蒸汽凝结水铁超标颜色发红除铁用设备过滤与药剂的优劣势比较

yanhui5128 · 发表于 2022-5-17 09:44:36

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蒸汽冷凝回水铁超标用设备过滤除铁与药剂除铁优劣势比较

⒈蒸汽冷凝回水容易发生铁超标的原因

当前，我国许多锅炉蒸汽用户经常会出现蒸汽冷凝回水颜色发红、蒸汽冷凝回水铁超标的现象。为什么蒸汽冷凝回水会经常出现颜色发红、蒸汽冷凝回水铁超标的现象？究其原因是蒸汽冷凝回水接近蒸馏水，因为非常纯净而反冲性很差，有少量的二氧化碳溶入，就会造成蒸汽冷凝回水的PH值降低成酸性水质，高温的酸性蒸汽冷凝回水对供热系统设备及金属管壁是有很强腐蚀性的；这时如果锅炉给水系统无除氧或除氧器效率不高，氧腐蚀和弱碳酸腐蚀同时发生并相互作用，对供热系统设备及金属管壁腐蚀速率是很快的，所以氧腐蚀和弱碳酸腐蚀都是造成蒸汽冷凝回水中铁离子超标、颜色发红的原因。

造成蒸汽冷凝回水的PH值降低成酸性水质的二氧化碳的来源有3个。1是锅炉给水自然溶解携带；2是给水中携带有碳酸氢根，碳酸氢根在锅炉里受热分解成二氧化碳随蒸汽进入凝水中；3是锅炉蒸汽冷凝回水是开式回收，空气中二氧化碳占大气总体积的0.03%溶解进入凝水中。有实验表明，25℃时，1升纯水中溶解入1毫克二氧化碳, 纯水的PH值由7.0直降至5.5。

造成供热系统设备及金属管壁氧腐蚀的O2主要来源也有3个。1是锅炉给水携带；2是系统无除氧或除氧器效率不高；3是空气中氧气占大气总体积的21%溶解进入凝水中，开式凝水回收系统中尤为要注意。

⒉蒸汽冷凝回水发红及颜色变化的原因

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▲某热力公司铁离子超标颜色发黄的蒸汽冷凝回水和颜色发红的炉水

2022-5-17 09:43 上传

▲某热力公司铁离子超标颜色发黄的蒸汽冷凝回水和颜色发红的炉水

引起蒸汽冷凝回水发红及颜色变化的主要原因是水中铁离子的浓度变化引起的。根据笔者的实践经验，当凝水中铁离子浓度低于600微克时，通常凝水是通透不显颜色的；当凝水中铁离子浓度大于600微克时，通常凝水颜色开始泛黄；当凝水中铁离子浓度高于1200微克时，通常凝水颜色开始发红，当凝水中铁离子浓度高于1800微克时，通常凝水颜色是深红色；当凝水中铁离子浓度高于2400微克时，通常凝水颜色发黑。根据国标GB/T1576-2008工业锅炉给水要求铁离子含量低于300微克每升，蒸汽凝结水中铁离子含量越高说明用热系统腐蚀越严重。

⒊蒸汽冷凝回水铁超标带来的危害

蒸汽冷凝回水铁超标越多，说明用热系统腐蚀越严重。腐蚀严重的用热系统经常会发生穿孔、泄漏现象，严重影响正常安全生产。蒸汽凝结水铁超标未经处理直接回用到锅炉，蒸汽凝结水中二价铁离子会在锅炉中受热氧化成三价铁，随着炉水不断浓缩，炉水或排污水颜色发红，颜色发红的炉水或超标的铁离子会在锅炉炉管及受热面上结氧化铁垢，氧化铁垢或铁锈垢会造成垢下腐蚀，随时间延长，出现垢下腐蚀、穿孔、泄漏、甚至锅炉爆管等安全生产事故。氧化铁垢传热速率低只有钢铁几百分之一，锅炉炉管或受热面结氧化铁垢后，会造成锅炉出力下降，效率降低，浪费燃料能源。所以铁离子超标的蒸汽凝结水如果不处理，只能排放掉或挪作他用，白白浪费大量能改善锅炉工况的高温清洁优质水资源，并造成环境污染。

