JP2013087988A - 白煙防止方法、及びこれを実現する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白煙を防止しつつも、処理設備の熱効率を高める。
【解決手段】大気を吸い込んで送り出す空気供給ファン５１と、湿式洗煙塔２０で用いられた洗浄循環水ＷＷが流れる熱交換用循環水ライン５３と、熱交換用処理水ライン５３からの洗浄循環水ＷＷと空気供給ファン５１から送り出された大気Ａとの間で熱交換して、大気Ａを混合用空気ＡＭとして加熱する混合用空気加熱器５２と、湿式洗煙塔２０で湿式処理された燃焼排気ガスＥｐ中に混合用空気ＡＭを供給する混合用空気ライン５７と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、湿式洗煙塔で湿式処理された排気ガスの白煙防止方法、及びこれを実現する装置に関する。

汚泥焼却処理設備では、汚泥を焼却炉で焼却し、そこで発生した排気ガスを湿式洗煙塔等のガス浄化処理塔で浄化した後、煙突から大気に放出している。ところで、この排気ガスは、水分を多量に含むため、このまま大気に放出すると白煙が生じることがある。このため、この排気ガスが有害ガスとして誤認されることがある。

そこで、以下の特許文献１では、排気ガスの白煙防止方法を提案している。この白煙防止方法では、汚泥を溶融処理する溶融炉からの排気ガスを処理塔で浄化してから煙突に送る一方で、溶融炉からの排気ガスで大気を加熱し、これを煙突に送って、煙突内で排気ガスと加熱された大気とを混合することで、煙突から放出されるガスの白煙化を防いでいる。

特開平９−１５９１３９号公報

炉を含む処理設備では、熱効率を高めて、処理に必要なエネルギーをできるかぎり少なくすることが望まれている。しかしながら、上記特許文献１に記載の白煙防止方法では、炉から排気された高温の排気ガスと大気との間で熱交換し、この熱交換で加熱された大気を白煙防止に利用しており、炉を含む処理設備の熱効率を低下させる、という問題点がある。

そこで、本発明は、処理設備の熱効率を高めることができる白煙防止方法、これを備えている装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するための発明に係る白煙防止装置は、
湿式洗煙塔で湿式処理された排気ガスの白煙防止装置において、大気を吸い込んで送り出す空気供給機と、前記湿式洗煙塔で用いられた処理水が流れる熱交換用処理水ラインと、前記熱交換用処理水ラインからの前記処理水と前記空気供給機から送り出された前記大気との間で熱交換して、該大気を混合用空気として加熱する熱交換器と、前記排気ガス中に前記混合用空気を供給する混合用空気ラインと、を備えていることを特徴とする。

当該白煙防止装置では、余剰熱として扱われていた比較的低温の熱源である処理水の熱を白煙防止用に利用するので、湿式洗煙塔で処理される前の排気ガスを高温の熱源として有効利用することができる。

ここで、冬場の大気温度が低いとき、白煙発生の可能性が高まり、白煙の非発生条件も厳しくなる。しかも、湿式洗煙塔で処理に用いられた処理水は、非発生条件が厳しいときでも、比較的低温である。このため、従来においては、湿式洗煙塔で処理に用いられた処理水を白煙防止用の熱源として利用することがためらわれていたと考えられる。

しかしながら、発明者は、冬場の大気温度が低いとき、前述したように、白煙発生の可能性が高まり、白煙の非発生条件が厳しくなるものの、このときの大気は絶対湿度が低いため、湿度の面から混合用空気として好適であり、この大気をあまり高い温度に加熱しなくても、白煙発生を防止できる、ということに気付いた。そこで、発明者は、比較的低温で従来は十分に活用されていなかった処理水の熱を白煙防止用に利用することにした。

ここで、前記白煙防止装置において、前記熱交換用処理水ラインは、前記湿式洗煙塔の内外で循環する洗浄循環水の少なくとも一部を前記処理水として、前記熱交換器に導き、該熱交換器で熱交換された該洗浄循環水を前記湿式洗煙塔に戻すための熱交換用循環水ラインであってもよい。

洗浄循環水は、ほぼ、湿式洗煙塔内における飽和蒸気温度になり、ほぼ一定である。このため、この洗浄循環水の温度管理が実質的に不要で、大気との熱交換用の熱源として利用し易い。よって、当該白煙防止装置では、洗浄循環水との熱交換で得られる混合用空気の温度制御を容易に行うことができる。

また、前記白煙防止装置において、前記大気中に放出される前記排気ガスを含む放出ガスの温度及び絶対湿度を検知するガス状態検知器と、前記大気の温度及び絶対湿度を検知する大気状態検知器と、前記空気供給機を駆動制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、温度と絶対湿度とをパラメータとした飽和蒸気圧特性と、前記大気状態検知器で検知された温度及び絶対湿度とに基づいて、前記放出ガスを放出した際に白煙が発生すると判断すると、前記空気供給機に駆動を指示する白煙防止制御部を有してもよい。この場合、前記白煙防止制御部は、前記飽和蒸気圧特性を用いて、前記大気状態検知器で検知された温度及び絶対湿度の前記大気中に、前記放出ガスを放出した際に白煙が発生しない非発生条件を定める非発生条件設定部と、前記ガス状態検知器で検知された温度及び絶対温度が前記非発生条件を満たすか否かを判断する白煙発生判断部と、前記白煙発生判断部により前記非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、前記空気供給機に駆動を指示する駆動指示部と、を有してもよい。

当該発煙防止装置では、白煙発生のおそれがない場合には空気供給機を駆動せず、白煙発生のおそれがある場合に空気供給機を駆動することになるため、空気供給機の駆動用エネルギーの省エネルギー化を図ることできる。

また、前記白煙防止装置において、前記混合用空気の流量を調節する流量調節器を備え、前記制御装置は、前記白煙発生判断部により前記非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、前記流量調節器に駆動を指示する駆動指示部を有してもよい。

当該白煙防止装置では、確実に白煙を防止することができる混合用空気を確保することができる。

また、前記白煙防止装置において、前記混合用空気ライン中の前記混合用空気の温度を検知する混合用空気状態検知器と、前記混合用空気状態検知器で検知される前記混合用空気の温度が予め定めた設定温度になるよう、前記熱交換用処理水ラインを流れる前記処理水の流量を調節する熱交換用処理水調節器と、を備えてもよい。

