JP2014190598A - Mixture gas blowing device, waste gasification melting furnace with the same, mixture gas blowing method, and waste gasification melting method using the same - Google Patents

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Satoshi Horiuchi
聡 堀内
Takeshi Uchiyama
武 内山
Takeshi Nakayama
剛 中山
Keiichi Okuyama
契一 奥山
Hajime Akiyama
肇 秋山
Kazumasa Wakimoto
一政 脇元
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide mixture gas blowing device and method for sufficiently mixing fuel gas with oxygen-containing gas and blowing it to a tuyere, and waste gasification melting device and method using the same.SOLUTION: In a mixture gas blowing device 20, mixture gas obtained by mixing oxygen-containing gas and fuel gas is blown to a coke floor of a waste gasification melting furnace 1 for thermally decomposing a waste in a furnace body having a coke floor and melting a residue from a tuyere 5 provided on the furnace body of the waste gasification melting furnace. The mixture gas blowing device 20 has an air supply pipe 22 connected to the tuyere 5 and supplying the mixture gas into the furnace body, and the air supply pipe 22 has a double pipe structure having an outer pipe 26 and an inner pipe 27. Oxygen-containing gas is supplied to the outer pipe 26 and fuel gas is supplied to the inner pipe 27. A flow velocity of the oxygen-containing gas is larger than that of the fuel gas.

Description

本発明は、廃棄物を熱分解、燃焼し、熱分解残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のための、混合気体吹込装置及びこれを有する廃棄物ガス化溶融炉、混合気体吹込方法及びこれを用いた廃棄物ガス化溶融方法に関する。   The present invention relates to a mixed gas blowing apparatus, a waste gasification melting furnace having the same, a mixed gas blowing method, and a mixed gas blowing method for a waste gasification and melting furnace for thermally decomposing and burning waste and melting a pyrolysis residue. The present invention relates to a waste gasification and melting method using the above.

都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を処理する技術として、廃棄物を熱分解、燃焼して、熱分解残渣を溶融しスラグにして排出する廃棄物溶融処理が知られている。   As a technology for treating waste such as municipal waste and shredder dust, waste melting treatment is known in which waste is pyrolyzed and burned to melt the pyrolysis residue into slag and discharge it.

この処理方法は、廃棄物を熱分解してガス化することによりその燃焼熱を回収することができるとともに、熱分解残渣を溶融してスラグとして排出した後に、埋立処分などで最終処分されるべき量を減容することができる利点を有している。このような溶融処理方法には幾つかの方式があるが、その一つとして、竪型をなすシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉による方法がある。   This treatment method can recover the heat of combustion by pyrolyzing and gasifying waste, and it should be disposed of in landfills after melting the pyrolysis residue and discharging it as slag. It has the advantage that the volume can be reduced. There are several methods for such melting treatment, and one of them is a method using a shaft furnace type waste gasification melting furnace having a vertical shape.

このシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、例えば、炉下部に堆積させたコークスを燃焼させ、この高温のコークス上へ廃棄物を投入して、熱分解及び部分酸化させてガス化するとともに残渣を溶融してスラグにする処理を行なう炉である(特許文献1参照)。   This shaft furnace type waste gasification melting furnace, for example, burns coke deposited in the lower part of the furnace, throws the waste on this high temperature coke, pyrolyzes and partially oxidizes it, and gasifies it as residue Is a furnace that performs a process of melting slag into slag (see Patent Document 1).

特許文献1のシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉においては、竪型筒状をなす炉体の機能が大別して縦(上下)方向で3つの領域に区分される。すなわち、炉下部にコークスを堆積させたコークス床を有する高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、炉体の上部にて該廃棄物層の上方に大きな空間のフリーボード部をなしている。   In the shaft furnace type waste gasification and melting furnace of Patent Document 1, the functions of a vertical cylindrical furnace body are roughly divided into three regions in the vertical (up and down) direction. That is, a high-temperature combustion zone having a coke bed with coke deposited at the lower part of the furnace is formed, a waste layer is formed on the high-temperature combustion zone, and a large space above the waste layer at the upper part of the furnace body. The free board part is made.

かかるガス化溶融炉では、上記3つの領域のそれぞれでは酸素含有ガスの炉内への吹込みが行われる。炉下部における高温燃焼帯には主羽口が設けられていて、投入されて堆積されたコークス床のコークスを燃焼させて、廃棄物の熱分解残渣を溶融する溶融熱源を得るために酸素富化空気が吹き込まれる。また、廃棄物層には副羽口が設けられ、投入されて堆積された廃棄物を緩やかに流動させると共に、廃棄物を熱分解及び部分酸化させるために空気が吹き込まれる。また、フリーボード部には三段目羽口が設けられ、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス(可燃性ガス)の一部を部分燃焼させて内部を所定温度に維持するために空気が吹き込まれる。   In such a gasification melting furnace, oxygen-containing gas is blown into the furnace in each of the three regions. A main tuyere is provided in the high-temperature combustion zone at the bottom of the furnace, and oxygen is enriched to obtain a melting heat source that burns the coke of the coke bed deposited and deposited to melt the pyrolysis residue of waste Air is blown. In addition, the waste layer is provided with a sub tuyere, and air is blown in order to gently flow the waste deposited and deposited, and to thermally decompose and partially oxidize the waste. In addition, the free board part is provided with a third stage tuyere to partially burn part of the pyrolysis gas (combustible gas) generated by pyrolyzing waste and maintaining the inside at a predetermined temperature Air is blown.

このようにシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、一つの炉で、廃棄物をその炉内での降下に伴い熱分解ガス化処理と溶融処理の両方を行うことのできる設備である。投入された廃棄物は熱分解され、ガスと残渣が生成される。主羽口からの酸素富化空気の送風によりコークス床のコークスが燃焼され高温燃焼帯が形成され、廃棄物の熱分解残渣が溶融されスラグとメタルとして排出される。コークス床はコークス同士間に生ずる空隙で、主羽口からの酸素富化空気やコークス燃焼により発生した高温ガスを通ガスさせるとともに、溶融したスラグとメタルを通液させる高温火格子としても機能している。高温燃焼帯のコークス燃焼により発生した高温ガスが高温燃焼帯の上に形成された廃棄物層の廃棄物を加熱し、副羽口からの空気の送風により廃棄物は熱分解され、この熱分解により発生した可燃性ガスを含むガスは廃棄物層内を上昇し、フリーボード部を経て、炉内上部に設けられた排出煙道より、炉外の二次燃焼室へ排出される。ガスは可燃ガスを多量に含んでいて二次燃焼室で燃焼され、ボイラで熱回収され蒸気を発生させその蒸気が発電等に用いられる。ボイラから排出されたガスは、サイクロンで比較的粗いダストが除去され、さらに、減温装置で冷却され、有害物質除去剤との反応により有害ガスが除去され、集塵機で除塵処理されるなど排ガス処理された後、煙突から大気に放散される。   As described above, the shaft furnace type waste gasification and melting furnace is a facility capable of performing both pyrolysis gasification treatment and melting treatment in one furnace as the waste falls in the furnace. The input waste is pyrolyzed to produce gas and residue. The coke in the coke floor is combusted by blowing oxygen-enriched air from the main tuyere to form a high-temperature combustion zone, and the pyrolysis residue of the waste is melted and discharged as slag and metal. The coke floor is a gap created between cokes, and it functions as a high-temperature grate that allows oxygen-enriched air from the main tuyere and high-temperature gas generated by coke combustion to flow, and also allows molten slag and metal to flow. ing. The high-temperature gas generated by coke combustion in the high-temperature combustion zone heats the waste in the waste layer formed on the high-temperature combustion zone, and the waste is thermally decomposed by blowing air from the sub tuyere. The gas containing the combustible gas generated by the gas rises in the waste layer, and is discharged to the secondary combustion chamber outside the furnace from the exhaust flue provided in the upper part of the furnace through the free board part. The gas contains a large amount of combustible gas and is combusted in the secondary combustion chamber, and heat is recovered by the boiler to generate steam, which is used for power generation and the like. Exhaust gas treatment, such as removing relatively coarse dust with a cyclone, cooling with a temperature reducing device, removing harmful gas by reaction with a hazardous substance remover, and removing dust with a dust collector And then released from the chimney to the atmosphere.

かかる廃棄物ガス化溶融炉では、炉底部にコークスを堆積させたコークス床が形成され、コークスが燃焼して熱分解残渣の溶融熱源となっているが、近年、化石燃料に由来する石炭コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することが要望されている。   In such a waste gasification melting furnace, a coke bed in which coke is deposited at the bottom of the furnace is formed, and the coke burns to become a heat source for melting pyrolysis residues. There is a demand for reducing carbon dioxide emissions by reducing the amount used.

そこで、石炭コークスの一部の代替としてLNG、LPG、廃棄物ガス化溶融炉にて熱分解により発生する可燃ガス等の燃料ガスを利用することが検討され、例えば、特許文献2では、主羽口(送風羽口)から酸素富化空気とともに燃料ガスを吹き込むことが提案されている。   Therefore, it has been studied to use fuel gas such as LNG, LPG, and combustible gas generated by thermal decomposition in a waste gasification and melting furnace as an alternative to coal coke. It has been proposed to blow fuel gas together with oxygen-enriched air from the mouth (fan tuyere).

特許文献2では、酸素富化空気を炉内へ送入する主羽口(送風羽口)の先端(開口)が炉内に進入してコークス床内にまで突入して位置するようにして該主羽口が設けられている。燃料ガスはこの羽口の先端位置で主羽口内へ供給されて、主羽口先端から酸素富化空気とともに吹き出される。したがって、主羽口の先端から吹き出された燃料ガスと酸素富化空気は上記主羽口内では混合されずに、コークス床へ吹き込まれた後にコークス床でのコークス粒間で混合されることとなる。   In Patent Document 2, the tip (opening) of the main tuyere (blower tuyere) that feeds oxygen-enriched air into the furnace enters the furnace and enters the coke floor to be positioned. A main tuyere is provided. The fuel gas is supplied into the main tuyere at the tip position of the tuyere and blown out from the tip of the main tuyere with oxygen-enriched air. Therefore, the fuel gas blown out from the tip of the main tuyere and the oxygen-enriched air are not mixed in the main tuyere but mixed between the coke grains in the coke bed after being blown into the coke bed. .

特開平09−060830JP 09-060830 A 特開2001−090923JP 2001-090923 A

二酸化炭素排出量を削減するため、廃棄物ガス化溶融炉におけるコークスの使用量を低減するべく、特許文献2のようにコークスの一部の代替として燃料ガスを吹き込むとしても、次のような問題がある。すなわち、特許文献2では、燃料ガスと酸素富化空気が吹き出される主羽口の先端はコークス床内に位置していてコークス堆積層に直面しているのでコークス粒による通気抵抗が大きく、燃料ガスを酸素富化空気と混合させて効率的に燃焼させることができない。換言すると主羽口から溶融炉内に酸素富化空気と燃料ガスが吹き込まれて混合されるための空間が、コークス床内の未溶融スラグや低温のコークスにより塞がれてしまって形成されず、それ故にコークス床で十分に混合された状態での安定した燃焼が行われないことがあるという問題がある。   In order to reduce carbon dioxide emissions, even if fuel gas is blown in as a substitute for a part of coke as in Patent Document 2 in order to reduce the amount of coke used in a waste gasification and melting furnace, the following problems occur: There is. That is, in Patent Document 2, the tip of the main tuyere where the fuel gas and oxygen-enriched air are blown out is located in the coke floor and faces the coke deposit layer. The gas cannot be mixed with oxygen-enriched air and burned efficiently. In other words, the space for mixing oxygen-enriched air and fuel gas from the main tuyere into the melting furnace is blocked by unmelted slag or low-temperature coke in the coke bed and is not formed. Therefore, there is a problem that stable combustion may not be performed in a sufficiently mixed state in the coke bed.

