CN105090997B - 一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法，其特征在于：步骤一、废渣焚烧产生的高温烟气与雾化废水混合，分离出水蒸气烟气；步骤二、所述水蒸气烟气经冷凝，分离出烟气；步骤三、所述烟气经二次燃烧、余热回收、急冷处理、净化处理后排放。该高浓含盐废水、废渣低成本处理方法及其装置可同时处理废渣与废水，且处理成本低的。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体地，涉及一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法及其装置。
背景技术
随着工业的发展，制药、化工等行业排放的高浓度难降解有机废渣废液日益增多，如不进行处理便排放将会对环境造成严重污染。该废渣废液的主要成分通常为：饱和状态的盐、部分有机物等。
采用传统的处理技术虽然能够有效地去除废液中COD、N、P等污染物，但在处理过程中要消耗较多的能源和资源，实际上是“以能消能”，除此以外，还会产生大量的剩余污泥。可见，这种废液处理方法不仅耗时长、效果差，而且设备的运行管理也较为复杂。因此，如何有效、低能耗的处理这些废渣废液成为一世界性的问题。
近年来，日本对高浓含盐废水的处理方法，往往是采用立式废水焚烧炉，辅助燃料机安装在炉顶，燃烧产生的火焰和高温烟气从上向下运动，含盐废水从炉顶周边雾化喷入，炉膛温度≥1100℃，在炉膛底部出口喷入大量的水，使烟气急冷至90℃，然后再进行烟气的处理。这种处理方法能耗高，焚烧析出的盐再次进入水中。
而，德国对高浓含盐废水的处理方法，则往往将含盐废水雾化后喷入二燃室，加热到1100℃以上，然后再经静电除尘器等一系列的烟气净化方法进行处理，其能耗很高。
国内对高浓含盐废水的的处理方法，则往往将废水雾化喷入一燃室，温度在600℃左右，将盐分离出来，烟气再进入二燃室加热到1100℃以上。能耗也很高，余热锅炉受热面易结垢，尾部烟道易堵塞。
发明内容
本发明旨在提供一种可同时处理废渣与废水，且处理成本低的高浓含盐废水、废渣低成本处理方法及其装置。
本发明提供的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法，其特征在于：步骤一、废渣焚烧产生的高温烟气与雾化废水混合，分离出水蒸气烟气；步骤二、上述水蒸气烟气经冷凝，分离出烟气；步骤三、上述烟气经二次燃烧、余热回收、急冷处理、净化处理后排放。
具体地说，在步骤一中，废渣焚烧时的炉膛温度应当在1100℃以上，废渣在炉内停留时间在0.5-2h。从而能确保废渣中的有机物及有毒、有害物质彻底分解，使焚烧后的渣成为普通固废。其中，废渣焚烧后残渣作为普通固废排出，而产生的高温烟气则与雾化废水混合进行高效传热与传质，使水瞬间蒸发，盐和大分子有机物析出，小分子易挥发有机物和水蒸气一起飞出，此时烟气温度瞬间下降至90℃-120℃后被排出。而固体物质则继续进行高温焚烧处理。
在步骤二中，水蒸气烟气经汽水换热，烟气温度下降，水蒸气冷却后，释放出汽化潜热，变成水从烟气中分离出来，冷凝后的排烟温度应当控制在30-50℃之间。而冷凝期间排出的水，可送生化池处理，也可作回用处理。
在步骤三中，二次燃烧的目的在于确保有机物、有毒、有害物质彻底分解，其炉内的温度必须达到1100℃以上，烟气停留时间必须大于2s。
由于二次燃烧的排烟温度≥1100℃，含有一定的热能，如直接急冷，不仅会浪费大量的热能，还会消耗大量的水。故采用余热锅炉进行余热回收利用。当二燃室出来的高温烟气经余热利用后将锅炉内的水加热成蒸汽，从而使烟气温度下降，其中，产生的蒸汽用于生产或发电，而降温后的烟气则进行急冷处理。