当該白煙防止装置では、混合用空気の温度を固定化したことで、白煙防止できる状態の混合用空気を比較的容易に得ることができる。

また、前記問題点を解決するための発明に係る燃焼処理設備は、
前記白煙防止装置と、処理対象物を加熱又は燃焼処理する処理炉と、前記処理炉からの排気ガスを湿式で浄化する前記湿式洗煙塔と、を備えていることを特徴とする。

当該燃焼処理設備は、以上で説明した白煙防止装置を備えているので、余剰熱として扱われていた比較的低温の熱源である処理水の熱を白煙防止用に利用するので、湿式洗煙塔で処理される前の排気ガスを高温の熱源として有効利用することができる。

ここで、前記燃焼処理設備において、前記処理炉として、処理対象物を酸素欠乏雰囲気で加熱して炭化させる炭化炉を備え、炭化処理設備を成してもよい。

当該燃焼処理設備、つまり炭化処理設備では、処理対象物を完全燃焼させずに、不完全燃焼させて炭化物を得ているため、この処理設備での発生熱量が処理対象物を完全燃焼させる処理設備よりも小さい。よって、このような炭化処理設備で、湿式洗煙塔で処理される前の排気ガスを高温の熱源として有効利用できる意義は大きい。

また、前記燃焼処理設備において、前記湿式洗煙塔に送られる前の前記処理炉からの前記排気ガスと大気とを熱交換して、該大気を加熱し燃焼用空気とする熱交換器を備えていてもよい。

当該燃焼処理装置では、湿式洗煙塔に送られる前の処理炉からの高温の排気ガスの熱を燃焼用空気の予熱に有効利用することができる。

また、前記問題点を解決するための発明に係る白煙防止方法は、
湿式洗煙塔で湿式処理された排気ガスの白煙防止方法において、前記湿式洗煙塔で用いられた処理水と大気との間で熱交換して、該大気を混合用空気として加熱する熱交換工程と、前記湿式洗煙塔から排気された前記排気ガス中に前記混合用空気を供給する混合工程と、を実行することを特徴とする。

当該白煙防止方法では、余剰熱として扱われていた比較的低温の熱源である処理水の熱を白煙防止用に利用するので、湿式洗煙塔で処理される前の排気ガスを高温の熱源として有効利用することができる。

ここで、前記白煙防止方法において、前記処理対象物を炭化させる炭化炉と、該炭化炉からの排気ガスを湿式で浄化する前記湿式洗煙塔と、を備えている炭化処理設備で、前記熱交換工程と前記混合工程とを実行してもよい。

前述したように、炭化処理設備は、処理対象物を完全燃焼させる処理設備よりも発熱量が小さい。よって、このような炭化処理設備で、湿式洗煙塔で処理される前の排気ガスを高温の熱源として有効利用できる意義は大きい。

本発明では、余剰熱として扱われていた比較的低温の熱源である処理水の熱を白煙防止用に利用するので、湿式洗煙塔で処理される前の排気ガスを高温の熱源として有効利用することができる。

よって、本発明によれば、処理設備の熱効率を高めることができる。

本発明に係る第一実施形態における燃焼処理設備の系統図である。 本発明に係る第一実施形態における白煙防止装置の系統図である。 本発明に係る第一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。 本発明に係る第一実施形態における非発生条件及び白熱非発生状態の定め方を示す説明図である。 本発明に係る第二実施形態における白煙防止装置の系統図である。

以下、本発明に係る燃焼処理設備の実施形態について、図面を用いて説明する。

「第一実施形態」
まず、本発明に係る燃焼処理設備の第一実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。

本実施形態の燃焼処理設備は、図１に示すように、下水汚泥の炭化処理設備で、下水汚泥を脱水する脱水機１１と、脱水された汚泥に熱風を直接接触させてこの汚泥を乾燥させる乾燥炉１２と、乾燥した汚泥を炭化処理する外熱式ロータリーキルン型の炭化炉１３と、炭化炉１３で汚泥を炭化させる過程で発生した熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン１４と、乾燥炉１２内に送る高温の燃焼排気ガスＥａを発生する第一燃焼炉１５と、大気を燃焼用空気として第一燃焼炉１５に送り込む第一送風ファン１６と、炭化炉１３に送る燃焼排気ガスＥｂを発生する第二燃焼炉１７と、大気を燃焼用空気として第二燃焼炉１７に送り込む第二送風ファン１８と、第二燃焼炉１７から炭化炉１３を経てきた燃焼排気ガスＥｂで第二送風ファン１８が吸い込んだ大気を加熱する空気予熱器（熱交換器）１９と、空気予熱器１９からの燃焼排気ガスＥｂを湿式で浄化する湿式洗煙塔２０と、湿式洗煙塔２０で浄化された燃焼排気ガスＥｐを排気する煙突３０と、この煙突３０に湿式洗煙塔２０で浄化された燃焼排気ガスＥｐを送る排ガスファン３２と、煙突３０から排気される燃焼排気ガスＥｐの白煙化を防ぐ白煙防止装置５０と、を備えている。

炭化炉１３は、前述したように、外熱式ロータリーキルン型で、乾燥炉１２からの乾燥汚泥が送り込まれる内筒１３ｂと、この内筒１３ｂと同心で且つ内筒１３ｂの外周側に配置されている外筒１３ａと、を有している。内筒１３ｂは、外筒１３ａと一体回転して、内容物を攪拌する。外筒１３ａ内には、第二燃焼炉１７からの燃焼排気ガスＥｂが送り込まれる。

第一燃焼炉１５には、第一送風ファン１６からの燃焼用空気の他に、乾燥炉１２から排気された燃焼排気ガスＥａ、サイクロン１４で炭化物Ｃが分離除去された熱分解ガスＤ及び助燃料が送り込まれ、熱分解ガスＤ中の未燃分及び助燃料が燃焼する。この燃焼で形成された燃焼排気ガスＥａは、前述したように、乾燥炉１２内に熱風として送り込まれ、脱水機１１で脱水された汚泥を乾燥させる。

