公  司  簡  介

山東花王新能源工程有限公司始建于1986年，是一家集設計、開發、制造、售后服務、技術咨詢于一體的現代化高技術公司, 公司注重技術戰略，集中了一批化工工藝、化工設備、控制工程等不同領域的專業技術人才，其中工程師15人，工程師19人，助理工程師27人，總計大專以上學歷58人，具有*的設計開發能力，一二三類壓力容器的設計和制造資質以及B級鍋爐制造資質和壓力管道安裝資質，擁有各類大型機械加工設備，具備加工大型化工醫藥、化肥、冶金、煉油、LNG液化天然氣、工業氣體、制藥、煤化工、電站、氨制冷設備的能力。是國家定點生產高壓鍋爐、壓力容器的廠家之一，化工設備制作基地和氨制冷壓力容器生產廠家，山東大的低溫設備及低溫容器研制基地。同時積極與國內高校合作研發，力爭化工技術達水平。運用現代化管理觀念，建立了*的質量保證體系，通過了ISO9001:2008質量管理體系認證。 國家質量監督檢驗檢疫總局頒發的鍋爐壓力容器制造許可證、特種設備設計許可證，企業資信等級AAA證書，ISO9001：2000等證書。

    公司始終遵循“誠信經營，質量保障，用戶至上"的經營宗旨，發揚開拓進取、創新、的企業精神；以量新科技為依托，大力開發前沿產品；以管理，技術，產品，服務，來竭誠滿足客戶的多元化需求。
　　 公司現有六大系列150多個品種。產品銷往全國三十多個省市和地區。并出口東南亞、非洲、越南、緬甸、南非、孟加拉國、俄羅斯、馬來西亞、哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦等國家。

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 山東花王新能源工程有限公司現設三個分公司五大部

1、氨制冷輔機事業部，3000平米廠房用于冷庫制冷輔機設備的生產。

    2、非標產品事業部，4000平米廠房用于專業制作化工非標容器。

    3、蒸發式冷凝器事業部，3600平米廠房生產化工和冷庫氨制冷冷凝器。

    4、低溫容器事業部，5000平米廠房用于專業制作LNG、液氧、液氮、液氬等低溫非標容器。

    5、高壓鍋爐事業部，4000平米廠房用于專業制作立式蒸汽鍋爐、臥式鏈條蒸汽鍋爐等

   公司主營產品：

1.鍋爐：立式蒸汽鍋爐、臥式生物質鍋爐、臥式燃煤蒸汽鍋爐、大型熱水鍋爐 、導熱油鍋爐、WNS燃油（氣）蒸汽鍋爐、電加熱熱水鍋爐、電加熱蒸汽鍋爐。

2.非標設備：主要為化工、化肥、煉油、制藥等行業提供非標壓力容器成套設備（二氧化碳成套設備、聚乙烯成套設備等）的設計、制造。

3.低溫設備：氧、氬、氮、CO2、LNG液化天然氣儲罐等。

4.氨制冷輔助設備：蒸發冷、貯氨器、低溫循環桶、蒸發器、油氨分離器、虹吸罐、空分、緊急泄氨器、集油器等。

5.儲罐設備：蒸汽、空氣、、液氨、、二甲醚等儲罐。

6.分離、精餾、萃取設備：廢甲醇提純成套設備、二甲醚成套設備、石腦油分離溶劑設備、發酵提取全套設備等各種混合物的回收、分離、精餾、萃取。

1 工藝技術方案

1.1 工藝原理及路線選擇

LNG工廠的工藝過程主要包括天然氣脫酸、脫水、脫汞、液化、裝車以及與之相配合的輔助系統。以下主要介紹天然氣凈化和液化的工藝原理。

1.1.1 工藝原理

1.1.1.1 天然氣脫酸單元

酸性氣體是指原料氣中的二氧化碳和硫化氫，本裝置采用溶劑吸收法來脫除酸性氣體，吸收溶劑為活化MDEA水溶液。

MDEA 水溶液吸收酸性氣體的原理如下：

甲基二乙醇胺（MDEA），分子式為CH₃-N(CH₂CH₂OH)₂，分子量119.2，沸點246～248℃，閃點260℃，凝固點-21℃，汽化潛熱519.16kJ/kg ，能與水和醇混溶，微溶于醚。在一定條件下，對二氧化碳等酸性氣體有很強的吸收能力，而且反應熱小，解吸溫度低，化學性質穩定，無毒而不降解。

