KR101794628B1

KR101794628B1 - 배연탈황설비의 흡수탑 장치

Info

Publication number: KR101794628B1
Application number: KR1020170047185A
Authority: KR
Inventors: 김찬균
Original assignee: 한국플랜트서비스 주식회사
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2017-11-07

Abstract

본 발명은 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑; 유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부; 흡수탑 하부에 연결되고, 저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부; 흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부; 분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부; 분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및 배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치를 제공한다.

Description

배연탈황설비의 흡수탑 장치{ABSORBER APPARATUS OF FLUE-GAS DESULFURIZATION FACILITY}

본 발명은 배연탈황설비의 흡수탑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화력 발전소 등 플랜트 설비의 보일러에서 배출되는 배가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 배연탈황설비의 흡수탑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화력 발전소 등 플랜트 설비에 사용되는 보일러에 있어서, 석탄 등의 화석연료의 연소에 의해 생성되는 배가스 중에는 회(ash), 황산화물(SOx), 미세먼지 등의 대기오염 물질이 포함되어 있으므로, 이들이 그대로 대기 중에 배출될 경우 심각한 대기오염 문제를 발생시키고, 특히 황산화물은 대기중의 수증기에 흡수되어 산성비를 유발시켜 산림과 토양을 황폐화시키는 주요 원인이 되고 있다.

따라서, 보일러에서 배출되는 배가스 중의 황산화물이 대기 중으로 방출되기 전에 이를 제거하는 배연탈황공정이 필수적으로 수행되고 있고, 이러한 배연탈황공정으로는 배가스에 중화제인 소석회나 활성탄 분말을 건식으로 분사 및 접촉시켜 황성분을 제거하는 건식탈황법과, 가성소다, 수산화마그네슘, 석회석의 슬러리(slurry)를 중화제로 사용하여 흡수액을 분무시키고 배가스와 접촉시켜 황성분을 제거하는 습식탈황법이 있다. 특히, 습식탈황법 중에 황산화물의 흡수제로 석회석을 사용하여 부산물로 석고를 생산하는 석회석-석고법(Limestone-Gypsum Process)이 널리 이용되고 있다.

도 1a는 일반적인 배연탈황설비를 도시한 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참고하면, 보일러(10)에서 배출된 배가스는 가스재열기(20)를 거쳐 흡수탑(30)으로 유입되고, 흡수탑(30)에서 황성분이 제거된 배가스가 배출되어 다시 가스재열기(20)를 거쳐 굴뚝(40)을 통해 배출된다. 이때, 가스재열기(20)는 배가스의 온도를 저감시켜 탈황효율을 향상시키고, 탈황 처리된 배가스를 재가열하여 굴뚝을 통한 원활한 배출을 이루고 확산력을 향상시킨다. 더불어, 유입배관(31)을 통해 배가스가 흡수탑(30)의 내부로 유입되고, 배가스는 다공판(32), 분사노즐(33) 및 습분분리기(34)를 순차적으로 거쳐 상측의 배출배관(35)을 통해 외부로 배출된다.

이와 관련된 종래기술로, 특허문헌 1에는 배연가스가 유입되는 유입덕트와 내부의 배연가스를 배출하는 배출덕트가 연결되고, 습분을 제거하는 습분분리기가 내부에 장착되며, 배출덕트가 연결된 부위의 아래에 다수 개의 관통공이 형성된 다공판이 흡수탑의 내측면에 고정된 배연탈황설비의 흡수탑이 공개되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 배연탈황장치의 습식 흡수탑에 있어서, 기체와 액체의 접촉이 일어나는 부분에 와류가 생기도록 구멍과 블레이드를 두어 배가스 중에 SO₂ 제거 효율을 향상시킨 습식 흡수탑용 와류형 체판이 공개되어 있다.

하지만, 상술한 종래기술들은 노즐로부터 분무된 흡수액이 흡수탑의 내측면을 따라 흐르면서 그대로 하강하거나 체판의 블레이드가 흡수액을 차단하여 배가스와 흡수액 액적의 접촉 효율이 떨어지면서 황성분에 대한 흡수율이 저하될 수 있고, 배가스와 함께 미세먼지가 그대로 배출되며, 체판의 구멍과 블레이드의 가공 작업이 복잡해지는 문제가 있다.

또한, 기존의 종래기술은 흡수탑 하부에 에어공급관과 교반기가 설치되어 내부로 에어를 승압시켜 불어넣어 하부에 저류된 흡수액을 혼합시키고 산화 반응을 발생시키는데, 에어공급관이 교반기의 날개에 근접 설치된 채 에어가 유입되어 공동 현상이 발생하고, 교반기의 날개가 손상될 수 있으며, 흡수탑 하부의 가장자리에만 흡수액의 흐름이 발생하여 혼합이 이루어지고 흡수탑 하부 중심에서는 흡수액 흐름이 정체되어 흡수액과 에어가 충분히 혼합되지 못하고 석고가 침전되어 고착될 수 있는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0508155호(2005.08.04. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-0375605호(2003.03.10. 공개)

본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다공판을 다단으로 근접 배치하여 판 표면과 판 사이의 공간에서 흡수액의 액적이 머물면서 기액 접촉이 원활해 지고, 황성분의 흡수율이 증가하여 제거효율이 향상되며, 미세먼지의 제거효율이 증가된 배연탈황설비의 흡수탑 장치의 제공에 그 목적이 있다.