急冷处理采用碱液与烟气进行充分混合，进行高效传热、传质，使水分蒸发，使烟气瞬间降温，在1S以内使烟气温度从500℃以上降到200℃以下，有效抑制二恶英的再合成；此外，碱液与烟气中的酸性气体接触发生中和反应生成盐，这样可以去除部分酸性气体；而大量的雾化水与烟气一起顺流下降，使烟气中的灰尘湿润变重，较大的灰尘随循环水进入水池沉淀，从而起到烟尘初级分离的效果。
净化处理则包括至少一次的脱酸、除水、除雾、除尘、再热干燥和活性炭吸附。
此外，本发明还提供了一种用于处理高浓含盐废水、废渣的成套设备，该设备由焚烧系统、热能利用系统、烟气急冷、烟气净化系统、自动控制系统、其他配套系统等组成。
具体地：本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置包括依次连接的焚烧系统、热能利用系统、烟气净化系统；上述焚烧系统包括依次连接的废渣焚烧炉、废水蒸发室、冷凝室和二次燃烧室；上述热能利用系统包括余热锅炉；上述烟气净化系统包括喷淋塔、除雾塔、烟气再热器、活性炭喷射、布袋除尘器,经净化系统处理后的气体通过引风机送烟囱高空排入大气。
其中，废渣的焚烧装置(即、废渣焚烧炉)：设有废渣入口、废渣(固废)出口及烟气出口，根据废渣的状态、性质，以及辅助燃料的种类不同，焚烧装置可为：固定床、机械炉排、回转窑等。炉膛的温度可加热至1100℃以上。
废液蒸发室：与废渣焚烧炉的烟气出口相连，蒸发室头部或蒸发室内壁还设有废水雾化喷嘴，用于将废水以雾化的状态喷入蒸发室，蒸发室出口温度控制在90-120℃，底部设有出渣口，用于将蒸发室生成的固体物质排出，该出渣口可与废渣焚烧炉的废渣入口相连，通过传送带或人工等方式，将本阶段的固体废物送至废渣焚烧系统进行高温焚烧处理，室内(一般为顶部)设有于冷凝系统相连的通道，用于传送水蒸气烟气。
冷凝室：设有冷却水入口和出口，用于流通冷却水，其与废液蒸发室连通的通道一般设于冷凝室的顶部，而底部设有冷凝水出口，用于将冷凝室排出的水送生化池处理或回用设备上，此外冷凝室上还设有与二次燃烧室相连的通道，用于将冷却后的烟气输往二次燃烧室。
二次燃烧室：其合理的结构设计，从而确保3T技术的实现，该二次燃烧室必须耐高温、耐腐蚀，具有很好的保温性能，还必须有足够的刚性和弹性，其炉内的燃烧温度必须能达到1100℃以上，其中，采用的辅助燃料为煤或天然气等，用于将冷凝室中排出的烟气进一步加热到1100℃以上。该二次燃烧室与冷凝室的连通通道一般设置于二次燃烧室的底部，其上(优选为顶部)还设有于余热锅炉相连通的通道，用于将烟气输送至余热锅炉中。此外，在二次燃烧室出口处还可设置SNCR装置，对烟气进行脱销处理。
余热锅炉：余热锅炉采用膜式壁水管结构，整体换热效率高，结构紧凑、体积小。余热锅炉蒸汽压力可根据蒸汽的用途而定。其上设有与二次燃烧室相连的通道，及与下一设备相连的通道。在该热能利用的体系中，从二次燃烧室出来的高温烟气进入余热锅炉后，与锅炉水管受热面进行辐射和对流换热，将管内的水加热成蒸汽，使烟气温度下降，产生的蒸汽用于生产或发电，而降温后的烟气则进入下一设备，此余热锅炉进口的烟气温度为95℃0-1150℃，出口烟气温度为500℃-600℃。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述烟气净化系统还设有碱液喷淋洗涤塔；上述碱液喷淋洗涤塔内设有至少一层的孔板和至少一层的喷淋层；上述喷淋层上均匀的布置有至少一个的喷嘴。烟气优选从碱液喷淋洗涤塔的下端通入，碱液喷淋洗涤塔(优选在顶部)设有连通下一设备的管道。在本发明中，上述喷淋洗涤塔内可任意的纵向、横向、对角线或内壁上设置若干个喷嘴。