第二燃焼炉１７には、空気予熱器１９で加熱された第二送風ファン１８からの燃焼用空気の他に、炭化炉１３から排気された燃焼排気ガスＥｂ及び助燃料が送り込まれ、助燃料が燃焼する。助燃料の燃焼で発生した燃焼排気ガスＥｂは、前述したように、炭化炉１３の外筒１３ａ内に送り込まれ、炭化炉１３の内筒１３ｂ内の乾燥汚泥を炭化させる。

炭化炉１３の外筒１３ａには、炭化炉１３の内筒１３ｂ内の乾燥汚泥を加熱した燃焼排気ガスＥｂが通る排ガスライン２８が接続されている。この排ガスライン２８は、空気予熱器１９を介して、湿式洗煙塔２０に接続されている。この排ガスライン２８中の燃焼排気ガスＥｂは、前述したように、空気予熱器１９で、第二送風ファン１８が吸い込んだ大気を加熱した後、湿式洗煙塔２０に送られて浄化される。この排ガスライン２８は、空気予熱器１９の手前で分岐し、排ガス戻しライン２８ｂとして、第二燃焼炉１７に接続されている。

なお、ここでは、炭化炉１３として、外熱式ロータリーキルンを用いているが、この代わりに、内熱式ロータリーキルンや、外熱式スクリューコンベアー等を用いてもよい。また、ここでは、第一燃焼炉１５に供給する大気を予熱していないが、乾燥炉１２又は炭化炉１３からの燃焼排気ガスと熱交換して、この大気を加熱してから、第一燃焼炉１５に燃焼用空気として供給するようにしてもよい。また、乾燥炉１２についても、ここでは熱風乾燥炉を用いているが、この代わりに、間接加熱式蒸気乾燥機や気流乾燥機等を用いてもよい。すなわち、本発明において、炭化炉１３における炭化処理工程以前の工程を実行する設備構成は、以上の実施形態に限定されるものではない。

湿式洗煙塔２０は、図２に示すように、円筒状の塔２１と、塔２１内の空間を上下に仕切る仕切板２２と、塔２１内の下部の空間である浄化処理空間２６内に洗浄循環水ＷＷを噴霧する循環水スプレー２４ａが取り付けられている循環水スプレーヘッダ２４と、塔２１内の上部の空間である減温・減湿空間２７内に冷却水ＣＷを噴霧する冷却水スプレー２５ａが取り付けられている冷却水スプレーヘッダ２５と、を有している。循環水スプレーヘッダ２４は、浄化処理空間２６内の上部に配置され、冷却水スプレーヘッダ２５は、減温・減湿空間２７内の上部に配置されている。仕切板２２には、上下に貫通した開口２２ａが形成されている。さらに、この仕切板２２には、減温・減湿空間２７側に、開口２２ａ縁に沿って上方に延びる筒状のダム２３が設けられている。

塔２１の下部には、排ガス入口２１ａが形成され、ここに排ガスライン２８が接続されている。塔２１の下部には、さらに、循環水出口２１ｂが形成され、ここに洗浄循環水ライン３５が接続されている。この洗浄循環水ライン３５は、循環水ポンプ３６を介して、循環水スプレーヘッダ２４に接続されている。循環水ポンプ３６より上流側の洗浄循環水ライン３５には、ここを通る洗浄循環水ＷＷのペーハー値を検知するペーハー計３７が設けられている。塔２１の排ガス入口２１ａは循環水スプレーヘッダ２４より下方に形成され、循環水出口２１ｂは、この排ガス入口２１ａよりさらに下方に形成されている。

塔頂部には、排ガス出口２１ｃが形成され、ここに浄化排ガスライン３１が接続されている。この浄化排ガスライン３１は、排ガスファン３２を介して煙突３０と接続されている。塔２１の減温・減湿空間２７に冷却水ＣＷを噴霧する冷却水スプレーヘッダ２５には、ここに冷却水ＣＷを送る冷却水ライン３８が接続されている。また、塔２１の減温・減湿空間２７の下部に相当する部分には、冷却排水ライン３９が接続されている。この冷却排水ライン３９は、例えば、廃液処理設備又は冷房設備等に接続されている。

白煙防止装置５０は、大気を吸い込んで送り出す空気供給ファン（空気供給機）５１と、洗浄循環水（処理水）ＷＷと空気供給ファン５１からの大気との間で熱交換させて、この大気を混合用空気ＡＭとして加熱する混合用空気加熱器（熱交換器）５２と、洗浄循環水ライン３５中の洗浄循環水ＷＷを混合用空気加熱器５２に送って再び洗浄循環水ライン３５に戻す熱交換用循環水ライン（熱交換用処理水ライン）５３と、空気供給ファン５１を介して大気Ａを混合用空気加熱器５２に導く大気ライン５５と、混合用空気ＡＭを煙突３０に導く混合用空気ライン５７と、混合用空気ＡＭの温度を検知する混合用空気温度計５８と、この混合用空気温度計５８で検知される温度が予め定められた設定温度（例えば、６５℃）になるよう、熱交換用循環水ライン５３を流れる洗浄循環水ＷＷの流量を調節する循環水流量調節弁（熱交換用処理水調節器）５４と、を備えている。なお、洗浄循環水（処理水）ＷＷの代わりに、冷却排水（処理水）ＣＤを用いてもよい。

白煙防止装置５０は、さらに、煙突３０中の放出ガスＭの圧力を検知するガス圧力計６１、その温度を検知するガス温度計６２と、大気ライン５５中の大気Ａの圧力を検知する大気圧力計６３、その温度を検知する大気温度計６４と、混合用空気ＡＭの流量を調節する空気流量調節ダンパ（流量調節器）５６と、空気供給ファン５１及び空気流量調節ダンパ５６を駆動制御する制御装置７０と、を備えている。

制御装置７０は、機能的には、図３に示すように、大気圧力計６３で検知された大気圧力Ｐａ及び大気温度計６４で検知された大気温度Ｔａを用いて、この大気Ａの絶対湿度Ｈａを算出する大気湿度算出部７１と、ガス圧力計６１で検知された放出ガス圧力Ｐｍ及びガス温度計６２で検知された放出ガス温度Ｔｍを用いて、煙突３０中の放出ガスＭの絶対湿度Ｈｍを算出する放出ガス湿度算出部７２と、この放出ガスＭを煙突３０から放出した際に白煙が発生しない非発生条件を定める非発生条件設定部７３と、放出ガス温度Ｔｍ及び放出ガス絶対湿度Ｈｍが非発生条件を満たすか否かを判断する白煙発生判断部７４と、白煙発生判断部７４により非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、空気供給ファン５１に駆動を指示するファン駆動指示部７５と、白煙発生判断部７４により非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、空気量調節ダンパ５６に駆動を指示するダンパ駆動指示部７６と、白煙発生判断部７４により非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、循環水流量調節弁５４に空気温度制御開始を指示する混合用空気温度制御指示部７７と、を有している。

