JP3502957B2 - 加圧流動層ボイラの緊急停止方法 - Google Patents
加圧流動層ボイラの緊急停止方法Info
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Description
急停止方法に係り、特に、蒸気発生用伝熱管を有する加
圧流動層ボイラの緊急停止方法に関する。
を備えた複合発電システムにおいては、スチームタービ
ンとガスタービンに熱エネルギーを供給するために、加
圧流動層ボイラが用いられている。この流動層ボイラ
は、圧力容器内に燃焼器が収納されており、燃焼器内に
は流動媒体による粒子層が形成され、この粒子層内に伝
熱管が収納されている。そして燃焼器の粒子層には石炭
粒子等の燃料が供給されて燃焼され、伝熱管内の水を加
熱して蒸気をスチームタービンへ送給し、燃焼に伴う排
出ガスをガスタービンへ送給するようになっている。
て、発電系統に異常が生じスチームタービンの駆動を停
止する緊急停止時には、スチームタービンから伝熱管へ
送給される水の供給が停止されるので、そのままの状態
では伝熱管が温度上昇によって破壊する恐れがある。こ
のため、緊急停止時の運転として、燃焼器への燃料の供
給を停止することが行われている。しかし、燃焼器への
燃料の供給を停止しても、流動層内にすでに存在する石
炭粒子等の燃料が燃焼を続け、また流動媒体が保有する
熱量により流動層内の温度の低下が極めて緩慢であり、
流動層内に設置された伝熱管の保護が必要とされてい
る。特に、スチームタービンの駆動が停止されたときに
は伝熱管への水の供給が停止されるため、伝熱管の温度
上昇による破壊を防ぐことが必要とされている。
る手段として、流動層ボイラの緊急停止時に、流動層内
へボイラ内の蒸気、あるいは不活性ガスを供給する方
法、例えば、特開昭63−54961号公報に記載され
ている方法が知られている。一方、熱を保有している流
動媒体を抜き出し、流動媒体と伝熱管との接触を断つ方
法としては、特開昭56−61507号公報記載されて
いるように、流動層内に不活性性ガスを供給し、流動媒
体の流動状態を保ったまま粒子を抜き出す方法が提案さ
れている。また特開昭57−49702号公報に記載さ
れているように、炉壁垂直方向に複数の粒子抜き出し管
を備えた多段流動層ボイラを用いたものが知られてい
る。
は、緊急停止時に蒸気あるいは不活性ガスを流動層内へ
供給しているが、流動層の流動状態を保つために、多量
のガスの供給が必要となり、そのためのガスの貯蔵施設
あるいは供給装置が大規模になり、またガス供給用の動
力も大きなものが必要となる。更に流動媒体が常に流動
状態にあるので、流動状態にある粒子層から伝熱管への
熱伝達係数は、流動媒体の移動が停止されて粒子層が固
定層を形成したときと較べ10倍以上大きく、伝熱管の
加熱を加速することになる。また、粒子抜き出し用の特
殊装置を用いたのでは、ボイラ構造の複雑化とコストア
ップを招くことになる。
ネルギー循環系の緊急停止時に、流動媒体から伝熱管へ
の伝熱を速やかに停止することができる加圧流動層ボイ
ラの緊急停止方法を提供することにある。
に、本発明は、圧力容器内に収納された燃焼器の上部側
にガス排出口が形成され、燃焼器の底部側には空気供給
口と燃料供給口が形成され、燃焼器内底部に流動媒体に
よる粒子層が形成され、この粒子層内に伝熱管が収納さ
れ、伝熱管が圧力容器外部の熱エネルギー循環系に接続
された加圧流動層ボイラを備え、燃焼器内に空気供給口
から空気を供給すると共に燃料供給口から燃料を供給
し、空気により粒子層を流動層化した状態で燃焼を行う
ものにおいて、前記熱エネルギー循環系の緊急停止時
に、燃料と空気の供給を停止し、空気の供給停止に伴っ
て固定層となった粒子層内の流動媒体を燃焼器外へ抜き
出すことを特徴とする加圧流動層ボイラの緊急停止方法
を採用したものである。
合には、前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料
と空気の供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層
となった粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口から燃焼器
外へ抜き出すことができる。
