CN107433118A - 一种脱硫烟气消白烟的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硫烟气消白烟的系统和方法，包括脱硫装置(100)和空气加热装置(200)；所述的脱硫装置(100)内从下到上依次设有脱硫液循环池(130)，脱硫液喷淋器(140)，以及脱硫液分离器(150)，含SO2的高温原烟气(01)通过所述的脱硫装置(100)变为净烟气(05)；所述的空气加热装置(200)包括一级加热器(210)和二级加热器(220)，冷空气(07)依次经过一级加热器(210)和二级加热器(220)加热变为热空气(09)，热空气(09)与所述净烟气(05)混合成为排放烟气(10)。与现有技术相比，本发明具有脱硫效率高、排烟的可见度低、操作简单和运行可靠性高等优点。

Description

一种脱硫烟气消白烟的系统和方法
技术领域
本发明属于化工和环保技术领域，尤其是涉及一种脱硫烟气消白烟的系统和方法。
背景技术
燃煤电厂等燃烧化石燃料产生的烟气中含有大量的二氧化硫，直接排放会污染空气，形成酸雨等环境灾害。目前工业上都设有脱硫装置来脱除烟气中的二氧化硫。脱硫后的烟气由于温度低，湿度大，排出烟囱后与冷空气混合，导致烟气中的水汽骤然凝结形成白烟，尤其在冬天，容易造成视觉上的污染，影响环境美观。
为了降低烟气的可见度，消除排放烟囱上方形成的白烟，一般都采用烟气再热的方法，要么使用GGH，即利用脱硫前高温烟气的热量，加热脱硫后烟气，使温度大于75～80℃；要么使用SGH，即利用锅炉蒸汽加热脱硫后烟气，温度大于80～90℃。前者会遇到设备的酸露点腐蚀以及设备堵塞泄漏的问题，早期使用较多；后者有额外能量消耗的问题。专利CN201510071612公开了一种基于氟塑料的烟气再热系统和再热方法，投资较高；专利CN201610115995公开了一种采用锅炉循环冷却水冷凝烟气降温除湿的方法；专利CN201610557160公开了一种利用锅炉循环冷却水冷却烟气除湿降温，再利用锅炉的热量包括蒸汽再加热烟气的方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种脱硫效率高并同时消除白烟、操作简单和运行可靠的脱硫烟气消白烟的系统和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种脱硫烟气消白烟的系统，其特征在于，包括脱硫装置和空气加热装置；
所述的脱硫装置内从下到上依次设有脱硫液循环池，脱硫液喷淋器，以及脱硫液分离器，所述的脱硫液循环池通过脱硫液循环管路连接至脱硫液喷淋器，且在脱硫液循环管路上设有脱硫液循环泵；含SO2的高温原烟气通过所述的脱硫装置变为净烟气；
所述的空气加热装置包括一级加热器和二级加热器，所述的一级加热器连接在所述脱硫装置的脱硫液循环管路上，以脱硫液作为热源；所述的二级加热器连接一级加热器，并以蒸汽或高温热水作为热源，冷空气依次经过一级加热器和二级加热器加热变为热空气，热空气与所述净烟气混合成为排放烟气。
所述的系统还包括废热回收装置，所述废热回收装置包括换热器，连接在所述脱硫液循环管路上，并以循环水作为冷却介质，降低脱硫液的温度，进一步地降低所述脱硫烟气的湿度。
所述的一级加热器是一种翅片管式换热器，脱硫循环液走管层，空气走翅片层；所述二级加热器也是翅片管式换热器，蒸汽或高温热水走管层，空气走翅片层；所述翅片换热器的翅片，在提高传热面积的同时也可以提高传热系数，材质为铝、碳钢、铜或不锈钢，优选为铝材；所述一级加热器的基管是不锈钢材质，可以是304、316、2205或2605不锈钢，也可以是钛材，与溶液中的氯离子含量有关，所述二级加热器的基管优选碳钢，也可以是不锈钢；所述基管的内径为10-50mm，所述翅片的厚度为0.1-0.5mm，高度为10-50mm，间距为2-5mm；