純MDEA 溶液與CO₂不發生反應，但其水溶液與CO₂ 可按下式反應：

CO₂ + H₂O == H⁺ + HCO₃^-(1)

H⁺ + R₂NCH₃ == R₂NCH₃H⁺ (2)

式（1）受液膜控制，反應速率極慢，式（2）則為瞬間可逆反應，因此式（1）為MDEA 吸收CO₂ 的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA 溶液中加入活化劑(R₂^/NH) 后，反應按下式進行：

R₂^/NH + CO₂ == R₂^/NCOOH (3)

R₂^/NCOOH + R₂NCH₃ + H₂O ==R₂^/NH + R₂CH₃NH⁺HCO₃^-(4)

(3)+(4)：

R₂NCH₃+ CO₂ + H₂O == R₂CH₃NH⁺HCO₃^-(5)

由式（3）～（5）可知，活化劑吸收了CO₂，向液相傳遞CO₂，大大加快了反應速度。MDEA 分子含有一個叔胺基團，吸收CO₂ 后生成碳酸氫鹽，加熱再生時遠比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多。

1.1.1.2 天然氣脫水、脫汞單元

分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結構，在結構中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內表面積很大的空穴。此外還含有電價較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態的水。由于水分子在加熱后連續地失去，但晶體骨架結構不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又有許多直徑相同的微孔相連，這些微小的孔穴直徑大小均勻，能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內部中來，而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子，極性程度不同的分子，沸點不同的分子，飽和程度不同的分子分離開來，即具有“篩分"分子的作用，故稱為分子篩。

分子直徑小于分子篩晶體孔穴直徑的物質可以進入分子篩晶體，從而被吸附，否則，被排斥。分子篩還根據不同物質分子的極性決定優先吸附的次序。一般地，極性強的分子更容易被吸附。

分子篩是人工合成的水合硅鋁酸鹽晶體Mex/m[(Al₂O₃)x(SiO₂)y]·mH₂O，分子篩吸附水是一個放熱過程，降低溫度有利于放熱的吸附過程，高溫則有利于吸熱的脫附過程。溫度低，水的平衡吸附容量高；反之，則低。正是利用該特性，使得在變溫和變壓時實現分子篩吸附水和解吸水而重復使用。

分子篩脫水屬于吸附法脫水，一般用于水露點要求控制較低的場合，其露點深度可達到-76℃， 保證含水量在1ppm以下。

汞在低溫下會對鋁制設備和管道造成嚴重腐蝕，因此必須脫除。本裝置采用浸硫活性炭來脫除原料氣中的汞。

1.1.1.3 天然氣液化單元

凈化后的天然氣主要成分為甲烷，從甲烷的PH 圖上可以看出，常壓下的天然氣冷卻到-162℃ 時將冷凝變成液體；較高壓力下的甲烷將在較高溫度下液化，過冷和降壓后得到液化甲烷。正是利用此原理，可以采用多種液化制冷循環，將天然氣冷卻、冷凝和過冷到-162℃，生產液化天然氣（LNG）。