また、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収したダストを溶融処理するため、該ダストを主羽口からコークス床に吹き込むことも併せて行いたい場合には、特許文献2には、酸素富化空気、ダスト、燃料ガスを吹き込む適切な機構が開示されておらず、この点でも問題がある。   In addition, in order to melt the dust discharged and recovered from the waste gasification melting furnace and to blow it into the coke floor from the main tuyere, Patent Document 2 discloses oxygen enrichment. An appropriate mechanism for blowing air, dust and fuel gas is not disclosed, and there is a problem also in this respect.

本発明は、このような事情に鑑み、燃料ガスと酸素含有ガスとを十分に混合して羽口へ吹き込める混合気体吹込装置及び方法そしてこれを用いる廃棄物ガス化溶融装置及び方法を提供することを課題とする。   In view of such circumstances, the present invention provides a mixed gas blowing apparatus and method for thoroughly mixing fuel gas and oxygen-containing gas and blowing them into the tuyere, and a waste gasification and melting apparatus and method using the mixed gas blowing apparatus and method. This is the issue.

上述した課題は、本発明によると、装置そして方法に関し次のように構成することで解決される。燃焼のために廃棄物溶融炉に混合気体を吹き込む装置としては、混合気体吹込装置そしてこれを有する廃棄物ガス化溶融炉、さらに方法としては、混合気体吹込方法そしてこれを用いる廃棄物ガス化溶融方法として、次のごとく構成される。   According to the present invention, the above-described problems can be solved by configuring the apparatus and method as follows. As a device for injecting a mixed gas into a waste melting furnace for combustion, a mixed gas blowing device and a waste gasification melting furnace having the mixed gas, and further as a method, a mixed gas blowing method and a waste gasification melting using the same The method is configured as follows.

<混合気体吹込装置>
本発明に係る混合気体吹込装置は、コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素含有ガスと燃料ガスとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む。
<Mixed gas blowing device>
The mixed gas blowing apparatus according to the present invention is a mixed gas in which an oxygen-containing gas and a fuel gas are mixed into a coke bed of a waste gasification melting furnace that thermally decomposes waste in a furnace having a coke bed and melts the residue. Are blown from the tuyere provided in the furnace body of the waste gasification melting furnace.

かかる混合気体吹込装置において、本発明では、上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管を有し、上記送気管は、外管と内管とを有する二重管構造をなしていて、酸素含有ガスが上記外管にそして燃料ガスが上記内管に供給され、酸素含有ガスの流速が燃料ガスの流速よりも大きくなっていることを特徴としている。   In such a mixed gas blowing device, in the present invention, it has an air supply pipe that is connected to the tuyere and sends the mixed gas into the furnace body, and the air supply pipe has a double tube structure having an outer tube and an inner tube. The oxygen-containing gas is supplied to the outer tube and the fuel gas is supplied to the inner tube, and the flow rate of the oxygen-containing gas is larger than the flow rate of the fuel gas.

<廃棄物ガス化溶融炉>
廃棄物ガス化溶融炉は、上述した本発明の混合気体吹込装置を備えることにより構成される。
<Waste gasification melting furnace>
The waste gasification and melting furnace is configured by including the above-described mixed gas blowing apparatus of the present invention.

<混合気体吹込方法>
本発明に係る混合気体吹込装置は、コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素含有ガスと燃料ガスとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む。
<Mixed gas injection method>
The mixed gas blowing apparatus according to the present invention is a mixed gas in which an oxygen-containing gas and a fuel gas are mixed into a coke bed of a waste gasification melting furnace that thermally decomposes waste in a furnace having a coke bed and melts the residue. Are blown from the tuyere provided in the furnace body of the waste gasification melting furnace.

かかる混合気体吹込方法において、本発明では、上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管が接続されており、上記送気管は、外管と内管とを有する二重管構造をなしていて、該外管に酸素含有ガスをそして上記内管に燃料ガスを、酸素含有ガスの流速が燃料ガスの流速よりも大きくなるように供給することを特徴としている。   In this mixed gas blowing method, in the present invention, an air supply pipe connected to the tuyere and sending the mixed gas into the furnace body is connected, and the air supply pipe has a double tube structure having an outer tube and an inner tube. The oxygen-containing gas is supplied to the outer tube, and the fuel gas is supplied to the inner tube so that the flow rate of the oxygen-containing gas is higher than the flow rate of the fuel gas.

<廃棄物ガス化溶融方法>
本発明において、廃棄物ガス化溶融方法は、溶融炉に対して上述の混合気体吹込方法により混合気体を吹き込むこととして構成され、上述の混合気体吹込方法によって廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ向け炉体内に混合気体を吹き込んで、廃棄物を熱分解し残渣を溶融することを特徴としている。
<Waste gasification and melting method>
In the present invention, the waste gasification and melting method is configured to inject a mixed gas into the melting furnace by the above-described mixed gas blowing method, and to the coke bed of the waste gasification and melting furnace by the above-described mixed gas blowing method. It is characterized in that a mixed gas is blown into the furnace body and the waste is pyrolyzed to melt the residue.

このような、混合気体吹込装置及び方法そして廃棄物ガス化溶融炉及び溶融方法によると、二重管構造をなす送気管の外管に供給される酸素含有ガスの流速が、内管に供給される燃料ガスの流速よりも大きくなっているので、両者の流速差に起因して、外管から吹き出した酸素含有ガス及び内管から吹き出した燃料ガスのそれぞれの流れに乱れが生じ、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合が促進される。この結果、混合気体は炉内に至るまでの間に十分混合されるので、混合気体中の燃料ガスが炉内のコークス床で良好に燃焼する。   According to such a mixed gas blowing apparatus and method, and a waste gasification melting furnace and melting method, the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the outer pipe of the air feeding pipe having a double pipe structure is supplied to the inner pipe. As a result, the flow of the oxygen-containing gas blown out from the outer tube and the flow of the fuel gas blown out from the inner tube are disturbed due to the difference between the flow rates of the two. And fuel gas mixing is promoted. As a result, the mixed gas is sufficiently mixed before reaching the furnace, so that the fuel gas in the mixed gas burns well in the coke bed in the furnace.