所述废热回收装置是管式或板式换热器，优选板式换热器；所述板式换热器具有较高的传热系数，可以是不锈钢材质，也可以是金属钛材质，由脱硫循环液中的氯离子含量决定，板片厚度0.3-0.8mm，板片间通道2-8mm；
所述的脱硫装置还连接有脱硫剂加入管道，氧化空气加入管道和工艺水加入管道，且所述脱硫液循环泵，脱硫液循环管路和脱硫液喷淋器的个数为2～4。
采用上述系统进行脱硫烟气消白烟的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)烟气脱硫：含SO2的高温原烟气进入所述脱硫装置，与经过脱硫液喷淋器喷出的含有脱硫剂的液滴逆流接触，SO2被吸收；脱硫液从所述脱硫液循环池经过所述脱硫液循环管路由所述脱硫液循环泵输送到脱硫液喷淋器；脱硫液吸收烟气中SO2后得到亚硫酸盐，进入脱硫液循环池，被鼓入的氧化空气氧化成为硫酸盐；
(2)烟气冷凝除湿：所述高温原烟气进入所述脱硫装置，先降温增湿，被水汽饱和，成为饱和烟气，再与脱硫液喷淋接触，饱和烟气被冷凝除湿，经过所述脱硫液分离器脱出夹带的液滴，成为低湿度的净烟气；
空气加热：冷空气进入空气加热装置，依次经过一级加热器和二级加热器，成为热空气；
(4)烟气消白：从所述脱硫装置得到的所述低湿度的净烟气与从所述空气加热装置得到的所述热空气混合，得到能够消除白烟的排放烟气；
(5)提取脱硫产品：从所述脱硫液循环池中取出含有硫酸盐的溶液，进入脱硫产品提取工段，得到固体或液体脱硫产品。
所述脱硫液被加热蒸发，进入脱硫液循环池，经过所述脱硫液循环泵输送，进入废热回收装置，与所述循环水换热得到热水回收废热，换热降温后的脱硫液通过脱硫液喷淋器喷出。
向所述脱硫装置加入所述工艺水，维持所述脱硫液循环池的液位；向所述脱硫装置的脱硫液循环池加入所述碱性脱硫剂维持吸收液的pH值在4.5～6.5之间。
所述冷空气流量是所述高温原烟气流量的0.1～3.0倍；所述热空气的温度比所述净烟气的温度高5～50℃。
所述冷空气流量是所述高温原烟气流量的0.3～1.0倍；所述热空气的温度比所述净烟气的温度高10～30℃。
所述脱硫剂是钙的氧化物或碳酸盐，镁的氧化物或碳酸盐，氨的水溶液或液氨，所述脱硫产品对应的是石膏，硫酸镁或硫酸铵。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过热空气与含湿烟气的混合降低排烟中的湿度，达到消除白烟的目的，消除了传统技术加热烟气容易遇到的加热器腐蚀和堵塞等问题，而且还可以减少烟气的阻力，在大气条件较好(温度高，湿度低)的情况下，不需要热空气，具有控制调节方便等诸多优点。
2.通过利用烟气自身的热量传递给循环脱硫吸收液，在利用加热的吸收液加热空气，并采用翅片换热器，不仅能效高，投资低，还节约了传统方法的蒸汽消耗。
3.通过再连接蒸汽加热器的二级加热器，具有灵活调节温度，能够适应大气环境变化的优点。
4.将脱硫装置底部的高温脱硫液循环利用，经过一级加热器，作为一级加热器的热源回收利用脱硫液的热量，使输入的冷空气初步加热，同时采用废热回收装置记忆不回收烟气中的热量，使整个系统的热量得到了综合利用。
5.进一步地，本发明还具有相变除尘的功效，烟气通过冷凝除湿，水汽在烟气中的超细颗粒尘上凝结，使细颗粒胀大，提高了其除尘效率，可以实现烟气脱硫的超低尘排放。
总之，两级加热器加热空气，不仅能有效回收脱硫液的余热，还利用蒸汽或高温热水作为热源进一步提高空气温度，后者与脱硫后的净烟气混合，形成的混合烟气湿度低，温度高，经烟囱排放后不产生白烟。同现有技术相比，本发明具有脱硫效率高、排烟的可见度低、操作简单和运行可靠性高等优点。
附图说明
图1为本发明的第一种工艺流程简图；
图2为本发明的第二种工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
