JP2010537153A - Feather for producing molten iron and gas injection method using the same - Google Patents

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Abstract

本発明は、鎔鉄製造用羽口を提供する。本発明による羽口は、i)酸素が吹き込まれるように適用された酸素吹込口、およびii)酸素吹込口と離隔されて位置して、酸素を囲んでシーリングガスを吹き込むように適用されたシーリングガス吹込口を含む。The present invention provides a tuyere for producing pig iron. The tuyere according to the present invention is i) an oxygen inlet adapted to be blown with oxygen, and ii) a ceiling applied separately from the oxygen blower and surrounded by oxygen to blow a sealing gas. Includes gas inlet.

Description

本出願は、2007年8月29日に出願した韓国特許出願第2007−0087315号および2007年12月24日に出願した韓国特許出願第2007−0136401号に基づいた優先権を主張して出願され、前記出願は、本出願の内容に参照として結びつけられている。   This application was filed with the priority based on Korean Patent Application No. 2007-0087315 filed on Aug. 29, 2007 and Korean Patent Application No. 2007-0134001 filed on Dec. 24, 2007. Said application is linked to the content of this application by reference.

本発明は、鎔鉄の製造に使用される羽口およびこれを利用したガス吹込方法に関し、より詳しくは、溶融ガス化炉の内部の装入物によって溶融されて破損されるのを防止することができる羽口およびこれを利用したガス吹込方法に関する。   More particularly, the present invention relates to a tuyere used in the manufacture of pig iron and a gas blowing method using the tuyere, and more particularly to prevent melting and breakage by charges inside a melting gasifier. The present invention relates to a tuyere that can be used and a gas blowing method using the same.

鎔鉄生産のための高炉法は、環境公害など多くの問題点を有しているので、高炉法に代替される溶融還元製鉄法が研究されている。溶融還元製鉄法では、燃料および還元剤として一般炭を直接使用し、鉄源として鉄鉱石を直接使用して、鎔鉄を製造する。鉄鉱石および一般炭は溶融ガス化炉に装入され、鉄鉱石が溶融されて鎔鉄が製造される。   Since the blast furnace method for pig iron production has many problems such as environmental pollution, the smelting reduction iron making method to be substituted for the blast furnace method has been studied. In the smelting reduction ironmaking process, pig iron is produced by directly using general coal as a fuel and a reducing agent and directly using iron ore as an iron source. Iron ore and steam coal are charged into a melter-gasifier and the iron ore is melted to produce pig iron.

溶融ガス化炉の側面には羽口が設置され、羽口を通して酸素が溶融ガス化炉の内部に吹き込まれる。溶融ガス化炉の内部に吹き込まれた酸素は、溶融ガス化炉内に形成されたチャーベッド(char bed)を燃焼させる。したがって、燃焼熱によって溶融ガス化炉に装入された鉄鉱石を溶融させることによって鎔鉄が製造される。   A tuyere is installed on the side of the melter-gasifier, and oxygen is blown into the melter-gasifier through the tuyeres. The oxygen blown into the melter-gasifier burns a char bed formed in the melter-gasifier. Therefore, pig iron is manufactured by melting the iron ore charged into the melter-gasifier with combustion heat.

本発明は、シーリングガスを利用して、溶融されて破損されるのを防止することができる羽口を提供する。また、前述した羽口を利用してガスを吹き込む方法を提供する。   The present invention provides a tuyere that can be prevented from being melted and broken using a sealing gas. Moreover, the method of blowing in gas using the tuyere mentioned above is provided.

本発明の一実施例による羽口は、鎔鉄の製造に使用される。羽口は、i)酸素が吹き込まれるように適用された酸素吹込口、およびii)酸素吹込口と離隔されて位置して、酸素を囲んでシーリングガスを吹き込むように適用されたシーリングガス吹込口を含む。   The tuyere according to one embodiment of the present invention is used for the manufacture of pig iron. The tuyere is i) an oxygen inlet adapted to be blown with oxygen, and ii) a sealing gas inlet adapted to be spaced from the oxygen inlet and to blow a sealing gas around the oxygen including.

羽口は、i)酸素吹込口が露出された第1先端部、およびii)第1先端部を囲んで、シーリングガス吹込口が露出された第2先端部を含むことができる。第1先端部は、凹溝形状に形成される。   The tuyere may include i) a first tip portion where the oxygen inlet is exposed, and ii) a second tip portion surrounding the first tip and exposing the sealing gas inlet. The first tip is formed in a concave groove shape.

シーリングガス吹込口は、シーリングガスを吹き込む複数のノズルを含むことができる。複数のノズルは、実質的に同一な間隔を有して互いに離隔される。   The sealing gas blowing port may include a plurality of nozzles that blow sealing gas. The plurality of nozzles are spaced apart from each other with substantially the same spacing.

シーリングガス吹込口は、i)シーリングガスが供給されて、一方向に延長されたシーリングガス供給管、およびii)複数のノズルおよびシーリングガス供給管を互いに連結するシーリングガスヘッダをさらに含むことができる。シーリングガスヘッダは、環形状に形成される。   The sealing gas inlet may further include i) a sealing gas supply pipe that is supplied with a sealing gas and extended in one direction, and ii) a sealing gas header that connects the plurality of nozzles and the sealing gas supply pipe to each other. . The sealing gas header is formed in a ring shape.

本発明の一実施例による羽口は、酸素吹込口と離隔されて位置して、補助燃料を吹き込む補助燃料吹込口をさらに含み、酸素吹込口は、シーリングガス吹込口および前記補助燃料吹込口の間に位置する。   The tuyere according to an embodiment of the present invention further includes an auxiliary fuel blowing port that is spaced apart from the oxygen blowing port and blows in auxiliary fuel. The oxygen blowing port includes a sealing gas blowing port and the auxiliary fuel blowing port. Located between.