本発明は、以上のように、二重管構造をなす送気管の外管に供給される酸素含有ガスの流速が、内管に供給される燃料ガスの流速よりも大きくなっているので、両者の流速差に起因して、外管から吹き出した酸素含有ガス及び内管から吹き出した燃料ガスのそれぞれの流れに乱れが生じ、酸素含有ガスと燃料ガスとの混合が促進される。この結果、混合気体は炉内に至るまでの間に十分混合されるので、混合気体中の燃料ガスが炉内のコークス床で良好に燃焼する。このようにして、燃料ガスをコークスの一部の代替として用い、燃焼熱を溶融熱源として用いることが効率よくできるため、コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することができる。   In the present invention, as described above, the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the outer pipe of the air supply pipe having the double pipe structure is larger than the flow speed of the fuel gas supplied to the inner pipe. Due to the difference in flow velocity, the flow of the oxygen-containing gas blown out from the outer tube and the fuel gas blown out from the inner tube are disturbed, and the mixing of the oxygen-containing gas and the fuel gas is promoted. As a result, the mixed gas is sufficiently mixed before reaching the furnace, so that the fuel gas in the mixed gas burns well in the coke bed in the furnace. In this way, it is possible to efficiently use the fuel gas as a substitute for a part of coke and use the combustion heat as a melting heat source, so the amount of coke used can be reduced and the amount of carbon dioxide emissions can be reduced.

本発明の一実施形態としての廃棄物ガス化溶融装置の概要構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the waste gasification melting apparatus as one Embodiment of this invention. 図1装置における主羽口についての拡大断面図である。It is an expanded sectional view about the main tuyere in the FIG. 1 apparatus. 図2の主羽口に接続される混合気体吹込装置の主要部を示しており、送気管の軸線を含む面での断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the mixed gas blowing device connected to the main tuyere of FIG. 2 and including the axis of the air supply pipe.

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、シャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉に燃料としてコークスと燃料ガスを供給し、廃棄物を炉体内で熱分解し、残渣を溶融するコークス床へ酸素含有ガスと、燃料ガスと、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収されたダストとを混合した混合気体を羽口から吹き込む混合気体吹込装置を有することを特徴としているが、これらの特徴についての説明に先立ち、図1にもとづき、このシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉の概要構成を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, coke and fuel gas are supplied as fuel to the shaft furnace type waste gasification and melting furnace, the waste is thermally decomposed in the furnace, and the oxygen-containing gas, fuel gas, In addition, it is characterized by having a mixed gas blowing device for blowing a mixed gas mixed with the dust discharged and recovered from the waste gasification melting furnace from the tuyere. Prior to explanation of these features, FIG. First, the general configuration of this shaft furnace type waste gasification melting furnace will be described.

図1に示される本発明の一実施形態で採用されているシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉には、ガス化溶融炉1の炉上部に、処理対象物としての廃棄物、燃料としてのコークス、スラグの成分調整材としての石灰石を炉内へ投入するための投入口2が設けられ、また、上部側方には炉内のガスを炉外へ排出するためのガス排出口3が設けられている。また、ガス化溶融炉1の炉底部には溶融スラグと溶融金属を排出するための出滓口4が設けられている。   A shaft furnace type waste gasification and melting furnace employed in an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes waste as a processing object and coke as fuel in the upper part of the gasification and melting furnace 1. An inlet 2 for introducing limestone as a slag component adjusting material into the furnace is provided, and a gas outlet 3 for exhausting the gas in the furnace to the outside of the furnace is provided on the upper side. ing. In addition, an outlet 4 for discharging molten slag and molten metal is provided at the bottom of the gasification melting furnace 1.

シャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、そのガス化溶融炉1の内部空間が縦方向で3つの領域に大別されていて、下方から、炉下部に形成された下部シャフト部I、その上に位置する中部シャフト部II、上部に形成されたフリーボード部IIIを有する領域となっている
。これらの各部I,II,IIIは、それぞれ次のような機能を有する領域となっている。す
なわち、下部シャフト部Iは、堆積されたコークスでコークス床を形成し、コークスを燃焼させて高温燃焼帯を形成する領域、中部シャフト部IIは、この高温燃焼帯上に投入された廃棄物の堆積により形成された廃棄物層の廃棄物を熱分解させる領域、フリーボード部IIIは、生成した可燃性ガスを部分燃焼させる領域である。
In the shaft furnace type waste gasification and melting furnace, the internal space of the gasification and melting furnace 1 is roughly divided into three regions in the vertical direction. This is a region having a middle shaft portion II located at the top and a free board portion III formed at the top. Each of these parts I, II, and III is an area having the following functions. That is, the lower shaft portion I forms a coke floor with the deposited coke and burns the coke to form a high-temperature combustion zone, and the middle shaft portion II is a waste of the waste put on the high-temperature combustion zone. A region where the waste of the waste layer formed by deposition is thermally decomposed, the free board part III, is a region where the generated combustible gas is partially combusted.

廃棄物ガス化溶融炉1の上方には、都市ごみ等の廃棄物、コークス、生成するスラグの成分調整材として使用する石灰石をそれぞれ供給する供給装置(図示せず)が配設されており、この供給装置から供給された廃棄物、コークス、石灰石は搬送コンベア(図示せず)により搬送され炉上部の上記投入口2から炉内に投入される。   Above the waste gasification and melting furnace 1, a supply device (not shown) for supplying waste such as municipal waste, coke, and limestone used as a component adjusting material for slag to be generated is disposed. Waste, coke, and limestone supplied from this supply device are transported by a transport conveyor (not shown) and charged into the furnace through the charging port 2 at the top of the furnace.