某电厂有一台600MW燃煤机组，燃用含水量高的褐煤，烟气排放总量为212万Nm3/hr，SO2含量为4000mg/Nm3，尘含量为20mg/Nm3，温度160℃，采用石灰石作为脱硫剂，应用如图1所示一种脱硫烟气消白烟的系统，包括脱硫装置100和空气加热装置200，所述脱硫装置100将含SO2的高温原烟气01变为净烟气05，包括脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120，脱硫液循环池130，脱硫液喷淋器140，以及脱硫液分离器150；所述空气加热装置200将冷空气07加热变为热空气09，包括一级加热器210和二级加热器220，分别采用脱硫液和蒸汽11作为热源；所述空气加热装置200的一级加热器210连接在所述脱硫装置100的脱硫液循环管路120上；所述热空气09与所述净烟气05混合成为排放烟气10。所述脱硫烟气消白烟的系统还包括废热回收装置300，所述废热回收装置300包括换热器，降低脱硫液的温度，冷却介质是循环水13，且连接在所述脱硫液循环管路120上。所述一级加热器210是一种翅片管式换热器，脱硫循环液走管层，空气走翅片层；所述二级加热器220是翅片管式换热器，蒸汽走管层，空气走翅片层；所述废热回收装置300是板式换热器。所述脱硫装置还连接有脱硫剂02加入管道，氧化空气03加入管道和工艺水04加入管道，且所述脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120和脱硫液喷淋器140的个数为4。
采用上述系统处理本实施例中该锅炉产生的烟气，包括以下步骤：
1.烟气脱硫：含SO2的高温原烟气01进入所述脱硫装置100，与经过脱硫液喷淋器140喷出的含有脱硫剂石灰石的液滴逆流接触，SO2被吸收；脱硫液从所述脱硫液循环池130，经过所述脱硫液循环管路120由所述脱硫液循环泵110输送到脱硫液喷淋器140；所述脱硫液吸收烟气中SO2后得到亚硫酸钙，进入脱硫液循环池130，被鼓入的氧化空气03氧化成为硫酸钙即石膏；向所述脱硫装置100加入所述工艺水04，维持所述脱硫液循环池130的液位；向所述脱硫装置100的脱硫液循环池130加入所述石灰石浆液脱硫剂维持吸收液的pH值在5.7-5.9之间。
2.烟气冷凝除湿：所述高温原烟气01进入所述脱硫装置100，与脱硫液循环池来的吸收液接触，发生传热和传质，吸收液中的水份被蒸发，烟气温度降低，降温增湿，被水汽饱和，成为饱和烟气，再与被所述废热回收装置300降温后的脱硫液喷淋接触，所述饱和烟气被冷凝除湿，再经过所述脱硫液分离器150脱出夹带的液滴，成为低湿度的净烟气05，烟气温度为45℃；
3.废热回收：所述高温原烟气进入脱硫装置100，所述脱硫液被加热蒸发，进入脱硫液循环池130，经过所述脱硫液循环泵110输送，进入所述废热回收装置300，与所述循环水13换热得到热水14回收废热；
4.空气加热：所述冷空气07进入空气加热装置200，依次进过被所述脱硫液加热的一级加热器210和水蒸汽或高温热水加热的二级加热器220，成为热空气09；所述冷空气07流量是所述原烟气01流量的2倍；所述热空气09的温度比所述净烟气05的温度高30℃。
5.烟气消白：从所述脱硫装置100得到的所述低湿度的净烟气05与从所述空气加热装置200得到的所述热空气09混合，得到能够消除白烟的排放烟气10；
6.提取脱硫产品：从所述脱硫液循环池130中取出含有石膏的溶液，进入脱硫产品提取工段，得到固体石膏产品，每小时22.5吨。
在本实施例中应用本发明所述的装置和方法，由烟囱排出的净烟气中二氧化硫含量18mg/Nm3，含尘量3.1mg/Nm3，排烟处无白烟现象。
实施例2