複数のノズルのうちの一つ以上のノズルは、酸素吹込口が延長された方向と鋭角をなして延長されて形成される。ここで、鋭角は、5°ないし60°である。ノズルを羽口の幅方向に切断した断面積は、第2先端部に近づくほど大きくなる。   One or more nozzles of the plurality of nozzles are formed to extend at an acute angle with the direction in which the oxygen blowing port is extended. Here, the acute angle is 5 ° to 60 °. The cross-sectional area obtained by cutting the nozzle in the width direction of the tuyere increases as it approaches the second tip.

酸素吹込口を通して吹き込まれる酸素およびシーリングガス吹込口を通して吹き込まれるシーリングガスは、鋭角をなす。ここで、鋭角は、5°ないし60°である。   Oxygen blown through the oxygen inlet and sealing gas blown through the sealing gas inlet make an acute angle. Here, the acute angle is 5 ° to 60 °.

本発明の一実施例による羽口は、酸素吹込口と離隔されて位置して、補助燃料を吹き込む補助燃料吹込口をさらに含むことができる。補助燃料は、微粉炭材または炭化水素含有ガスである。   The tuyere according to an embodiment of the present invention may further include an auxiliary fuel injection port that is spaced apart from the oxygen injection port and injects auxiliary fuel. The auxiliary fuel is a pulverized carbon material or a hydrocarbon-containing gas.

羽口は、i)酸素吹込口が形成された第1先端部、およびii)第1先端部を囲んで、シーリングガス吹込口が形成された第2先端部を含むことができる。したがって、第1先端部および第2先端部は、同一な平面上に位置する。   The tuyere may include i) a first tip portion in which an oxygen blowing port is formed, and ii) a second tip portion that surrounds the first tip portion and in which a sealing gas blowing port is formed. Therefore, the first tip portion and the second tip portion are located on the same plane.

シーリングガスは、圧縮空気、低濃度酸素、および不活性ガスからなる群より選択される一つ以上のガスである。シーリングガスが不活性ガスである場合、不活性ガスは窒素である。前記羽口は、鎔鉄を製造する溶融ガス化炉の側面に設置されて、シーリングガスが羽口の先端部で溶融ガス化炉の内部の装入物および酸素が互いに反応するのを防止することができる。   The sealing gas is one or more gases selected from the group consisting of compressed air, low concentration oxygen, and inert gas. When the sealing gas is an inert gas, the inert gas is nitrogen. The tuyere is installed on the side of a melter gasifier that produces pig iron, and the sealing gas prevents the charge inside the melter gasifier and oxygen from reacting with each other at the tip of the tuyeres. be able to.

本発明の一実施例によるガス吹込方法は、i)溶融ガス化炉に設置された羽口を通して溶融ガス化炉に酸素を吹き込む段階、ii)羽口を通して溶融ガス化炉にシーリングガスを吹き込む段階、およびiii)シーリングガスが溶融ガス化炉に吹き込まれて酸素を囲む段階を含む。   A gas blowing method according to an embodiment of the present invention includes: i) a step of blowing oxygen into a molten gasification furnace through a tuyere installed in the melting gasification furnace; and ii) a step of blowing a sealing gas into the melting gasification furnace through the tuyere. And iii) a sealing gas is blown into the melter-gasifier to surround the oxygen.

本発明の一実施例によるガス吹込方法は、シーリングガスが溶融ガス化炉の内部の装入物および酸素が互いに反応するのを遮断する段階をさらに含むことができる。シーリングガスを吹き込む段階において、シーリングガスは、酸素と鋭角をなして吹き込まれる。ここで、鋭角は、5°ないし60°である。   The gas blowing method according to an embodiment of the present invention may further include the step of blocking the sealing gas from the reaction between the charge in the melt gasification furnace and oxygen. In the step of blowing the sealing gas, the sealing gas is blown at an acute angle with oxygen. Here, the acute angle is 5 ° to 60 °.

本発明の一実施例によるガス吹込方法は、羽口を通して溶融ガス化炉に補助燃料を吹き込む段階をさらに含むことができる。補助燃料は、微粉炭材または炭化水素含有ガスである。   The gas blowing method according to an embodiment of the present invention may further include blowing auxiliary fuel through the tuyere into the molten gasifier. The auxiliary fuel is a pulverized carbon material or a hydrocarbon-containing gas.

シーリングガスを吹き込む段階において、シーリングガスは、圧縮空気、低濃度酸素、および不活性ガスからなる群より選択される一つ以上のガスである。シーリングガスが不活性ガスである場合、不活性ガスは窒素である。   In the step of blowing the sealing gas, the sealing gas is one or more gases selected from the group consisting of compressed air, low-concentration oxygen, and an inert gas. When the sealing gas is an inert gas, the inert gas is nitrogen.

本発明によれば、羽口が溶融されて破損されるのを防止することができるため、羽口の使用寿命を大きく延長させることができ、鎔鉄の製造工程を安定的に実施することができる。   According to the present invention, since the tuyere can be prevented from being melted and damaged, the service life of the tuyere can be greatly extended, and the manufacturing process of pig iron can be stably performed. it can.

本発明の第1実施例による羽口の概略的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a tuyere according to a first embodiment of the present invention. 図1のII−II線に沿って切断した羽口の概略的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a tuyere cut along line II-II in FIG. 1. 図1の羽口の作動状態を示した概略的な図面である。FIG. 2 is a schematic view showing an operating state of the tuyere of FIG. 1. 本発明の第2実施例による羽口の概略的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a tuyere according to a second embodiment of the present invention. 図4の羽口を設置した溶融ガス化炉を概略的に示した図面である。It is drawing which showed roughly the melting gasification furnace which installed the tuyere of FIG. 本発明の実験例1による羽口のシミュレーション写真である。It is a simulation photograph of a tuyere by Experimental example 1 of the present invention. 本発明の実験例2による羽口のシミュレーション写真である。It is a simulation photograph of a tuyere by Experimental example 2 of the present invention.

第1、第2、および第3などの用語は、多様な部分、成分、領域、層、および/またはセクションを説明するために使用されるが、これに限定されない。これらの用語は、ある部分、成分、領域、層、またはセクションを他の部分、成分、領域、層、またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下で記載する第1部分、成分、領域、層、またはセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第2部分、成分、領域、層、またはセクションと言及されることもある。   Terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not so limited. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first part, component, region, layer, or section described below may be referred to as the second part, component, region, layer, or section without departing from the scope of the present invention.