廃棄物ガス化溶融炉に形成された上記下部シャフト部I、中部シャフト部II、フリーボード部IIIの各部に対して、それぞれ酸素含有ガスを吹き込む羽口が炉壁に設けられている。すなわち、下部シャフト部Iには、堆積されたコークスを燃焼させて高温燃焼帯を形成し、熱分解残渣を溶融するための混合気体を吹き込む主羽口5が設けられ、中部シャフト部IIには、投入されて堆積された廃棄物を部分燃焼させると共に廃棄物を緩やかに流動させながら熱分解、燃焼させるための空気を吹き込む副羽口6が設けられ、フリーボード部IIIには、廃棄物が熱分解して生成した可燃性ガスを部分燃焼させて炉内部を所定温度に維持するための空気を吹き込む三段羽口7が設けられている。   A tuyere for blowing oxygen-containing gas is provided on the furnace wall for each of the lower shaft portion I, the middle shaft portion II, and the freeboard portion III formed in the waste gasification melting furnace. That is, the lower shaft portion I is provided with a main tuyere 5 that burns the deposited coke to form a high-temperature combustion zone and blows a gas mixture for melting the pyrolysis residue, and the middle shaft portion II In addition, a sub tuyere 6 is provided to blow in air for causing thermal decomposition and combustion while causing the waste deposited and deposited to partially burn and slowly flow the waste. A three-stage tuyere 7 for blowing air for partially burning the combustible gas generated by pyrolysis and maintaining the inside of the furnace at a predetermined temperature is provided.

ガス排出口3に二次燃焼室10が接続して設けられており、廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスを燃焼する。二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口11が設けられている。また、この二次燃焼室10には、該二次燃焼室10で可燃性ガスを燃焼した燃焼ガスから熱回収するボイラ12が隣接して設けられている。   A secondary combustion chamber 10 is connected to the gas discharge port 3 and burns combustible gas generated by pyrolyzing waste. An air blowing port 11 for blowing air for secondary combustion is provided. Further, the secondary combustion chamber 10 is provided with a boiler 12 adjacent to which heat is recovered from the combustion gas obtained by burning the combustible gas in the secondary combustion chamber 10.

また、ボイラ12からの排気は、排気管13で排出され、後流側に設けられた減温装置や集塵機、さらには排ガス処理装置(いずれも図示せず)を経て無害化された後に大気に放出されるようになっている。   Exhaust gas from the boiler 12 is exhausted through an exhaust pipe 13 and is detoxified through a temperature reducing device, a dust collector, and an exhaust gas treatment device (both not shown) provided on the downstream side. To be released.

排ガスに含まれていて、上記二次燃焼室10とボイラ12で落下したダストは、該二次燃焼室10とボイラ12から排出され、上記集塵機で集塵されたダストとともに、ダスト帰還路15を経てガス化溶融炉1の側方上方位置に設けられたダスト貯留槽16へもたらされた後に、ダスト貯留槽16の下部出口に設けられたロータリバルブ16Aを経て、主羽口5に取り付けられた後述の送気管22に設けられた後述のダスト供給管23へ接続されていて、ダストが炉内へ供給帰還されるようになっている。このダストの主羽口5への供給については、後に再度説明する。   Dust contained in the exhaust gas and falling in the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12 is discharged from the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12, and together with the dust collected by the dust collector, passes through the dust return path 15. After being brought to the dust storage tank 16 provided at the upper side position of the gasification melting furnace 1, it is attached to the main tuyere 5 through a rotary valve 16 A provided at the lower outlet of the dust storage tank 16. Further, it is connected to a dust supply pipe 23 described later provided in an air supply pipe 22 described later, so that dust is fed back to the furnace. This supply of dust to the main tuyere 5 will be described later again.

ガス化溶融炉1の炉壁1Aの下部に設けられた主羽口5は、図2に見られるごとく、該炉壁1Aに形成された段状テーパ貫通孔1Bに取り付けられた円錐状外周面をもつ口金状の保持体18を有している。該保持体18は、下述する混合気体吹込装置20の送気管22の先端に取り付けられた先端取付部21を保持する。   The main tuyere 5 provided in the lower part of the furnace wall 1A of the gasification melting furnace 1 has a conical outer peripheral surface attached to a stepped taper through hole 1B formed in the furnace wall 1A as seen in FIG. It has a base-like holding body 18 having The holding body 18 holds a tip attachment portion 21 attached to the tip of an air supply tube 22 of the mixed gas blowing device 20 described below.

上記先端取付部21は外径面21Aがテーパ状をなし、また円筒状貫通孔21Bが形成されている。該貫通孔21Bの内径面には耐摩耗材層21Cが設けられている。貫通孔21Bは大外径端側で段状に大内径をなす係止部21B−1を有している。かかる先端取付部21を保持する上記保持体18は、既述のように円錐椀状をなしその底部(図にて右端部)には保持孔18Aが形成されている。該保持孔18Aは上記先端取付部21の外径面の大径端部と適合するテーパ孔をなしていて、このテーパ孔で上記先端取付部21の外径面と接面して該先端取付部21を保持している。このように、保持体18で保持される先端取付部21は炉体の炉壁1Aに取り付けられた上記保持体18により保持された状態で、該先端取付部21の小外径端側先端が炉体内に突入して位置する。かかる保持体18と先端取付部21のうちの少なくとも保持体18は水冷されるが、その形式は公知なので、ここでは水冷のための形態についての説明は省略する。   The tip mounting portion 21 has an outer diameter surface 21A tapered and a cylindrical through hole 21B. A wear-resistant material layer 21C is provided on the inner diameter surface of the through hole 21B. The through hole 21B has a locking portion 21B-1 having a large inner diameter in a step shape on the large outer diameter end side. The holding body 18 that holds the tip mounting portion 21 has a conical bowl shape as described above, and a holding hole 18A is formed at the bottom (right end in the drawing). The holding hole 18A forms a tapered hole that matches the large-diameter end portion of the outer diameter surface of the tip mounting portion 21, and the tapered hole comes into contact with the outer diameter surface of the tip mounting portion 21 to attach the tip mounting portion. The part 21 is held. As described above, the tip mounting portion 21 held by the holding body 18 is held by the holding body 18 attached to the furnace wall 1A of the furnace body, and the tip of the tip mounting portion 21 has a small outer diameter end side tip. Located in the furnace. At least the holding body 18 of the holding body 18 and the tip mounting portion 21 is water-cooled, but since its type is known, the description of the form for water cooling is omitted here.