在优选的方案中，该碱喷淋洗涤塔利用多层喷嘴将碱液雾化，从上向下喷射，烟气从下向上流动，气液两相流相向运动，从而使碱液和酸性气体发生反应，达到吸收酸性气体的目的。在最优选的方案中，喷淋塔内布置一层孔板和3个喷淋层，覆盖率达200％以上。合理的结构设计使雾滴在塔内有一定的悬浮时间，使烟气与雾滴充分接触反应，达到脱除酸性气体的目的。同时，也使烟气中的灰尘在该塔中也会被进一步有效去除。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述烟气净化系统还设有除雾塔；上述除雾塔内设有至少一层的除雾层；上述除雾层上设有定时清洗系统。烟气优选从除雾塔的下端通入，除雾塔(优选在顶部)设有连通下一设备的管道。
优选地，在除雾塔内设置三级除雾层以去除烟气中的水滴、水雾和烟尘。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述烟气净化系统还设有烟气再热器。
具体地，由于从上一设备中出来的烟气往往含水处于饱和状态，直接进入下一设备如：布袋除尘器等，会造成糊袋，影响系统正常运行，故采用烟气再热器将烟气温度加热到120℃，提高烟气的干燥度，同时也消除了烟囱白烟滚滚的现象。烟气再热的热源可用系统自身热源，也可用外部热源。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述烟气净化系统还设有活性炭喷射装置。
具体地，在下一设备的进口烟道设置活性炭喷射装置，向烟气中喷入活性炭，用于吸附可能产生的二恶英以及重金属，然后经下一设备过滤排出。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述烟气净化系统还包括除尘器。
优选地，上述除尘器优选为布袋除尘器，该布袋除尘器系统一般包括：滤袋、反吹清灰系统、排灰装置等。
含尘气体进入除尘器后，由于气流截面突然扩大。流速降低，气流中一部分颗粒粗、密度大的粉尘在重力作用下，沉降到灰斗中；颗粒细、密度小的尘粒进入滤袋室后，通过滤袋表面的惯性、碰撞、筛滤、拦截和静电等综合效应，使粉尘沉降在滤袋表面上形成粉尘层。净化后的气体进入净气室经排气管排出。袋式除尘器阻力随滤袋表面粉尘厚度的增加而增加，当阻力达到某一规定值时，必须进行清灰。清灰是由脉冲控制仪控制脉冲阀的启闭来实现，当脉冲阀开启时，汽包内的压缩空气通过脉冲阀经喷吹管上喷嘴，向滤袋口喷射出一股高速高压的引射气流，形成一股相当与引射气流若干倍的诱导气流，一同进入滤袋内，使滤袋出现瞬间的正压而急剧膨胀，沉积在滤袋外侧的粉尘脱落，掉入灰斗中，达到清灰的目的。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述烟气净化系统包括依次连接的碱液喷淋洗涤塔、除雾塔、烟气再热器、活性炭喷射装置、除尘器、引风机和烟囱。
值得指出的是，上述设备设置的先后顺序可根据实际需要任意调节和增删。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述热能利用系统和烟气净化系统之间还设有烟气急冷系统；其中，上述烟气急冷系统包括急冷塔；上述急冷塔内设有至少一个急冷喷嘴。在本发明中，上述急冷塔内可任意的纵向、横向、对角线或内壁上设置若干个喷嘴。
另外，本发明提供的高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，还具有这样的结构特点：即、上述急冷塔内还设有顺流循环喷淋洗涤系统。