또한, 흡수액의 일부를 회수하여 유입덕트 내부에서 배가스와 접촉시켜 황성분에 대한 제거 효율을 더욱 증가시키고, 이때 펌프에 의해 승압된 흡수액을 분무하여 양호한 액적을 형성하면서 기액 접촉 효율이 더욱 증가되는 것에도 그 목적이 있다.

또한, 복수 개의 에어분출관을 통해 가압 분출되는 에어가 중심에 상승 흐름이 발생하고 주변에 하강 흐름이 발생하여 교반기가 없어도 흡수액의 원활한 혼합이 이루어지고, 공동 현상이 발생하지 않으며, 고형물의 침전을 방지할 수 있는 것에도 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 상·하부에 각각 배출구와 유입구가 형성되고, 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑; 유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부; 흡수탑 하부에 연결되고, 슬러리저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부; 흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부; 분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부; 분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및 배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 흡수탑 일측과 연통되어 유입덕트 위에 형성되고, 일측으로 하향 경사진 다공판으로부터 흡수액의 일부가 유입되어 저류되는 저류조, 저류조의 하부에 설치되어 유입덕트 내부로 흡수액을 하향 분사시켜 배가스에서 황성분을 제거하도록 하는 분무노즐, 저류조 외측의 유입덕트 상부에 설치된 이송펌프, 저류조의 상·하부와 연결되어 이송펌프에의해 저류조로부터 흡수액을 인출하여 내부배관으로 이송시키는 이송배관, 및 저류조 내부에 설치되고 이송배관과 분무노즐을 연결하여 흡수액을 분무노즐로 공급하는 내부배관으로 이루어진 제2 흡수액반응부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 유입덕트는 유입구와 연결된 하부가 하측으로 경사지도록 형성될 수 있다.

또한, 본발명은 흡수탑 바닥부의 측면 둘레를 따라 복수 개의 에어분출관이 소정의 간격을 갖고 연결 설치되고, 흡수탑의 바닥 중심에는 외주에 경사면을 구비하여 상협하광의 형상을 갖는 바닥중심체가 설치되며, 에어블로워에 의해 공급된 에어가 복수 개의 에어분출관을 통해 분출되면서 바닥중심체와 충돌하여 중심부에는 상승 흐름이 발생하고 둘레부에는 하강 흐름이 발생하여 흡수액의 원활한 혼합이 이루어 질 수 있다.

또한, 본 발명의 배가스유입부는 보일러에서 배출된 배가스에 포함된 회분을 전기적으로 집진하여 분리 제거하는 회분집진기를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 유출덕트에 설치되어 배가스에 포함된 미세먼지를 분리 제거하되, 플라즈마 반응에 의해 배가스 중에 포함된 미세먼지를 하전시켜 제거하는 플라즈마 제거기와, 전원과 연결되고 복수 개의 집진판을 구비하여 플라즈마 제거기를 통과한 미세먼지를 전기적으로 집진하는 전기집진기, 및 전기집진기를 통과한 미세먼지를 집진하여 제거하되, 전·후면에 각각 경사면을 갖도록 역 브이자 형상으로 이루어진 복수 개의 경사판들이 양측의 체결바를 통해 서로 일정한 간격을 갖도록 이격된 채 체결된 집진필터로 이루어진 미세먼지집진부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 슬러리공급부는, 석회석을 공급하는 공급호퍼와, 공급호퍼로부터 공급된 석회석을 분말화시켜 가공하는 가공밀과, 분말화된 석회석을 교반기로 물과 혼합하여 석회석 슬러리를 만드는 슬러리저장조를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 습분분리부는 여러 굴곡을 갖는 복수 개의 굴곡판들을 세운 상태로 서로 이격시켜 흡수탑의 내측벽에 고정된 상·하부 지지프레임에 연결하여 배치하되, 굴곡판은, 일측으로 돌출된 수직판 형상의 산부와, 타측으로 돌출된 수직판 형상의 골부와, 산부와 골부를 사선 방향으로 연결하거나, 산부와 체결부, 골부와 체결부를 사선 방향으로 연결하는 경사판 형상을 갖는 연결부, 및 상·하단부에 각각 형성되어 상·하부 지지프레임에 체결되는 수직판 형상의 체결부로 이루어지며, 수직판과 경사판이 교번 연결 형성됨으로써 배가스는 상측으로 안내되어 통과되고 습분은 충돌 또는 부착을 통해 차단시켜 낙하 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 흡수탑 하부에 설치된 밀도계가 배가스의 황성분과 흡수액이 반응하여 형성된 석고를 포함한 혼합물의 밀도를 측정하여 측정값이 기준치 이상이 되면 배출펌프가 가동되어 석고를 포함한 혼합물을 배출배관을 통해 배출하고, 원심분리기에 의해 분리된 석회석 슬러리는 슬러리탱크에 저류된 후 반송펌프에 의해 흡수탑으로 반송하거나 슬러리공급부로 반송하는 배출반송부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다공판을 다단으로 근접 배치하여 판 표면과 판 사이의 공간에서 흡수액의 액적이 머물면서 기액 접촉이 원활해 지고, 황성분의 흡수율이 증가하여 제거효율이 향상되며, 미세먼지의 제거효율이 증가되는 효과가 있다.