形成され、流動媒体供給口と灰抜き出し口とを結ぶ配管
の途中に流動媒体貯留タンクが設けられている場合は、
前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料と空気の
供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となった
粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口から流動媒体貯留タ
ンクへ抜き出すことができる。
き出し口が形成され、各流動媒体供給口に流動媒体貯留
タンクと冷却流動媒体を貯留する補助流動媒体貯留タン
クが接続されている場合、次の2通りの方法を採用する
ことができる。
時に、燃料と空気の供給を停止し、空気の供給停止に伴
って固定層となった粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口
から流動媒体貯留タンクへ抜き出すと共に補助流動媒体
貯留タンク内の冷却用流動媒体を燃焼器内に供給するこ
と。
時に、燃料と空気の供給を停止し、空気の供給停止に伴
って固定層となった粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口
から燃焼器外へ抜き出すと共に補助流動媒体貯留タンク
内の冷却用流動媒体を燃焼器内に供給すること。
止時の制御を実行するに際して、燃料供給口から燃焼器
内に媒体粒子のみを供給することができる。
止時の制御を実行するに際しては、燃焼器内の流動媒体
のうち少なくとも加熱された流動媒体を全量燃焼器外へ
抜き出すことが望ましく、また、燃焼器内の流動媒体の
うち少なくとも加熱された流動媒体が伝熱管と接触しな
くなるまで、加熱された流動媒体を燃焼器外へ抜き出す
ことが望ましい。
動用スチームタービンの蒸気循環系で構成されていると
きは、前記スチームタービンの緊急停止時に、燃料と空
気の供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層とな
った粒子層内の流動媒体を燃焼器外へ抜き出すことがで
きる。
と空気の供給が停止され、空気の供給停止に伴って固定
層となった粒子層内の流動媒体を燃焼器外へ抜き出すよ
うにしているため、伝熱管は粒子層の流動が停止した固
定層状態の流動媒体と接触するため、伝熱管と流動媒体
との間の伝熱係数は低く抑えられ、流動媒体が保有して
いる熱によって伝熱管の温度が上昇するのを防止するこ
とができる。更に、燃焼器内の流動媒体を燃焼器外へ抜
き出すときに、燃焼器外部から冷却用の流動媒体を燃焼
器内へ供給したり、燃料供給口から燃焼器内に媒体粒子
のみを供給したりすると、粒子層内の温度を更に低下さ
せることができ、流動媒体から伝熱管への伝熱を速やか
に停止することができる。このため、伝熱管が温度上昇
によって高温腐食したり、破壊したりするのを防止する
ことができる。
明する。
から構成される複合発電システムに本発明を適応した加
圧流動層ボイラの一実施例を示す構成図である。図1に
おいて、円筒状に形成された圧力容器10内には燃焼器
12、流動媒体貯留タンク14などが収納されている。
燃焼器12は略筒状に形成されて、上部側が閉塞され、
底部側が開口されている。そして燃焼器12の上部側に
はガス排出口16が形成されており、このガス排出口1
6にはパイプ18が接続されている。このパイプ18は
サイクロン20を介してガスタービン22に接続されて
いる。即ち圧力容器10内の高温ガスをパイプ18、サ
イクロン20を介してガスタービン22へ送給するよう
になっている。このガスタービン22の駆動軸には圧縮
機24、発電機26が連結されており、ガスタービン2
2によって圧縮機24と発電機26が駆動されてるよう
になっている。そして、圧縮機24は空気28を圧縮
し、圧縮した空気28をパイプ30、空気供給弁32を
介して圧力容器10内へ送給するようになっている。
34が配置されており、この空気分散板34には複数の
空気供給口36が分散して形成されているとともに、空
気分散板34の略中央分には灰抜き出し口38が形成さ
れている。そして灰抜き出し口38には灰抜き出し管4
0が接続されており、この灰抜き出し管40の端部は圧
力容器10外まで延長され、灰抜き出し管40の管の途