天然氣液化為低溫過程。天然氣液化所需冷量是靠外加制冷循環來提供，配備的制冷系統就是要使得換熱器達到小的冷、熱流之溫差，并因此獲得*的制冷效率。

天然氣液化的制冷系統已非常成熟，常用的工藝有：階式制冷循環、混合冷劑制冷循環、膨脹機制冷循環。

（1）階式制冷循環

階式制冷循環1939年首先應用于液化天然氣產品，裝于美國的Cleveland，采用NH₃、C₂H₄為、第二級制冷劑。經典階式制冷循環由三個獨立的制冷系統組成。級采用丙烷做制冷劑，經過凈化的天然氣在丙烷冷卻器中冷卻到-35～-40℃，離出戊烷以上的重烴后進入第二級冷卻。由丙烷冷卻器中蒸發出來的丙烷氣體經壓縮機增壓，水冷卻器冷卻后重新液化，并循環到丙烷冷卻器。第二級采用乙烯做制冷劑，天然氣在第二級中被冷卻到-80～-100℃，并被液化后進入第三級冷卻。乙烷或乙烯冷卻器蒸發出 來的氣體經過增壓、水冷后，在并在丙烷冷卻器中冷卻、液化，循環到乙烷或乙烯冷卻器。第三級采用甲烷做制冷劑，液化天然氣在甲烷冷卻器中被過冷到-150～-160℃，然后通過節流閥降壓，溫度降到-162℃后，用泵輸送到LNG貯槽。甲烷冷卻器中蒸發出來的氣體經 增壓、水冷后，在丙烷冷卻器中冷卻、在乙烯冷卻器中液化后，循環到甲烷冷卻器。

經典階式制冷循環，包含幾個相對獨立、相互串聯的冷卻階段，由于制冷劑一般使用多級壓縮機壓縮，因而在每個冷卻階段中，制冷劑可在幾個壓力下蒸發，分成幾個溫度等級冷卻天然氣，各個壓力下蒸發的制冷劑進入相應的壓縮機級壓縮。各冷卻階段僅制冷劑不同，操作過程基本相似。

從發展來看，初興建LNG裝置時就用階式制冷循環的著眼點是：能耗低，技術成熟，無需改變即可移植用于LNG生產。隨著發展要求而陸續興建新的LNG裝置，這時經典的階式制冷循環就暴露出它固有的缺點：

l 經典的階式制環由三個獨立的丙烷、乙烯、甲烷制冷循環復迭而成。機組多（三臺壓縮機）冷劑用量大、級間管路連接復雜，導致造價高昂；

l 為使實際級間操作溫度盡可能與原料天然氣的冷卻曲線（Q-T曲線）貼近，以減 少熵增，提率，一般采用9個溫度水平（丙烷、乙烯、甲烷段各3個）代替3溫度水平（丙烷段-38℃、乙烯段-85℃、甲烷段-160℃）。如此以來，效率提高了，但流程十分復雜。

（2）混合冷劑循環

鑒于階式制冷循環裝置的復雜性、投資高，為此開發了混合制冷循環（Mixed Refrigerant Cycle，MRC））用一種制冷劑（一般是烴類混合物，如N₂、C1～C5等））其Q-T曲線與原料天然氣接近一致。利用混合物部分冷凝的特點來達到所需的不同溫度水平，既保留了階式制冷循環的優點，而且又只有1臺壓縮機，使流程大于簡化，造價也可降低。

從原則上講，由N₂、C1～C5等組成的混合物，其組成比例應依照原料天然氣組成、工藝流程、工藝壓力而異。MRC制冷循環的流程和裝備較階式制冷循環系統簡單，但它的效率要比9個溫度水平的階式制冷循環低。

可以適當調節混合冷劑的組成比例，使整個液化過程按冷卻曲線提供所需的冷量。 在混合冷劑循環的基礎上，發展成有丙烷預冷的MRC工藝，簡稱C3/MRC工藝，它的效率接近階式循環。此法的原理是分兩段供給冷量：高溫段用丙烷壓縮制冷，按3個溫度水平預冷原料天然氣到～-40℃；低溫段的換熱采用兩種方式——高壓的混合冷劑與較高溫度的原料氣換熱，低壓的混合冷劑與較低溫度的原料氣換熱。充分體現了熱力學上的特性，從而使效率得以大限度的提高。

（3）膨脹機制冷循環

膨脹機制冷循環是指利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環制冷來實現天然氣的液化。氣體在膨脹機中膨脹降溫的同時，能輸出功，可用于驅動流程中的壓縮機。

根據制冷劑的不同，膨脹機制冷循環可分為：氮膨脹機制冷循環、氮-甲烷膨脹機制冷 循環、天然氣膨脹制冷循環。

與階式制冷循環和混合冷劑制冷循環工藝相比，氮氣膨脹循環流程非常簡單、緊湊，造價略低。起動快，熱態起動2～4小時即可獲得滿負荷產品，運行靈活，適應性強，易于操作和控制，安全性好，放空不會引起火災或爆炸危險。制冷劑采用單組分氣體，因而消除了像混合冷劑制冷循環工藝那樣的分離和存儲制冷劑的麻煩，也避免了由此帶來的安全 問題，使液化冷箱的更簡化和緊湊。但能耗要比混合冷劑液化流程高40%左右。