또한, 흡수액의 일부를 회수하여 유입덕트 내부에서 배가스와 접촉시켜 황성분에 대한 제거 효율을 더욱 증가시키고, 이때 펌프에 의해 승압된 흡수액을 분무하여 양호한 액적을 형성하면서 기액 접촉 효율이 더욱 증가되는 효과가 있다.

또한, 복수 개의 에어분출관을 통해 가압 분출되는 에어가 중심에 상승 흐름이 발생하고 주변에 하강 흐름이 발생하여 교반기가 없어도 흡수액의 원활한 혼합이 이루어지고, 공동 현상이 발생하지 않으며, 고형물의 침전을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 일반적인 배연탈황설비를 도시한 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배연탈황설비의 흡수탑 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 흡수액반응부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 흡수액반응부를 포함한 흡수탑을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다공판을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 습분분리부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 흡수탑 하부에서 에어 분출과 흡수액의 혼합 과정을 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지집진부를 도시한 도면이다.

이하에서, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 배연탈황설비의 흡수탑 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세하게 설명하도록 하겠다.

도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 배연탈황설비의 흡수탑 장치는 화력 발전소 등 플랜트 설비의 보일러(B)에서 배출되는 배가스에 포함된 황산화물(SOx)을 제거하기 위한 것으로, 배가스와 흡수액의 기액 접촉이 원활해 지고, 황성분의 흡수율이 증가하여 제거효율이 향상될 수 있다.

상기 흡수탑(100)은 하부에 유입구(110)가 형성되어 보일러(B)에서 배출되는 배가스가 내부로 유입되고, 내부의 스프레이존(spray zone)에서 황산화물(SOx) 등 황성분이 함유된 배가스가 흡수액과 접촉 반응되어 탈황 처리가 이루어지며, 상부에 배출구(120)가 형성되어 황성분이 제거된 배가스가 외부로 배출되고, 하부에 밀도계가 설치될 수 있다.

예컨대, 보일러에서 석탄 등 화석연료 중에 함유된 황(S)이 연소하여 아황산가스(SO₂)가 생성되고, 흡수탑(100)의 스프레이존에서 배가스에 포함된 아황산가스가 물과 흡수반응하여 아황산이 되고, 아황산은 석회석과 중화반응되어 아황산칼슘이 생성되며, 생성된 아황산칼슘과 물과 미반응 흡수액은 하부로 하강하여 저류되고, 황성분이 제거된 배가스는 습분분리부(700)를 거쳐 배가스유출부(800)를 통해 외부로 배출된다.

흡수반응 : SO₂ + H₂O → H₂SO₃

중화반응 : 2H₂SO₃ + CaCO₃ → Ca(HSO₃)₂ + H₂O +CO₂↑

더불어, 흡수탑(100)의 하부에서 아황산칼슘이 산소와 물과 산화반응하여 석고와 황산을 생성시키고, 황산은 석회석과 다시 중화반응하여 석고가 생성된다.

산화반응 : Ca(HSO₃)₂ + O₂ + 2H₂O → CaSO₄·2H₂O + H₂SO₄↑

중화반응 : H₂SO₄ + CaCO₃+ H₂O → CaSO₄·2H₂O + CO₂↑

도 3 및 도 4를 참고하면, 상술한 산화반응을 위하여 흡수탑(100)의 바닥부의 측면 둘레를 따라 복수 개의 에어분출관(130)이 일정한 간격을 유지한 채 연결 설치되고, 흡수탑(100) 바닥의 중심에는 바닥중심체(140)가 세워져 설치된다. 이때, 바닥중심체(140)는 외주 둘레를 따라 경사면(141)을 구비하여 상협하광의 형상을 갖는다.