ここで使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文章がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、および/または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分、および/または群の存在や付加を除外するのではない。   The terminology used herein is for the purpose of referring to particular embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular form also includes the plural form unless the text clearly indicates the opposite meaning. As used herein, the meaning of "includes" embodies particular characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, and / or components, and other specific properties, regions, integers, steps, operations, elements It does not exclude the presence or addition of components, groups and / or groups.

別途に定義しなかったが、ここで使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一な意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献および現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り、理想的であったり極めて公式的な意味に解釈されない。   Although not defined separately, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries are further construed as having meanings consistent with relevant technical literature and currently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal sense .

以下、図1ないし図5によって本発明の実施例をより詳細に説明する。このような実施例は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. Such examples are merely to illustrate the present invention, and the present invention is not limited thereto.

図1は、本発明の第1実施例による羽口10の概略的な斜視図である。図1に示した羽口10の構造は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。したがって、羽口10の構造を他の形態に変形することもできる。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a tuyere 10 according to a first embodiment of the present invention. The structure of the tuyere 10 shown in FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited to this. Therefore, the structure of the tuyere 10 can be modified to other forms.

図1に示した羽口10は、鎔鉄を製造するために使用される。したがって、羽口10は、溶融ガス化炉50(図5に図示、以下同一)の側面に設置されて、溶融ガス化炉50の内部に酸素を供給する。酸素を溶融ガス化炉50に吹き込んで、溶融ガス化炉50の内部に装入された石炭を燃焼させることによって、鎔鉄を製造することができる。   The tuyere 10 shown in FIG. 1 is used for producing pig iron. Accordingly, the tuyere 10 is installed on the side surface of the melter gasifier 50 (shown in FIG. 5, hereinafter the same) to supply oxygen into the melter gasifier 50. Pig iron can be manufactured by blowing oxygen into the melter-gasifier 50 and burning the coal charged into the melter-gasifier 50.

図1に示したように、羽口10の先端部105は、第1先端部1051および第2先端部1053を含む。第1先端部1051は、凹溝形状に形成される。したがって、羽口10を溶融ガス化炉50に設置する場合、第2先端部1053は、第1先端部1051よりも溶融ガス化炉50側に突出する。   As shown in FIG. 1, the tip portion 105 of the tuyere 10 includes a first tip portion 1051 and a second tip portion 1053. The first tip 1051 is formed in a concave groove shape. Therefore, when the tuyere 10 is installed in the molten gasification furnace 50, the second tip portion 1053 protrudes closer to the melting gasification furnace 50 than the first tip portion 1051.

第2先端部1053は、第1先端部1051を囲む。シーリングガス吹込口103は、第2先端部1053を通して露出される。第2先端部1053には複数のノズル1031が形成される。   The second tip portion 1053 surrounds the first tip portion 1051. The sealing gas blowing port 103 is exposed through the second tip portion 1053. A plurality of nozzles 1031 are formed at the second tip portion 1053.

一方、図1に示したように、羽口10は、酸素吹込口101およびシーリングガス吹込口103を含む。酸素は、酸素吹込口101を通して吹き込まれる。ここで、酸素は、純酸素だけでなく、酸素含有ガスを含む。酸素吹込口101は、酸素供給管1011を含み、酸素供給管1011から酸素が供給される。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the tuyere 10 includes an oxygen blowing port 101 and a sealing gas blowing port 103. Oxygen is blown through the oxygen blowing port 101. Here, oxygen includes not only pure oxygen but also an oxygen-containing gas. The oxygen inlet 101 includes an oxygen supply pipe 1011 and oxygen is supplied from the oxygen supply pipe 1011.

シーリングガス吹込口103は、酸素吹込口101と離隔されて位置する。シーリングガスは、酸素を囲んで吹き込まれる。したがって、シーリングガスによって先端部105をシーリングすることができる。つまり、シーリングガスを利用して、溶融ガス化炉50の内部の装入物が先端部105に接触して先端部105が破損されるのを防止することができる。装入物が酸素と接触しても、不活性ガス雰囲気を形成して、装入物の再燃焼または酸化反応の発生を抑制することができる。   The sealing gas inlet 103 is spaced from the oxygen inlet 101. A sealing gas is blown around the oxygen. Therefore, the tip 105 can be sealed with the sealing gas. That is, using the sealing gas, it is possible to prevent the charge inside the molten gasification furnace 50 from coming into contact with the tip portion 105 and damaging the tip portion 105. Even when the charge comes into contact with oxygen, an inert gas atmosphere can be formed to suppress the reburning of the charge or the occurrence of an oxidation reaction.

シーリングガス吹込口103は、シーリングガス供給管1035および複数のノズル1031を含む。シーリングガス供給管1035は、シーリングガスを供給する。供給されたシーリングガスは、複数のノズル1031を通して溶融ガス化炉50の内部に吹き込まれる。複数のノズル1031は、実質的に同一な間隔を有して互いに離隔されて配置される。したがって、シーリングガスを均一に溶融ガス化炉50の内部に吹き込むことができるため、シーリング効率を最適化することができる。   The sealing gas inlet 103 includes a sealing gas supply pipe 1035 and a plurality of nozzles 1031. The sealing gas supply pipe 1035 supplies sealing gas. The supplied sealing gas is blown into the melt gasification furnace 50 through a plurality of nozzles 1031. The plurality of nozzles 1031 are spaced apart from each other with substantially the same interval. Accordingly, since the sealing gas can be uniformly blown into the melt gasification furnace 50, the sealing efficiency can be optimized.