為了降低膨脹機制冷循環的功耗，采用N₂-CH₄雙組分混合氣體代替純N₂，發展了N₂-CH₄膨脹機制冷循環。與混合冷劑循環相比，N₂-CH₄膨脹機制冷循環具有起動時間短、流程簡單、控制容易、制冷劑測定和計算方便等優點。同時由于縮小了冷端換熱溫差，它比純氮膨脹機制冷循環節省10～20%的動力消耗。

N₂-CH₄膨脹機制冷循環的液化流程由天然氣液化系統與N₂-CH₄膨脹機制冷系統兩個各自獨立的部分組成。

在天然氣液化系統中，經過預處理裝置脫酸氣、脫水后的天然氣，經預冷器冷卻后，在氣液分離器中分離重烴，氣相部分進入液化器進行液化，在過冷器中進行過冷，節流降壓后進入LNG貯槽。

在N₂-CH₄制冷系統中，制冷劑N₂-CH₄經循環壓縮機和增壓機（制動壓縮機）壓縮到工作壓力，經水冷卻器冷卻后，進入預冷器被冷卻到膨脹機的入口溫度。一部分制冷劑進入膨脹機膨脹到循環壓縮機的入口壓力，與返流制冷劑混合后，作為液化器的冷源，回收的膨脹功用于驅動增壓機；另外一部分制冷劑經液化器和過冷器冷凝和過冷后，經節流閥節流降溫后返流，為過冷器提供冷量。

膨脹機制冷流程中，由于換熱器的傳熱溫差很大，可采用預冷的方法對制冷劑和天然氣進行預冷，則液化過程的能耗可大幅度降低。

1.1.2 液化工藝路線選擇

根據以上流程的不同特點，結合本天然氣液化裝置液化量不大，從能耗、工藝的復雜程度、操作和維護的方便性來說，采用不帶預冷的混合冷劑液化流程在技術上是*成熟的、可行的和合理的，經濟性也是的。

1.2 裝置工藝特點

本裝置的主要工藝特點：

1）采用活化胺法（aMDEA）脫酸氣（CO₂和H₂S），較其他類型的胺法具有發泡小、腐蝕性小、胺液損失小等特點。

2）胺法脫碳裝置產品氣凈化度高，產品氣中CO₂含量低可降到1ppm。

3）采用進口MDEA溶液，具有不易發泡、不易降解、胺液損失小、腐蝕小、對CO₂攜帶量大、天然氣損失小等特點。

4）采用分子篩吸附，可以深度脫水，即使在低水汽分壓下仍具有很高吸附特性。

5）氣流分布器的吸附塔，能保證氣流更加均勻分布，可以保證吸附塔內氣體呈活塞流狀態，吸附劑有效利用率達到98%以上。

6）采用浸硫活性炭來脫除汞，保證脫汞后的天然氣中汞含量不大于0.01μg/m³；

7）采用密相裝填技術可提高吸附劑的堆密度（增加6～10%），減少裝置中吸附劑產生的死空間，避免氣體在吸附床中存在的溝流，提高了吸附劑利用率；避免吸附劑粉化提高吸附劑使用壽命。

8）液化和制冷系統所選擇的工藝方法為MRC（混合冷劑）循環制冷，其能耗低，本方法是目前常用的制冷方法中能耗低的，使產品價格具有市場競爭力。并且采用板翅式換熱器，使冷箱結構緊湊，方便工廠內組裝和整體運輸到現場。

1.3 工藝流程簡述

1.3.1 原料氣過濾計量單元

1.3.1.1 單元功能

天然氣中可能存在機械雜質或液體，為防止這些物質對LNG裝置造成損害，設置過濾設備對這些物質進行脫除。為保證裝置的正常運行，采用調壓器將原料天然氣的壓力調制穩定，以滿足后續單元的使用。設置孔板流量計進行原料氣量的計量。由于原料氣量的貿易計量是以供方的計量為準，因此不設置高精度的渦輪流量計或超聲波流量計。