この制御装置７０は、コンピュータで構成されており、各計器６１〜６４からのデータを受け付ける入力インタフェースと、空気供給ファン５１や空気流量調節ダンパ５６や循環水流量調節弁５４への指示内容等を示す信号を出力する出力インタフェースと、入力インタフェースが受け付けた各種データを用いて各種演算を実行するＣＰＵと、ＣＰＵが実行する演算処理のプログラムが格納されているハードディスクドライブ等の補助記憶装置と、ＣＰＵの演算処理の実行エリアを構成するワークメモリ等とを備えている。なお、この制御装置７０の上記各機能部７１〜７７は、いずれも、ＣＰＵと、このＣＰＵが実行するプログラムが格納されている補助記憶装置とを有して構成されている。

ここで、本実施形態において、大気状態検知器は、大気圧力計６３と大気温度計６４と大気湿度算出部７１とを有して構成されている。また、ガス状態検知器は、ガス圧力計６１とガス温度計６２と放出ガス湿度算出部７２とを有して構成されている。

次に、本実施形態の燃焼処理設備の動作について説明する。

脱水機１１は、外部から受け入れた下水汚泥を、水分量が例えば８０％程度になるまで脱水する。乾燥炉１２では、この汚泥に第一燃焼炉１５からの高温の燃焼排気ガスＥａを直接接触させて、この汚泥中の水分量が例えば３０％程度になるまで、この汚泥を乾燥させる。この乾燥汚泥は、炭化炉１３の内筒１３ｂ内に導かれる。また、炭化炉１３の外筒１３ａには、第二燃焼炉１７からの高温の燃焼排気ガスＥｂが送られてくる。炭化炉１３では、回転する内筒１３ｂ内の酸素欠乏環境下で乾燥汚泥が攪拌されつつ、外筒１３ａ内の燃焼排気ガスＥｂにより加熱され、固体燃料になる炭化物Ｃと熱分解ガスＤとが生成される。

内筒１３ｂ内で生成された炭化物Ｃの一部は、内筒１３ｂから直接炭化物ホッパ２９に送られる。また、炭化物Ｃの残りの一部は、内筒１３ｂから未燃分を含む熱分解ガスＤと共にサイクロン１４に送られ、このサイクロン１４で熱分解ガスＤと分離されて、炭化物ホッパ２９に送られる。

サイクロン１４により、炭化物Ｃが分離除去された熱分解ガスＤは、第一燃焼炉１５内に送られる。第一燃焼炉１５には、この熱分解ガスＤの他に、前述したように、第一送風ファン１６からの燃焼用空気、乾燥炉１２から排気された燃焼排気ガスＥａ、及び助燃料が送り込まれ、この第一燃焼炉１５内で熱分解ガスＤ中の未燃分及び助燃料が燃焼する。この第一燃焼炉１５内で発生した燃焼排気ガスＥａは、乾燥炉１２内に熱風として送られ、前述したように、脱水機１１で脱水された汚泥を乾燥させる。

第二燃焼炉１７から炭化炉１３の外筒１３ａに送られた燃焼排気ガスＥｂは、この外筒１３ａから排ガスライン２８を介して、空気予熱器１９に送られる。空気予熱器１９では、第二送風ファン１８から送られてくる大気が排ガスライン２８を通ってきた５００℃〜７００℃程度の燃焼排気ガスＥｂにより加熱されて、燃焼用空気として第二燃焼炉１７内に送られる。第二燃焼炉１７には、この燃焼用空気の他に、前述したように、排ガスライン２８、この排ガスライン２８から分岐した排ガス戻しライン２８ｂを経た燃焼排気ガスＥｂ、及び助燃料が送り込まれ、この第二燃焼炉１７内で助燃料が燃焼する。この第二燃焼炉１７内で発生した燃焼排気ガスＥｂは、前述したように、炭化炉１３の外筒１３ａ内に送られる。

空気予熱器１９に送られた５００℃〜７００℃程度の燃焼排気ガスＥｂは、この空気予熱器１９で、大気との熱交換により例えば３００℃程度にまで冷却されてから、排ガスライン２８を経て湿式洗煙塔２０の浄化処理空間２６内に送られる。

この浄化処理空間２６内に送られてきた燃焼排気ガスＥｂは、ここで、循環水スプレー２４ａから噴霧された８０℃程度の洗浄循環水ＷＷと接触し、燃焼排気ガスＥｂ中に含まれているＳＯｘ分やダスト等が洗浄循環水ＷＷに吸収される。ＳＯｘ分等を吸収した洗浄循環水（処理水）ＷＷは、浄化処理空間２６の下部に一時的に溜まり、循環水出口２１ｂから排出される。この洗浄循環水ＷＷは、循環水ポンプ３６により加圧されて、洗浄循環水ライン３５から再び循環水スプレー２４ａに供給され、浄化処理空間２６内に噴霧される。

洗浄循環水ＷＷとの接触で浄化された燃焼排気ガスＥｂは、洗浄循環水ＷＷの温度とほぼ同じ８０℃程度の飽和ガスとなって、仕切板２２の開口２２ａを経て、減温・減湿空間２７内に流入する。この燃焼排気ガスＥｂは、冷却水スプレー２５ａから噴霧された２０℃程度の冷却水ＣＷと接触して、冷却されて、２０℃〜４０℃程度の飽和ガスとなり、排ガス出口２１ｃから排気される。排ガス出口２１ｃから排気される飽和ガス（燃焼排気ガスＥｐ）は、このように、浄化処理空間２６からの飽和ガス（燃焼排気ガスＥｂ）よりも温度が低いため、その絶対湿度も低くなっている。よって、減温・減湿空間２７では、浄化処理空間２６からの燃焼排気ガスＥｂが減温されると共に減湿される。