某厂有2台260T/hr的蒸汽锅炉，烟气排放总量为66万Nm3/hr，SO2含量为2000mg/Nm3，尘含量为50mg/Nm3，温度130℃，采用氨水作为脱硫剂，应用如图2所示一种脱硫烟气消白烟的系统，包括脱硫装置100和空气加热装置200，所述脱硫装置100将含SO2的高温原烟气01变为净烟气05，包括脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120，脱硫液循环池130，脱硫液喷淋器140，以及脱硫液分离器150；所述空气加热装置200将冷空气07加热变为热空气09，包括一级加热器210和二级加热器220，分别采用脱硫液和蒸汽11作为热源；所述空气加热装置200的一级加热器210连接在所述脱硫装置100的脱硫液循环管路120上；所述热空气09与所述净烟气05混合成为排放烟气10。所述一级加热器210是一种翅片管式换热器，脱硫循环液走管层，空气走翅片层；所述二级加热器220是翅片管式换热器，蒸汽走管层，空气走翅片层。所述脱硫装置还连接有脱硫剂02加入管道，氧化空气03加入管道和工艺水04加入管道，且所述脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120和脱硫液喷淋器140的个数为3。
采用上述系统处理本实施例中两台锅炉产生的烟气，包括以下步骤：
1.烟气脱硫：含SO2的高温原烟气01进入所述脱硫装置100，与经过脱硫液喷淋器140喷出的含有氨的液滴逆流接触，SO2被吸收；所述脱硫液从所述脱硫液循环池130，经过所述脱硫液循环管路120由所述脱硫液循环泵110输送到脱硫液喷淋器140；所述脱硫液吸收烟气中SO2后得到亚硫酸铵，进入脱硫液循环池130，被鼓入的氧化空气03氧化成为硫酸铵；向所述脱硫装置100加入所述工艺水04，维持所述脱硫液循环池130的液位；向所述脱硫装置100的脱硫液循环池130加入所述氨水脱硫剂维持吸收液的pH值在4.8～5.2之间。
2.烟气冷凝除湿：所述高温原烟气进入所述脱硫装置100，先降温增湿，被水汽饱和，成为饱和烟气，再与被所述空气加热装置200降温后的脱硫液喷淋接触，所述饱和烟气被冷凝除湿，再经过所述脱硫液分离器150脱出夹带的液滴，成为低湿度的净烟气05；
3.空气加热：所述冷空气07进入空气加热装置200，依次进过被所述脱硫液加热的一级加热器210和水蒸汽或高温热水加热的二级加热器220，成为热空气09；所述冷空气07流量是所述原烟气01流量的2倍；所述热空气09的温度比所述净烟气05的温度高7.5℃。
4.烟气消白：从所述脱硫装置100得到的所述低湿度的净烟气05与从所述空气加热装置200得到的所述热空气09混合，得到能够消除白烟的排放烟气10；
6.提取脱硫产品：从所述脱硫液循环池130中取出含有硫酸铵的溶液，进入脱硫产品提取工段，得到固体硫酸铵产品，每小时2.9吨。
在本实施例中应用本发明所述的装置和方法，由烟囱排出的净烟气中二氧化硫含量25mg/Nm3，含尘量7mg/Nm3，排烟处无白烟现象。
实施例3
某厂有2台260T/hr的蒸汽锅炉，烟气排放总量为66万Nm3/hr，SO2含量为1300mg/Nm3，尘含量为30mg/Nm3，温度150℃，采用碳酸镁即菱镁矿作为脱硫剂，应用如如图2所示一种脱硫烟气消白烟的系统，包括脱硫装置100和空气加热装置200，所述脱硫装置100将含SO2的高温原烟气01变为净烟气05，包括脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120，脱硫液循环池130，脱硫液喷淋器140，以及脱硫液分离器150；所述空气加热装置200将冷空气07加热变为热空气09，包括一级加热器210和二级加热器220，分别采用脱硫液和高温热水11作为热源；所述空气加热装置200的一级加热器210连接在所述脱硫装置100的脱硫液循环管路120上；所述热空气09与所述净烟气05混合成为排放烟气10。