1.3.1.2 設計參數

處理氣量：5×10⁴m³/d；

操作壓力：0.5MPa

操作溫度：20℃；

過濾器過濾精度：＜1μm；

1.3.1.3 流程描述

原料氣經過加熱后調壓器穩壓，經過過濾分離器，分離雜質后，將天然氣送入后續單元。

1.3.2 天然氣脫酸氣單元

1.3.2.1 單元功能

天然氣中含有的H₂S和CO₂統稱為酸性氣體，它們的存在會造成金屬腐蝕、污染環境，并在低溫環境下產生冰凍而堵塞管道和設備。此外，CO₂含量過高，會降低天然氣的熱值。因此，必須嚴格控制天然氣中酸性組分的含量，以達到工藝和LNG 產品質量的要求。

1.3.2.2 設計參數

原料氣進口流量    5×10⁴m³/d

吸收塔操作壓力    5MPa

吸收塔操作溫度    35～45℃

再生塔的操作壓力  0.03MPa

再生塔的操作溫度  ～115℃

凈化氣中CO₂ 氣體的含量≤50ppm (V)

凈化氣中H₂S 氣體的含量≤4ppm (V)

1.3.2.3 流程描述

從原料氣過濾單元來的原料氣從吸收塔下部進入，自下而上通過吸收塔；再生后的MDEA 溶液（貧液）從吸收塔上部進入，自上而下通過吸收塔，逆向流動的MDEA 溶液和天然氣在吸收塔內充分接觸，氣體中的H₂S 和CO₂被吸收而進入液相，未被吸收的組份從吸收塔頂部引出，依次進入原料氣/凈化氣換熱器，再進入聚結式過濾器分離微小液滴，出過濾分離器的氣體進入原料氣干燥單元。

吸收了H₂S 和CO₂ 的MDEA 溶液稱富液，富液經過過濾除去固體雜質和輕油后，與再生塔底部流出的溶液（貧液）在貧/富液換熱器中換熱后，升溫到95～100℃去再生塔頂部，在再生塔進行汽提再生，直至貧液的貧液度達到指標。

出再生塔的貧液經過依次經過貧/富液換熱器、貧液冷卻器冷卻到～40℃，進入貧液泵增壓，大部分進入吸收塔頂部來吸收酸性氣體，實現MDEA 溶液的循環。

再生塔頂部餾出的氣體經塔頂冷卻器，出再生塔的氣體經過固體脫硫劑脫硫后，直接排入大氣。冷凝液從塔頂冷凝器回流至再生塔，維持脫酸氣單元的水平衡。

再生塔再沸器的熱源由來自導熱油爐的導熱油提供。

系統水平衡由脫鹽水補充。

1.3.3 天然氣脫水、脫汞單元

1.3.3.1 單元功能

天然氣中水分的存在往往會造成嚴重的后果，水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化過程；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會導致設備凍堵，故必須脫水。天然氣中汞的存在往往會造成嚴重的后果，在低溫狀態下，汞會對液化冷箱內的鋁制設備、管道以及閥門造成腐蝕，影響設備的安全運行，故必須脫汞。

1.3.3.2 設計參數

原料氣進口流量    5×10⁴m³/d

操作壓力    4.9MPa

操作溫度    ～35℃

凈化氣中H₂O的含量≤1ppm (V)

凈化氣中Hg的含量≤0.01μg/m³

1.3.3.3 流程描述

原料氣從干燥器頂部進入，通過分子篩床層吸附脫除水分后，從干燥器底部出來，干燥后天然氣中含水量≤1ppm（V） ，之后進入天然氣脫汞單元。

干燥單元設兩臺干燥器，在給定的吸附周期內，一臺處于吸附狀態來脫除原料氣中的水分，第二臺處于再生狀態（加熱然后冷卻）來解吸分子篩中的水分。當處于吸附狀態的干燥器飽和后，切換到再生完畢的干燥器。每臺干燥器的完整循環周期為16h，吸附狀態8h、加熱狀態4.5h 、冷卻狀態3h 、切換備用狀態0.5h 。兩個干燥器切換使用。