具体地，为抑制二恶英的再合成，设置该烟气急冷系统使高温烟气在1s中之内降到200℃以下，具体设备可包括：急冷塔、急冷降温系统、可增设顺流循环喷淋洗涤系统。烟气优选从急冷塔的上端通入，急冷塔(优选在下端)设有连通下一设备的管道。
本发明的作用和效果
本发明通过高温烟气与雾化废水的混和来实现盐和大分子有机物析出，小分子易挥发有机物和水蒸气一起飞出，烟气温度瞬间下降等结果，一方面利用了高温烟气的热能来蒸发废液，并通过这种消耗热量的方式实现了给烟气降温的结果，另一方面通过该过程实现了同步处理废渣和废液。
此外，在本发明中，在蒸发过程后设置了冷凝设备，一方面实现了初步脱水的目的，从而节约了二次燃烧的能源，另一方面，获得的冷凝水还可再次利用到工艺体系中，降低了能耗。
此外，在本发明中，还在二次燃烧后设置了热能回收系统，进一步节约了能源。
此外，在本发明中，还设置了急冷处理系统，急速给烟气降温的同时，能有效抑制二恶英的再生成，特别的碱液冷却方式，不但能去除烟气中的部分酸性气体；还能起到烟尘初级分离的效果。
此外，在本发明中，净化处理系统通过碱液脱酸、除雾、再热除水、活性炭吸附二恶英以及重金属、除尘等工序获得了可直排的气体。
由此可见，在本发明的整个方法或设备体系中，不但多次采用能源(热、水等)回用，而且实现了废渣、废水可同时处理，从多个角度实现了能耗、工业成本的降低。
附图说明
附图1为本发明的成套设备示意图；
附图2为本发明的工艺流程图。
具体实施例
如图1所示，本实施例提供了高浓含盐废水、废渣低成本处理成套设备由焚烧系统、热能利用系统、烟气急冷、烟气净化系统、自动控制系统、其他配套系统等组成。
具体设备包括按烟气流向依次设置的废渣焚烧炉、废水蒸发室、冷凝室、二燃室、余热锅炉、急冷塔、喷淋洗涤塔、除雾塔、活性炭喷射器、布袋除尘器、引风机和烟囱。
其中，废渣焚烧炉根据废渣的状态、性质，以及辅助燃料的种类不同可选自：固定床、机械炉排、回转窑等，其上设有废渣进口和废渣出口，废渣出口端的设备上还设有与废水蒸发室下部连通的管道；
废水蒸发室的上部设有废水雾化喷嘴，下端设有出渣口，顶部设有与冷凝室顶部连通的管道；
冷凝室上布有容循环冷却水流通的出口和进口，冷凝室的下端设有冷凝水出水口，冷凝室的下部还设有与二燃室下部连通的管道；
二燃室的结构具备耐高温、耐腐蚀，有很好的保温性能，有足够的刚性和弹性的特点，其顶部设有与余热锅炉连通的管道，如考虑到还可对烟气进行脱硝处理，则可在二燃室出口处设置SNCR装置；
余热锅炉采用膜式壁水管结构，整体换热效率高，结构紧凑、体积小，其蒸汽压力可根据蒸汽的用途而定，其上设有与急冷塔顶部连通的管道；
急冷塔的内部设有两层喷淋层，每层喷淋层上布有若干个急冷喷嘴，急冷塔的下部还设有与喷淋洗涤塔下部连通的管道，根据需要急冷塔内还可增设顺流循环喷淋洗涤系统；
喷淋洗涤塔的内部设有三层喷淋层和一层孔板，每层喷淋层上布有若干个喷嘴，喷淋洗涤塔的顶部还设有与除雾塔下部连通的管道；
除雾塔内部设有三级除雾层，每个除雾层都设有定时清洗系统，除雾塔的顶部还设有与烟气再热器和活性炭喷射装置连通的管道；
烟气再热器和活性炭喷射装置的烟气进口端设有热风进口，该热源可用系统自身热源，也可用外部热源，烟气出口端设有活性炭罐，活性炭喷射装置的出口端与布袋除尘器连通；
布袋除尘器系统包括：滤袋、反吹清灰系统、排灰装置等，布袋除尘器的出口端与引风机连通；烟气通过引风机被送入烟囱进行排放。
本实施例的作用和效果：
结合图2的工艺流程图可以看出，将废渣通过废渣进口投入废渣焚烧炉后，控制炉膛的燃烧温度在1100℃以上，确保废渣在炉内停留时间在0.5-2h，从而能使废渣中的有机物及有毒、有害物质彻底分解，使焚烧后的渣成为普通固废。废渣焚烧后残渣作为普通固废从废渣出口处排出，高温烟气通过管道从下方进入废水蒸发室。