先端取付部21が先端に設けられた送気管22を有する混合気体吹込装置20は、図3に見られるように、外管26内に同心に内管27が配された二重管構造をなし、内管27の先端開口は外管26の先端開口よりも手前の左方(上流側)に位置している。外管26には、空気に酸素を混入させて得られた酸素含有ガスとしての酸素富化空気(例えば、酸素濃度が45〜55%)が供給されていて下流に向け流れている。一方、内管27には、LNG等の燃料ガスが下流に向け流れている   As shown in FIG. 3, the mixed gas blowing device 20 having the air supply tube 22 provided with the tip attachment portion 21 at the tip has a double tube structure in which an inner tube 27 is disposed concentrically within the outer tube 26. The tip opening of the inner tube 27 is located on the left side (upstream side) before the tip opening of the outer tube 26. The outer pipe 26 is supplied with oxygen-enriched air (for example, an oxygen concentration of 45 to 55%) as an oxygen-containing gas obtained by mixing oxygen into the air and flows downstream. On the other hand, in the inner pipe 27, a fuel gas such as LNG flows downstream.

外管26は、その周方向での一箇所で該外管26の上面位置に分枝口が形成されていて、該分枝口はダスト供給口23Aとして用いられている。上記ダスト供給口23Aには、ダスト帰還路15の一部をなしダストを送気管22へ供給するダスト供給管23が接続されている。   The outer tube 26 has a branch port formed at one position in the circumferential direction at the upper surface position of the outer tube 26, and the branch port is used as a dust supply port 23A. A dust supply pipe 23 that forms part of the dust return path 15 and supplies dust to the air supply pipe 22 is connected to the dust supply port 23A.

外管26には、上記ダスト供給口23Aからダストが供給されるので、下流側に向け流れるダストによって管内壁が摩耗等の損傷を受けないように、該外管の管内壁面が、上記ダスト供給口23Aの位置から下流側範囲に耐摩耗材料でコーティングされた耐摩耗材層26Aを有している。該耐摩耗材層26Aは外管26の下流側の先端まで及んでいて、該外管26の先端に取り付けられている円錐状の先端取付部21の内径面に形成されている耐摩耗材層21Cと連続している(図2参照)。このような、耐摩耗材層21C,26Aは、例えば、セラミックあるいは耐摩耗性クラッド鋼で形成できる。セラミックとしては、例えば、窒化珪素、ジルコニア、アルミナのうちの少なくとも一つを使用する。また、この耐摩耗材層は、各管の内径面にコーティングして形成することも、あるいは耐摩耗材の肉厚10mm程度のスリーブを各管内に挿入して形成することもできる。特に、耐摩耗性クラッド鋼の場合は、管全体を該耐摩耗性クラッド鋼製としてもよい。耐摩耗材スリーブを用いる場合、耐摩耗材スリーブは、外管26においては、モルタル等により管内径面と固着されるようにすることができる。   Since dust is supplied to the outer tube 26 from the dust supply port 23A, the inner wall surface of the outer tube is provided with the dust supply so that the inner wall of the tube is not damaged by wear or the like due to dust flowing toward the downstream side. A wear-resistant material layer 26A coated with a wear-resistant material is provided in the downstream range from the position of the opening 23A. The wear-resistant material layer 26 </ b> A extends to the downstream end of the outer tube 26, and the wear-resistant material layer 21 </ b> C is formed on the inner diameter surface of the conical tip mounting portion 21 attached to the distal end of the outer tube 26. It is continuous (see FIG. 2). Such wear-resistant material layers 21C and 26A can be formed of, for example, ceramic or wear-resistant clad steel. As the ceramic, for example, at least one of silicon nitride, zirconia, and alumina is used. The wear-resistant material layer can be formed by coating the inner diameter surface of each tube, or can be formed by inserting a sleeve having a thickness of about 10 mm of the wear-resistant material into each tube. In particular, in the case of wear-resistant clad steel, the entire tube may be made of the wear-resistant clad steel. When the wear resistant material sleeve is used, the wear resistant material sleeve can be fixed to the inner diameter surface of the tube by mortar or the like in the outer tube 26.

本実施形態では、外管26を流れる酸素富化空気の流速Vが、内管27を流れる燃料ガスの流速Vよりも大きくなるように、酸素富化空気及び燃料ガスがそれぞれ供給されている。酸素富化空気の流速Vと燃料ガスの流速Vの比(V/V)は、1.7〜6.2となっていることが好ましい。例えば、酸素富化空気の流速Vは40〜124m/sec、燃料ガスの流速Vは20〜23m/secに設定される。 In the present embodiment, the oxygen-enriched air and the fuel gas are respectively supplied so that the flow velocity V 1 of the oxygen-enriched air flowing through the outer tube 26 is larger than the flow velocity V 2 of the fuel gas flowing through the inner tube 27. Yes. The ratio of the flow velocity V 2 of the oxygen-enriched air velocity V 1 and the fuel gas (V 1 / V 2), it is preferable that a 1.7 to 6.2. For example, the flow velocity V 1 of the oxygen-enriched air 40~124m / sec, the flow velocity V 2 of the fuel gas is set to 20~23m / sec.