ここで、シーリングガスは、圧縮空気、低濃度酸素、または不活性ガスである。シーリングガスが低濃度酸素である場合、酸素の濃度は30vol%以下である。また、シーリングガスは、不活性ガスそのものであってもよく、不活性ガスを含む気体であってもよい。不活性ガスとしては、例えば窒素などを使用することができる。窒素は、空気中に多量に存在するので、実際の使用に最適である。シーリングガスは、酸素を囲んで、酸素および溶融ガス化炉50の内部の装入物の反応を抑制する。したがって、装入物および酸素の反応によって高熱が発生して、先端部105が溶融されて破損されるのを防止することができる。   Here, the sealing gas is compressed air, low-concentration oxygen, or an inert gas. When the sealing gas is low-concentration oxygen, the oxygen concentration is 30 vol% or less. Further, the sealing gas may be an inert gas itself or a gas containing an inert gas. For example, nitrogen can be used as the inert gas. Nitrogen is optimal for practical use because it is present in large amounts in the air. The sealing gas surrounds oxygen and suppresses the reaction between oxygen and the charge in the melt gasification furnace 50. Therefore, it can be prevented that the high temperature is generated by the reaction between the charged material and oxygen, and the tip portion 105 is melted and damaged.

図1に示したように、羽口10は、先端部冷却管1071、1073および本体冷却管1091、1093に連結される。冷却水は、先端部冷却管1071、1073を通して流入および流出されて、羽口10の先端部105を冷却する。冷却水は、冷却水流入管1071を通して先端部105の内部に流入される。冷却水は、先端部105を冷却した後に冷却水流出管1073を通して外部に排出される。   As shown in FIG. 1, the tuyere 10 is connected to the tip end cooling pipes 1071 and 1073 and the main body cooling pipes 1091 and 1093. The cooling water flows in and out through the front end cooling pipes 1071 and 1073 to cool the front end 105 of the tuyere 10. The cooling water flows into the tip portion 105 through the cooling water inflow pipe 1071. The cooling water is discharged to the outside through the cooling water outflow pipe 1073 after cooling the front end portion 105.

一方、他の冷却水は、冷却水流入管1091を通して矢印方向に沿って羽口10本体の内部に流入される。冷却水は、羽口10本体を冷却した後に冷却水流出管1093を通して外部に排出される。羽口10の冷却構造については、以下で図2を参照してより詳細に説明する。   On the other hand, other cooling water flows into the interior of the tuyere 10 through the cooling water inflow pipe 1091 along the arrow direction. The cooling water is discharged to the outside through the cooling water outflow pipe 1093 after cooling the tuyere 10 main body. The cooling structure of the tuyere 10 will be described in more detail below with reference to FIG.

図2は、図1のII−II線に沿って切断した羽口10の断面構造を概略的に示した図面である。便宜上、図2では、図1の先端部冷却管1071、1073および本体冷却管1091、1093は省略する。   FIG. 2 is a drawing schematically showing a cross-sectional structure of the tuyere 10 cut along the line II-II in FIG. 1. For convenience, the tip end cooling pipes 1071 and 1073 and the main body cooling pipes 1091 and 1093 in FIG. 1 are omitted in FIG.

図2に示したように、羽口10は、先端部冷却チャンバー107および本体冷却チャンバー109を含む。先端部冷却管1071、1073(図1に図示)は、先端部冷却チャンバー107に連結され、本体冷却管1091、1093(図1に図示)は、本体冷却チャンバー109に連結される。冷却チャンバーは、先端部冷却チャンバー107および本体冷却チャンバー109に区分される。先端部冷却チャンバー107および本体冷却チャンバー109は、独立的に冷却されるので、羽口10の先端部105が破損されて先端部冷却チャンバー107が露出されても、羽口10本体を継続して冷却することができる。その結果、先端部冷却チャンバー107に流れる冷却水を遮断した後に鎔鉄の製造工程を継続して実施することができる。   As shown in FIG. 2, the tuyere 10 includes a tip cooling chamber 107 and a main body cooling chamber 109. The front end cooling pipes 1071 and 1073 (shown in FIG. 1) are connected to the front end cooling chamber 107, and the main body cooling pipes 1091 and 1093 (shown in FIG. 1) are connected to the main body cooling chamber 109. The cooling chamber is divided into a tip cooling chamber 107 and a main body cooling chamber 109. Since the tip cooling chamber 107 and the main body cooling chamber 109 are cooled independently, even if the tip 105 of the tuyere 10 is damaged and the tip cooling chamber 107 is exposed, the tuyere 10 main body is continued. Can be cooled. As a result, the pig iron manufacturing process can be continued after the cooling water flowing into the tip cooling chamber 107 is shut off.

図2に示したように、シーリングガス吹込口103は、ノズル1031、シーリングガスヘッダ1033、およびシーリングガス供給管1035を含む。また、シーリングガス吹込口103は、他の部品をさらに含むことができる。   As shown in FIG. 2, the sealing gas inlet 103 includes a nozzle 1031, a sealing gas header 1033, and a sealing gas supply pipe 1035. In addition, the sealing gas inlet 103 can further include other components.

図2に示したように、ノズル1031は、酸素吹込口101が延長された方向(X軸方向、点線で図示)と鋭角θ、θをなして延長されて形成される。したがって、ノズル1031を通して噴射されるシーリングガスが酸素吹込口101を通して吹き込まれる酸素を囲む。ここで、鋭角θまたは鋭角θは、5°ないし60°である。鋭角θまたは鋭角θが5°より小さい場合には、酸素の吹込方向およびシーリングガスの吹込方向がほぼ平行であるので、シーリング効果を期待することができない。反対に、鋭角θまたは鋭角θが60°を越える場合には、先端部105に過度に近くシーリングガスが噴射されるので、酸素が+X軸方向に円滑に噴射されない。 As shown in FIG. 2, the nozzle 1031 is formed to extend at an acute angle θ 1 , θ 2 with the direction in which the oxygen blowing port 101 is extended (X-axis direction, illustrated by dotted lines). Therefore, the sealing gas injected through the nozzle 1031 surrounds the oxygen blown through the oxygen blowing port 101. Here, the acute angle θ 1 or the acute angle θ 2 is 5 ° to 60 °. When the acute angle θ 1 or the acute angle θ 2 is smaller than 5 °, the sealing effect cannot be expected because the oxygen blowing direction and the sealing gas blowing direction are substantially parallel. On the other hand, when the acute angle θ 1 or the acute angle θ 2 exceeds 60 °, the sealing gas is injected too close to the tip end portion 105, so that oxygen is not smoothly injected in the + X-axis direction.