塔２１の排ガス出口２１ｃから排気された燃焼排気ガスＥｐは、浄化排ガスライン３１を経て、排ガスファン３２により加圧されて、煙突３０に送られる。また、減温・減湿空間２７内で燃焼排気ガスＥｂと接触した冷却水ＣＷは、減温・減湿空間２７内の下部、つまり仕切板２２上に一時的に溜まり、一部は、ダム２３からオーバーフローして、浄化処理空間２６内に流れ落ち、他の一部は、冷却排水ライン３９を介して、冷却排水ＣＤとして、前述したように、例えば、廃液処理設備又は冷房設備へ送られる。

ところで、洗浄循環水ＷＷは、循環を繰り返すに従ってＳＯｘ濃度が高まってくる。このため、ペーハー計３７で検知されたペーハー値が予め定められた値以下になると、つまり、洗浄循環水ＷＷの酸性度が高くなると、洗浄循環水ＷＷ内に例えば苛性ソーダが投入される。また、浄化処理空間２６内には、減温・減湿空間２７から流れ落ちた冷却水ＣＷが溜まり、洗浄循環水ＷＷになるため、洗浄循環水ＷＷは、時間経過に伴って増加する。このため、この洗浄循環水ＷＷは、ＳＯｘと苛性ソーダとの中和反応により生成する塩等と共に少量ずつ廃液処理設備等へ排出される。

制御装置７０の大気湿度算出部７１は、大気圧力計６３で検知された大気圧力Ｐａ及び大気温度計６４で検知された大気温度Ｔａを用いて、この大気Ａの絶対湿度Ｈａを算出する。この大気湿度算出部７１は、予め記憶されているファニングの式に、大気圧力Ｐａや大気温度Ｔａ等を代入して、単位体積あたりのガス重量であるガス密度を求める。このガス密度の値は、ガスの単位重量あたりに含まれる水分重量である絶対湿度Ｈａの値と極めて近似しているため、大気湿度算出部７１は、求めたガス密度の値をこの大気Ａの絶対湿度Ｈａの値として出力する。

また、放出ガス湿度算出部７２は、ガス圧力計６１で検知された放出ガス圧力Ｐｍ及びガス温度計６２で検知された放出ガス温度Ｔｍを用いて、放出ガスＭの絶対湿度Ｈｍを算出する。この放出ガス湿度算出部７２も、予め記憶されているファニングの式に、放出ガス圧力Ｐｍや放出ガス温度Ｔｍ等を代入して、単位体積あたりのガス重量であるガス密度を求め、このガス密度の値をこの放出ガスＭの絶対湿度Ｈｍの値として出力する。

なお、以上では、ガス圧力とガス温度とを用いてガスの絶対湿度を求めているが、ガス湿度計を設け、このガス湿度計からの出力に基づいてガスの絶対湿度を得るようにしてもよい。

非発生条件設定部７３は、温度と絶対湿度をパラメータとした飽和蒸気圧特性を用いて、大気Ａに中に放出ガスＭを放出した際に白煙が発生しない非発生条件を定める。

具体的に、非発生条件設定部７３は、まず、図４に示すように、予め記憶されている、温度と絶対湿度をパラメータとした飽和蒸気圧曲線ＳＣを示すグラフ中に、現状の大気の温度及び絶対湿度が示すポイントを大気状態点Ｓａとしてプロットする。次に、非発生条件設定部７３は、この大気状態点Ｓａを通り、飽和蒸気圧曲線ＳＣに接する接線ＴＬを求める。そして、非発生条件設定部７３は、この接線ＴＬよりも温度及び絶対温度が低い領域内の状態点の条件を非発生条件とする。なお、ここでは、飽和蒸気圧曲線ＳＣは、ｆ（ｔ）＝4.0017ｅ^0.0625ｔ（ｔは温度）として、制御装置７０内に記憶されている。

例えば、現在の大気の温度が２５℃で、絶対湿度が１５ｇ／ｋｇである場合、非発生条件設定部７３は、これら温度と絶対湿度とが示す大気状態点Ｓａ_１を通り、飽和蒸気圧曲線ＳＣに接する接線ＴＬ_１を求める。そして、前述したように、この接線ＴＬ_１よりも温度及び絶対温度が低い領域内の状態点の条件を非発生条件とする。また、現在の大気の温度が０℃で、絶対湿度ｅが４ｇ／ｋｇである場合、非発生条件設定部７３は、これら温度と湿度とが示す大気状態点Ｓａ_２を通り、飽和蒸気圧曲線ＳＣに接する接線ＴＬ_２を求める。そして、この接線ＴＬ_２よりも温度及び絶対温度が低い領域内の状態点の条件を非発生条件とする。

次に、白煙発生判断部７４が、現在の大気中に、現在の放出ガスＭを煙突３０から放出した際に、白煙が発生するか否かを判断する。具体的に、白煙発生判断部７４は、現在の放出ガスＭの温度Ｔｍ及び絶対湿度Ｈｍが非発生条件設定部７３の定めた非発生条件を満たすか否かを判断することで、非発生条件を満たさない場合には白煙が発生すると判断し、非発生条件を満たす場合には白煙が発生しないと判断する。

仮に、現在の大気の温度が２５℃で絶対湿度が１５ｇ／ｋｇで、これらが示す大気状態点Ｓａ_１に対する接線ＴＬ₁が求められ、現在の放出ガスＭの温度が３５℃で絶対湿度が３５ｇ／ｋｇである場合、接線ＴＬ₁よりも温度及び絶対湿度が低い領域内に放出ガス状態点Ｓｅ（温度３５℃、絶対湿度３５ｇ／ｋｇ）が存在するため、白煙発生判断部７４は、非発生条件を満たす、つまり、白煙が発生しないと判断する。

また、仮に、現在の大気の温度が０℃で絶対湿度が４ｇ／ｋｇで、これらが示す大気状態点Ｓａ₂に対する接線ＴＬ_２が求められ、現在の放出ガスＭの温度が３５℃で絶対湿度が３５ｇ／ｋｇである場合、接線ＴＬ_２よりも温度及び絶対湿度が高い領域内に放出ガス状態点Ｓｅ（温度３５℃、絶対湿度３５ｇ／ｋｇ）が存在するため、白煙発生判断部７４は、非発生条件を満たさない、つまり、白煙が発生すると判断する。