本実施形態では、このように酸素富化空気と燃料ガスとに流速差を設けているので、外管26内の先端域、すなわち送気管22の軸線方向にて内管27の先端開口から外管26の先端開口までの範囲に形成された空間で、外管26の酸素富化空気及びダストと内管27から吹き出した燃料ガスとのそれぞれの流れに乱れが生じる。したがって、外管26の先端域で酸素富化空気、ダストそして燃料ガスが十分に混合されて混合気体が形成される。この混合気体は、先端取付部21の貫通孔21B(図2参照)の先端から炉内へ吹き込まれることとなる。   In the present embodiment, since the flow velocity difference is provided between the oxygen-enriched air and the fuel gas in this way, the tip region in the outer tube 26, that is, the axial direction of the air feeding tube 22, the outer end from the tip opening of the inner tube 27 Disturbances occur in the flow of oxygen-enriched air and dust in the outer tube 26 and the fuel gas blown out from the inner tube 27 in the space formed in the range up to the tip opening of the tube 26. Therefore, oxygen-enriched air, dust, and fuel gas are sufficiently mixed in the distal end region of the outer tube 26 to form a mixed gas. This mixed gas is blown into the furnace from the tip of the through hole 21B (see FIG. 2) of the tip mounting portion 21.

上記送気管22の先端に取り付けられた先端取付部21は、その先端開口が炉内にあって高温燃焼帯のコークス床に直面しているので、気体はこの先端取付部21から吹き出した後コークス粒間を流通できるといえども、コークス粒から大きな通気抵抗を受けることとなり、炉内では混合が十分に行える状況ではない。この点で、本実施形態では、炉内に吹き込まれる前に外管26内の先端域で混合気体が形成されるので、気体の混合に何ら支障となるものは存在しておらず、混合気体は主羽口5に至るまでの間で十分混合された状態で、主羽口5から炉内のコークス床へ吹き込まれる。したがって、燃料ガスはコークス床で良好に燃焼する。   The tip attachment portion 21 attached to the tip of the air supply pipe 22 has a tip opening in the furnace and faces the coke bed in the high temperature combustion zone. Even though it can circulate between the grains, it will receive a large ventilation resistance from the coke grains, and it is not in a situation where mixing can be sufficiently performed in the furnace. In this respect, in this embodiment, since the mixed gas is formed in the tip region in the outer tube 26 before being blown into the furnace, there is nothing that hinders gas mixing, and the mixed gas Is blown from the main tuyere 5 into the coke floor in the furnace in a sufficiently mixed state up to the main tuyere 5. Therefore, the fuel gas burns well in the coke bed.

このように構成される本実施形態装置では、廃棄物のガス化溶融処理は次の要領で行われる。   In the present embodiment configured as described above, the waste gasification and melting treatment is performed as follows.

供給装置からの廃棄物、コークス、石灰石がガス化溶融炉1の上部に設けられた投入口2を経て、それぞれ所定量ずつ炉内へ投入され、主羽口5、副羽口6、及び三段羽口7から、それぞれ酸素富化空気又は空気が炉内へ吹き込まれる。特に、主羽口5からは、既述したように混合気体吹込装置20の送気管22で生成された酸素富化空気と燃料ガスそしてダストを送気管22内で混合して得られた混合気体が炉内へ吹き込まれる。上記投入口2から投入された廃棄物は、炉内で中部シャフト部IIに堆積して廃棄物層を形成し、下部シャフト部Iの高温燃焼帯から上昇してくる高温ガス及び副羽口から吹き込まれる空気によって乾燥され、次いで部分燃焼および熱分解される。熱分解により生成した可燃性ガスは、フリーボード部IIIにて、三段羽口7から吹き込まれる空気により一部が燃焼され、フリーボード部IIIが850℃以上の高温の還元雰囲気に保たれ、有害ガスとタール分を分解させる処理が施され、可燃性ガスを含むガスは炉外に設けられた二次燃焼室10へ送られ二次燃焼され、ボイラ12でその燃焼ガスから熱回収される。   Waste, coke, and limestone from the supply device are respectively introduced into the furnace by a predetermined amount through the inlet 2 provided in the upper portion of the gasification melting furnace 1, and main tuyere 5, sub tuyere 6, and three From the stage tuyere 7, oxygen-enriched air or air is blown into the furnace. In particular, from the main tuyere 5, as described above, the mixed gas obtained by mixing the oxygen-enriched air, fuel gas, and dust generated in the air supply pipe 22 of the gas mixture blowing apparatus 20 in the air supply pipe 22. Is blown into the furnace. The waste introduced from the inlet 2 is deposited on the middle shaft part II in the furnace to form a waste layer, and from the high temperature gas and sub tuyere rising from the high temperature combustion zone of the lower shaft part I. It is dried by blown air and then partially burned and pyrolyzed. The combustible gas generated by pyrolysis is partly combusted by the air blown from the three-stage tuyere 7 in the free board part III, and the free board part III is kept in a high-temperature reducing atmosphere of 850 ° C. or higher. A process for decomposing toxic gas and tar content is performed, and a gas containing a combustible gas is sent to a secondary combustion chamber 10 provided outside the furnace and subjected to secondary combustion, and heat is recovered from the combustion gas in a boiler 12. .

コークスは下部シャフト部Iに下降して高温燃焼帯(コークス床)を形成する。廃棄物層で廃棄物が熱分解した残渣は下降し、下部シャフト部Iのコークス床に達する。熱分解残渣(灰分、不燃物)は、コークス床でコークスと燃料ガスの燃焼により加熱され、溶融し溶融スラグと溶融金属になる。溶融スラグと溶融金属は出滓口4から排出され、炉外に設けられた水砕装置に供給され冷却固化され、冷却固化された水砕スラグと水砕金属が回収される。一方、主羽口5から吹き込まれた混合気体中のダストは主羽口5から高温燃焼帯へ達すると、溶融して熱分解残渣の溶融物とともに炉底部の出滓口4から抜き出される。このように、ダストを溶融処理することにより減容化して、埋立処分量を大幅に削減される。   The coke descends to the lower shaft portion I to form a high temperature combustion zone (coke bed). The residue resulting from the thermal decomposition of the waste in the waste layer descends and reaches the coke floor of the lower shaft portion I. Pyrolysis residue (ash content, incombustible material) is heated by the combustion of coke and fuel gas in the coke bed and melts into molten slag and molten metal. The molten slag and molten metal are discharged from the tap 4 and supplied to a water granulating device provided outside the furnace, cooled and solidified, and the cooled and solidified granulated slag and granulated metal are recovered. On the other hand, when the dust in the mixed gas blown from the main tuyere reaches the high temperature combustion zone from the main tuyere 5, it is melted and extracted from the outlet 4 at the bottom of the furnace together with the molten pyrolysis residue. In this way, the volume of the landfill is reduced by melting the dust, thereby greatly reducing the amount of landfill disposal.