또한, 도 7을 참고하면 흡수탑(100)의 외부에 설치된 에어블로워(131)에 의해 에어가 에어분출관(130)으로 공급되어 관말단의 노즐을 통해 흡수탑(100)의 내부로 분출되고, 이에 의하여 저류된 흡수액이 바닥중심체(140)에 충돌하여 흡수탑(100)의 바닥의 중심부에서 상승 흐름이 발생하며, 이러한 상승 흐름은 흡수탑(100)의 바닥의 둘레부에서 아래로 하강하는 하강 흐름이 발생하는 패턴이 연속적으로 계속 수행되면서, 흡수액의 원활한 혼합이 이루어지고, 반응성이 증가되어 산화 및 중화반응이 활발하게 발생되며, 고형물의 침전을 방지할 수 있다.

종래기술은 흡수탑의 하부 측면 둘레를 따라 복수 개의 에어분출관과 교반기가 설치되고, 각 에어분출관은 교반기의 날개에 근접하여 설치되며, 이러한 상태에서 각 에어분출관을 통해 흡수탑의 내부로 에어를 분출시키면 바닥의 중심부에서는 흐름이 정체되어 공동 현상이 발생하게 되고, 반응성이 저하되며, 석고 등의 고형물이 침전되고, 소음과 진동이 증가하고, 교반기의 날개가 손상될 수 있는 문제가 있었으나, 본 발명은 흡수탑 바닥 중심에 바닥중심체(140)를 설치하여 교반기를 생략하여도 원활한 혼합과 활발한 반응이 이루어질 수 있다.

상기 배가스유입부(200)는 유입구(110)에 연결되고, 보일러(B)에서 석탄 등 화석연료의 연소에 의해 발생된 배가스가 유입덕트(210)를 통하여 흡수탑(100) 내부로 유입되어 상향 이동하며, 배가스 중에 포함된 회분은 보일러(B)의 하부와 보일러(B) 하류에 설치된 회분집진기(220)를 통해 제거되며, 이때 회분집진기(220)는 회분을 전기적으로 집진하여 분리 제거한다. 이후, 고온의 황성분 함유 배가스는 승압송풍기(Boost-up fan, F)에 의해 승압된 상태로 흡수탑(100)의 내부로 유입된다. 승압송풍기(F)는 배가스가 흡수탑을 통과할 수 있도록 압력을 상승시켜 준다.

더불어, 유입덕트(210)는 유입구(110)와 연결된 부분의 하부가 하측으로 경사지도록 형성될 수 있다.

상기 슬러리공급부(300)는 흡수탑(100)의 하부에 연결되어 석회석 슬러리를 흡수탑(100)의 하부로 공급하는 것이다.

이를 위하여, 상기 슬러리공급부(300)는 석회석을 공급하기 위한 공급호퍼(310)를 구비하고, 공급호퍼(310)로부터 공급된 석회석은 가공밀(320)에 의해 분말화되며, 분말화된 석회석은 물과 함께 슬러리저장조(330)에 저장되어 교반기(331)에 의해 혼합되어 석회석 슬러리가 되고, 슬러리저장조(330)에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프(350)의 펌핑에 의해 슬러리배관(340)을 통해 흡수탑(100)의 하부로 공급되어 저류되며, 석회석 슬러리는 흡수액으로 작용한다.

상기 흡수액분무부(400)는 흡수탑(100) 하부로 공급되어 저류된 석회석 슬러리를 흡수액펌프(420)로 펌핑하여 흡수액배관(410)을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑(100) 상부에 설치된 분무노즐(430)을 통해 흡수액을 미세 액적으로 분무하게 되고, 흡수액은 배가스와 접촉 반응하며, 물과 미반응 흡수액은 하강하여 저류되다가 흡수액펌프(420)의 펌핑에 의해 재순환되어 사용된다.

상기 흡수액반응부(500)는 분무노즐(430) 하측의 흡수탑(100) 내부에 고정 설치되고, 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 접촉 반응되도록 하여 배가스에서 황성분을 제거하는 장소가 된다. 이러한 장소는 스프레이존이라 불리는데, 스프레이존에서 배가스에 포함된 아황산가스가 물과 흡수반응하여 아황산이 되고, 아황산은 석회석과 중화반응되어 아황산칼슘이 생성되며, 생성된 아황산칼슘과 물과 미반응 흡수액은 하부로 하강하여 저류되고, 흡수액은 재순환되어 이용된다.

도 3 및 도 5를 참고하면, 상기 흡수액 반응부(500)는 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀(520)들이 관통 형성된 복수 개의 다공판(510)들이 서로 근접한 채 이격되어 흡수탑(100)의 내부를 가로질러 흡수탑 내벽에 다단으로 고정 배치되며, 다단의 다공판(510)들에서 배가스와 흡수액의 접촉이 원활히 이루어져 황성분이 제거된다. 이때, 분무노즐(430)로부터 분무되는 흡수액의 미세 액적은 다수의 유동홀(520)들을 통해 하측의 다공판(510)으로 이동하게 되고, 원활한 이동을 위해 유동홀(520)들은 내주면이 구멍 중심을 향해 하향 경사지도록 형성될 수 있다.