このように、現在の放出ガス状態点Ｓｅが同じである場合でも、現在の大気温度Ｔａが比較的高ければ、白煙は発生しないと判断され、現在の大気温度Ｔａが比較的低ければ白煙は発生すると判断される。すなわち、白煙発生の可能性は、現在の大気温度Ｔａが低くなるほど高まる。

白煙発生判断部７４により、白煙は発生しないと判断されると、制御装置７０は、白煙防止装置５０の空気供給ファン５１や空気流量調節ダンパ５６や循環水流量調節弁５４に対して何ら指示を与えない。一方、白煙発生判断部７４により、白煙が発生すると判断されると、ファン駆動指示部７５が空気供給ファン５１に対して駆動を指示して、この空気供給ファン５１を駆動させる。さらに、白煙発生判断部７４により、白煙が発生すると判断されると、ダンパ駆動指示部７６が空気流量調節ダンパ５６に対して駆動を指示して、この空気流量調節ダンパ５６を駆動させる。この際、ダンパ駆動指示部７６は、予め定められた初期駆動量の駆動を空気流量調節ダンパ５６に指示する。なお、この初期駆動量は、例えば、弁開度３０％である。

この結果、白煙発生判断部７４により、白煙が発生すると判断されると、空気供給ファン５１が駆動すると共に、空気流量調節ダンパ５６の弁開度が調節されて、大気ライン５５に大気Ａが流れ始める。そして、この大気Ａは、混合用空気加熱器５２で設定温度まで加熱された後、混合用空気ライン５７を通って煙突３０内に流れ込む。よって、本実施形態では、煙突３０内でこの混合用空気ＡＭと燃焼排気ガスＥｐとが混合して、放出ガスＭとなり、この放出ガスＭが煙突３０から放出される。

煙突３０内でこの混合用空気ＡＭと燃焼排気ガスＥｐとが混合した放出ガスＭが、この煙突３０から放出された後も、制御装置７０の大気湿度算出部７１は現在の大気Ａの絶対湿度Ｈａを算出する。また、放出ガス湿度算出部７２も、現在の放出ガスＭの絶対湿度Ｈｍを算出する。非発生条件設定部７３は、前述したように、大気Ａに中に放出ガスＭを放出した際に白煙が発生しない非発生条件を定める。なお、この大気Ａの状態は、先に非発生条件を定めた際の大気の状態と基本的に同じであるため、ここで定める非発生条件は、先に定めた非発生条件と基本的に同じである。続いて、白煙発生判断部７４が、非発生条件を参照して、現在の大気中に現在の放出ガスＭを煙突３０から放出した際に、白煙が発生するか否かを判断する。

この際、仮に、白煙発生判断部７４により、白煙が発生すると判断されると、ダンパ駆動指示部７６は、予め定められた駆動量の駆動を空気流量調節ダンパ５６に指示する。なお、この予め定められた駆動量は、空気流量調節ダンパ５６が開く方向の駆動量で、例えば、全開状態の５％分の駆動量である。また、ファン駆動指示部７５は、空気流量調節ダンパ５６が開いている限り、空気供給ファン５１に対して駆動指示を維持する。この処理が繰り返し実行されると、最終的に、放出ガスＭが煙突から放出されても白煙は発生しなくなる。

また、一旦、煙突３０内に混合用空気ＡＭを供給し始めると、仮に、白煙発生判断部７４により、白煙は発生しないと判断されても、ダンパ駆動指示部７６は、予め定められた駆動量の駆動を空気流量調節ダンパ５６に指示する。但し、この場合、この予め定められた駆動量は、空気流量調節ダンパ５６が閉じる方向の駆動量で、例えば、全開状態の５％分の駆動量である。また、白煙発生判断部７４により、白煙は発生しないと判断されても、ファン駆動指示部７５は、空気流量調節ダンパ５６が開いている限り、空気供給ファン５１に対して駆動指示を維持する。

以上のように、本実施形態では、炭化炉１３から排気された高温の燃焼排気ガスＥｂと大気との間で熱交換を行い、この熱交換で加熱された大気を第二燃焼炉１７の燃焼用空気として利用している。さらに、本実施形態では、湿式洗煙塔２０で用いられた比較的低温（例えば８０℃）の洗浄循環水（処理水）ＷＷと大気との間で熱交換を行い、この熱交換で加熱された大気である混合用空気ＡＭを白煙防止用の空気として利用している。すなわち、本実施形態では、高温の熱源（排気ガス）を従来技術のように白熱防止用の熱に利用せず、余剰熱として扱われていた比較的低温の熱源（洗浄循環水ＷＷ）の熱を白煙防止用に利用し、高温の熱源を燃焼用空気の予熱用の熱に利用している。よって、本実施形態では、処理設備の熱効率を高めることができる。

特に、本実施形態の処理設備は、下水汚泥を炭化処理する炭化処理設備であり、処理対象の下水汚泥を完全燃焼させずに、不完全燃焼させて炭化物Ｃを得ているため、この処理設備での発生熱量が汚泥を完全燃焼させる焼却処理設備よりも小さい。よって、下水汚泥を炭化処理する炭化処理設備において、熱効率を高めることは極めて大きな意義がある。

ところで、冬場の大気温度が低いとき、前述したように、白煙発生の可能性が高まり、非発生条件も厳しくなる。しかも、湿式洗煙塔２０で処理に用いられた処理水、つまり洗浄循環水ＷＷは、非発生条件が厳しいときでも、前述したように、比較的低温（例えば、８０℃）である。このため、従来においては、湿式洗煙塔２０で処理に用いられた処理水を白煙防止用の熱源として利用することがためらわれていたと考えられる。

しかしながら、発明者は、以下の二点について気付き、湿式洗煙塔２０の洗浄循環水ＷＷを白煙防止用の熱源として利用することにした。
（１）湿式洗煙塔２０の洗浄循環水ＷＷの温度は、飽和蒸気圧温度（例えば、８０℃）でほぼ一定であるため、この洗浄循環水ＷＷの温度管理が実質的に不要で、熱交換用の熱源として利用し易い。
また、冷却排水ＣＤの温度も、減温・減湿空間２７の容積次第でほぼ一定であるため（例えば、５０〜７０℃）、この冷却排水ＣＤの温度管理が実質的に不要で、熱交換用の熱源として利用し易い。
（２）冬場の大気温度が低いときは、白煙発生の可能性が高まり、非発生条件が厳しくなるものの、このときの大気は絶対湿度が低いため、湿度の面から混合用空気ＡＭとして好適であり、この大気をあまり高い温度に加熱しなくても、白煙発生を防止できる。

