CN114225614B - 一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备，该设备包括：急冷脱酸塔进口烟道、急冷脱酸塔本体、急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥、急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪、急冷脱酸塔出口烟道；所述急冷脱酸塔本体的第一端设置有急冷脱酸塔进口烟道，急冷脱酸塔本体的第二端设置有急冷脱酸塔出口烟道，急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪设置在急冷脱酸塔本体顶端，形成双层组合雾化喷枪结构；急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料、硅酸铝纤维毡隔热层以及KPI胶泥设置在急冷脱酸塔本体内部。本发明公开该设备，能够正常连续稳定地危废焚烧烟气进行高效脱酸处理。

Description

一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备

技术领域

本发明涉及危废焚烧烟气净化技术领域，特别涉及一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备。

背景技术

近年来，随着社会的进步及国际环境管理和科技水平的提高，在危险废物焚烧过程中产生的污染物排放限值、标准规定内容的深度、层次以及规定内容都进行了进一步的调整和完善。危险废物焚烧的烟气净化过程中需采取一定的措施保证无二噁英生成环境的存在，通常是高温焚烧后经余热锅炉出口烟气采取急速冷却技术使烟气在1秒内急冷到200℃以下，从而跃过二噁英的生成温度区。

当前危废焚烧，尤其是固体危废焚烧过程中，所处理的物料来源广泛、组分复杂、相态多变，虽然部分危废焚烧设施设置了粗配物方案，但实际入炉物料的含水率、热值、组分等仍然存在很大的波动。鉴于此，现有危废焚烧装置运行过程中负荷波动较大，所产生的烟气量同样存在很大的波动，常规急冷塔及配套喷枪系统均有自己的工况点和流量调节范围，如果不能在设计工况的流量调节比范围内工作就会出现欠喷、过喷、雾化效果差等问题，严重影响急冷塔的连续稳定运行。

所用急冷喷枪大多为双流体喷枪，即压缩空气+急冷水通过喷枪雾化到一定的粒度，同500-600℃的烟气混合完成急冷降温。雾化喷枪系统的流量调节比、喷前压力能够稳定实现显得尤为关键，如果“欠喷”或者雾化效果差将无法实现1秒内的烟气急冷降温，如果“过喷”则会导致塔内壁湿壁积灰或者塔底积液存灰，影响急冷塔的正常连续稳定运行。

发明内容

本发明实施例提供了一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备，可正常连续稳定运行，对危废焚烧烟气进行高效脱酸处理。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备，包括：急冷脱酸塔进口烟道、急冷脱酸塔本体、急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥、急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪、急冷脱酸塔出口烟道；所述急冷脱酸塔本体的第一端设置有急冷脱酸塔进口烟道，所述急冷脱酸塔本体的第二端设置有急冷脱酸塔出口烟道，所述急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪设置在所述急冷脱酸塔本体顶端，形成双层组合雾化喷枪结构；所述急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥设置在所述急冷脱酸塔本体内部。其中，KPI系列耐酸耐热胶泥简称KPI胶泥。

可选地，急冷脱酸塔本体内衬高温段从内向外依次采用所述KPI胶泥、所述耐酸碱轻质浇注料、所述硅酸铝纤维毡隔热层，辅以呋喃涂料保护；所述急冷脱酸塔本体内衬低温段从内向外采用所述KPI胶泥、呋喃涂料层保护。

可选地，所述急冷脱酸塔本体内衬高温段为200-500℃区域，所述急冷脱酸塔本体内衬低温段为急冷后200℃区域。

可选地，所述双层组合雾化喷枪结构的第一层为急冷水组合雾化喷枪，第二层为碱液组合雾化喷枪；所述急冷水组合雾化喷枪包括三个大流量急冷水喷枪和三个小流量急冷水喷枪；所述碱液组合雾化喷枪包括三个大流量碱液喷枪和三个小流量碱液喷枪。