⒋蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁与药剂除铁2种工艺的优势与劣势

目前，解决蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标有2种除铁工艺，1种是蒸汽凝结水通过设备过滤直接除去水中铁离子，另一种加药剂间接除去水中铁离子。

⒋⒈蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁工艺机理

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁工艺机理是在凝水回收的末端，安装过滤除铁设备除去水中铁离子，凝水水质达标后进入锅炉安全使用。

⒋⒉蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁工艺的优势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁工艺的2种优势，1是设备过滤除铁不影响蒸汽品质；2是有的设备过滤除铁对换热系统因为腐蚀有穿孔、泄漏进入凝水中的有机质或杂质也有过滤除去的作用。

⒋⒊蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁工艺的劣势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用设备过滤除铁工艺的4种劣势，1是设备价值不菲；2是设备滤料2-3年需要更换一次，每次更换滤料相当于过滤设备造价三到四分之一左右；3是过滤设备运行、反洗需要水电及人员维护成本；4是除铁过滤设备只能除铁不能控制蒸汽用热系统及凝水回收系统设备和管线的腐蚀，铁离子来源一直存在，蒸汽凝结水通过设备过滤除铁属于治标没治本。

⒋⒋蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用7种常见的设备过滤除铁工艺的利弊

笔者统计发现，当前常用的蒸汽凝结水设备过滤除铁工艺有7种

⒋⒋⒈常规的除铁过滤器

常规的除铁过滤器大多采用锰砂或石英砂作为除铁的滤料，做成的储罐式的除铁过滤器，水通过锰砂或石英砂滤料过滤掉铁，锰砂或石英砂过滤常规除铁技术，在温度高时，会释放出少量的硬度杂质，使处理后的水硬度超过锅炉给水标准，不能直接进入锅炉，只适用于地下水和对水质要求低的处理项目中，不适用于高温冷凝水的处理。如果用于高温水处理，需要先将水温降低到40-50摄氏度，超过此40摄氏度温度会再次析出硬度，然后在过滤后，再经过离子交换或阳离子树脂处理，去除硬度。此技术虽然条件限制多，但是成本低，目前各地的一些规模较小的企业还在使用，因为浪费了大量的热量，使用范围小。

⒋⒋⒉高温阴阳树脂交换

阴阳树脂交换高温蒸汽冷凝水除铁离子工艺就是：在中高压锅炉中，采用耐高温的阴阳树脂，高温冷凝水在回用前，先过树脂床，将铁离子或水中残留的硬度去除。这种方法在铁离子浓度高时，含量长期高于0.05ppm就会造成树脂铁中毒，中毒后的树脂不能恢复功能。设备投资高，处理费用也高，特别不适合在低压锅炉处理中采用。其树脂对温度的要求也高，不能高于60度。树脂膜是比较成熟的技术，但是因为需要控温过滤，并且长时间处于高限值温度对膜的损害很大，不是经济持久的除铁方式。

⒋⒋⒊活性炭复合双层膜法

活性炭复合双层膜法除铁工艺原理是：利用双层复合膜过滤蒸汽冷凝回水，同时除去凝水中的微量的铁，达到精细处理的目的。复合膜的主要成分为木质纤维素和活性炭，两种物质与水配制成一定比例的溶液后，由敷膜泵在过滤器中循环，最终在多孔管件滤元上形成复合膜。正常运行，凝结水经过复合膜过滤层时，通过机械阻留、吸附、重叠、架桥等过程，将凝水中的杂质进行去除，随着膜吸附的杂质逐渐增多，滤料被压实、污染，膜两侧的压降逐渐增大，出水量下降。当压降达到一定值时，停止运行，进行曝膜，去除多孔滤元上的失效滤料，重新铺膜后继续运行。铺、曝膜周期根据待处理的凝水的水质确定，水质较差铺、曝膜周期就较短，正常情况下，铺曝膜周期为5-7天。整个处理过程需要通过程序控制完成，当铁离子≥0.5ppm，设备不能正常工作。在低压锅炉中，铁离子含量常常≥1ppm。采用该工艺，每小时回收50吨凝结水的设备总投资在170-250万元之间，处理成本为0.2-0.3元/吨凝结水。与其它工艺相比该工艺的特点是：处理较为洁净的蒸汽凝水时，成本较低，如出现凝结水大量带油时较短时间内即须重新曝膜，增加处理成本，设备总投资较大。活性炭复合双层膜法使用厂家有：青岛石化、燕山石化等。