一方、図2に示したように、ノズル1031をZ軸方向、つまり羽口10の幅方向に切断した断面積1033sは、第2先端部1053に近づくほど大きくなる。したがって、シーリングガスを所定の厚さのカーテン形態に噴射することができるので、シーリング効果を最大化することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the cross-sectional area 1033 s obtained by cutting the nozzle 1031 in the Z-axis direction, that is, the width direction of the tuyere 10 becomes larger as the second tip portion 1053 is approached. Therefore, since the sealing gas can be injected into a curtain shape having a predetermined thickness, the sealing effect can be maximized.

シーリングガスヘッダ1033は、複数のノズル1031およびシーリングガス供給管1035を互いに連結する。シーリングガスヘッダ1033は、環形状に形成される。したがって、シーリングガスヘッダ1033は、一方向に延長されたシーリングガス供給管1035からシーリングガスの供給を受けて環形態に分散させる。シーリングガスヘッダ1033内で環形態に分散されたシーリングガスは、複数のノズル1031を通して外部に均一に噴射される。   The sealing gas header 1033 connects the plurality of nozzles 1031 and the sealing gas supply pipe 1035 to each other. The sealing gas header 1033 is formed in a ring shape. Accordingly, the sealing gas header 1033 is supplied with the sealing gas from the sealing gas supply pipe 1035 extended in one direction and is dispersed in a ring shape. The sealing gas dispersed in a ring shape in the sealing gas header 1033 is uniformly injected to the outside through the plurality of nozzles 1031.

図3は、図1の羽口10の作動状態を概略的に示した図面である。図3に示したように、羽口10は、溶融ガス化炉50の側面に設置されて、溶融ガス化炉50の内部に酸素を吹き込む。   FIG. 3 is a drawing schematically showing the operating state of the tuyere 10 of FIG. As shown in FIG. 3, the tuyere 10 is installed on the side surface of the melter gasifier 50 and blows oxygen into the melter gasifier 50.

図3に示したように、酸素吹込口101を通して酸素が吹き込まれ、シーリングガス吹込口103を通してシーリングガスが酸素を囲んで吹き込まれる。酸素は、溶融ガス化炉50の内部に吹き込まれて、チャーベッドを燃焼させて燃焼帯を形成する。   As shown in FIG. 3, oxygen is blown through the oxygen blowing port 101, and sealing gas is blown through the sealing gas blowing port 103 so as to surround the oxygen. Oxygen is blown into the melt gasification furnace 50 to burn the char bed to form a combustion zone.

一方、矢印で示したように、溶融ガス化炉50の内部の装入物による逆流(backflow)が形成される。溶融ガス化炉50の内部の装入物は、シーリングガスによって羽口10の先端部105および酸素に接触しないので、再燃焼または酸化されない。ここで、装入物は、未燃焼石炭、スラグ、または鎔鉄などである。   On the other hand, as indicated by the arrows, a backflow due to the charge inside the melter-gasifier 50 is formed. The charge inside the melter-gasifier 50 is not recombusted or oxidized because it does not come into contact with the tip 105 of the tuyere 10 and oxygen by the sealing gas. Here, the charge is unburned coal, slag, pig iron or the like.

シーリングガスは、先端部105で装入物および酸素が互いに反応するのを防止する。また、シーリングガスは、装入物を押し出して、装入物の逆流特性によって酸素吹込口101前に集中して不燃焼雰囲気を形成する。したがって、装入物が酸素吹込口101前で再燃焼または酸化されない。   The sealing gas prevents the charge and oxygen from reacting with each other at the tip 105. Further, the sealing gas pushes out the charge and concentrates in front of the oxygen inlet 101 due to the reverse flow characteristics of the charge to form an incombustible atmosphere. Therefore, the charge is not reburned or oxidized before the oxygen inlet 101.

図3に示したように、酸素およびシーリングガスは、鋭角θ、θをなして溶融ガス化炉50の内部に吹き込まれる。鋭角θまたは鋭角θは、5°ないし60°である。鋭角θまたは鋭角θが5°より小さい場合には、酸素およびシーリングガスがほぼ平行をなして吹き込まれる。したがって、シーリング効果を期待することができない。反対に、鋭角θまたは鋭角θが60°を越える場合には、シーリングガスによって酸素が酸素吹込口101から円滑に噴射されないことがある。 As shown in FIG. 3, oxygen and sealing gas are blown into the melt gasification furnace 50 at acute angles θ 3 and θ 4 . The acute angle θ 3 or the acute angle θ 4 is 5 ° to 60 °. When the acute angle θ 3 or the acute angle θ 4 is smaller than 5 °, oxygen and the sealing gas are blown in substantially parallel. Therefore, the sealing effect cannot be expected. On the other hand, when the acute angle θ 3 or the acute angle θ 4 exceeds 60 °, oxygen may not be smoothly injected from the oxygen inlet 101 by the sealing gas.

図4は、本発明の第2実施例による羽口20の断面構造を概略的に示した図面である。図4の羽口20の構造は、図2の羽口10の構造と類似するので、同一な部分には同一な図面符号を使用して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 4 is a schematic view illustrating a cross-sectional structure of a tuyere 20 according to a second embodiment of the present invention. The structure of the tuyere 20 in FIG. 4 is similar to the structure of the tuyere 10 in FIG. 2, and therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図4に示したように、羽口20は、補助燃料吹込口201をさらに含む。補助燃料吹込口201は、酸素吹込口101と離隔されて位置して、補助燃料を吹き込む。酸素吹込口101は、補助燃料吹込口201およびシーリングガス吹込口203の間に位置する。したがって、補助燃料吹込口201およびシーリングガス吹込口203を共に配置しないので、羽口20の内部にこれらを共に設置するための空間を確保することができる。   As shown in FIG. 4, the tuyere 20 further includes an auxiliary fuel inlet 201. The auxiliary fuel injection port 201 is located apart from the oxygen injection port 101 and injects auxiliary fuel. The oxygen inlet 101 is located between the auxiliary fuel inlet 201 and the sealing gas inlet 203. Therefore, since the auxiliary fuel inlet 201 and the sealing gas inlet 203 are not arranged, a space for installing them together in the tuyere 20 can be secured.