可选地，所述两层组合雾化喷枪沿所述急冷脱酸塔周向交替布置。

可选地，第一层急冷水组合雾化喷枪与第二层碱液组合雾化喷枪总的流量调节比为9:1。

可选地，烟气中酸性氧化物的脱除，通过调节碱液组合喷枪喷入碱液的浓度进行控制。

可选地，45%-60%低负荷下，第一层小流量急冷喷枪与第二层小流量碱液喷枪调节控制。

可选地，60%-75%中等负荷下，第一层大流量急冷喷枪与第二层小流量碱液喷枪调节控制；以及第一层大流量急冷喷枪与第二层大流量碱液喷枪调节控制。

可选地，75%-110%高负荷下，第一层大流量急冷喷枪与第二层大流量碱液喷枪调节控制，且所述两层组合雾化喷枪全部处于开启状态。

本发明具有以下优点：

本发明实施例公开的危废焚烧烟气急冷脱酸设备，一方面，危险废物焚烧过程中烟气急冷，余热锅炉出口500-600℃烟气降低至200℃的有效降温时间小于1s，可避开二噁英再生成区间；第二方面，可用于危险废物焚烧过程中烟气中HCl、SO2等酸性气体的吸收和脱除，脱除效率可达到80%以上；第三方面，急冷脱酸塔塔体上半部分从内向外依次采用KPI胶泥+耐酸碱轻质浇注料+硅酸铝纤维毡隔热层，辅以呋喃涂料保护；下半部分从内向外为KPI胶泥+呋喃涂料；可确保急冷塔于200-500℃温度区间酸碱环境下的连续稳定运行和使用寿命。KPI胶泥能有效避免飞灰粘附避免造成结块、结渣；耐酸碱轻质浇注料能够避免内衬避免被高温下的酸碱环境腐蚀。

附图说明

图1为本发明实施例的一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备的结构示意图。

图2为本发明实施例的一种塔器锥段喷枪布置俯视图。

图3为本发明实施例的一种急冷水组合雾化喷枪布局示意图。

图4为本发明实施例的一种碱液组合雾化喷枪布局示意图。

图5为三支大流量喷枪工作状态示意图。

图6为三支小流量喷枪工作状态示意图。

图7为六支喷枪同时工作状态示意图。

具体实施方式

下面根据具体的实施例，结合附图针对本发明进行详细说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的危废焚烧烟气急冷脱酸设备，为一种可随烟气负荷变化、随烟气中酸性污染物浓度变化可精确调节控制喷水量、可精确调节控制喷碱液量的急冷脱酸塔及配套急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪系统。危废焚烧烟气急冷脱酸设备具有三种调节控制模式。根据入口45%-110%的不同运行工况可瞬时完成切换，双流体喷枪总流量调节比为9:1，考虑到双流流体喷枪雾化效果同流量成反比的特性，设计过程中每支喷枪的流量都尽可能控制在较小的流量，运行过程中保证喷枪始终在工况点工作，从而稳定保证喷枪雾化后液滴＜60um（0.8s可以完成冷却降温），能够精确调节控制。可有效避免危废焚烧过程中烟气量负荷波动大导致供水量变化大，喷枪在偏离设计工况点而出现过喷、欠喷、喷雾不均匀导致冷却效果变差，塔底积液、底灰板结等问题。

图1为本发明实施例的一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的危废焚烧烟气急冷脱酸设备包括：急冷脱酸塔进口烟道1、急冷脱酸塔本体2、急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料3、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层4、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥5、急冷水组合雾化喷枪6a-f、碱液组合雾化喷枪7a-f以及急冷脱酸塔出口烟道8。

急冷脱酸塔本体2的第一端设置有急冷脱酸塔进口烟道1，急冷脱酸塔本体2的第二端设置有急冷脱酸塔出口烟道8，急冷水组合雾化喷枪6a-f、碱液组合雾化喷枪7a-f设置在急冷脱酸塔本体顶端，形成双层组合雾化喷枪结构。

急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥设置在急冷脱酸塔本体内部。急冷脱酸塔本体内衬高温段从内向外依次采用KPI胶泥、耐酸碱轻质浇注料、硅酸铝纤维毡隔热层，辅以呋喃涂料保护；急冷脱酸塔本体内衬低温段从内向外采用所述KPI胶泥、呋喃涂料层保护。其中，急冷脱酸塔本体内衬高温段为200-500℃区域，急冷脱酸塔本体内衬低温段为急冷后200℃区域。

该种内衬填充方式，可确保急冷塔内衬在200-500℃区域、酸碱环境下的连续稳定运行和使用寿命。KPI胶泥能有效避免飞灰粘附避免造成结块、结渣；耐酸碱轻质浇注料能够避免内衬避免被高温下的酸碱环境腐蚀。