⒋⒋⒋粉末树脂除铁法

蒸汽凝结水粉末树脂除铁工艺，采用粉末树脂覆盖多孔过滤元除去凝结水中铁离子。粉末树脂覆盖除铁原理和运行过程与过滤介质吸附法覆盖原理相似，不同的是采用粉末树脂覆盖在多孔过滤元上，运行过程需要铺膜曝膜，曝膜周期为15天。采用该工艺，每小时回收 50 吨凝结水的设备总投资在400-500万元之间，处理成本为0.3元/吨凝结水左右。与其它工艺相比该工艺特点是技术先进、设备投资大，蒸汽凝水处理成本高。目前该工艺在国外有较多应用案例，国内使用的厂家有兰州石化。

⒋⒋⒌高温烧结陶瓷滤料除铁法

高温烧结陶瓷滤料除铁法工艺原理为：待处理的蒸汽凝水通过高温烧结陶瓷滤料层，除去凝水中的铁。凝结水进入陶瓷滤料层，烧结陶瓷滤料具有许多细小的微孔，该微孔可以截留较小的三价铁微粒，随着杂质被截留的增多，烧结陶瓷滤料两侧的压差逐渐升高，达到一定值时，停止运行，用压缩空气和凝结水对陶瓷滤料层进行反冲洗，冲洗完成后重新投入使用。采用该工艺，每小时回收50吨凝结水的设备总投资在170-200万元之间，处理成本为0.1元/吨凝结水。与其它工艺相比该工艺的特点是设备投资不大，凝结水处理成本低，但可处理含油量较高的蒸汽冷凝回水，可以耐受换热器泄漏时高含油凝结水的冲击。该工艺的用厂家有北京石化、武汉石化、湖南中烟、百事可乐等。

⒋⒋⒍高梯度电磁除铁

高梯度电磁除铁能够有效去除凝水中氧化铁，但运行成本昂贵，一台处理量为100t/h的高梯度电磁除铁器，日耗电量达1500度，并且内部的不锈钢丝填料更换费用昂贵，只是在水质精度要求很高的场合使用。适用的有发电锅炉，高压锅炉，目前高梯度电磁除铁离子设备使用厂家有重庆烟厂等。

⒋⒋⒎磁增益复合除铁

磁增益复合除铁技术是一种创新的凝结水除铁技术，磁增益复合除铁技术既具有电磁除铁设备对氧化铁的针对性吸附凝聚效能，又有对悬浮物和胶体的高效率吸附过滤功能，“氧化铁”微粒是一种具有铁磁性（Fe3O4）或顺磁性（Fe2O3）的物质，在磁场中会被磁化而具有磁性，利用凝结水中所含氧化铁的物理特性，让凝结水流经有组织的磁场，使水中氧化铁被磁化而使其具有较强的相互吸附凝聚性。磁增益复合除铁技术设备的电、水耗及材料耗费低，除铁、滤悬浮物效果稳定，适应性强，操作管理简单方便。该技术在运行成本、除铁效果、综合净水能力等方面表现突出，使电耗较传统电磁除铁设备下降85%左右。磁增益复合除铁技术使用厂家有大庆炼化公司动力厂。