補助燃料としては、例えば微粉炭材または炭化水素含有ガスなどを使用することができる。微粉炭材は、カーボンを含んで、粒径が約3mm以下の粒子を意味する。炭化水素含有ガスは、液化天然ガス(liquid natural gas、LNG)、液化プロパンガス(liquid propane gas、LPG)、またはコークスオーブンガス(cokes oven gas、COG)などをその例として挙げることができる。補助燃料吹込口201を通して補助燃料を溶融ガス化炉50の内部に吹き込むことによって、燃料費を節減することができる。   As the auxiliary fuel, for example, pulverized carbonaceous material or hydrocarbon-containing gas can be used. The pulverized carbon material means particles containing carbon and having a particle size of about 3 mm or less. Examples of the hydrocarbon-containing gas include liquefied natural gas (LNG), liquefied propane gas (LPG), or coke oven gas (COG). By blowing auxiliary fuel into the melter-gasifier 50 through the auxiliary fuel injection port 201, fuel cost can be reduced.

補助燃料は、溶融ガス化炉50の内部に吹き込まれて燃焼熱を増加させる。したがって、溶融ガス化炉50の上部から装入される石炭の量を減少させることができる。また、補助燃料は、多量の還元ガスを発生させるので、鉄鉱石を効率的に還元させることができる。さらに、溶融ガス化炉50の上部から装入される石炭は、溶融ガス化炉50の下部に到達する前にガス化されて無くなることがあるので、溶融ガス化炉50の下部の状態が鎔鉄を製造するのに不適切なことがある。したがって、溶融ガス化炉50の下部から補助燃料を吹き込むことによって、溶融ガス化炉50の下部の状態を改善させることができる。   The auxiliary fuel is blown into the molten gasification furnace 50 to increase the combustion heat. Therefore, the amount of coal charged from the upper part of the molten gasification furnace 50 can be reduced. In addition, since the auxiliary fuel generates a large amount of reducing gas, iron ore can be reduced efficiently. Furthermore, since the coal charged from the upper part of the melter gasifier 50 may be gasified before reaching the lower part of the melter gasifier 50, the state of the lower part of the melter gasifier 50 is reduced. May be inappropriate for iron production. Therefore, the state of the lower part of the molten gasification furnace 50 can be improved by blowing auxiliary fuel from the lower part of the molten gasification furnace 50.

一方、図4に示したように、羽口20の先端部205は、第1先端部2051および第2先端部2053を含む。酸素吹込口101は第1先端部2051に形成され、シーリングガス吹込口203は第2先端部2053に形成される。ここで、第1先端部2051および第2先端部2053は、同一な平面P上に位置する。前述した構造の羽口20でも、シーリングガスによって羽口20の先端部205をシーリングすることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the tip portion 205 of the tuyere 20 includes a first tip portion 2051 and a second tip portion 2053. The oxygen blowing port 101 is formed at the first tip portion 2051, and the sealing gas blowing port 203 is formed at the second tip portion 2053. Here, the first tip portion 2051 and the second tip portion 2053 are located on the same plane P. Even in the tuyere 20 having the above-described structure, the tip portion 205 of the tuyere 20 can be sealed with the sealing gas.

図5は、図4の羽口20を設置した溶融ガス化炉50を概略的に示した図面である。   FIG. 5 is a drawing schematically showing a melt gasification furnace 50 in which the tuyere 20 of FIG. 4 is installed.

図5に示したように、溶融ガス化炉50の上部から鉄鉱石および石炭が装入されて、溶融ガス化炉50内で鎔鉄が製造された後に外部に排出される。ここで、鉄鉱石は還元鉄として装入され、石炭は成形炭として装入されることもできる。成形炭は、溶融ガス化炉50に装入されてチャーベッド(図4に図示、以下同一)を形成し、還元ガスを発生させて外部に排出する。チャーベッドは、羽口20を通して吹き込まれる酸素によって燃焼されて燃焼熱を発生させ、前記燃焼熱によって還元鉄を溶融させることによって、鎔鉄が製造される。溶融ガス化炉50から排出される還元ガスは、流動層型還元炉または充填層型還元炉に流入されて各々流動層型還元炉または充填層型還元炉に装入される鉄鉱石を還元させることによって、還元鉄を製造することができる。   As shown in FIG. 5, iron ore and coal are charged from the upper part of the melter gasifier 50, and pig iron is produced in the melter gasifier 50 and then discharged to the outside. Here, the iron ore can be charged as reduced iron and the coal can be charged as formed coal. The charcoal is charged into the molten gasification furnace 50 to form a char bed (illustrated in FIG. 4, the same applies hereinafter), and a reducing gas is generated and discharged to the outside. The char bed is burned by oxygen blown through the tuyere 20 to generate combustion heat, and molten iron is produced by melting the reduced iron by the combustion heat. The reducing gas discharged from the molten gasification furnace 50 flows into the fluidized bed type reducing furnace or the packed bed type reducing furnace to reduce the iron ore charged in the fluidized bed type reducing furnace or the packed bed type reducing furnace, respectively. Thus, reduced iron can be produced.

図5に示したように、酸素、シーリングガス、および補助燃料を羽口20を通して溶融ガス化炉50の内部に装入する。したがって、溶融ガス化炉50内の燃焼熱を増加させて、溶融ガス化炉50の上部から装入される石炭の量を減少することができる。   As shown in FIG. 5, oxygen, sealing gas, and auxiliary fuel are charged into the molten gasification furnace 50 through the tuyere 20. Therefore, the amount of coal charged from the upper part of the melter gasifier 50 can be reduced by increasing the combustion heat in the melter gasifier 50.

以下で、実験例によって本発明をより詳細に説明する。このような実験例は単に本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples. Such experimental examples are merely to illustrate the present invention, and the present invention is not limited thereto.

