上的初参数选择热经济性的提高热经济性的提高投资和维修增加、安全性降低投资和维修增加、安全性降低回报回报投资投资55、蒸汽初参数的选择、蒸汽初参数的选择11、降低蒸汽终参数、降低蒸汽终参数pcpc对热经济性的影响对热经济性的影响(最大最大)(11)有利影响)有利影响ntt(t=1-Tc/T1t=1-Tc/T1,wawa)n凝汽器做功损凝汽器做功损II(22)不利影响)不利影响nPcPc湿气损失湿气损失叶片寿命叶片寿命ririnPcPcvcvc余速损失余速损失ii(三)蒸汽终参数对电厂热经济性的影响(三)蒸汽终参数对电厂热经济性的影响结论:
在极限背压以上,降低结论:
在极限背压以上,降低pcpc对热经济性有利对热经济性有利2222334455TTss11PcPcPPcc排汽压力与理想循环热效率关系曲线排汽压力与理想循环热效率关系曲线汽轮机排气压力(背压)汽轮机排气压力(背压)pc由排汽饱和温度由排汽饱和温度tc决定决定tc=tc1ttt冷却水温升冷却水温升t凝汽器传热端差凝汽器传热端差ttcc决定因素:
冷却水温、冷却水量、换热面积、换热面清洁决定因素:
冷却水温、冷却水量、换热面积、换热面清洁度度11)自然条件(理论限制)自然条件(理论限制)n自然水温自然水温ttc1c1;22)技术水平)技术水平n冷却水量和凝汽器面积都不可能无限大冷却水量和凝汽器面积都不可能无限大n末级长叶片的设计和制造水平末级长叶片的设计和制造水平22、降低蒸汽终参数的限制、降低蒸汽终参数的限制33、最佳蒸汽终参数、最佳蒸汽终参数n以年计算费用最小时所对应的以年计算费用最小时所对应的pc为最佳终参数为最佳终参数汽轮机汽轮机功率增加值与循环水泵耗功之差取得最大值时功率增加值与循环水泵耗功之差取得最大值时的的ppccn根据该终参数确定凝汽器面积、冷却水量及循环水泵、冷根据该终参数确定凝汽器面积、冷却水量及循环水泵、冷却塔(循环供水时)的选型和配置等。
却塔(循环供水时)的选型和配置等。
三、回热循环及其热经济性三、回热循环及其热经济性给水回热加热给水回热加热汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽,送入回热加热器对锅炉汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽,送入回热加热器对锅炉给水进行加热的过程给水进行加热的过程目的:
减少冷源热损失,提高电厂的热经济性目的:
减少冷源热损失,提高电厂的热经济性TS123546897S81234567ABaaAAaaBB
(一)给水回热加热的意义
(一)给水回热加热的意义1)汽轮机进入凝汽器的凝汽量)汽轮机进入凝汽器的凝汽量减少,冷源损失降低;减少,冷源损失降低;2)提高锅炉给水温度,工质的)提高锅炉给水温度,工质的平均吸热温度提高;平均吸热温度提高;3)抽汽加热给水的传热温差小)抽汽加热给水的传热温差小,做功能力损失小。
,做功能力损失小。
不利:
不利:
回热抽汽存在作功不足,回热抽汽存在作功不足,wiwi减小,减小,D0D0增大,削弱了增大,削弱了DcDc的减的减小小S81234567ABaaAAaaBB
(二)给水回热加热的热经济性
(二)给水回热加热的热经济性单级回热汽轮机的绝对内效率:
单级回热汽轮机的绝对内效率:
单级回热循环的汽流分配单级回热循环的汽流分配hc回热式汽轮机的回热式汽轮机的动力系数动力系数(抽汽做功(抽汽做功/凝汽做凝汽做功)功)同参数朗肯循环的汽同参数朗肯循环的汽轮机的绝对内效率轮机的绝对内效率分析分析:
1kg0h1jcaa+=jhjacach00000()()1()()1jjccrRiriiRjjccrihhhhwAqhhhhAaahhaah-+-+=-+-+00()()Rccicchhhhaha-=-00()()jjrcchhAhhaa-=-0RriiAhhriAhciriww多级无再热的回热循环,汽轮机的绝对内效率:
多级无再热的回热循环,汽轮机的绝对内效率:
总内功:
总内功:
回热抽汽做内回热抽汽做内功之和功之和凝汽流做内功凝汽流做内功回热抽汽做功比:
回热抽汽做功比:
,分析:
回热抽汽在汽轮机中的做功量分析:
回热抽汽在汽轮机中的做功量,0010001()()11()()zjjccRiriizRrijjcchhhhwAqAhhhhaahhhaa-+-+=+-+-00()()Rccicchhhhaha-=-010()()zjjrcchhAhhaa-=-ririwXw=riwrXihciriiwwwciriwwihrA(三)影响回热过程热经济性的因素(三)影响回热过程热经济性的因素1多级回热给水总焓值(温升)在各加热器间的分配多级回热给水总焓值(温升)在各加热器间的分配2锅炉给水温度;锅炉给水温度;3回热加热级数回热加热级数非再热机组全混合式加热器回热系统非再热机组全混合式加热器回热系统11号加热器:
号加热器:
1q1=(1-1)hw11q1=(1-1)hw11=hw1/(q1+hw1),1-1=q1/(q1+1=hw1/(q1+hw1),1-1=q1/(q1+hw1)hw1)22号加热器:
号加热器:
2q2=(1-1-2)hw22q2=(1-1-2)hw22=(1-1)hw2/(q2+hw2)2=(1-1)hw2/(q2+hw2)1-1-2=q1/(q1+hw1)*q2/(q2+hw2)1-1-2=q1/(q1+hw1)*q2/(q2+hw2)1多级回热给水总焓值(温升)在各加热器间的分多级回热给水总焓值(温升)在各加热器间的分配配h1h2h3hw1hw2hw3hw41kg高高低低1#2#3#hw1123)1(21)1(321)1(1同理:
同理:
最佳回热分配最佳回热分配:
zwjjjzjccwwwwwwwwwwwwhqqhqqhqqhqhhqqhqhhqhqqhqhhq112221112122211122212221221111111111111)
(1)()1()1(2#1,)1(依此类推可得凝汽系数加热器热平衡式fwcccciihhqqqqqqqw0000011zwjjjwbchqqhqq1001
(1)
(1)
(1)
(1)1()jwjjwjjjwjjqhqhqqhq-+D-D=+D焓降分配法焓降分配法(每一级加热器焓升每一级加热器焓升=前一级至本级汽轮机中的焓前一级至本级汽轮机中的焓降降)hw2=h1-h2=h1h01234c
(1)
(1)11wjjwjjjjjhqhqhhh-D=+D-=-=D平均分配法平均分配法(各级加热器中的焓升相等各级加热器中的焓升相等)等焓降分配法等焓降分配法(每级加热器焓升每级加热器焓升=汽轮机各级组的焓降汽轮机各级组的焓降)几何级数分配法几何级数分配法(每级加热器绝对温度按几何级数分配每级加热器绝对温度按几何级数分配)
(1)01bcwzwzwhhhhhz-D=D=D=+K11zzhhh-D=D=DKmTTTTTTczzzfw122最佳给水温度最佳给水温度回热循环汽轮机绝对内效率为最大值时对应的给水温度回热循环汽轮机绝对内效率为最大值时对应的给水温度最小,最大最小,最大做功不足系数做功不足系数:
再热前:
再热前:
再热后:
再热后:
qrh03600()ifwmgdhhhhh=-0()fwdhh-ih0jcrhjcrhhhqYhhq-+=-+fwopt0hjhchrhccjjqhhhhY0111jh提高给水温度提高给水温度ttfwfw的影响:
的影响:
n抽汽压力,抽汽做功,做功不足系数抽汽压力,抽汽做功,做功不足系数YjYj,汽耗量汽耗量D0=D0R+YjDjD0=D0R+YjDj,汽耗率,汽耗率d=D0/Ped=D0/Pe;n工质吸热量工质吸热量q0=h0-hfwq0=h0-hfw,发电机组热耗率发电机组热耗率q=dq0q=dq0、汽轮机内效率、汽轮机内效率ii受双重影响;受双重影响;n锅炉内的换热温差,相应的做功损失;锅炉内的换热温差,相应的做功损失;n回热加热器内换热温差,相应的做功损失;回热加热器内换热温差,相应的做功损失;n存在最佳给水温度存在最佳给水温度ttfwopfwop;n通常给水温度通常给水温度ttfw=fw=(0.650.750.650.75)ttfwopfwop回热级数、给水温度与回热经济性回热级数、给水温度与回热经济性单级回热单级回热多级回热多级回热2csoopfwttt3给水加热级数给水加热级数Z(11)ttfwfw一定,回热级数一定,回热级数zz增加,可利用低压抽汽代增加,可利用低压抽汽代替部分高压抽汽,使回热抽汽做功,替部分高压抽汽,使回热抽汽做功,ii;(22)回热级数)回热级数zz,各加热器中的换热温差,各加热器中的换热温差,II;(33)回热级数)回热级数zz,最佳给水温度;,最佳给水温度;(44)zz,ii增长率增长率ii;(55
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- 关 键 词:
- 热力 发电厂 动力 循环 经济 财务 知识 分析