中には灰抜き出し弁42が設けられている。更に灰抜き
出し管40の管の途中には流動媒体抜き出し用搬送管4
4が接続されており、この搬送管44の端部はタンク1
4の上部側に接続されている。また灰抜き出し管40と
搬送管44には流動媒体搬送用空気供給口46、48が
設けられ、各供給口46、48には開閉弁(図示省略)
が設けられており、通常の運転時には各供給口46、4
8が開閉弁によって閉塞されている。
34より上方には燃料供給口50、流動媒体供給口52
が形成されており、燃料供給管50には燃料供給管54
が接続されている。燃料供給管54の端部には混合機5
6が接続されており、燃料供給管54の管の途中には燃
料供給弁58が設けられている。混合機56は石炭供給
弁60を介して石炭粒子ホッパ62に接続されていると
ともに、石灰石供給弁64を介して石灰石ホッパ66に
接続されている。即ち、石灰石と石炭が混合機56で混
合され、混合された石炭と石灰石が燃料として燃料供給
口50から燃焼器12内に供給されるようになってい
る。
搬送管68と接続されており、搬送管68の端部はタン
ク14の底部に連結されている。タンク14内には流動
媒体70が貯留されており、タンク14内の流動媒体7
0が流動媒体供給口52から燃焼器12内に供給される
ようになっている。そして燃焼器12内に注入された流
動媒体70は石炭及び石灰石とともに空気分散板34上
に積層され、粒子層72を形成するようになっている。
粒子層72は燃焼器12の略中ほどまで形成され、燃焼
器12内の上方にはフリーボードとしての空間部が形成
されるようになっており、粒子層72内には伝熱管74
が収納されている。
ームタービン78と接続されており、スチームタービン
78の駆動軸は発電機80に接続されている。このパイ
プ76はスチームタービン78とともに熱エネルギー循
環系を構成するようになっており、伝熱管74にはスチ
ームタービン78から水が供給されるようになってい
る。そして、伝熱管74で加熱された水は蒸気となって
スチームタービン78ヘ送給され、スチームタービン7
8によって発電機80が駆動され、発電機80から発生
する電力が電力系統へ出力されるようになっている。
56から石炭及び石灰石が供給されるとともに、タンク
14から流動媒体70が注入されると、燃焼器12内に
粒子層72が形成される。更に圧縮機24から導入され
た空気28が空気供給弁32、ウインドボックス82、
空気供給口36を介して燃焼器12内に導入されると、
粒子層72が流動層を形成することになる。この状態で
点火が行われると、流動媒体70及び石炭などの粒子は
流動層を形成した状態で燃焼することになる。そしてこ
の燃焼によって伝熱管74が加熱され、伝熱管74に供
給された水が蒸気となってスチームタービン78へ送給
され、発電器80の発電が行われる。この燃焼によって
燃焼器12内は略900℃、10気圧となり、燃焼に伴
って排出された高温ガスはパイプ18、サイクロン20
を介してガスタービン22へ送給され、発電機26によ
る発電が行われる。
の駆動による発電が行われているときに、例えば、発電
機80の電力系統で短絡事故などが生じ、スチームター
ビン78の駆動を停止するような緊急事態が生じする
と、スチームタービン78へ送給する蒸気の量が絞られ
るとともに、伝熱管74へ供給する水の供給が停止され
る。このような状態で燃焼器12内の燃料を燃焼続ける
と、伝熱管74が空炊き状態となって損傷する恐れがあ
る。そこで、スチームタービン78の駆動を停止するよ
うな緊急停止時には、燃料供給弁58を閉じるとともに
空気供給弁32を閉じ、混合機56から燃焼器12へ燃
料を供給するのを停止するとともに、燃焼器12内へ空
気を供給するのを停止する。
の流動媒体70などの粒子は固定層を形成することにな
る。そしてこのとき、空気供給口46、48の開閉弁を
開き、この弁にエアポンプを接続し、エアポンプからの
エアを供給口46、48に供給し、燃焼器12内の固定
層による流動媒体70をタンク14へ抜き出す。更に、
このときタンク14の減圧弁84を開いてタンク14内
を減圧した状態で燃焼器12内の流動媒体70を搬送管
44を介してタンク14へ抜き出す。
て形成された流動層を固定層とした状態で燃焼器12外
へ迅速に抜き出す。この場合、加熱された流動媒体70