所述脱硫烟气消白烟的系统还包括废热回收装置300，所述废热回收装置300包括换热器，降低脱硫液的温度，冷却介质是循环水13，且连接在所述脱硫液循环管路120上。所述一级加热器210是一种翅片管式换热器，脱硫循环液走管层，空气走翅片层；所述二级加热器220是翅片管式换热器，高温热水走管层，空气走翅片层；所述废热回收装置300是板式换热器。所述脱硫装置还连接有脱硫剂02加入管道，氧化空气03加入管道和工艺水04加入管道，且所述脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120和脱硫液喷淋器140的个数为2。
采用上述系统处理本实施例中两台锅炉产生的烟气，包括以下步骤：
1.烟气脱硫：含SO2的高温原烟气01进入所述脱硫装置100，与经过脱硫液喷淋器140喷出的含有脱硫剂菱镁矿的液滴逆流接触，SO2被吸收；所述脱硫液从所述脱硫液循环池130，经过所述脱硫液循环管路120由所述脱硫液循环泵110输送到脱硫液喷淋器140；所述脱硫液吸收烟气中SO2后得到亚硫酸镁，进入脱硫液循环池130，被鼓入的氧化空气03氧化成为硫酸镁；向所述脱硫装置100加入所述工艺水04，维持所述脱硫液循环池130的液位；向所述脱硫装置100的脱硫液循环池130加入所述菱镁矿脱硫剂维持吸收液的pH值在5.8～6.2之间。
2.烟气冷凝除湿：所述高温原烟气进入所述脱硫装置100，先降温增湿，被水汽饱和，成为饱和烟气，再与被所述废热回收装置300降温后的脱硫液喷淋接触，所述饱和烟气被冷凝除湿，再经过所述脱硫液分离器150脱出夹带的液滴，成为低湿度的净烟气05；
3.废热回收：所述高温原烟气进入脱硫装置100，所述脱硫液被加热蒸发，进入脱硫液循环池130，经过所述脱硫液循环泵110输送，进入所述废热回收装置300，与所述循环水13换热得到热水14回收废热；
4.空气加热：所述冷空气07进入空气加热装置200，依次进过被所述脱硫液加热的一级加热器210和水蒸汽或高温热水加热的二级加热器220，成为热空气09；所述冷空气07流量是所述原烟气01流量的1.5倍；所述热空气09的温度比所述净烟气05的温度高35℃。
5.烟气消白：从所述脱硫装置100得到的所述低湿度的净烟气05与从所述空气加热装置200得到的所述热空气09混合，得到能够消除白烟的排放烟气10；
6.提取脱硫产品：从所述脱硫液循环池130中取出含有硫酸镁的溶液，进入脱硫产品提取工段，得到固体七水硫酸镁产品。
在本实施例中应用本发明所述的装置和方法，由烟囱排出的净烟气中二氧化硫含量16mg/Nm3，含尘量3.2mg/Nm3，排烟处无白烟现象。
实施例4
烟气条件与实施例1相同，应用本发明提供的一种脱硫烟气消白烟的系统和方法处理烟气。与实施例1不同的是，本例中为了强化脱硫段的脱硫效果，所述脱硫装置100设置的脱硫液循环泵110，脱硫液循环管路120和脱硫液喷淋器140的个数为4。
在本实施例中应用本发明所述的装置和方法，由烟囱排出的净烟气中二氧化硫含量15mg/Nm3，含尘量3.5mg/Nm3，排烟处无白烟现象。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种脱硫烟气消白烟的系统，其特征在于，包括脱硫装置(100)和空气加热装置(200)；
所述的脱硫装置(100)内从下到上依次设有脱硫液循环池(130)，脱硫液喷淋器(140)，以及脱硫液分离器(150)，所述的脱硫液循环池(130)通过脱硫液循环管路(120)连接至脱硫液喷淋器(140)，且在脱硫液循环管路(120)上设有脱硫液循环泵(110)；含SO2的高温原烟气(01)通过所述的脱硫装置(100)变为净烟气(05)；