图2为本发明实施例的一种塔器锥段喷枪布置俯视图，一种可行性的双层组合雾化喷枪结构为：第一层为急冷水组合雾化喷枪，第二层为碱液组合雾化喷枪；急冷水组合雾化喷枪包括三个大流量急冷水喷枪和三个小流量急冷水喷枪；碱液组合雾化喷枪包括三个大流量碱液喷枪和三个小流量碱液喷枪。其中，图3为本发明实施例的一种急冷水组合喷枪布局示意图；图4为本发明实施例的一种碱液组合喷枪布局示意图。其中，图3中左侧A1开始沿顺时针A1-A2-A1-A2-A1-A2依次对应6a、6b、6c、6d、6e以及6f，图4中左侧B1开始沿顺时针B1-B2-B1-B2-B1-B2依次对应7a、7b、7c、7d、7e以及7f。

第一层急冷水组合雾化喷枪包括大流量急冷水喷枪6b、6d、6f，小流量急冷水喷枪6a、6c、6e两种规格，第二层碱液组合雾化喷枪包括大流量碱液喷枪7b、7d、7f，小流量碱液喷枪7a、7c、7e两种规格。同规格喷枪单独设置控制调节系统。根据从急冷脱酸塔进口烟道1进口烟气量负荷不同，设置三种调节控制模式分别应对高、中、低负荷下的烟气降温脱酸。两层组合雾化喷枪沿急冷脱酸塔周向交替布置。每种规格喷枪单独配置控制调节系统，每支喷枪的流量调节比为3:1，每层喷枪总的流量调节比为9:1。

图5为三支大流量喷枪工作状态示意图；图6为三支小流量喷枪工作状态示意图；图7为六支喷枪同时工作状态示意图。

模式一，45%-60%低负荷下，第一层小流量急冷喷枪与第二层小流量碱液喷枪调节控制。

模式二，60%-75%中等负荷下，第一层大流量急冷喷枪与第二层小流量碱液喷枪调节控制；以及第一层大流量急冷喷枪与第二层大流量碱液喷枪调节控制。

模式三，75%-110%高负荷下，第一层大流量急冷喷枪与第二层大流量碱液喷枪调节控制，且两层组合雾化喷枪全部处于开启状态。

上述调节控制方式，根据入口45%-110%的不同运行工况可瞬时完成切换，双流体喷枪总流量调节比为9:1，考虑到双流流体喷枪雾化效果同流量成反比的特性，设计过程中每支喷枪的流量都尽可能控制在较小的流量，运行过程中保证喷枪始终在工况点工作，从而稳定保证喷枪雾化后液滴＜60um（0.8s可以完成冷却降温），能够精确调节控制。避免了危废焚烧过程中烟气量负荷波动大导致供水量变化大，喷枪在偏离设计工况点而出现过喷、欠喷、喷雾不均匀导致冷却效果变差，塔底积液、底灰板结等问题。

急冷脱酸塔本体2的塔径根据上述大流量急冷水喷枪6b、6d、6f的有效雾化距离x、喷雾扩张角α、雾化中值粒径MMD进行设计，保证喷枪工作过程无液滴触碰内壁。同层喷枪的喷雾张角、有效雾化距离、喷雾涵盖范围如附图2所示，确保完全涵盖急冷脱酸塔烟气通道。

急冷水组合雾化喷枪6a-f为双流体喷枪，其压缩空气的工况点的工作压力在0.45-0.5Mpa，液相工况点的工作压力为0.4Mpa，在上述工况点内工作，能够稳定保证＜60um的雾化粒径和3:1的调节比。考虑到直接泵送过程随流量变化喷枪的喷前压力不能保持稳定，喷枪前设置急冷水喷雾稳压系统，急冷水通过泵送入稳压罐中，稳压罐依靠上部通入的压缩空气维持恒压状态，确保喷枪的喷前压力始终是工况点压力，从而保证良好的雾化效果和稳定的调节比。

碱液组合雾化喷枪7a-f为双流体喷枪，其压缩空气的工况点的工作压力在0.45-0.5Mpa，液相工况点的工作压力为0.4Mpa，在上述工况点内工作，能够稳定保证＜60um的雾化粒径和3:1的调节比。考虑到直接泵送过程随流量变化喷枪的喷前压力不能保持稳定，设置碱液喷雾稳压系统，碱液通过泵送入稳压罐中，稳压泵依靠上部通入的压缩空气维持恒压状态，确保喷枪的喷前压力始终是工况点压力，从而保证良好的雾化效果和调节比。能够确保1秒内完成完成蒸发降温。

上述喷枪单独设置控制回路，同时设置压缩空气暂存罐稳压，保喷枪始终工作在设计压力和流量范围内，保证雾化效果，避免了危废焚烧过程中烟气量波动引起的“过喷”和“欠喷”引起的喷枪雾化效果差，急冷塔冷却、脱酸效果差的问题。