などを全量抜き出すことが望ましく、少なくとも、加熱
された流動媒体70が伝熱管74と接触しなくなるまで
流動媒体70を抜き出す必要がある。流動媒体70など
の粒子が固定層を形成した状態で燃焼器12外へ抜き出
されると、流動媒体70と伝熱管74との間の伝熱係数
は低くなるため、流動媒体70が保有している熱によっ
て伝熱管74の温度が上昇するのを防止することができ
る。
タービン78の緊急停止時には、流動媒体70などによ
り形成される流動層を固定層とした状態で燃焼器12外
へ抜き出し、固定層の高さを下げるとともに伝熱管74
と流動媒体70との接触面積を急速に小さくし、流動媒
体70が保有している熱が伝熱管74へ伝達されるのを
抑制するようにしたため、伝熱管74の過熱及び損傷を
未然に防止することができる。
抜き出された高温の流動媒体70がタンク14内に貯留
されているので、燃焼器12を再起動する場合、高温の
流動媒体70を燃焼器12内に供給することができ、流
動媒体70を加熱するための時間が短縮され、再起動を
短時間で行うことがでいる。
説明する。
停止時に、燃焼器12内の流動媒体70をタンク14へ
抜き出す代わりに、灰抜き出し管40から圧力容器10
外へ抜き出すようにしたものであり、他の構成は図1の
ものと同様であるので、同一のものには同一符号を付し
てそれらの説明は省略する。
8の緊急停止時に、燃焼器12への燃料及び空気の供給
を停止するとともに、灰抜き出し弁42を開き、燃焼器
12内の流動媒体70などの粒子を固定層の状態で灰抜
き出し管40から圧力容器10外へ抜き出すようにして
いるため、燃焼器12内で加圧された流動媒体70など
の粒子が大気圧下へ排出され、前記実施例よりも速やか
に流動媒体70などの粒子を燃焼器12外へ抜き出すこ
とができる。
様に、流動媒体70などの粒子が固定層の状態で抜き出
されるため、伝熱管74が過熱したり、損傷したりする
のを未然に防止することができる。
説明する。
2は閉じるが、燃料供給弁58は開いた状態とし、さら
に、石炭供給弁60は閉じるが、石灰石供給弁64は開
いた状態に保持するようにしたものであり、他の構成は
図1のものと同様であるので、図1と同一のものは同一
符号を付してそれらの説明は省略する。
に、燃焼器12への空気の供給を停止するともに、石炭
の供給を停止し、流動媒体70による流動層を固定層と
するとともに、石灰石ホッパ66から石灰石のみを燃料
供給管54を介して燃焼器12内へ供給する。この石灰
石は、低温の流動媒体として働き、高温の流動媒体70
の温度を低下させることになる。このため、燃焼器12
内の流動媒体70などの粒子がタンク14へ抜き出され
るときに、高温の流動媒体70の温度を石灰石によって
より早く冷却することができる。このため、本実施例に
おいても、前記各実施例と同様に、伝熱管74が過熱し
たり、損傷したりするのを未然に防止することができ
る。
体供給口86を形成し、流動媒体供給口86に流動媒体
注入用搬送管88を接続し、この搬送管88の端部に冷
却用流動媒体90を貯留する補助流動媒体貯留タンク9
2を接続したものであり、他の構成は図1のものと同様
であるので、同一のものには同一符号を付してそれらの
説明は省略する。なお、搬送管88の管の途中には流動
媒体搬送用空気供給口94が形成されており、供給口9
4は開閉弁(図示省略)によって閉塞されている。
8の緊急停止時に、燃焼器12への燃料及び空気の供給
を停止するとともに、減圧弁84を開いて燃焼器12内
の流動媒体70を搬送管44を介してタンク14へ抜き
出す。さらに、これと同時に、空気供給口94の開閉弁
を開いて、この供給口94に空気ポンプを接続し、空気
供給口94からエアを供給し、タンク92内の冷却用流
動媒体90を供給口86から燃焼器12内へ供給する。
冷却用流動媒体90が燃焼器12内に供給されると、高
温の流動媒体70が冷却用流動媒体90によって冷却さ
れるため、燃焼器12内の流動媒体70の温度を速やか
に低下させることができる。
止時に、燃焼器12内の流動媒体70を固定層とした状
態でタンク14へ抜き出すとともに、燃焼器12内に冷
却用流動媒体90を供給するようにしたため、粒子層7
2内の流動媒体70の温度を速やかに低下させることが
できるとともに、固定層となった流動媒体70を燃焼器