以上7种高温蒸汽冷凝回水除铁离子工艺都是设备除铁离子，虽然设备除去高温蒸汽凝水中的铁离子，让铁离子超标的高温凝水达标进锅炉安全使用，但是锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备及管网的氧腐蚀和弱碳酸腐蚀还在持续进行，蒸汽锅炉凝结水设备除铁离子属于治标没治本。

⒋⒌目前，除铁常用的化学药剂有三种，即BF-30A防腐阻垢剂、氨水或氨气、BF-31T凝水保护剂。除BF-30A防腐阻垢剂以外，氨水或氨气和BF-31T凝水保护剂除铁主要针对间接换热的用汽的场合，药剂会对整个回收系统以及换热器进行整体的保护，防止O2和CO2对系统设备和管网的腐蚀，从而解决高温蒸汽冷凝水中的铁离子来源，使系统设备和管网不会受到腐蚀穿孔泄漏等影响。

⒋⒌⒈蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-30A除铁工艺

除垢阻垢分散铁垢、防腐缓蚀调节PH值多效能BF-30A防腐阻垢剂是北京化工大学为了解决工业锅炉供热系统的严重腐蚀问题，在国家科技部的大力支持下，成功研制的连用法锅炉防腐阻垢剂及防腐阻垢技术。该技术又称BF-30A法，不需要昂贵的除氧设备，只要按照给出的工艺条件，把具有防腐、阻垢、消泡、加药指示和防失水作用的防腐阻垢剂BF-30A加入系统，就能连续地达到运行防腐阻垢和停用防腐保养的双重目的。

⒋⒌⒈⒈蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-30A除铁工艺机理

BF-30A防腐阻垢剂是碱性药剂，加入水中会提高凝水和锅水的PH值，中和CO2的腐蚀；BF-30A本身的缓蚀剂成分具有良好的缓蚀性能，能解决凝水管线和锅炉本体的腐蚀，减少凝水和锅水中的铁离子；BF-30A具有铁垢分散剂，能把凝水和锅水中的铁离子均匀分散在水中，铁离子随锅炉排污排掉，不让水中铁离子在锅炉受热面及炉管上结氧化铁垢

⒋⒌⒈⒉蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-30A除铁工艺的优势

除垢阻垢分散铁垢、防腐缓蚀调节PH值多效能BF-30A防腐阻垢剂10项优势

1.防腐、覆保护膜缓蚀率≥99％，阻垢阻垢率≥99％、阻垢范围宽，替代磷酸三钠；

2.作为停炉保护剂锅炉及系统设备停用保护缓蚀率 ≥99％，停炉直接密封锅炉设备即可，不需频繁定期检查，启炉和停炉均不需排掉炉水，长期停炉、频繁启炉停炉、长时间间歇式锅炉运行防腐缓蚀保护都适用；

3.作为铁垢分散剂除锈分散铁垢；尤其适用于高温蒸汽冷凝水无除铁处理工艺直接回用的锅炉；

4.碱性药剂，作为PH值调节剂提高给水、炉水PH值，中和CO2弱酸性腐蚀，替代碳酸钠、氢氧化钠、氨水；

5.溶垢除垢、螯合清除系统老垢，替代锅炉酸洗保养，实现无损害在线清洗锅炉即在线运行不用停炉；

6. 作为消泡剂可以用在直接换热的用汽的场合，药剂不进入蒸汽，不仅不影响蒸汽品质，BF-30A防腐阻垢剂含有消泡剂还能提高蒸汽干度、减少蒸汽带水、提高蒸汽品质；

7.生水+ BF-30A防腐阻垢剂，热水锅炉代替软化水，除氧操作，保护环境；

8.生水+BF-30A防腐阻垢剂+BF-31T凝水保护剂，代替蒸汽锅炉系统软化装置+除氧设备+除铁设备；

9.操作方法简便：向补水箱中加入药剂，锅水pH值10.5～12为合格；

10.对水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸变作用都是非化学计量的，具有阈值效应，加药剂量少，降低锅炉排污率。