더불어, 각 다공판(510)에 형성된 유동홀(520)의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 흡수액과 배가스가 다공판에 머무는 레지던스 타임이 증가하고, 기액 접촉 효율이 증가하여 황성분의 제거율이 향상된다. 여기서, 다단의 다공판(510)들은 2단 내지 3단으로 설치되는 것이 바람직한데, 4단 이상으로 설치하는 경우 차압이 증가하여 배가스가 저항을 과도하게 받게 되는 문제가 있기 때문이다.

예컨대, 다공판(510)들이 3단으로 배치되고, 이들을 하측에서부터 각각 1단 다공판(511), 2단 다공판(512), 3단 다공판(513)이라 칭할 때, 1단 다공판(511)의 유동홀(520)을 통과한 배가스는 2단 다공판(512)에 충돌하여 사방의 측면으로 방향을 전환한 후, 상향으로 계속 흐름을 유지하여 2단 다공판(512)의 유동홀(520)을 통과하게 되며, 2단 다공판(512)의 유동홀(520)을 통과한 배가스는 다시 3단 다공판(513)에 충돌하여 사방의 측면으로 방향을 전환한 후 3단 다공판(513)의 유동홀(520)을 통해 상측으로 빠져나가게 된다.

이와 같이, 황성분 함유 배가스가 다단의 다공판(510)들을 순차적으로 통과하면서 각 유동홀(520)들이 엇갈리게 배치됨에 따라 충돌에 의한 방향 전환에 의하여 다공판(510)의 상·하부 표면과 각 다공판(510)들 사이 공간에서 배가스와 흡수액의 미세 액적이 교차되면서 순간적으로 흡수반응 및 중화반응이 발생하게 되고, 이에 따라 접촉 면적과 시간이 증가하여 기액 접촉이 원활해지고, 흡수반응 및 중화반응이 더욱 활발해지며, 황성분의 흡수율이 증가하여 황산화물 제거 효율이 증대된다.

한편, 분무노즐(430)로부터 분무된 흡수액의 일부는 흡수탑의 내측면을 따라 흐르거나 배가스와 접촉 및 반응없이 그대로 하강하여 배가스와 흡수액의 접촉 효율이 떨어질 수 있는데, 이러한 여분의 흡수액을 사용하여 접촉 및 반응 효율을 증가시키기 위하여 제2 흡수액반응부(600)가 설치된다.

이룰 위하여, 상기 제2 흡수액반응부(600)는 저류조(610)를 구비하고, 흡수탑(100)의 일측에 복수 개의 연통홀(미도시)이 형성되며, 상기 저류조(610)는 상기 연통홀과 연통된 상태로 유입덕트(210) 위에 설치된다.

또한, 다공판(510)들은 연통홀이 형성된 일측을 향해 하향 경사지도록 형성될 수 있고, 이러한 다공판(510)으로부터 연통홀을 통하여 흡수액의 일부가 저류조(610)로 유입되어 저류되고, 저류조(610)의 하부에는 분무노즐(630)이 설치되어 유입덕트(210)의 내부로 흡수액을 하향 분사시켜 배가스에서 황성분을 제거하며, 저류조(610)의 외측의 유입덕트 상부에 이송펌프(620)가 설치되고, 이송배관(640)이 저류조(610)의 상·하부와 각각 연결되어 이송펌프(620)의 펌핑에의해 저류조(610)에 저류된 흡수액을 인출하여 다시 저류조(610)를 향해 이송시키며, 저류조(610)의 내부에 내부배관(650)이 설치되고 내부배관(650)은 이송배관(640)과 분무노즐(630)과 연결되어 펌핑에 의해 승압된 흡수액을 분무노즐(630)로 분무시킴으로써 양호한 액적을 형성하면서 기액 접촉 효율이 더욱 증가되고, 결국 흡수탑 전체의 탈황 효율이 증대된다.

도 6을 참고하면, 상기 습분분리부(700)는 분무노즐(430) 상측의 흡수탑(100) 내부에 고정 설치된다. 황성분이 제거된 배가스는 액적을 포함하고 있고, 이러한 액적은 흡수탑의 후단 설비의 부식과 스케일 형성의 원인이 되므로, 황성분이 제거된 배가스가 습분분리부(700)를 통과하면서 수분을 제거하도록 한 것이다.

이를 위하여, 상기 습분분리부(700)는 대략 S자 형상으로 여러 굴곡을 갖는 다수의 굴곡판(710)들을 세운 상태로 서로 이격시켜 흡수탑의 내측벽에 고정된 상·하부 지지프레임(720,730)에 연결하여 배치하되, 상기 굴곡판(710)은 일측으로 돌출된 수직판 형상의 산부(711)와, 타측으로 돌출된 수직판 형상의 골부(712)와, 산부(711)와 골부(712)를 사선 방향으로 연결하거나, 산부(711)와 체결부(714), 골부(712)와 체결부(714)를 사선 방향으로 연결하는 경사판 형상을 갖는 연결부(713), 및 상·하단부에 각각 형성되어 상·하부 지지프레임(720,730)에 체결되는 수직판 형상의 체결부(714)로 이루어지며, 여기서 산부(711), 골부(712) 및 연결부(713)는 복수 개가 형성될 수 있다.