同时，废水经PH调节、过滤、废水储槽和雾化的工序通过废水雾化喷嘴进入废水蒸发室，由于烟气为从下向上的进行方式，而废水为从上至下的进行方式，因此，当其互为相向行进进行混合时能实现高效的传热与传质，使水瞬间蒸发，盐和大分子有机物析出，小分子易挥发有机物和水蒸气一起飞出，烟气温度瞬间下降，使得蒸发室出口温度控制在90-120℃。
完成上述反应后，从废水蒸发室排出的固体物质通过出渣口送废渣焚烧系统进行高温焚烧处理，而产生的水蒸气烟气则通过管道送冷凝室冷凝。
当水蒸气烟气进入冷凝室后，经汽水换热，烟气温度下降，水蒸气冷却后，释放出汽化潜热，变成水从烟气中分离出来，后通过冷凝水出口排入生化池处理或作回用处理，此时，冷凝室出口的排烟温度控制在30-50℃之间，烟气通过管道进入二燃室。
二燃室的辅助燃料采用煤或天然气，其炉内温度必须达到1100℃以上，确保烟气停留时间必须大于2s，从而使有机物、有毒、有害物质彻底分解的炉膛空间，彻底分解为无毒无害小分子无机物质，由于二燃室的排烟温度≥1100℃，含有一定的热能，如直接急冷，不仅会浪费大量的热能，还会消耗大量的水。故排出的烟气通过管道送余热锅炉进行余热回收利用；
从二燃室出来的高温烟气进入余热锅炉后，其进口的烟气温度为950℃-1150℃，与锅炉水管受热面进行辐射和对流换热，将管内的水加热成蒸汽，使烟气温度下降，出口烟气温度为500℃-600℃左右，其过程中产生的蒸汽用于生产或发电，而降温后的烟气则通过管道进入急冷塔；
当烟气进入急冷塔后，从上而下喷入的烟气，经过多层喷淋层，烟气中的酸性气体与喷淋层中喷射出大量雾化的碱液接触发生中和反应，这样可以去除部分酸性气体的同时，使烟气瞬间降温，在1S内使烟气温度从500℃以上降到200℃以下，从而有效抑制二恶英的再合成，此外，大量的雾化水与烟气一起顺流下降，使烟气中的灰尘湿润变重，较大的灰尘随循环水进入水池沉淀，从而起到烟尘初级分离的效果，而降温后的烟气则从急冷塔中通过管道排出进入喷淋洗涤塔内；
喷淋洗涤塔内的多层喷嘴将碱液雾化从上向下喷射，当烟气从下向上流入后，气液两相流相向运动，由于在本实施例中喷嘴的覆盖率达200％以上，使碱液雾滴在塔内有一定的悬浮时间，能使烟气与雾滴实现充分接触反应，达到脱除酸性气体的目的，脱酸后的烟气通过管道被排入除雾塔内；
烟气通过除雾塔内设置的三级除雾层去除烟气中的水滴、水雾和烟尘，除尘和初步脱水后的烟气通过管道被排入烟气再热器中；
烟气通过烟气再热器将其温度加热到120℃，从而提高了烟气的干燥度，避免了后续粘袋的不良结果，同时也消除了烟囱白烟滚滚的现象，再通向烟气中喷入活性炭，吸附可能产生的二恶英以及重金属，然后排入布袋除尘器中，由于袋式除尘器阻力随滤袋表面粉尘厚度的增加而增加，当阻力达到某一规定值时，必须进行清灰，清灰是由脉冲控制仪控制脉冲阀的启闭来实现，当脉冲阀开启时，汽包内的压缩空气通过脉冲阀经喷吹管上喷嘴，向滤袋口喷射出一股高速高压的引射气流，形成一股相当与引射气流若干倍的诱导气流，一同进入滤袋内，使滤袋出现瞬间的正压而急剧膨胀，沉积在滤袋外侧的粉尘脱落，掉入灰斗中，达到清灰的目的，经布袋除尘器过滤后排出的烟气，此时，尾气达到国家排放标准，通过引风机送烟囱高空排入大气。
Claims (15)
1.一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法，其特征在于：
步骤一、废渣焚烧产生的高温烟气与雾化废水混合，分离出水蒸气烟气；
步骤二、所述水蒸气烟气经冷凝，分离出烟气；
步骤三、所述烟气经二次燃烧、余热回收、急冷处理、净化处理后排放。
2.如权利要求1所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法，其特征在于：所述急冷处理为采用碱液与烟气发生反应。
