CN107638784A - 单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,包括净化装备,净化装备由静电除尘段、脱硝段、脱硫段、浓缩部、循环部、自亚硝酸槽、自浓缩循环泵、脱硫液喷头、尿素循环槽、脱硝液喷头、洗涤水循环池、自洗涤水循环泵、烟囱、脱硝循环泵和脱硫循环泵构成,循环部的顶端设有浓缩部,浓缩部的顶端设有脱硫段,脱硫段的顶端设有脱硝段,脱硝段的顶端设有静电除尘段。本工艺是湿式氨法烟气脱硫和湿法尿素法烟气脱硝以及湿式电除尘在一个塔中进行,工艺流程短;采用镶嵌阻挡式电除尘除尘效果达到超低排放要求,排放的颗粒物<5mg/Nm3;设备投资减少;占地面积减少;土建造价降低;运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及净化装备,具体涉及单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备。
背景技术
目前锅炉以及各种窑炉的烟气脱硫、脱硝、湿式电除尘一体化工艺是脱硫、脱硝、湿式静电除雾分别在3个独立的设备中进行的。即第一个塔为脱硫塔,第二个塔为脱硝塔,第三塔为湿式静电除尘器。这样从设备造价,土建工程、占地面积、运行费用、设备维修维护、人工配置等方面都造成投资加大,运行成本增加。从为了降低投资,需进一步研发既能满足烟气脱硫脱硝技术要求又能降低投资成本和运行成本的工艺。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,从而解决上述问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
本发明提供了单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,包括净化装备,所述净化装备由静电除尘段、脱硝段、脱硫段、浓缩部、循环部、自亚硝酸槽、自浓缩循环泵、脱硫液喷头、尿素循环槽、脱硝液喷头、洗涤水循环池、自洗涤水循环泵、烟囱、脱硝循环泵和脱硫循环泵构成,所述循环部的顶端设有所述浓缩部,所述浓缩部的顶端设有所述脱硫段,所述脱硫段的顶端设有所述脱硝段,所述脱硝段的顶端设有所述静电除尘段,所述静电除尘段的顶端设有所述自洗涤水循环泵,所述自洗涤水循环泵的顶端设有所述烟囱,所述静电除尘段的底端设有所述洗涤水循环池,所述洗涤水循环池的底端设有所述脱硝液喷头,所述脱硝段的底端设有所述尿素循环槽,所述尿素循环槽的底端设有所述脱硫液喷头,所述浓缩部的顶端设有所述自浓缩循环泵,所述浓缩部的底端设有所述自亚硝酸槽。
作为本发明的一种优选技术方案,所述脱硝液喷头通过水管与所述脱硫循环泵相连,所述脱硫液喷头通过所述水管与所述脱硝循环泵相连,所述脱硝循环泵通过所述水管与所述循环部相连。
作为本发明的一种优选技术方案,所述脱硫段为烟气湿式氨法脱硫,所述脱硝段为湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝,所述静电除尘段为湿式阻挡式静电除尘器,经过三段脱除工艺后,SO2后控制在50mg/Nm3以下,NOx控制在80mg/Nm3以下,水汽颗粒物控制在5mg/Nm3左右。
作为本发明的一种优选技术方案,所述烟气湿式氨法脱硫的工艺:所述氨法烟气脱硫是利用二氧化硫[SO2]与氨[NH3]在常温下反应,生成亚硫酸铵[(NH4)2SO3],然后氧化生成硫酸铵[(NH4)2SO4]的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理,该法不仅避免了双碱法产生大量石膏[CaSO4]混合物无法处理的弊端,还有另一个优点就是脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加,对所述二氧化硫[SO2]含量大于2,000mg/Nm3的烟气,其脱硫效率可达到98%以上。
作为本发明的一种优选技术方案,所述湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝为强制氧化-尿素还原法(FO-UR)烟气脱硝成套技术,是将废气中的氮氧化物予以脱除,实现废气中氮氧化物达标排放;在该技术中,首先利用臭氧将废气中含量较大的NO部分氧化,生成NO2,然后在脱硝塔中NO2、NO与尿素溶液发生还原反应,生成可排放的N2、CO2和H2O。
该反应原理如下:
强制氧化反应O3+NO=NO2+O2