本実施形態では外管26の酸素富化空気とダストは、外管26の先端域で内管27の酸素と混合された状態で炉内に吹き込まれる。そのため、燃料ガスは羽口から炉内へ吹き出される前に酸素富化空気そしてダストと十分に混合された混合気体状態となっていて、コークス床での燃料ガスの燃焼が良好に行われる。このようにして、燃料ガスをコークスの一部の代替として用い、燃焼熱を溶融熱源として用いることが効率よくできるため、コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することができる。   In the present embodiment, the oxygen-enriched air and dust in the outer tube 26 are blown into the furnace in a state of being mixed with oxygen in the inner tube 27 in the distal end region of the outer tube 26. Therefore, the fuel gas is in a mixed gas state that is sufficiently mixed with oxygen-enriched air and dust before being blown out from the tuyere into the furnace, and the fuel gas is burned well in the coke bed. In this way, it is possible to efficiently use the fuel gas as a substitute for a part of coke and use the combustion heat as a melting heat source, so the amount of coke used can be reduced and the amount of carbon dioxide emissions can be reduced.

本発明において、混合気体吹込装置20は図3の形態に限定されず、種々変形が可能である。例えば、酸素含有ガスとして、酸素富化空気に代えて空気を用いてもよい。また、送気管にダストを供給することは必須ではなく、ダストを供給しない場合には、ダスト貯留槽等の設備や外管内壁面の耐摩耗材層は不要となる。   In the present invention, the mixed gas blowing device 20 is not limited to the form shown in FIG. 3, and various modifications are possible. For example, air may be used as the oxygen-containing gas instead of oxygen-enriched air. In addition, it is not essential to supply dust to the air supply pipe. When dust is not supplied, facilities such as a dust storage tank and a wear-resistant material layer on the inner wall surface of the outer pipe are not necessary.

また、図3の形態では、内管27の先端開口が外管26の先端開口よりも上流側に位置していることとしたが、これに代えて、内管27と先端開口と外管26の先端開口を送気管22の軸線方向で同位置となるようにしてもよい。このような形態では、外管26から吹き出した酸素富化空気及びダストと内管27から吹き出した燃料ガスとは、先端取付部21内で混合される。   In the embodiment of FIG. 3, the distal end opening of the inner tube 27 is positioned upstream of the distal end opening of the outer tube 26. Instead, the inner tube 27, the distal end opening, and the outer tube 26 are replaced. The tip opening may be at the same position in the axial direction of the air supply tube 22. In such a form, the oxygen-enriched air and dust blown out from the outer tube 26 and the fuel gas blown out from the inner tube 27 are mixed in the tip mounting portion 21.

1 廃棄物ガス化溶融炉
5 (主)羽口
20 混合気体吹込装置
22 送気管
23A ダスト供給口
26 外管
27 内管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste gasification melting furnace 5 (Main) tuyere 20 Mixed gas blowing apparatus 22 Air supply pipe 23A Dust supply port 26 Outer pipe 27 Inner pipe

Claims (4)

コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素含有ガスと燃料ガスとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む混合気体吹込装置において、
上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管を有し、上記送気管は、外管と内管とを有する二重管構造をなしていて、酸素含有ガスが上記外管にそして燃料ガスが上記内管に供給され、酸素含有ガスの流速が燃料ガスの流速よりも大きくなっていることを特徴とする混合気体吹込装置。
A mixed gas of oxygen-containing gas and fuel gas is mixed into the coke bed of a waste gasification and melting furnace that pyrolyzes waste and melts the residue in a furnace having a coke bed. In the mixed gas blowing device that blows from the tuyere provided in the furnace body,
It has an air supply pipe connected to the tuyere to send the mixed gas into the furnace, and the air supply pipe has a double pipe structure having an outer pipe and an inner pipe, and an oxygen-containing gas is supplied to the outer pipe. And the fuel gas is supplied to the said inner pipe, The mixed gas blowing apparatus characterized by the flow velocity of oxygen-containing gas being larger than the flow velocity of fuel gas.
請求項1に記載の混合気体吹込装置を備えることを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。   A waste gasification melting furnace comprising the mixed gas blowing device according to claim 1. コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素含有ガスと燃料ガスとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む混合気体吹込方法において、
上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管が接続されており、上記送気管は、外管と内管とを有する二重管構造をなしていて、該外管に酸素含有ガスをそして上記内管に燃料ガスを、酸素含有ガスの流速が燃料ガスの流速よりも大きくなるように供給することを特徴とする混合気体吹込方法。
A mixed gas of oxygen-containing gas and fuel gas is mixed into the coke bed of a waste gasification and melting furnace that pyrolyzes waste and melts the residue in a furnace having a coke bed. In the mixed gas blowing method for blowing from the tuyere provided in the furnace body,
An air supply pipe connected to the tuyere and sending the mixed gas into the furnace is connected, and the air supply pipe has a double pipe structure having an outer pipe and an inner pipe, and the outer pipe contains oxygen. A method of injecting a gas and supplying a fuel gas to the inner pipe so that a flow rate of an oxygen-containing gas is larger than a flow rate of the fuel gas.
請求項3に記載の混合気体吹込方法によって廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ向け炉体内に混合気体を吹き込んで、廃棄物を熱分解し残渣を溶融することを特徴とする廃棄物ガス化溶融方法。   Waste gasification characterized in that the mixed gas is blown into the furnace body toward the coke floor of the waste gasification melting furnace by the mixed gas blowing method according to claim 3 to thermally decompose the waste and melt the residue. Melting method.
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