이와 같은 구조를 갖는 굴곡판(710)은 수직판과 경사판이 교번 연결되어 형성됨으로써, 배가스가 자연스럽게 상측으로 안내되어 원활히 통과되도록 하면서 습분은 충돌 또는 부착되도록 차단하여 제거 효율이 증가할 수 있다.

즉, 배가스는 이러한 굴곡판(710)들 사이의 틈새를 그대로 통과하지만, 배가스에 포함된 습분은 굴곡판(710)들 사이의 틈새로 흐르면서 굴곡진 부분에 충돌하여 흡수탑 하부로 낙하하거나 굴곡판(710)에 부착되고, 부착된 습분들은 서로 합쳐지면서 중력에 의해 수직판의 수직면과 경사판의 하향 경사면을 따라 흘러 내려가면서 흡수탑 하부로 낙하하여 습분 제거 효율이 증가하는 것이다.

더불어, 이러한 습분분리부(700)의 상하측에는 물공급배관(740)과 연결된 세척수 노즐(750)이 설치되어 흡수탑의 보충수에 의한 주기적인 세척을 실시하는 것이 바람직하다.

상기 배가스유출부(800)는 배출구(120)에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트(810)를 통하여 외부로 유출시키는 것이다. 도 8a 및 도 8b를 참고하면 상기 유출덕트(810)에는 미세먼지집진부(820)가 설치되어 배가스에 포함된 미세먼지를 분리 제거함으로써 최근에 대기오염의 주범인 미세먼지를 제거한 청정공기를 배출하여 대기환경의 질을 크게 개선할 수 있다.

이를 위하여, 미세먼지집진부(820)는 판형의 접지극(821a)과 고전압을 인가받는 방전극(821b)이 교대로 배열되도록 구성되고 플라즈마 반응에 의해 배가스 중에 포함된 미세먼지를 하전시켜 제거하는 플라즈마 제거기(821)가 구비된다. 방전극(821b)은 전원으로부터 고전압을 인가받아서 접지극(821a)과 방전극(821b)의 사이에서 전하를 발생시켜 배가스 중에 포함된 미세먼지들을 플러스 극으로 하전시킨다.

또한, 플라즈마 제거기(821)의 후방에 전기집진기(822)가 설치되고, 전기집진기(822)는 전원과 연결되고 복수 개의 집진판(822a)이 조밀하게 배열되어 구성되며, 전원으로부터 고전압이 인가되어 집진판(822a)이 마이너스 극으로 하전되어 플라즈마 제거기(821)에 의해 플러스 극으로 하전된 미세먼지들을 전기적으로 끌어당겨 포집하여 미세먼지를 전기적으로 집진하여 제거한다.

또한, 전기집진기를 통과한 미세먼지는 집진필터(823)에 의해 최종적으로 집진하여 제거된다. 집진필터(823)는 전·후면에 각각 하측을 향해 경사면을 갖도록 역 브이자 형상으로 이루어진 복수 개의 경사판(823a)들이 일정한 간격을 갖도록 이격된 채 상하 방향을 따라 형성되고, 복수 개의 경사판(823a)들은 양측에서 각각 수직으로 입설된 체결바(823b)를 통해 체결되어 지지된다. 따라서, 수직 방향으로 형성된 집진판(821)이 구비된 전기집진기(822)와 수평 방향으로 형성된 집진필터(823)를 연속되게 배치함으로써 전기집진기(822)를 통과한 미세먼지들은 집진판(821)과 직각 방향, 즉 수평 방향으로 배치된 집진필터(823)를 지나면서 나머지 미세먼지들이 거의 모두 포집될 수 있고, 역 브이자 형상을 갖는 경사판(823a)들에 의해 제거 효과가 증대될 수 있다.

상기 배출반송부(900)는 흡수탑(100) 하부에 저류된 석고 등의 혼합물을 외부로 배출하고, 분리된 석회석 슬러리를 다시 반송하여 재사용하기 위한 것이다.

이를 위하여, 흡수탑(100) 하부에 설치된 밀도계가 배가스의 황성분과 흡수액의 반응으로 형성된 석고를 포함하여 흡수탑(100) 하부에 저류되어 있는 혼합물의 밀도를 측정하고, 제어반(미도시)은 그 측정값이 기준치를 넘는 경우 배출펌프(920)가 가동되어 석고를 포함한 혼합물을 배출배관(910)을 통해 외부로 배출하며, 배출된 혼합물은 원심분리기(930)로 유입되어 석고, 석회석 슬러리, 폐수 등으로 분리되고, 분리된 석회석 슬러리는 회수펌프(940)에 의해 슬러리탱크(950)로 회수되어 저류된 후 반송펌프(960)에 의해 흡수탑(100)으로 반송되거나 슬러리공급부(300)로 반송되어 흡수액으로 재사용되는 것이다.

