多喷嘴对置式水煤浆气化技术研究
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用1. 引言1.1 研究背景水煤浆气化技术是一种将煤炭转化为天然气或合成气的重要技术途径,具有节能减排、资源综合利用等显著优势。
随着环境保护意识的增强和对清洁能源需求的日益增长,水煤浆气化技术在实现低碳经济、减少大气污染和推动能源革命方面具有重要意义。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术作为水煤浆气化技术的一种新型形式,以其高效、节能、环保等优势逐渐受到研究者们的关注和重视。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的原理、特点及应用,对于加快其推广应用、促进环境保护和可持续发展具有重要的现实意义。
本文旨在系统探讨多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究进展及应用案例,为未来该技术的发展和应用提供理论和实践参考。
1.2 研究意义多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究意义主要体现在以下几个方面:多喷嘴对置式水煤浆气化技术在工业生产中具有广泛的应用前景,可以为工业生产提供稳定、高效的燃料来源,提高生产效率,降低生产成本。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的意义在于推动我国工业生产的现代化和智能化发展。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究还对环境保护具有重要意义。
通过提高煤炭资源利用效率,减少燃烧排放,降低二氧化碳等温室气体排放量,可以降低空气污染和温室效应,有利于改善环境质量,保护生态系统,实现可持续发展。
深入研究多喷嘴对置式水煤浆气化技术的意义不仅在于提高能源利用效率,促进工业生产发展,还在于保护环境,实现可持续发展目标。
这些方面的重要意义将在接下来的正文部分进行详细阐述。
1.3 研究目的本文的研究目的是探讨多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源利用和环境保护领域的应用前景。
通过系统分析该技术的原理、特点、优势以及研究进展,我们旨在深入了解多喷嘴对置式水煤浆气化技术在气化过程中的效率和环保性能,以及其在实际应用中的应用案例。
特别是我们希望通过对多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究,为未来该技术的进一步发展提供参考和支持,为节能减排领域的发展做出贡献。
论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
' 三( 运行状态 现阶段多喷嘴置式气化技术多采用系统化运行方式"在 生产过程中负荷一直在 '1h左右"并且考核期间原料煤指数与 设计煤种指数相差不大"各项数据均处于正常状态# 详见下表# 在实际工作中"一般采用多喷嘴气化技术实现一对烧嘴带压投 料的优势"从而保证切换过程中安全# 气化炉在生产中具有以 下两个特点!第一"气化炉负荷"气化炉属于目前我国单炉处理 能力最大的水煤浆气化炉"其设计生产合成气高达 $$;%%%9( *L" 其日产合成氨高达 $(%% 吨"并且实际生产中产能也能达到 $(%% 吨每天)第二"运行过程中系统稳定性比较高"并且具有操作灵 活的特点# 由于其采用四个进料系统"因此其抗干扰能力比较 强)运行中带压连投技术的应用"若出现单个进料系统故障"则 只需要停止一对烧嘴即可"另一对烧嘴不会受到影响"在解除故 障后"则只需要停运烧嘴就可以实现在线投入运行"有效降低了 整个系统的停运风险)同时还具有负荷调节灵活的特点"在煤浆 进料过程中具有同步等量的优势"同时操作人员还可以控制每 个烧嘴的氧气"从而起到调节作用#
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论多喷嘴对置式水煤浆气化技术进展及应用
牟连维
内蒙古中煤远兴能源化工有限公司#内蒙古鄂尔多斯#"&*%"*
摘4要多喷嘴置式水煤浆气化技术属于我国自主研发的大型煤气化技术!其核心就是实现煤炭的清洁化和高效化# 基于 此!本文从喷嘴置式水煤浆气化技术的应用出发!并分析气化炉压力控制"蒸发热水塔结构优化以及运行状态等技术的应用!借 助多喷嘴置式水煤浆气化技术进展和应用分析!以期为能源高效化应用提供帮助#
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的烟气净化与脱硫技术研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的烟气净化与脱硫技术研究烟气净化与脱硫技术是水煤浆气化设备中至关重要的环节,它可以有效地去除烟尘和有害气体,保证排放的烟气符合环保要求。
在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中,烟气净化与脱硫技术的研究是一项重要任务,下面将对其进行探讨与分析。
1. 多喷嘴对置式水煤浆气化设备的特点多喷嘴对置式水煤浆气化设备是一种高效、节能的气化设备,它采用了多喷嘴对置的结构,通过高温煤层燃烧加热水煤浆,产生高温高压的煤气。