还原反应CO(NH2)2+NO2+NO=CO2+3N2+2H2O
运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整,操作简便,安全可靠,操作弹性大。
作为本发明的一种优选技术方案,所述湿式静电除尘器采用阻挡式静电除尘器,所述阻挡式静电除尘器是一种特殊的高压静电除尘器,在所述阻挡式静电除尘器中,所有烟气及带电微粒自下而上必须经过致密的阳极板网,特殊设计的阳极板网对烟气起到了阻挡过滤和静电引力的双重捕获作用。
作为本发明的一种优选技术方案,所述阻挡式静电除尘器安装于塔的最上部,对洗涤后的湿烟气进行深度净化处理,主要由阴极线、阳极金属网和冲洗喷嘴构成内部组件,外部配备相应的供电控制系统、绝缘子箱、冲洗水系统、热风系统以及阀门管道和平台扶梯等,其监视与控制可根据要求接入DCS。
作为本发明的一种优选技术方案,所述阻挡式静电除尘器的工作原理:湿烟气自下而上进入阴极和阳极之间的高压电场,湿烟气中的细小颗粒物和水汽液滴在电场空间中被电离,烟气中的雾滴、各类小颗粒、某些电负性气体分子,如:O2、H2O、SO2、SO3、NH3等,被迅速荷电而带上负电荷,这些荷电离子在气流与电场力的同向作用下向金属阳极移动,到达阳极金属网后,在静电引力与物理阻挡的双重作用下与丝网碰撞并被库仑力捕获,这样液滴和颗粒在丝网表面不断聚积,形成水膜,进而汇成大液滴落至下方浆液中,洁净的烟气则排至大气,丝网上方配有喷淋系统,可定期或据压差对阳极上的灰尘进行喷淋清洗。
作为本发明的一种优选技术方案,所述阳极金属网选用特殊设计制造的细丝径金属网,它有极大的表面积,有利于水汽、雾滴和气溶胶的高效捕捉;所有材料及附件如所述阳极金属网、阴极线与芒刺针及外壳组件等均选用316L不锈钢制成,这样从材料上就保证了其长周期的寿命。
本发明所达到的有益效果是:
1、本工艺是湿式氨法烟气脱硫和湿法尿素法烟气脱硝以及湿式电除尘在一个塔中进行,工艺流程短。
2、采用镶嵌阻挡式电除尘除尘效果达到超低排放要求,排放的颗粒物<5mg/Nm3。
3、设备投资减少。
4、占地面积减少。
5、土建造价降低。
6、运行成本低。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的结构示意图;
图中:1、静电除尘段;2、脱硝段;3、脱硫段;4、浓缩部;5、循环部;6、自亚硝酸槽;7、自浓缩循环泵;8、脱硫液;9、尿素循环槽;10、脱硝液;11、洗涤水循环池;12、自洗涤水循环泵;13、烟囱;14、脱硝循环泵;15、脱硫循环泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示,本发明提供单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,包括净化装备,净化装备由静电除尘段1、脱硝段2、脱硫段3、浓缩部4、循环部5、自亚硝酸槽6、自浓缩循环泵7、脱硫液喷头8、尿素循环槽9、脱硝液喷头10、洗涤水循环池11、自洗涤水循环泵12、烟囱13、脱硝循环泵14和脱硫循环泵15构成,循环部5的顶端设有浓缩部4,浓缩部4的顶端设有脱硫段3,脱硫段3的顶端设有脱硝段2,脱硝段2的顶端设有静电除尘段1,静电除尘段1的顶端设有自洗涤水循环泵12,自洗涤水循环泵12的顶端设有烟囱13,静电除尘段1的底端设有洗涤水循环池11,洗涤水循环池11的底端设有脱硝液喷头10,脱硝段2的底端设有尿素循环槽9,尿素循环槽9的底端设有脱硫液喷头8,浓缩部4的顶端设有自浓缩循环泵7,浓缩部4的底端设有自亚硝酸槽6。
脱硝液喷头10通过水管与脱硫循环泵15相连,脱硫液喷头8通过水管与脱硝循环泵14相连,脱硝循环泵14通过水管与循环部5相连。
脱硫段3为烟气湿式氨法脱硫,脱硝段2为湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝,静电除尘段1为湿式静电除尘器,经过三段脱除工艺后,SO2后控制在50mg/Nm3以下,NOx控制在80mg/Nm3以下,水汽颗粒物控制在5mg/Nm3左右。
烟气湿式氨法脱硫的工艺:氨法烟气脱硫是利用二氧化硫[SO2]与氨[NH3]在常温下反应,生成亚硫酸铵[(NH4)2SO3],然后氧化生成硫酸铵[(NH4)2SO4]的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理,该法不仅避免了双碱法产生大量石膏[CaSO4]混合物无法处理的弊端,还有另一个优点就是脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加,对二氧化硫[SO2]含量大于2,000mg/Nm3的烟气,其脱硫效率可达到98%以上。
湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝为强制氧化-尿素还原法(FO-UR)烟气脱硝成套技术,是将废气中的氮氧化物予以脱除,实现废气中氮氧化物达标排放;在该技术中,首先利用臭氧将废气中含量较大的NO部分氧化,生成NO2,然后在脱硝塔中NO2、NO与尿素溶液发生还原反应,生成可排放的N2、CO2和H2O。
该反应原理如下:
强制氧化反应O3+NO=NO2+O2
还原反应CO(NH2)2+NO2+NO=CO2+3N2+2H2O
运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整,操作简便,安全可靠,操作弹性大。
湿式静电除尘器采用阻挡式静电除尘器,阻挡式静电除尘器是一种特殊的高压静电除尘器,在阻挡式静电除尘器中,所有烟气及带电微粒自下而上必须经过致密的阳极板网,特殊设计的阳极板网对烟气起到了阻挡过滤和静电引力的双重捕获作用。
阻挡式静电除尘器安装于塔的最上部,对洗涤后的湿烟气进行深度净化处理,主要由阴极线、阳极金属网和冲洗喷嘴构成内部组件,外部配备相应的供电控制系统、绝缘子箱、冲洗水系统、热风系统以及阀门管道和平台扶梯等,其监视与控制可根据要求接入DCS。
阻挡式静电除尘器的工作原理:湿烟气自下而上进入阴极和阳极之间的高压电场,湿烟气中的细小颗粒物和水汽液滴在电场空间中被电离,烟气中的雾滴、各类小颗粒、某些电负性气体分子,如:O2、H2O、SO2、SO3、NH3等,被迅速荷电而带上负电荷,这些荷电离子在气流与电场力的同向作用下向金属阳极移动,到达阳极金属网后,在静电引力与物理阻挡的双重作用下与丝网碰撞并被库仑力捕获,这样液滴和颗粒在丝网表面不断聚积,形成水膜,进而汇成大液滴落至下方浆液中,洁净的烟气则排至大气,丝网上方配有喷淋系统,可定期或据压差对阳极上的灰尘进行喷淋清洗。
阳极金属网选用特殊设计制造的细丝径金属网,它有极大的表面积,有利于水汽、雾滴和气溶胶的高效捕捉;所有材料及附件如阳极金属网、阴极线与芒刺针及外壳组件等均选用316L不锈钢制成,这样从材料上就保证了其长周期的寿命。
(一)技术原理
该装置是单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,包括净化装备,净化装备由静电除尘段1、脱硝段2、脱硫段3、浓缩部4、循环部5、自亚硝酸槽6、自浓缩循环泵7、脱硫液喷头8、尿素循环槽9、脱硝液喷头10、洗涤水循环池11、自洗涤水循环泵12、烟囱13、脱硝循环泵14和脱硫循环泵15构成,本技术为一塔三段脱除工艺,第一段为烟气湿式氨法脱硫,第二段为湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝,第三段为湿式静电除尘器,经过三段脱除工艺后,SO2后控制在50mg/Nm3以下,NOx控制在80mg/Nm3以下,水汽颗粒物控制在5mg/Nm3左右。
1、烟气氨法脱硫工艺流程
烟气流程
来自窑炉的含硫(SO2)烟气,从主烟道进入FGD烟道后从塔的底部到达脱硫段内,在脱硫段中,烟气自下而上通过吸收塔,与上部喷淋的吸收剂发生吸收反应。该过程中,烟气在特有反应模块作用下,可有效避免与氨形成气溶胶,并能抑制氨逃逸现象的形成。
经过吸收脱硫(SO2)后的烟气,通过除雾装置清除其中的雾滴后,从脱硫段上部进入脱硝段。
吸收剂流程
来自输送管道的20%氨水,送入氨水储罐,经加水配置后,10%左右的氨水通过控制装置放入吸收剂循环池。
在吸收剂循环池内,氨水与脱硫段系统回流的亚硫酸氢铵(NH4HSO3)溶液反应,形成的亚硫酸铵[(NH4)2SO3]溶液经不同循环泵分别送至脱硫段不同层段,与塔底上行的烟气发生吸收反应,反应所产生的亚硫酸氢铵(NH4HSO3)经过液位控制装置回流至吸收剂循环池。
副产物处理流程
吸收剂循环池内的亚硫酸铵[(NH4)2SO3]经过不断循环,浓度达到30%以上后,通过副产物输出泵送入异地或就近氧化池。在氧化池内,空气通过曝气鼓风机强制送入氧化池底部,空气中的氧气在氧化池内以鼓泡形式与亚硫酸铵[(NH4)2SO3]反应,使之氧化,形成硫酸铵[(NH4)2SO4]溶液,可用于外运或销售。