⒋⒌⒈⒊蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-30A除铁工艺的劣势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-30A除铁工艺的有2项劣势，1是只能解决凝水管线和锅炉本体的腐蚀，不能解决蒸汽系统管道和换热器的腐蚀，不能解决因为蒸汽系统管道和换热器的腐蚀产生的铁离子；2是不能除掉凝水和锅水中的铁离子，只能减少凝水和锅水中的铁离子，只是把凝水和锅水中的铁离子均匀分散在水中，铁离子随锅炉排污排掉，不让水中铁离子在锅炉受热面及炉管上结氧化铁垢，这也是使用BF-30A除铁比不使用此药剂通常锅水或排污水颜色更红一些的原因。

⒋⒌⒉蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标加氨水或氨气除铁工艺

⒋⒌⒉⒈蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标加氨水或氨气除铁工艺机理

氨水或氨气是最常用的PH调节剂，氨处理能碱化锅炉给水、炉水、蒸汽和凝水，提高锅炉给水、炉水、蒸汽和凝水的pH值，能中和因CO2引起的弱酸性腐蚀，解决锅炉整体系统的弱酸性腐蚀，部分减少凝水和炉水中铁离子含量。

⒋⒌⒉⒉蒸汽冷凝水颜色发红铁超标加氨水或氨气除铁工艺的优势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标加氨水或氨气除铁工艺的3个优势：1是氨水或氨气作为PH调节剂成本价格低廉；2是氨水不会增加锅炉水中的含盐量和碱度；3是由于氨具有挥发性，它能到达整个水汽系统，而使给水、凝结水、疏水等系统的设备和管路都得到保护。

⒋⒌⒉⒊蒸汽冷凝水颜色发红铁超标加氨水或氨气除铁工艺的劣势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标加氨水或氨气除铁工艺的6个劣势：

1是加氨水只能控制CO2引起弱酸性腐蚀，不能控制氧腐蚀。给水加氨锅炉系统经常出现蒸汽管线腐蚀、换热器腐蚀、蒸汽冷凝水管线腐蚀、蒸汽凝结水颜色发红铁离子超标问题；

2是氨水有一定的腐蚀作用，又易挥发出氨气，液氨的储存和使用是一个危险源；

3是氨水调节PH值保持时间不长，加氨量相对大。氨受热易挥发不稳定，在蒸汽锅炉汽液两相中，气相存量多，液相存量少，要保持蒸汽冷凝液回水PH值，防止回水管线腐蚀及铁超标，加氨量要很大，这也是有时在蒸汽冷凝液回水收集或排放时闻到有氨味的原因；

4是当给水中加入氨量过大时，在溶解氧的参与下，对铜的腐蚀比较强，铜质金属换热器、铜质管道及仪表附件设备易发生腐蚀；

5是长期高剂量添加氨水对锅炉运行不利，锅炉氨水加多了会产生腐蚀。氨水为碱性，会加速钙，镁等的沉淀，造成锅炉结垢及垢下腐蚀；长期使用可能会对阀门，管道等处造成腐蚀，故对其加入量应严格控制，在连续加入的同时应适当调整；

6是加氨控制蒸汽冷凝液回水中铁离子超标是个伪命题。加氨只能控制CO2引起弱酸性腐蚀，不能控制氧腐蚀，又由于氨受热易挥发不稳定，气相存量多，液相存量少，且又不能长期高剂量添加，所以加氨只能部分缓解蒸汽系统腐蚀，降低蒸汽冷凝液回水中铁离子含量有限。

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⒋⒌⒊蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-31T除铁工艺

针对锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备及管网的氧腐蚀和弱碳酸腐蚀，通常采用投加北京化工大学BF-31T凝结水系统保护剂技术来阻止腐蚀的发生。