与传统的气化设备相比,该设备具有以下特点:首先,多喷嘴对置式水煤浆气化设备具有较高的煤气产量和效率。
通过多喷嘴对置的结构,可以实现水煤浆气化反应的充分利用,提高气化效率。
同时,该设备还采用了先进的煤层燃烧技术,可以将煤的热值充分释放,使得气化过程更为高效,提高了煤气的产量。
其次,多喷嘴对置式水煤浆气化设备具有较低的氮氧化物排放。
通过优化煤层燃烧和气化过程中的参数控制,可以有效减少氮氧化物的生成。
同时,该设备还配备了高效的烟气净化与脱硫技术,进一步降低了氮氧化物的排放。
最后,多喷嘴对置式水煤浆气化设备采用的是封闭式操作,有效地避免了煤尘和有害气体的泄漏,保护了环境和工作人员的健康安全。
2. 烟气净化技术在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中,烟气净化技术是必不可少的环节。
其主要作用是去除燃烧过程中产生的烟尘颗粒和有害气体,保证烟气排放符合环保标准。
常见的烟气净化技术包括机械过滤、静电除尘、湿式电除尘等。
机械过滤是通过过滤材料(如布袋)来捕捉颗粒物,一般适用于粉尘颗粒较大的情况。
而静电除尘则是利用高压电场来对颗粒物进行电除尘,适用于小颗粒物的去除。
湿式电除尘则是在烟气中加入水雾,通过电场作用将颗粒物吸附到水滴上。
在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中,根据具体的烟气特性和排放要求,可以选择适合的烟气净化技术。
同时,还可以通过组合使用不同的净化设备,进一步提高烟气净化效果。
3. 烟气脱硫技术除了烟尘颗粒物的去除外,烟气中的二氧化硫(SO2)也是水煤浆气化设备需要处理的关键污染物之一。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的开发与实验验证
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的开发与实验验证水煤浆气化技术作为一种高效利用煤炭资源且减少对环境污染的重要能源转化技术,在能源领域具有广阔的应用前景。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备是一种改进的水煤浆气化设备,通过使用多喷嘴和对置布局,旨在提高气化效率和燃料适应性。
本文将探讨这种设备的开发过程以及实验验证结果。
首先,多喷嘴对置式水煤浆气化设备的开发是一个复杂而关键的过程。
在设计阶段,需要考虑到设备的结构、气化炉的形式以及重要的控制参数等因素。
设备结构的设计应该考虑到煤浆和气化剂的混合、反应和传热过程,并确保流体流动的均匀性和稳定性。
气化炉的形式选择应该基于对水煤浆气化反应动力学和热力学特性的深入研究,以优化反应过程。
在实际操作中,多喷嘴和对置布局的设置需要与其他控制参数相结合,以最大程度地提高设备的性能。
其次,实验验证在多喷嘴对置式水煤浆气化设备开发过程中起着重要的作用。
通过实验验证,可以评估设备的性能和技术指标,并找出潜在问题和改进的空间。
实验验证可以从不同的角度来观察和分析设备的性状和工作过程。
例如,可以使用红外温度测量技术来观察气化炉内的温度分布情况,进而评估喷嘴布置的合理性。
同时,还可以采用在线气体分析仪来检测产物气体的组成和含量,以及气化过程中的反应动力学表征。
这些实验数据将有助于确定设备的气化效率,并为后续的工艺优化和设计改进提供依据。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的实验验证还需要考虑到煤种和煤浆配制的影响。
煤种的不同将导致气化反应动力学和热力学特性的变化,因此对不同煤种和不同煤浆配制的实验验证也是必要的。
为了准确评估设备的性能,还需要与已有的水煤浆气化设备进行对比实验,并进行性能指标的分析和比较。
这样可以更好地推进多喷嘴对置式水煤浆气化设备的开发和改进。
综上所述,多喷嘴对置式水煤浆气化设备的开发与实验验证是一个复杂而关键的过程。
通过合理的设计和实验验证,可以评估设备的性能和指标,为气化技术的进一步发展和应用提供支持。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的成功引起 了国际煤气化领域的关注,2006年煤气化 年会邀请华东理工大学报告该技术的进展 左上:气化技术协会主席James Childress 右:华东理工大学介绍煤气化技术 下:著名气化专家、《Gasification》作 者Chris Higman博士
荣誉
• 2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖 • 2006年全国高校十大科技进展 • 2006年中国高校-企业合作创新十大案例 • 2004年煤炭工业十大科技成果 • 2002年中国电力科技进步二等奖 • 2001年“九五”科技攻关优秀成果奖 • 1998年上海市科技进步一等奖 • ……
国际煤气化领域的关注和认可
工业装置运行情况(2)-1150TPD
• 设备情况
– 拱顶耐火砖寿命超过4000小时 – 直筒段及锥底耐火砖寿命预计超过15000小
时 – 喷嘴使用寿命超过2个月,最长使用73天
• 2006年兖矿国泰生产甲醇23.6万吨(设计 能力24万吨),到2007年1月,累计生产 甲醇28万吨!