再生氣為脫水后經過升壓的干燥氣，進入再生氣加熱器加熱到250℃。熱的、干燥的氣體從下而上通過再生狀態（加熱）的干燥器，解吸分子篩中的水分。從再生狀態（加熱）的干燥器出來的、濕的再生氣進入再生氣冷卻器連續冷卻，在再生氣分離器中分離冷凝水，該冷凝液體通過液位控制閥排放。從再生氣分離器頂部出來的氣體與原料天然氣一起進入吸附狀態的干燥器。在再生狀態的干燥器加熱4.5h 后，同路徑的氣流旁通再生氣加熱器（再生氣加熱器不工作），干燥氣體以同樣路徑通過再生狀態的干燥器，使該干燥器進入冷卻階段。

從原料氣干燥后的天然氣進入脫汞器，在脫汞劑的作用下脫汞。從脫汞器出來的天然氣的汞含量小于0.01μg/m³。

設置了一臺脫汞器，脫汞器中的浸硫活性炭可以使用3年以上。

設置2臺粉塵過濾器，1用1備，根據阻力指示進行切換。從脫汞器出來的原料氣，進入粉塵過濾器過濾分子篩和活性炭的粉塵，之后進入液化單元。

1.3.4 天然氣液化、裝車單元

1.3.4.1 單元功能

系統功能本單元采用不帶預冷的混合冷劑制冷工藝，通過制冷系統使天然氣逐漸降溫、冷凝和過冷，達到凈化天然氣液化之目的。液化天然氣通過壓差進入LNG儲罐，待儲罐裝滿后通過汽化器加壓進LNG槽車。

1.3.4.2 設計參數

原料氣進口流量    5×10⁴m³/d

操作壓力    4.8MPa

操作溫度    ～40℃

LNG裝車壓力0.4MPa

LNG裝車溫度＜-155℃

1.3.4.3 流程描述

凈化后的天然氣進入液化冷箱，經混合冷劑冷卻、冷凝并過冷經節流閥節流降到0.4 MPa、低于-155℃后，進入LNG槽車。

1.3.5 壓縮制冷單元

1.3.5.1 單元功能

本制冷單元的混合冷劑將由N₂、C1～C5組成,經冷劑配置裝置將冷劑配置到比例。利用蒸汽壓縮制冷循環的原理，為天然氣液化提供各種溫度等級的制冷量。

1.3.5.2 設計參數

壓縮機類型：螺桿式壓縮機

壓縮機吸入壓力：160kPa

壓縮機排氣壓力：3MPa

排氣溫度：50℃（空冷）

1.3.5.3 流程描述

配比好的混合冷劑由壓縮機壓縮，通過空冷后，進入壓縮機出口分離器中，分離出由于增壓并降溫而冷凝的液體。MRC氣體和MRC液體分別進入液化換熱器中各自的通道， MRC液體在液化換熱器內過冷到-70℃后，節流降壓進入液化換熱器的中部；MRC氣體在液化換熱器內冷卻、液化并過冷到-159℃，節流降壓進入液化換熱器的底端，由下而上汽化，并在在液化換熱器中部與返流的MRC液體匯合，一起為液化換熱器內的凈化天然氣液化而提供冷量。出液化冷箱后的混合冷劑返回到壓縮機的入口，再次壓縮而循環制冷。

1.4 工藝裝置

1.4.1 關鍵設備選型原則

1.4.1.1 原料氣壓縮、冷劑壓縮機

往復式壓縮機可靠性高，易損部件少，維護方便且動力平衡性強，適合于本裝置處理的氣量及橇裝要求。

1.4.1.2 貯罐

本裝置處理氣量較小，無設置專門的貯罐，產品LNG以LNG槽車裝載，直接運輸。

1.4.1.3 冷箱

液化冷箱的鋼構件和低溫管線的設計，充分考慮由于溫度和壓力的變化而產生的應力變化，保證液化冷箱內低溫設備和低溫管道的安全，使整個LN G裝置安全、穩定的運行。液化冷箱內的低溫管道滿足由于溫度和壓力變化而產生的變形，使管道的變形得到充分的補償。

1.4.2 工藝設備一覽表及價格