⒋⒌⒊⒈蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-31T除铁工艺机理

BF-31T凝结水系统保护剂是碱性有机胺类制剂，具有挥发性，能够提高给水、锅水、蒸汽、凝水的PH值，中和CO2引起弱酸性腐蚀；BF-31T凝结水系统保护剂加入系统后，具有最佳气液相比，会在锅炉系统整体金属内表面形成具有吸附及憎水作用单分子层的保护膜，该膜的分子间隙比CO2 ，O2的截面小，防止了系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生，从而既保证蒸汽冷凝水铁离子浓度达到国标GB1576-2001《工业锅炉水质》要求，又保护了锅炉用汽系统和冷凝水回收系统的设备或管网不再腐蚀、穿孔、泄漏，真正实现了除铁标本兼治。

⒋⒌⒊⒉蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-31T除铁工艺的优势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-31T除铁工艺的7个优势：

1是依据BF-31T机理特性从在整个系统进行覆膜隔绝O2和CO2并提高炉水、蒸汽、回水的PH值，来彻底解决蒸汽凝水普遍存在的氧腐蚀及弱酸腐蚀，这种缓蚀机理对于凝水铁超标是标本兼治，不仅使凝水铁达标也彻底保护整个锅炉系统设备及管线，**延长了设备使用寿命。

2是BF-31T现场使用工况要求简单，对于凝水温度及铁含量没有要求，一些设备除铁对凝水温度及含铁量有要求。

3是BF-31T不受生产负荷波动的影响有很好的缓冲性能，不会影响水质处理的指标性能效果。

4是BF-31T成本会随着药剂在系统的累积使用量会减少，没有其他设备类反洗冲洗的废水排放问题。

5是BF-31T相对于加氨水功效，加氨能提高炉水及蒸汽PH值，能解决弱酸性腐蚀。氨易挥发，气相多液相少，用量大，不能解决氧腐蚀。BF-31T凝结水保护剂主要成分为中和剂和成膜剂及其他助剂，具有成膜中和功能，稳定性好，并有合理的汽液相分配比，能快速的控制系统腐蚀。中和胺起到中和提高炉水、蒸汽及凝水PH的作用，并减缓水中二氧化碳形成的弱酸腐蚀；成膜剂在金属表面形成单分子层的具有憎水作用的保护膜，膜的分子间的空隙比二氧化碳和氧的截面小，防止腐蚀气体分子O2、CO2接触金属从而防止了对金属的腐蚀；合理的汽液相分配比可有效的将药剂分配在金属管道中汽液相中，能很好解决汽液并存两相系统的金属腐蚀，尤其适合间歇性用汽设备保护和防腐。

6是BF-31T覆膜速度快，凝水水质铁离子（全铁指标）72小时内迅速达标，为药剂在短时间用实验和试用提供了便捷。

7是BF-31T凝结水系统保护剂相比市场常见设备除铁工艺及其他措施，不需要巨大固定设备投资，且不需要耗费不菲的滤料更换（使用期限3年左右，总造价20-30%），不仅保护了系统设备及管线，延长锅炉系统使用寿命，而且彻底断绝铁离子来源，让凝水循环回用锅炉安全使用，实现凝水除铁标本兼治。

⒋⒌⒊⒊蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-31T除铁工艺的劣势

蒸汽冷凝回水颜色发红铁超标用BF-31T除铁工艺的劣势是：BF-31T只适合蒸汽间接换热场合，需要蒸汽直接参与生产工艺的地方和对蒸汽品质要求高的地方化学药剂除铁不适用，例如：需要蒸汽参与蒸煮的食品和药品行业。

⒌结论

化学药剂除铁和设备过滤除铁两种方式，要防止锅炉蒸汽系统和凝水回收系统设备及管线腐蚀，还是要除去蒸汽冷凝回水中铁离子，让高温纯净蒸汽凝水安全回锅炉直接使用，或者2者都有要求，具体采用哪种方法要根据企业生产工艺和技术实施的目的要求，结合单位实际应用条件及经济成本，选择适当的除铁方法。

蒸汽冷凝回水铁超标用设备过滤除铁与药剂除铁优劣势比较（颜辉）

wx_ph0hn · 发表于 2024-7-29 11:31:35

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[水处理技术] 蒸汽凝结水铁超标颜色发红除铁用设备过滤与药剂的优劣势比较

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