在实际实现过程中，烟气中酸性氧化物的脱除，通过调节碱液组合喷枪喷入碱液的浓度进行控制。

下面结合附图及实施例对本申请实施例所述的危废焚烧烟气急冷脱酸设备进一步详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的危废焚烧烟气急冷脱酸设备包括急冷脱酸塔进口烟道1、急冷脱酸塔本体2、急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料3、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层4、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥5、急冷水组合雾化喷枪6a-f、碱液组合雾化喷枪7a-f、急冷脱酸塔出口烟道8。

以某40t/d危废焚烧项目为例，急冷脱酸塔进口烟道1进口烟气温度为550℃，考虑到危废焚烧项目实际运行过程中的负荷波动，不同负荷下急冷塔进口烟气量及所需急冷水量如附件所示：

某40t/d危废焚烧项目不同负荷下急冷脱酸塔参数如表1所示：

急冷脱酸塔本体顶部设置两层喷枪，第一层为急冷水组合雾化喷枪，第二层为碱液组合雾化喷枪，第一层急冷水组合喷枪周向布置6只，包括大流量急冷水喷枪6b、6d、6f和小流量急冷水喷枪6a、6c、6e两种规格，大小流量交替均匀布置。其中，6b、6d、6f的设计流量范围为173-520 kg/h，6a、6c、6e的设计流量范围为87-260 kg/h，气相压力0.5Mpa，液相压力0.4Mpa，有效雾化距离1.7m，喷雾扩张角100°，液体雾化粒径＜60um。

第二层碱液组合喷枪周向布置6只，包括大流量碱液喷枪7b、7d、7f和小流量碱液喷枪7a、7c、7e两种规格，大小流量交替均匀布置。其中，7b、7d、7f的设计流量范围为81.7-245kg/h，7a、7c、7e的设计流量范围为41-123 kg/h，气相压力0.5Mpa，液相压力0.4Mpa，有效雾化距离1.7m，喷雾扩张角100°，液体雾化粒径＜60um。

不同烟气负荷下，采用如下三种控制模式：

模式一，45%-60%低负荷下，第一层小流量急冷喷枪+第二层小流量碱液喷枪。

急冷塔进口烟气量在45%-60%负荷时，小流量急冷水喷枪6a、6c、6e单独控制和开启，流量可调节范围为260kg/h到780kg/h；小流量碱液喷枪7a、7c、7e单独控制开启，流量可调节范围为123kg/h到369kg/h，同时开启总流量涵盖范围为260kg/h到1149kg/h；

模式二，60%-75%中等负荷，第一层大流量急冷喷枪+第二层小流量碱液喷枪。

大流量急冷水喷枪6b、6d、6f单独控制和开启，流量可调节范围为520kg/h到1560kg/h；小流量碱液喷枪7a、7c、7e单独控制开启，流量可调节范围为123kg/h到369kg/h，同时开启总流量涵盖范围为520kg/h到1929kg/h。

60%-75%中等负荷，第一层大流量急冷喷枪+第二层大流量碱液喷枪。

大流量急冷水喷枪6b、6d、6f单独控制和开启，流量可调节范围为520kg/h到1560kg/h；大流量碱液喷枪7b、7d、7f单独控制开启，流量可调节范围为245kg/h到735kg/h，同时开启总流量涵盖范围为765kg/h到2295kg/h。

即，中等负荷下，涵盖的流量可调节范围为520kg/h到2295kg/h。

模式三，75%-110%高负荷，第一层大流量急冷喷枪+第二层大流量碱液喷枪。

大流量急冷水喷枪6b、6d、6f单独控制和开启，流量可调节范围为520kg/h到1560kg/h；大流量碱液喷枪7b、7d、7f单独控制开启，流量可调节范围为245kg/h到735kg/h，同时开启总流量涵盖范围为765kg/h到2295kg/h。

75%-110%高负荷，两层大小流量喷枪全开。

大流量急冷水喷枪6b、6d、6f单独控制和开启，流量可调节范围为520kg/h到1560kg/h；小流量急冷水喷枪6a、6c、6e单独控制和开启，流量可调节范围为260kg/h到780kg/h；大流量碱液喷枪7b、7d、7f单独控制开启，流量可调节范围为245kg/h到735kg/h，小流量碱液喷枪7a、7c、7e单独控制开启，流量可调节范围为123kg/h到369kg/h；上述全开总流量涵盖范围为1148kg/h到3444kg/h。