2、烟气湿法尿素脱硝工艺流程
脱硫后含氮氧化物的烟气首先与臭氧混合,强制氧化,以调节烟气中氮氧化物的氧化度,然后进入脱硝段。
脱硫后的含氮氧化物烟气被强制氧化,含氮氧化物烟气与自塔顶逆流而下的尿素溶液接触反应吸收烟气中的氮氧化物,并将其反应成为氮气,达到脱硝的目的。经过脱硝处理后的烟气从脱硝段顶排出,达标排放。
尿素溶液循环一段时间后,可根据不同排放控制要求,经尿素配制罐不断补充尿素。
3、烟气湿法静电除尘工艺流程
湿烟气自下而上进入阴极和阳极之间的高压电场,湿烟气中的细小颗粒物和水汽液滴在电场空间中被电离,烟气中的雾滴、各类小颗粒、某些电负性气体分子(如O2、H2O、SO2、SO3、NH3等)被迅速荷电而带上负电荷,这些荷电离子在气流与电场力的同向作用下向金属阳极移动,到达阳极金属网后,在静电引力与物理阻挡的双重作用下与丝网碰撞并被库仑力捕获。这样液滴和颗粒在丝网表面不断聚积,形成水膜,进而汇成大液滴落至下方浆液中,洁净的烟气则排至大气。丝网上方配有喷淋系统,可定期或据压差对阳极上的灰尘进行喷淋清洗。
(二)主要技术或性能指标
1、湿法氨法烟气脱硫主要技术或性能指标
No | 项目 | 烟气湿法氨法脱硫技术性能指标 |
1 | 脱硫效率% | >98 |
2 | 原料 | 氨(液氨、氨水、碳铵) |
3 | 来源情况 | 合成,丰富 |
4 | 价格(估计价)元/吨 | 液氨≥20%,650 |
5 | 20%液氨消耗t/tSO2 | 2.5-2.6 |
6 | 副产品 | 硫酸铵化肥(NH3)2SO4 |
7 | 副产品产量t/tSO2 | 2.07 |
8 | 副产品用途 | 高效农用化 |
9 | 环保效益 | 无废渣和水污染 |
2、湿法尿素法烟气脱硝主要技术或性能指标
(1)、氮氧化物可脱到80mg/Nm3。
(2)、烟气脱硝过程中不使用催化剂,因此无催化剂的投资及使用过程中的更换成本。
(3)、操作温度低,可以在50~70℃下稳定操作,避免了一般烟气脱硝对高温(最低200℃以上)的依赖。
(4)、脱硝反应后生成产物为N2、CO2和H2O,无二次污染物产生。
(5)、脱硝反应过程中脱硝使用化学品是尿素,为固体形态,相对于其它脱硝过程中要求的液氨等化学品,储运及使用过程中更加安全、环保。
(6)、运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整,操作简便,安全可靠,操作弹性大。
3、阻挡式静电除尘器主要技术或性能指标
序号 | 项目名称 | 单位 | 数值 | 备注 |
1 | 进口粉尘浓度 | mg/Nm3 | ≤30 | |
2 | 除雾器进口烟气量 | Nm3/h | 200000 | |
3 | 除雾器进口烟气温度 | ℃ | 50~60 | |
4 | 除尘器进口烟气湿度 | % | ≥90 | |
5 | 除尘器出口粉尘排放浓度 | mg/Nm3 | ≤5 | |
7 | 湿式电除尘效率 | % | 90% | |
8 | 直径 | 米 | 5.5 | |
9 | 气溶胶去除率 | % | ≥70% | |
10 | 本体阻力 | Pa | ≤400Pa |
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,包括净化装备,其特征在于,所述净化装备由静电除尘段(1)、脱硝段(2)、脱硫段(3)、浓缩部(4)、循环部(5)、自亚硝酸槽(6)、自浓缩循环泵(7)、脱硫液喷头(8)、尿素循环槽(9)、脱硝液喷头(10)、洗涤水循环池(11)、自洗涤水循环泵(12)、烟囱(13)、脱硝循环泵(14)和脱硫循环泵(15)构成,所述循环部(5)的顶端设有所述浓缩部(4),所述浓缩部(4)的顶端设有所述脱硫段(3),所述脱硫段(3)的顶端设有所述脱硝段(2),所述脱硝段(2)的顶端设有所述静电除尘段(1),所述静电除尘段(1)的顶端设有所述自洗涤水循环泵(12),所述自洗涤水循环泵(12)的顶端设有所述烟囱(13),所述静电除尘段(1)的底端设有所述洗涤水循环池(11),所述洗涤水循环池(11)的底端设有所述脱硝液喷头(10),所述脱硝段(2)的底端设有所述尿素循环槽(9),所述尿素循环槽(9)的底端设有所述脱硫液喷头(8),所述浓缩部(4)的顶端设有所述自浓缩循环泵(7),所述浓缩部(4)的底端设有所述自亚硝酸槽(6)。