所述的空气加热装置(200)包括一级加热器(210)和二级加热器(220)，所述的一级加热器(210)连接在所述脱硫装置(100)的脱硫液循环管路(120)上，以脱硫液作为热源；所述的二级加热器(220)连接一级加热器(210)，并以蒸汽或高温热水(11)作为热源，冷空气(07)依次经过一级加热器(210)和二级加热器(220)加热变为热空气(09)，热空气(09)与所述净烟气(05)混合成为排放烟气(10)。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫烟气消白烟的系统，其特征在于，所述的系统还包括废热回收装置(300)，所述废热回收装置(300)包括换热器，连接在所述脱硫液循环管路(120)上，并以循环水(13)作为冷却介质，降低脱硫液的温度。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫烟气消白烟的系统，其特征在于，所述的一级加热器(210)是一种翅片管式换热器，脱硫循环液走管层，空气走翅片层；所述二级加热器(220)是翅片管式换热器，蒸汽或高温热水走管层，空气走翅片层；所述废热回收装置(300)是板式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫烟气消白烟的系统，其特征在于，所述的脱硫装置还连接有脱硫剂(02)加入管道，氧化空气(03)加入管道和工艺水(04)加入管道，且所述脱硫液循环泵(110)，脱硫液循环管路(120)和脱硫液喷淋器(140)的个数为2～4。
5.一种采用权利要求1-4中任一所述的系统进行脱硫烟气消白烟的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)烟气脱硫：含SO2的高温原烟气(01)进入所述脱硫装置(100)，与经过脱硫液喷淋器(140)喷出的含有脱硫剂的液滴逆流接触，SO2被吸收；脱硫液从所述脱硫液循环池(130)经过所述脱硫液循环管路(120)由所述脱硫液循环泵(110)输送到脱硫液喷淋器(140)；脱硫液吸收烟气中SO2后得到亚硫酸盐，进入脱硫液循环池(130)，被鼓入的氧化空气(03)氧化成为硫酸盐；
(2)烟气冷凝除湿：所述高温原烟气(01)进入所述脱硫装置(100)，先降温增湿，被水汽饱和，成为饱和烟气，再与脱硫液喷淋接触，饱和烟气被冷凝除湿，经过所述脱硫液分离器(150)脱出夹带的液滴，成为低湿度的净烟气(05)；
(3)空气加热：冷空气(07)进入空气加热装置(200)，依次经过一级加热器(210)和二级加热器(220)，成为热空气(09)；
(4)烟气消白：从所述脱硫装置(100)得到的所述低湿度的净烟气(05)与从所述空气加热装置(200)得到的所述热空气(09)混合，得到能够消除白烟的排放烟气(10)；
(5)提取脱硫产品：从所述脱硫液循环池(130)中取出含有硫酸盐的溶液，进入脱硫产品提取工段，得到固体或液体脱硫产品。
6.根据权利要求5所述的一种脱硫烟气消白烟的方法，其特征在于，所述脱硫液被加热蒸发，进入脱硫液循环池(130)，经过所述脱硫液循环泵(110)输送，进入废热回收装置(300)，与所述循环水(13)换热得到热水(14)回收废热，换热降温后的脱硫液通过脱硫液喷淋器(140)喷出。
7.根据权利要求5所述的一种脱硫烟气消白烟的方法，其特征在于，所述冷空气(07)流量是所述高温原烟气(01)流量的0.1～3.0倍；所述热空气(09)的温度比所述净烟气(05)的温度高5～50℃。
8.根据权利要求7所述的一种脱硫烟气消白烟的方法，其特征在于，所述冷空气(07)流量是所述高温原烟气(01)流量的0.3～1.0倍；所述热空气(09)的温度比所述净烟气(05)的温度高10～30℃。
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