実験例1
図4に示した構造を有する羽口を使用して、吹き込まれるシーリングガスの流れをシミュレーションした。酸素吹込口の直径は34mmにし、シーリングガスとして窒素を使用した。窒素の流量は32Nm/hr、吹込速度は40m/sであった。
Experimental example 1
Using the tuyere having the structure shown in FIG. 4, the flow of the sealing gas to be blown was simulated. The diameter of the oxygen inlet was 34 mm, and nitrogen was used as the sealing gas. The flow rate of nitrogen was 32 Nm 3 / hr, and the blowing speed was 40 m / s.

図6は、シミュレーションしたシーリングガスの流れを線で示した図面である。   FIG. 6 is a diagram showing the flow of the simulated sealing gas with lines.

図6に示したように、ノズルから吹き込まれたシーリングガスは、第1先端部側に流れて、下部で高温で噴射される酸素の周囲を囲む。つまり、シーリングガスはうず巻き形態に流れるので、先端部を効率的にシーリングすることができる。   As shown in FIG. 6, the sealing gas blown from the nozzle flows to the first tip side and surrounds the periphery of oxygen injected at a high temperature at the lower part. That is, since the sealing gas flows in a spiral shape, the tip can be efficiently sealed.

実験例2
図4に示した構造を有する羽口を使用して、吹き込まれるシーリングガスの流れをシミュレーションした。窒素の流量は32Nm/hrであった。他の条件は前述した実験例1と同一であるので、その詳細な説明は省略する。
Experimental example 2
Using the tuyere having the structure shown in FIG. 4, the flow of the sealing gas to be blown was simulated. The flow rate of nitrogen was 32 Nm 3 / hr. Since other conditions are the same as those of the experimental example 1 described above, detailed description thereof is omitted.

図7は、シミュレーションしたシーリングガスの流れを線で示した図面である。   FIG. 7 is a diagram showing the flow of the simulated sealing gas as a line.

図7に示したように、ノズルから吹き込まれたシーリングガスは、酸素に向かって流れて、下部で噴射される酸素の周囲を囲む。したがって、先端部を効率的にシーリングすることができる。   As shown in FIG. 7, the sealing gas blown from the nozzle flows toward the oxygen and surrounds the oxygen injected at the lower part. Therefore, the tip portion can be efficiently sealed.

本発明を前記記載によって説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念及び範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることが、本発明が属する技術分野の当業者には簡単に理解される。   Although the present invention has been described in the foregoing description, it will be apparent to those skilled in the art to which the present invention belongs that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims. Easy to understand.

10 羽口
50 溶融ガス化炉
101 酸素吹込口
1011 酸素供給管
103 シーリングガス吹込口
1031 ノズル
1033 シーリングガスヘッダ
1035 シーリングガス供給管
105 羽口の先端部
1051 第1先端部
1053 第2先端部
107 先端部冷却チャンバー
1071、1073 先端部冷却管
109 本体冷却チャンバー
1091、1093 本体冷却管
10 tuyere 50 melting gasifier 101 oxygen blowing port 1011 oxygen supply pipe 103 sealing gas blowing port 1031 nozzle 1033 sealing gas header 1035 sealing gas supply pipe 105 tip part 1051 first tip part 1053 second tip part 107 tip Cooling chamber 1071, 1073 Tip cooling pipe 109 Main body cooling chamber 1091, 1093 Main body cooling pipe

Claims (27)