通过上述控制方式，根据入口烟气负荷可瞬时完成切换，总调节比为9:1，在45%-110%的烟气量负荷波动下能够精确调节控制，确保每支喷枪都在最优工况下工作，喷雾粒径始终＜60um，不会出现过喷、欠喷、喷雾不均匀导致冷却效果变差，塔底及时、出现湿灰等问题。烟气中的SO2、HCl等酸性氧化物含量通过调节碱液的浓度进行控制。

急冷水组合雾化喷枪6a-f为双流体喷枪，其压缩空气的工况点的工作压力在0.5Mpa，液相工况点的工作压力为0.4Mpa，在上述工况点内工作，能够稳定保证＜60um的雾化粒径和3:1的调节比。考虑到直接泵送过程随流量变化喷枪的喷前压力不能保持稳定，设置急冷水喷雾稳压系统4，急冷水通过泵送入稳压罐中，稳压泵依靠上部通入的压缩空气维持恒压状态，确保喷枪的喷前压力始终是工况点压力，从而保证良好的雾化效果和调节比。

急碱液组合雾化喷枪7a-f为双流体喷枪，其压缩空气的工况点的工作压力在0.45-0.5Mpa，液相工况点的工作压力为0.4Mpa，在上述工况点内工作，能够稳定保证＜60um的雾化粒径和3:1的调节比。考虑到直接泵送过程随流量变化喷枪的喷前压力不能保持稳定，设置碱液喷雾稳压系统6，碱液通过泵送入稳压罐中，稳压泵依靠上部通入的压缩空气维持恒压状态，确保喷枪的喷前压力始终是工况点压力，从而保证良好的雾化效果和调节比。

需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种危废焚烧烟气急冷脱酸设备，其特征在于，包括：

急冷脱酸塔进口烟道、急冷脱酸塔本体、急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪、急冷脱酸塔出口烟道；

所述急冷脱酸塔本体的第一端设置有急冷脱酸塔进口烟道，所述急冷脱酸塔本体的第二端设置有急冷脱酸塔出口烟道，所述急冷水组合雾化喷枪、碱液组合雾化喷枪设置在所述急冷脱酸塔本体顶端，形成双层组合雾化喷枪结构，所述双层组合雾化喷枪结构的第一层为急冷水组合雾化喷枪，第二层为碱液组合雾化喷枪，所述两层组合雾化喷枪沿所述急冷脱酸塔周向交替布置，第一层急冷水组合雾化喷枪与第二层碱液组合雾化喷枪总的流量调节比为9:1；

所述急冷水组合雾化喷枪包括三个大流量急冷水喷枪和三个小流量急冷水喷枪；

所述碱液组合雾化喷枪包括三个大流量碱液喷枪和三个小流量碱液喷枪；

所述小流量急冷水喷枪的设计流量范围为87-260 kg/h；

所述大流量急冷水喷枪的设计流量范围为173-520 kg/h；

所述小流量碱液喷枪的设计流量范围为41-123 kg/h；

所述大流量碱液喷枪的设计流量范围为81.7-245 kg/h；

所述双层组合雾化喷枪结构的调节控制满足以下至少一项：

45%-60%低负荷下，通过第一层小流量急冷水喷枪与第二层小流量碱液喷枪调节控制；

60%-75%中等负荷下，通过第一层大流量急冷水喷枪与第二层小流量碱液喷枪调节控制，或者，通过第一层大流量急冷水喷枪与第二层大流量碱液喷枪调节控制；

75%-110%高负荷下，通过第一层大流量急冷水喷枪与第二层大流量碱液喷枪调节控制，且所述两层组合雾化喷枪全部处于开启状态。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括急冷脱酸塔衬里—耐酸碱轻质浇注料、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥，所述急冷脱酸塔衬里—耐酸轻质浇注料、急冷脱酸塔衬里—硅酸铝纤维毡隔热层、急冷脱酸塔衬里—KPI胶泥设置在所述急冷脱酸塔本体内部，急冷脱酸塔本体内衬高温段从内向外依次采用所述KPI胶泥、所述耐酸碱轻质浇注料、所述硅酸铝纤维毡隔热层，辅以呋喃涂料保护；

所述急冷脱酸塔本体内衬低温段从内向外采用所述KPI胶泥、呋喃涂料层保护。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述急冷脱酸塔本体内衬高温段为200-500℃区域，所述急冷脱酸塔本体内衬低温段为急冷后200℃区域。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，烟气中酸性氧化物的脱除，通过调节碱液组合喷枪喷入碱液的浓度进行控制。

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