本実施形態は、以上のような発明者の新たな認識のもとで創出されたもので、この結果、前述したように、処理設備の熱効率を高めることができる。

「第二実施形態」
次に、本発明に係る燃焼処理設備の第二実施形態について、図５を用いて説明する。

本実施形態の燃焼処理設備は、下水汚泥の炭化処理設備で、白煙防止装置を除く構成は第一実施形態と同様である。

本実施形態の白煙防止装置ａは、第一実施形態の白煙防止装置に対し、湿式洗煙塔２０の冷却排水（処理水）ＣＤを白煙防止用の熱源として利用する点、及び、混合用空気ＡＭの流量を調節する流量調節器として空気供給ファン５１の回転数を変えるインバータ５１ａを用いる点が異なっている。

本実施形態では、湿式洗煙塔２０の減温・減湿空間２７の下部に接続されている冷却排水ライン３９ａ中には、混合用空気加熱器５２と、ここを通る冷却排水ＣＤの流量を調節する冷却排水流量調節弁（熱交換用処理水調節器）５４ａと、湿式洗煙塔２０からの冷却排水ＣＤを混合用空気加熱器５２に送るための冷却排水ポンプ５９と、が設けられている。混合用空気加熱器５２には、第一実施形態と同様、空気供給ファン５１からの大気Ａを混合用空気加熱器５２に送るための大気ライン５５が接続されていると共に、混合用空気加熱器５２で加熱された大気Ａ、つまり混合用空気ＡＭを煙突３０に送るための混合用空気ライン５７が接続されている。

混合用空気ライン５７には、第一実施形態と同様、混合用空気温度計５８が設けられている。冷却排水流量調節弁５４ａは、この混合用空気温度計５８で検知される温度が予め定められた設定温度（例えば、６０℃）になるよう、冷却排水ライン３９ａを流れる冷却排水ＣＤの流量を調節する。また、大気ライン５５には、第一実施形態と同様、大気圧力計６３及び大気温度計６４が設けられている。但し、本実施形態の大気ライン５５には、第一実施形態における流量調節器としての空気流量調節ダンパ５６は設けられていない。

空気供給ファン５１は、図示されていないモータで駆動する。インバータ５１ａは、このモータに供給される交流電力の周波数を変えることで、吸い込む大気Ａの流量、言い換えると、混合用空気ＡＭの流量を調節する。

白煙防止装置５０ａの制御装置７０は、基本的に、第一実施形態のものと同一構成で同一動作する。但し、本実施形態の制御装置７０のファン駆動指示部７５は、白煙発生判断部７４により、白煙が発生すると判断されると、インバータ５１ａに対して、モータの初期回転数又はモータに供給する交流電力の初期周波数を出力する。また、その後、白煙発生判断部７４により、白煙が発生すると判断されると、例えば、先に出力したモータ回転数にモータの最大回転数の５％分加えた回転数、又は、先に出力した周波数に最大周波数の５％分を加えた周波数を出力する。一方、一旦、インバータ５１ａに対して、モータの初期回転数又はモータに供給する交流電力の初期周波数を出力した後、白煙発生判断部７４により、白煙が発生しないと判断されると、例えば、先に出力したモータ回転数からモータの最大回転数の５％分を引いた回転数、又は、先に出力した周波数から最大周波数の５％分を引いた周波数を出力する。

以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、余剰熱として扱われていた比較的低温の熱源（冷却排水ＣＤ）の熱を白煙防止用に利用し、高温の熱源を燃焼用空気の予熱用の熱に利用している。よって、本実施形態でも、処理設備の熱効率を高めることができる。

但し、本実施形態において、白煙防止用の熱源である冷却排水ＣＤの温度が、５０℃〜８０℃の間で変化し、しかも洗浄循環水ＷＷの温度以下である上に、冷却排水ＣＤを混合用空気加熱器５２に送るために別途冷却排水ポンプ５９を設置する必要になることがあるため、白煙防止のための熱交換用の熱源としては、第一実施形態で用いた洗浄循環水ＷＷの方が好ましい。ここで、本実施形態では、冷却排水ポンプ５９は必ずしも必要なものではない。例えば、湿式洗煙塔２０内で上方に冷却排水ＣＤが溜まる仕切板２２の高さが混合用空気加熱器５２よりも十分に高く、この冷却排水ＣＤに圧力を別途加えなくても、この冷却排水ＣＤが混合用空気加熱器５２に送れる場合には、冷却排水ポンプ５９を設置する必要はない。

なお、以上の各実施形態では、混合用空気ＡＭの温度が予め定められた設定温度になるよう、熱交換用循環水ライン５３を流れる洗浄循環水ＷＷの流量、又は冷却排水ライン３９ａを流れる冷却排水ＣＤの流量を調節しているが、大気Ａが混合用空気加熱器５２で加熱されるのであれれば、この混合用空気ＡＭの温度制御は必ずしも必要ではない。

また、以上の各実施形態では、白煙発生判断部７４により白煙が発生すると判断されると、段階的に混合用空気ＡＭの流量を増やすことで白煙防止を実現している。しかしながら、白煙発生判断部７４により白煙が発生すると判断されると、白煙発生を抑えることができる混合用空気ＡＭの必要流量を求め、混合用空気ＡＭがこの必要流量になるよう、空気流量調節ダンパ５６の弁開度、又はインバータ５１ａに指示する周波数を定めることで、白煙防止を実現してもよい。この場合、浄化排ガスライン３１中の燃焼排気ガスＥｐの流量を検知する排ガス流量計、及び、大気ライン５５中の大気Ａの流量を検知する大気流量計を設ける。そして、浄化排ガスライン３１中の燃焼排気ガスＥｐの質量流量を求める。次に、非発生条件設定部７３が定めた非発生条件を満たす放出ガスの目標状態点（温度及び絶対湿度で定まる点）を定める。続いて、浄化排ガスライン３１中の燃焼排気ガスＥｐの温度及び質量流量と混合用空気ＡＭの温度等から、放出ガスＭが目標状態点になる混合用空気ＡＭの必要質量流量を求める。そして、この必要質量流量が得られるよう、大気流量計で示される流量が必要質量流量相当の流量になるよう、空気流量調節ダンパ５６の弁開度、又はインバータ５１ａに指示する周波数を定める。