결국, 본 발명에 따른 배연탈황설비의 흡수탑 장치는, 다공판을 다단으로 근접 배치하여 판 표면과 판 사이의 공간에서 흡수액의 액적이 머물면서 기액 접촉이 원활해 지고, 황성분의 흡수율이 증가하여 제거효율이 향상되며, 미세먼지의 제거효율이 증가되고, 또한 흡수액의 일부를 회수하여 유입덕트 내부에서 배가스와 접촉시켜 황성분에 대한 제거 효율을 더욱 증가시키고, 이때 펌프에 의해 승압된 흡수액을 분무하여 양호한 액적을 형성하면서 기액 접촉 효율이 더욱 증가되며, 더불어 복수 개의 에어분출관을 통해 가압 분출되는 에어가 중심에 상승 흐름이 발생하고 주변에 하강 흐름이 발생하여 교반기가 없어도 흡수액의 원활한 혼합이 이루어지고, 공동 현상이 발생하지 않으며, 고형물의 침전을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

* 종래기술
10. 보일러 20. 가스재열기
30. 흡수탑 31. 유입배관
32. 다공판 33. 분사노즐
34. 습분분리기 35. 배출배관
40. 굴뚝
* 본 발명
100. 흡수탑 110. 유입구
120. 배출구 130. 에어분출관
131. 에어블로워 140. 바닥중심체
141. 경사면 200. 배가스유입부
210. 유입덕트 211. 경사면
220. 회분집진기 300. 슬러리공급부
310. 공급호퍼 320. 가공밀
330. 슬러리저장조 331. 교반기
340. 슬러리배관 350. 슬러리펌프
400. 흡수액분무부 410. 흡수액배관
420. 흡수액펌프 430. 분무노즐
500. 흡수액반응부 510. 다공판
511. 1단 다공판 512. 2단 다공판
513. 3단 다공판 520. 유동홀
600. 제2 흡수액반응부 610. 저류조
620. 이송펌프 630. 분무노즐
640. 이송배관 650. 내부배관
700. 습분분리부 710. 굴곡판
711. 산부 712. 골부
713. 연결부 714. 체결부
720. 상부 지지프레임 730. 하부 지지프레임
740. 물공급배관 750. 세척수 노즐
800. 배가스유출부 810. 유출덕트
820. 미세먼지집진부 821. 플라즈마제거기
821a. 접지극 821b. 방전극
822. 전기집진기 822a. 집진판
823. 집진필터 823a. 경사판
823b. 체결바 900. 배출반송부
910. 배출배관 920. 배출펌프
930. 원심분리기 940. 회수펌프
950. 슬러리탱크 960. 반송펌프
970. 반송배관 B. 보일러
F. 승압송풍기 S. 굴뚝