12外へ抜き出すことができ、伝熱管74が過熱した
り、損傷したりするのを未然に防止することができる。
動媒体70を抜き出す場合、灰抜き出し弁42を開いて
灰抜き出し管40から圧力容器10外へ抜き出すことも
できる。
加圧流動層ボイラの緊急停止時に、燃焼器への燃料及び
空気の供給を停止し、燃焼器内の流動媒体を固定層とし
た状態で燃焼器外へ抜き出すようにしたため、流動媒体
と伝熱管との間の伝熱係数を低く抑えることができ、伝
熱管の過熱及び損傷を未然に防止することができる。
の全体構成図である。
全体構成図である。
全体構成図である。
全体構成図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 圧力容器内に収納された燃焼器の上部側
にガス排出口が形成され、燃焼器の底部側には空気供給
口と燃料供給口が形成され、燃焼器内底部に流動媒体に
よる粒子層が形成され、この粒子層内に伝熱管が収納さ
れ、伝熱管が圧力容器外部の熱エネルギー循環系に接続
された加圧流動層ボイラを備え、燃焼器内に空気供給口
から空気を供給すると共に燃料供給口から燃料を供給
し、空気により粒子層を流動層化した状態で燃焼を行う
ものにおいて、 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料と空気の
供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となった
粒子層内の流動媒体を燃焼器外へ抜き出すことを特徴と
する加圧流動層ボイラの緊急停止方法。 - 【請求項2】 圧力容器内に収納された燃焼器の上部側
にガス排出口が形成され、燃焼器の底部側には空気供給
口と燃料供給口及び灰抜き出し口が形成され、燃焼器内
底部に流動媒体による粒子層が形成され、この粒子層内
に伝熱管が収納され、伝熱管が圧力容器外部の熱エネル
ギー循環系に接続された加圧流動層ボイラを備え、燃焼
器内に空気供給口から空気を供給すると共に燃料供給口
から燃料を供給し、空気により粒子層を流動層化した状
態で燃焼を行うものにおいて、 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料と空気の
供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となった
粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口から燃焼器外へ抜き
出すことを特徴とする加圧流動層ボイラの緊急停止方
法。 - 【請求項3】 圧力容器内に収納された燃焼器の上部側
にガス排出口が形成され、燃焼器の底部側には空気供給
口と燃料供給口と流動媒体供給口及び灰抜き出し口が形
成され、流動媒体供給口と灰抜き出し口とを結ぶ配管の
通路途中に流動媒体貯留タンクが挿入され、燃焼器内底
部に流動媒体貯留タンクから供給された流動媒体による
粒子層が形成され、この粒子層内に伝熱管が収納され、
伝熱管が圧力容器外部の熱エネルギー循環系に接続され
た加圧流動層ボイラを備え、燃焼器内に空気供給口から
空気を供給すると共に燃料供給口から燃料を供給し、空
気により粒子層を流動層化した状態で燃焼を行うものに
おいて、 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料と空気の
供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となった
粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口から流動媒体貯留タ
ンクへ抜き出すことを特徴とする加圧流動層ボイラの緊
急停止方法。 - 【請求項4】 圧力容器内に収納された燃焼器の上部側
にガス排出口が形成され、燃焼器の底部側には空気供給
口と燃料供給口と複数の流動媒体供給口及び灰抜き出し
口が形成され、一方の流動媒体供給口と灰抜き出し口と
を結ぶ配管の通路途中に流動媒体貯留タンクが挿入さ
れ、他方の流動媒体供給口に冷却用流動媒体を貯留する
補助流動媒体貯留タンクが接続され、燃焼器内底部に流
動媒体貯留タンクから供給された流動媒体による粒子層
が形成され、この粒子層内に伝熱管が収納され、伝熱管
が圧力容器外部の熱エネルギー循環系に接続された加圧