3.如权利要求1所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理方法，其特征在于：所述净化处理包括至少一次的脱酸、除水、除雾、除尘、再热干燥和活性炭吸附。
4.一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：包括依次连接的焚烧系统、热能利用系统、烟气净化系统；
其中，所述焚烧系统包括依次连接的废渣焚烧炉、废水蒸发室、冷凝室和二次燃烧室；
所述热能利用系统包括余热锅炉；
所述烟气净化系统包括引风机和烟囱。
5.如权利要求4所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述烟气净化系统还设有碱液喷淋洗涤塔；
所述碱液喷淋洗涤塔内设有至少一层的孔板和至少一层的喷淋层；
所述喷淋层上均匀的布置有至少一个的喷嘴。
6.如权利要求4所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述烟气净化系统还设有除雾塔；
所述除雾塔内设有至少一层的除雾层。
7.如权利要求4所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述烟气净化系统包括依次连接的碱液喷淋洗涤塔、除雾塔、烟气再热器、活性炭喷射装置、除尘器、引风机和烟囱。
8.如权利要求4所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述热能利用系统和烟气净化系统之间还设有烟气急冷系统；
其中，所述烟气急冷系统包括急冷塔；
所述急冷塔内设有至少一个急冷喷嘴。
9.如权利要求5所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述热能利用系统和烟气净化系统之间还设有烟气急冷系统；
其中，所述烟气急冷系统包括急冷塔；
所述急冷塔内设有至少一个急冷喷嘴。
10.如权利要求6所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述热能利用系统和烟气净化系统之间还设有烟气急冷系统；
其中，所述烟气急冷系统包括急冷塔；
所述急冷塔内设有至少一个急冷喷嘴。
11.如权利要求7所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述热能利用系统和烟气净化系统之间还设有烟气急冷系统；
其中，所述烟气急冷系统包括急冷塔；
所述急冷塔内设有至少一个急冷喷嘴。
12.如权利要求8-11任一所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：
所述急冷塔内还设有顺流循环喷淋洗涤系统。
13.如权利要求8-11任一所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述二次燃烧室的出口处还设置SNCR装置。
14.如权利要求10所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：所述除雾塔内设有至少一个除雾层，所述除雾层上设有定时清洗系统。
15.如权利要求11所述的一种高浓含盐废水、废渣低成本处理装置，其特征在于：
所述除尘器为布袋除尘器，包括：滤袋、反吹清灰系统、排灰装置。
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Granted publication date: 20180313 |