Claims

상·하부에 각각 배출구와 유입구가 형성되고, 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑;
유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부;
흡수탑 하부에 연결되고, 슬러리저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부;
흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부;
분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부;
분무노즐 상측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및
배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하되,
흡수탑 바닥부의 측면 둘레를 따라 복수 개의 에어분출관이 소정의 간격을 갖고 연결 설치되고, 흡수탑의 바닥 중심에는 외주에 경사면을 구비하여 상협하광의 형상을 갖는 바닥중심체가 설치되며, 에어블로워에 의해 공급된 에어가 복수 개의 에어분출관을 통해 분출되면서 바닥중심체와 충돌하여 중심부에는 상승 흐름이 발생하고 둘레부에는 하강 흐름이 발생하여 흡수액의 원활한 혼합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
상·하부에 각각 배출구와 유입구가 형성되고, 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑;
유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부;
흡수탑 하부에 연결되고, 슬러리저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부;
흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부;
분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부;
분무노즐 상측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및
배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하되,
유출덕트에 설치되어 배가스에 포함된 미세먼지를 분리 제거하고, 플라즈마 반응에 의해 배가스 중에 포함된 미세먼지를 하전시켜 제거하는 플라즈마 제거기와, 전원과 연결되고 복수 개의 집진판을 구비하여 플라즈마 제거기를 통과한 미세먼지를 전기적으로 집진하는 전기집진기, 및 전기집진기를 통과한 미세먼지를 집진하여 제거하되, 전·후면에 각각 경사면을 갖도록 역 브이자 형상으로 이루어진 복수 개의 경사판들이 양측의 체결바를 통해 서로 일정한 간격을 갖도록 이격된 채 체결된 집진필터로 이루어진 미세먼지집진부를 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
상·하부에 각각 배출구와 유입구가 형성되고, 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑;
유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부;
흡수탑 하부에 연결되고, 슬러리저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부;
흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부;
분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부;
분무노즐 상측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및
배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하되,
슬러리공급부는, 석회석을 공급하는 공급호퍼와, 공급호퍼로부터 공급된 석회석을 분말화시켜 가공하는 가공밀과, 분말화된 석회석을 교반기로 물과 혼합하여 석회석 슬러리를 만드는 슬러리저장조를 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
상·하부에 각각 배출구와 유입구가 형성되고, 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑;
유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부;
흡수탑 하부에 연결되고, 슬러리저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부;
흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부;
분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부;
분무노즐 상측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및
배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하되,
습분분리부는 여러 굴곡을 갖는 복수 개의 굴곡판들을 세운 상태로 서로 이격시켜 흡수탑의 내측벽에 고정된 상·하부 지지프레임에 연결하여 배치하고, 굴곡판은, 일측으로 돌출된 수직판 형상의 산부와, 타측으로 돌출된 수직판 형상의 골부와, 산부와 골부를 사선 방향으로 연결하거나, 산부와 체결부, 골부와 체결부를 사선 방향으로 연결하는 경사판 형상을 갖는 연결부, 및 상·하단부에 각각 형성되어 상·하부 지지프레임에 체결되는 수직판 형상의 체결부로 이루어지며, 수직판과 경사판이 교번 연결 형성됨으로써 배가스는 상측으로 안내되어 통과되고 습분은 충돌 또는 부착을 통해 차단시켜 낙하 제거하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
상·하부에 각각 배출구와 유입구가 형성되고, 황성분이 함유된 배가스의 탈황 처리가 이루어지는 흡수탑;
유입구에 연결되고, 보일러에서 배출되어 승압송풍기에 의해 승압된 황성분 함유 배가스가 흡수탑 내부로 유입되는 유입덕트를 구비한 배가스유입부;
흡수탑 하부에 연결되고, 슬러리저장조에 저장된 석회석 슬러리가 슬러리펌프에 의해 슬러리배관을 통해 흡수탑 내부로 공급되는 슬러리공급부;
흡수탑 내부로 공급된 석회석 슬러리의 흡수액을 흡수액펌프로 펌핑하여 흡수액배관을 통해 상측으로 이송시켜 흡수탑 상부에 설치된 분무노즐로 하측을 향해 분무하는 흡수액분무부;
분무노즐 하측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고 황성분 함유 배가스가 흡수액의 미세 액적과 반응되어 배가스에서 황성분을 제거하되, 배가스가 상향 유동되도록 다수의 유동홀이 관통 형성된 복수 개의 다공판이 서로 근접하여 이격된 채 흡수탑 내벽에 다단으로 배치되고, 각 다공판에 형성된 유동홀의 위치가 서로 엇갈리도록 형성되어 기액 접촉 효율이 증가되는 흡수액반응부;
분무노즐 상측의 흡수탑 내부에 고정 설치되고, 황성분이 제거된 배가스가 통과하면서 수분이 제거되는 습분분리부; 및
배출구에 연결되고, 황성분과 수분이 제거된 배가스를 유출덕트를 통하여 외부로 유출시키는 배가스유출부를 포함하되,
흡수탑 하부에 설치된 밀도계가 배가스의 황성분과 흡수액이 반응하여 형성된 석고를 포함한 혼합물의 밀도를 측정하여 측정값이 기준치 이상이 되면 배출펌프가 가동되어 석고를 포함한 혼합물을 배출배관을 통해 배출하고, 원심분리기에 의해 분리된 석회석 슬러리는 슬러리탱크에 저류된 후 반송펌프에 의해 흡수탑으로 반송하거나 슬러리공급부로 반송하는 배출반송부를 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
제 1항 내지 제 5항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
흡수탑 일측과 연통되어 유입덕트 위에 형성되고, 일측으로 하향 경사진 다공판으로부터 흡수액의 일부가 유입되어 저류되는 저류조, 저류조의 하부에 설치되어 유입덕트 내부로 흡수액을 하향 분사시켜 배가스에서 황성분을 제거하도록 하는 분무노즐, 저류조 외측의 유입덕트 상부에 설치된 이송펌프, 저류조의 상·하부와 연결되어 이송펌프에의해 저류조로부터 흡수액을 인출하여 내부배관으로 이송시키는 이송배관, 및 저류조 내부에 설치되고 이송배관과 분무노즐을 연결하여 흡수액을 분무노즐로 공급하는 내부배관으로 이루어진 제2 흡수액반응부를 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
제 6항에 있어서,
유입덕트는 유입구와 연결된 하부가 하측으로 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
제 1항 내지 제 5항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
상기 배가스유입부는 보일러에서 배출된 배가스에 포함된 회분을 전기적으로 집진하여 분리 제거하는 회분집진기를 더 포함하는 배연탈황설비의 흡수탑 장치.
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