流動層ボイラを備え、燃焼器内に空気供給口から空気を
供給すると共に燃料供給口から燃料を供給し、空気によ
り粒子層を流動層化した状態で燃焼を行うものにおい
て、 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料と空気の
供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となった
粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口から流動媒体貯留タ
ンクへ抜き出すと共に補助流動媒体貯留タンク内の冷却
用流動媒体を燃焼器内に供給することを特徴とする加圧
流動層ボイラの緊急停止方法。 - 【請求項5】 圧力容器内に収納された燃焼器の上部側
にガス排出口が形成され、燃焼器の底部側には空気供給
口と燃料供給口と複数の流動媒体供給口及び灰抜き出し
口が形成され、一方の流動媒体供給口と灰抜き出し口と
を結ぶ配管の通路途中に流動媒体貯留タンクが挿入さ
れ、他方の流動媒体供給口に冷却用流動媒体を貯留する
補助流動媒体貯留タンクが接続され、燃焼器内底部に流
動媒体貯留タンクから供給された流動媒体による粒子層
が形成され、この粒子層内に伝熱管が収納され、伝熱管
が圧力容器外部の熱エネルギー循環系に接続された加圧
流動層ボイラを備え、燃焼器内に空気供給口から空気を
供給すると共に燃料供給口から燃料を供給し、空気によ
り粒子層を流動層化した状態で燃焼を行うものにおい
て、 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時に、燃料と空気の
供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となった
粒子層内の流動媒体を灰抜き出し口から燃焼器外へ抜き
出すと共に補助流動媒体貯留タンク内の冷却用流動媒体
を燃焼器内に供給することを特徴とする加圧流動層ボイ
ラの緊急停止方法。 - 【請求項6】 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時
に、燃料供給口から燃焼器内に媒体粒子のみを供給する
ことを特徴する請求項1、2、3、4又は5記載の加圧
流動層ボイラの緊急停止方法。 - 【請求項7】 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時
に、燃焼器内の流動媒体のうち少なくとも加熱された流
動媒体を全量燃焼器外へ抜き出すことを特徴とする請求
項1、2、3、4、5又は6記載の加圧流動層ボイラの
緊急停止方法。 - 【請求項8】 前記熱エネルギー循環系の緊急停止時
に、燃焼器内の流動媒体のうち少なくとも加熱された流
動媒体が伝熱管と接触しなくなるまで、加熱された流動
媒体を燃焼器外へ抜き出すことを特徴とする請求項1、
2、3、4、5又は6記載の加圧流動層ボイラの緊急停
止方法。 - 【請求項9】 前記熱エネルギー循環系が発電機駆動用
スチームタービンの蒸気循環系で構成されているとき
は、前記スチームタービンの緊急停止時に、燃料と空気
の供給を停止し、空気の供給停止に伴って固定層となっ
た粒子層内の流動媒体を燃焼器外へ抜き出すことを特徴
とする請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の
加圧流動層ボイラの緊急停止方法。
Priority Applications (1)
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JP12099494A JP3502957B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 加圧流動層ボイラの緊急停止方法 |
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JP12099494A Expired - Lifetime JP3502957B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 加圧流動層ボイラの緊急停止方法 |
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