また、以上の実施形態は、下水汚泥を炭化する炭化処理設備であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、下水汚泥を焼却する焼却処理設備や、バイオマスの熱分解処理（炭化処理）設備等、排気ガスが発生し、この排気ガスを湿式洗煙塔２０で浄化する設備であれば、如何なる処理設備に適用してもよい。

１１：脱水機、１２：乾燥炉、１３：炭化炉、１４：サイクロン、１５：第一燃焼炉、１６：第一送風ファン、１７：第二燃焼炉、１８：第二送風ファン、１９：空気予熱器、２０：湿式洗煙塔、２６：浄化処理空間、２７：減温・減湿空間、２８：排ガスライン、３０：煙突、３１：浄化排ガスライン、３５：洗浄循環水ライン、３６：循環水ポンプ、３８：冷却水ライン、３９，３９ａ：冷却排水ライン、５０，５０ａ：白煙防止装置、５１：空気供給ファン、５２：混合用空気加熱器、５３：熱交換用循環水ライン、５４：循環水流量調節弁、５４ａ：冷却排水流量調節弁、５５：大気ライン、５６：空気流量調節ダンパ、５７：混合用空気ライン、５８：混合用空気温度計、６１：排ガス圧力計、６２：ガス温度計、６３：大気圧力計、６４：大気温度計、７０：制御装置、７１：大気湿度算出部、７２：ガス湿度算出部、７３：非発生条件設定部、７４：白煙発生判断部、７５：ファン駆動指示部、７６：ダンパ駆動指示部

Claims (11)

1. 湿式洗煙塔で湿式処理された排気ガスの白煙防止装置において、
   大気を吸い込んで送り出す空気供給機と、
   前記湿式洗煙塔で用いられた処理水が流れる熱交換用処理水ラインと、
   前記熱交換用処理水ラインからの前記処理水と前記空気供給機から送り出された前記大気との間で熱交換して、該大気を混合用空気として加熱する熱交換器と、
   前記排気ガス中に前記混合用空気を供給する混合用空気ラインと、
   を備えていることを特徴とする白煙防止装置。
2. 請求項１に記載の白煙防止装置において、
   前記熱交換用処理水ラインは、前記湿式洗煙塔の内外で循環する洗浄循環水の少なくとも一部を前記処理水として、前記熱交換器に導き、該熱交換器で熱交換された該洗浄循環水を前記湿式洗煙塔に戻すための熱交換用循環水ラインである、
   ことを特徴とする白煙防止装置。
3. 請求項１又は２に記載の白煙防止装置において、
   前記大気中に放出される前記排気ガスを含む放出ガスの温度及び絶対湿度を検知するガス状態検知器と、
   前記大気の温度及び絶対湿度を検知する大気状態検知器と、
   前記空気供給機を駆動制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、温度と絶対湿度とをパラメータとした飽和蒸気圧特性と、前記大気状態検知器で検知された温度及び絶対湿度とに基づいて、前記放出ガスを放出した際に白煙が発生すると判断すると、前記空気供給機に駆動を指示する白煙防止制御部を有する、
   ことを特徴とする白煙防止装置。
4. 請求項３に記載の白煙防止装置において、
   前記白煙防止制御部は、前記飽和蒸気圧特性を用いて、前記大気状態検知器で検知された温度及び絶対湿度の前記大気中に、前記放出ガスを放出した際に白煙が発生しない非発生条件を定める非発生条件設定部と、前記ガス状態検知器で検知された温度及び絶対温度が前記非発生条件を満たすか否かを判断する白煙発生判断部と、前記白煙発生判断部により前記非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、前記空気供給機に駆動を指示する駆動指示部と、を有する、
   ことを特徴とする白煙防止装置。
5. 請求項４に記載の白煙防止装置において、
   前記混合用空気の流量を調節する流量調節器を備え、
   前記制御装置は、前記白煙発生判断部により前記非発生条件を満たさず白煙が発生すると判断されると、前記流量調節器に駆動を指示する駆動指示部を有する、
   ことを特徴とする白煙防止装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の白煙防止装置において、
   前記混合用空気ライン中の前記混合用空気の温度を検知する混合用空気状態検知器と、
   前記混合用空気状態検知器で検知される前記混合用空気の温度が予め定めた設定温度になるよう、前記熱交換用処理水ラインを流れる前記処理水の流量を調節する熱交換用処理水調節器と、
   を備えていることを特徴とする白煙防止装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の白煙防止装置と、
   処理対象物を加熱又は燃焼処理する処理炉と、
   前記処理炉からの排気ガスを湿式で浄化する前記湿式洗煙塔と、
   を備えていることを特徴とする燃焼処理設備。
8. 請求項７に記載の燃焼処理設備において、
   前記処理炉として、処理対象物を酸素欠乏雰囲気で加熱して炭化させる炭化炉を備え、
   炭化処理設備を成すことを特徴とする燃焼処理設備。
9. 請求項７又は８に記載の燃焼処理設備において、
   前記湿式洗煙塔に送られる前の前記処理炉からの前記排気ガスと大気とを熱交換して、該大気を加熱し燃焼用空気とする熱交換器を備えている、
   ことを特徴とする燃焼処理設備。
10. 湿式洗煙塔で湿式処理された排気ガスの白煙防止方法において、
    前記湿式洗煙塔で用いられた処理水と大気との間で熱交換して、該大気を混合用空気として加熱する熱交換工程と、
    前記湿式洗煙塔から排気された前記排気ガス中に前記混合用空気を供給する混合工程と、
    を実行することを特徴とする白煙防止方法。
11. 請求項１０に記載の白煙防止方法において、
    前記処理対象物を炭化させる炭化炉と、該炭化炉からの排気ガスを湿式で浄化する前記湿式洗煙塔と、を備えている炭化処理設備で、前記熱交換工程と前記混合工程とを実行する、
    ことを特徴する白煙防止方法。

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