鎔鉄の製造に使用する羽口であって、
酸素が吹き込まれるように適用された酸素吹込口、および
前記酸素吹込口と離隔されて位置して、前記酸素を囲んでシーリングガスを吹き込むように適用されたシーリングガス吹込口を含むことを特徴とする、羽口。
A tuyere used in the manufacture of pig iron,
An oxygen inlet adapted to be blown with oxygen, and a sealing gas blower located so as to be spaced apart from the oxygen inlet and adapted to blow a sealing gas around the oxygen, The tuyere.
前記羽口は、
前記酸素吹込口が露出された第1先端部、および
前記第1先端部を囲んで、前記シーリングガス吹込口が露出された第2先端部を含むことを特徴とする、請求項1に記載の羽口。
The tuyere is
The first front end portion where the oxygen blowing port is exposed, and the second front end portion surrounding the first leading end portion and where the sealing gas blowing port is exposed. Tuyere.
前記第1先端部は、凹溝形状に形成されることを特徴とする、請求項2に記載の羽口。   The tuyere according to claim 2, wherein the first tip is formed in a concave groove shape. 前記シーリングガス吹込口は、前記シーリングガスを吹き込む複数のノズルを含むことを特徴とする、請求項2に記載の羽口。   The tuyere according to claim 2, wherein the sealing gas blowing port includes a plurality of nozzles for blowing the sealing gas. 前記複数のノズルは、実質的に同一な間隔を有して互いに離隔されることを特徴とする、請求項4に記載の羽口。   The tuyere according to claim 4, wherein the plurality of nozzles are spaced apart from each other with substantially the same spacing. 前記シーリングガス吹込口は、
前記シーリングガスが供給されて、一方向に延長されたシーリングガス供給管、および
前記複数のノズルおよび前記シーリングガス供給管を互いに連結するシーリングガスヘッダをさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載の羽口。
The sealing gas inlet is
5. The method according to claim 4, further comprising: a sealing gas supply pipe that is supplied with the sealing gas and extends in one direction; and a sealing gas header that connects the plurality of nozzles and the sealing gas supply pipe to each other. The tuyere described.
前記シーリングガスヘッダは、環形状に形成されることを特徴とする、請求項6に記載の羽口。   The tuyere according to claim 6, wherein the sealing gas header is formed in an annular shape. 前記酸素吹込口と離隔されて位置して、補助燃料を吹き込む補助燃料吹込口をさらに含み、前記酸素吹込口は、前記シーリングガス吹込口および前記補助燃料吹込口の間に位置することを特徴とする、請求項6に記載の羽口。   And further comprising an auxiliary fuel injection port for blowing auxiliary fuel, the oxygen injection port being located between the sealing gas injection port and the auxiliary fuel injection port. The tuyere according to claim 6. 前記複数のノズルのうちの一つ以上のノズルは、前記酸素吹込口が延長された方向と鋭角をなして延長されて形成されることを特徴とする、請求項4に記載の羽口。   The tuyere according to claim 4, wherein one or more nozzles of the plurality of nozzles are formed to extend at an acute angle with a direction in which the oxygen blowing port is extended. 前記鋭角は、5°ないし60°であることを特徴とする、請求項9に記載の羽口。   The tuyere according to claim 9, wherein the acute angle is 5 ° to 60 °. 前記ノズルを前記羽口の幅方向に切断した断面積は、前記第2先端部に近づくほど大きくなることを特徴とする、請求項4に記載の羽口。   The tuyere according to claim 4, wherein a cross-sectional area obtained by cutting the nozzle in the width direction of the tuyere increases as the nozzle approaches the second tip. 前記酸素吹込口を通して吹き込まれる酸素および前記シーリングガス吹込口を通して吹き込まれるシーリングガスは、鋭角をなすことを特徴とする、請求項1に記載の羽口。   The tuyere according to claim 1, wherein oxygen blown through the oxygen blowing port and sealing gas blown through the sealing gas blowing port form an acute angle. 前記鋭角は、5°ないし60°であることを特徴とする、請求項12に記載の羽口。   The tuyere according to claim 12, wherein the acute angle is between 5 ° and 60 °. 前記酸素吹込口と離隔されて位置して、補助燃料を吹き込む補助燃料吹込口をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の羽口。   The tuyere according to claim 1, further comprising an auxiliary fuel injection port that is positioned apart from the oxygen injection port and blows in auxiliary fuel. 前記補助燃料は、微粉炭材または炭化水素含有ガスであることを特徴とする、請求項14に記載の羽口。   The tuyere according to claim 14, wherein the auxiliary fuel is a fine carbonaceous material or a hydrocarbon-containing gas. 前記羽口は、
前記酸素吹込口が形成された第1先端部、および
前記第1先端部を囲んで、前記シーリングガス吹込口が形成された第2先端部を含み、
前記第1先端部および前記第2先端部は、同一な平面上に位置することを特徴とする、請求項1に記載の羽口。
The tuyere is
A first tip portion where the oxygen blowing port is formed; and a second tip portion surrounding the first tip portion and where the sealing gas blowing port is formed;
The tuyere according to claim 1, wherein the first tip portion and the second tip portion are located on the same plane.
前記シーリングガスは、圧縮空気、低濃度酸素、および不活性ガスからなる群より選択される一つ以上のガスであることを特徴とする、請求項1に記載の羽口。   The tuyere according to claim 1, wherein the sealing gas is one or more gases selected from the group consisting of compressed air, low-concentration oxygen, and inert gas. 前記シーリングガスが前記不活性ガスを含む場合、前記不活性ガスは窒素であることを特徴とする、請求項17に記載の羽口。   The tuyere according to claim 17, wherein when the sealing gas contains the inert gas, the inert gas is nitrogen. 前記鎔鉄を製造する溶融ガス化炉の側面に設置されて、前記シーリングガスが前記羽口の先端部で前記溶融ガス化炉の内部の装入物および前記酸素が互いに反応するのを防止することを特徴とする、請求項1に記載の羽口。   Installed on the side surface of the melt gasification furnace for producing the pig iron, the sealing gas prevents the charge inside the melt gasification furnace and the oxygen from reacting with each other at the tip of the tuyere. The tuyere according to claim 1, wherein 溶融ガス化炉に設置された羽口を通して前記溶融ガス化炉に酸素を吹き込む段階、
前記羽口を通して前記溶融ガス化炉にシーリングガスを吹き込む段階、および
前記シーリングガスが前記溶融ガス化炉に吹き込まれて前記酸素を囲む段階を含むことを特徴とする、ガス吹込方法。
Blowing oxygen into the molten gasifier through a tuyere installed in the molten gasifier,
A gas blowing method comprising: blowing a sealing gas through the tuyere into the melting gasification furnace; and blowing the sealing gas into the melting gasification furnace to surround the oxygen.
前記シーリングガスが前記溶融ガス化炉の内部の装入物および前記酸素が互いに反応するのを遮断する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項20に記載のガス吹込方法。   21. The gas blowing method according to claim 20, further comprising the step of blocking the sealing gas from charging the charge inside the melter-gasifier and the oxygen to each other. 前記シーリングガスを吹き込む段階において、前記シーリングガスは、前記酸素と鋭角をなして吹き込まれることを特徴とする、請求項20に記載のガス吹込方法。   21. The gas blowing method according to claim 20, wherein in the blowing of the sealing gas, the sealing gas is blown at an acute angle with the oxygen. 前記鋭角は、5°ないし60°であることを特徴とする、請求項22に記載のガス吹込方法。   The gas blowing method according to claim 22, wherein the acute angle is 5 ° to 60 °. 前記羽口を通して前記溶融ガス化炉に補助燃料を吹き込む段階をさらに含むことを特徴とする、請求項20に記載のガス吹込方法。   The gas blowing method according to claim 20, further comprising blowing auxiliary fuel through the tuyere into the molten gasification furnace. 前記補助燃料は、微粉炭材または炭化水素含有ガスであることを特徴とする、請求項24に記載のガス吹込方法。   The gas injection method according to claim 24, wherein the auxiliary fuel is a fine carbonaceous material or a hydrocarbon-containing gas. 前記シーリングガスを吹き込む段階において、前記シーリングガスは、圧縮空気、低濃度酸素、および不活性ガスからなる群より選択される一つ以上のガスであることを特徴とする、請求項20に記載のガス吹込方法。   21. The method according to claim 20, wherein in the step of blowing the sealing gas, the sealing gas is one or more gases selected from the group consisting of compressed air, low-concentration oxygen, and an inert gas. Gas injection method. 前記シーリングガスが前記不活性ガスを含む場合、前記不活性ガスは窒素であることを特徴とする、請求項26に記載のガス吹込方法。   27. The gas blowing method according to claim 26, wherein when the sealing gas includes the inert gas, the inert gas is nitrogen.
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