2.根据权利要求1所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述脱硝液喷头(10)通过水管与所述脱硫循环泵(15)相连,所述脱硫液喷头(8)通过所述水管与所述脱硝循环泵(14)相连,所述脱硝循环泵(14)通过所述水管与所述循环部(5)相连。
3.根据权利要求1所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述脱硫段(3)为烟气湿式氨法脱硫,所述脱硝段(2)为湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝,所述静电除尘段(1)为湿式静电除尘器,经过三段脱除工艺后,SO2后控制在50mg/Nm3以下,NOx控制在80mg/Nm3以下,水汽颗粒物控制在5mg/Nm3左右。
4.根据权利要求3所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述烟气湿式氨法脱硫的工艺:所述氨法烟气脱硫是利用二氧化硫[SO2]与氨[NH3]在常温下反应,生成亚硫酸铵[(NH4)2SO3],然后氧化生成硫酸铵[(NH4)2SO4]的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理,该法不仅避免了双碱法产生大量石膏[CaSO4]混合物无法处理的弊端,还有另一个优点就是脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加,对所述二氧化硫[SO2]含量大于2,000mg/Nm3的烟气,其脱硫效率可达到98%以上。
5.根据权利要求3所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述湿法臭氧-尿素氧化还原脱硝为强制氧化-尿素还原法(FO-UR)烟气脱硝成套技术,是将废气中的氮氧化物予以脱除,实现废气中氮氧化物达标排放;在该技术中,首先利用臭氧将废气中含量较大的NO部分氧化,生成NO2,然后在脱硝塔中NO2、NO与尿素溶液发生还原反应,生成可排放的N2、CO2和H2O。
该反应原理如下:
强制氧化反应O3+NO=NO2+O2
还原反应CO(NH2)2+NO2+NO=CO2+3N2+2H2O
运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整,操作简便,安全可靠,操作弹性大。
6.根据权利要求3所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述湿式静电除尘器采用阻挡式静电除尘器,所述阻挡式静电除尘器是一种特殊的高压静电除尘器,在所述阻挡式静电除尘器中,所有烟气及带电微粒自下而上必须经过致密的阳极板网,特殊设计的阳极板网对烟气起到了阻挡过滤和静电引力的双重捕获作用。
7.根据权利要求6所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述阻挡式静电除尘器安装于塔的最上部,对洗涤后的湿烟气进行深度净化处理,主要由阴极线、阳极金属网和冲洗喷嘴构成内部组件,外部配备相应的供电控制系统、绝缘子箱、冲洗水系统、热风系统以及阀门管道和平台扶梯等,其监视与控制可根据要求接入DCS。
8.根据权利要求6所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述阻挡式静电除尘器的工作原理:湿烟气自下而上进入阴极和阳极之间的高压电场,湿烟气中的细小颗粒物和水汽液滴在电场空间中被电离,烟气中的雾滴、各类小颗粒、某些电负性气体分子,如:O2、H2O、SO2、SO3、NH3等,被迅速荷电而带上负电荷,这些荷电离子在气流与电场力的同向作用下向金属阳极移动,到达阳极金属网后,在静电引力与物理阻挡的双重作用下与丝网碰撞并被库仑力捕获,这样液滴和颗粒在丝网表面不断聚积,形成水膜,进而汇成大液滴落至下方浆液中,洁净的烟气则排至大气,丝网上方配有喷淋系统,可定期或据压差对阳极上的灰尘进行喷淋清洗。
9.根据权利要求7所述的单塔循环流化床锅炉脱硫除尘深度净化装备,其特征在于,所述阳极金属网选用特殊设计制造的细丝径金属网,它有极大的表面积,有利于水汽、雾滴和气溶胶的高效捕捉;所有材料及附件如所述阳极金属网、阴极线与芒刺针及外壳组件等均选用316L不锈钢制成,这样从材料上就保证了其长周期的寿命。
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