结论和经验
该项目为国内首套IGCC发电系统!
工业装置运行情况(2)-1150TPD
• 工艺指标
– 与采用GE气化技术的兖矿鲁南化肥厂同期 运行结果相比,有效气成分提高2~3个百分 点,CO2含量降低2~3个百分点;碳转化率 提高2~3个百分点,比氧耗降低7.9%,比煤 耗降低2.2%。
– 国泰吨甲醇煤耗~1.25T煤/T甲醇,鲁南化肥 厂吨甲醇煤耗~1.4T煤/T甲醇
工业装置运行情况(1)-750TPD
• 工艺指标 与同期运行的GE气化炉相比:
– 节煤~7%,节氧~7%; – 碳转化率高2~3个百分点; – 有效气成分高2~3个百分点,CO2降低2~3个
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置灰水浊度的控制
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置灰水浊度的控制摘要:多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是一种新型的气化设备,其主要特点是采用了多喷嘴对置式的结构。
在气化过程中,水煤浆和空气通过多个喷嘴进行混合,并在对置式炉膛内进行反应,从而实现水煤浆的加压气化。
相比传统的气化设备,多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置具有更高的气化效率和更好的环保性能。
关键词:多喷嘴对置式;水煤浆;加压气化装置;灰水浊度;控制措施引言水煤浆加压气化技术是一种利用水煤浆作为燃料进行气化反应的技术,它具有高效、节能、环保等优点。
然而,在水煤浆加压气化过程中,由于含灰量较高的水煤浆进入气化炉后,易产生大量的灰渣和废水,这些废弃物会对环境造成污染,同时也会降低气化效率。
因此,如何控制水煤浆加压气化装置的灰水浊度,成为了一个研究热点。
1多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置的基本原理和特点1.1基本原理多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是利用高温高压下的物理和化学反应,将水煤浆转化为高品质的合成气。
该装置采用多喷嘴对置的方式,将水煤浆和氧气同时喷入气化反应器中,在高温高压下进行气化反应,生成合成气。
该装置的气化反应器采用了对置式结构,将喷嘴对置在反应器两端,形成一个相对静止的气化区域,使得水煤浆和氧气充分混合,并在高温高压下进行气化反应,生成高品质的合成气。
同时,多喷嘴的设计可以增加气化反应器的反应面积,提高气化效率。
1.2特点(1)高效节能。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置采用了高温高压的气化技术,可以将水煤浆转化为高品质的合成气。
同时,该装置采用多喷嘴对置的设计,可以增加反应器的反应面积,提高气化效率。
这些特点使得该装置具有高效节能的优势。
(2)环保。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置可以将水煤浆转化为高品质的合成气,同时减少了燃烧产生的有害气体的排放,具有环保的特点。
(3)稳定性。
多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置采用了对置式结构,可以使得水煤浆和氧气充分混合,并在高温高压下进行气化反应,生成高品质的合成气。
四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究
四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理技术研究水煤浆加压气化装置是一种将水煤浆通过高压泵加压送入气化炉内进行气化反应的装置。
在水煤浆加压气化过程中,会产生大量的黑灰水,其主要成分是含有大量的悬浮物、污染物和有机废水。
因此,为了降低环境污染并有效地处理黑灰水,需要进行相关的技术研究。
四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置是一种根据工艺特点设计的一种较为理想的气化装置。
在该装置中,通过四个喷嘴将水煤浆均匀地喷入气化炉中,提高了气化效率,并且减小了黑灰水的生成量。
但是,由于水煤浆加压气化过程中的水煤比较高,黑灰水中含有大量的悬浮物和污染物,使得黑灰水的处理难度较大。
对于黑灰水的处理,主要可以采用物理化学处理和生物处理等方法。
物理化学处理方法主要包括沉淀、过滤、吸附等技术。
通过沉淀技术可以将黑灰水中的悬浮物沉淀下来,降低悬浮物的浓度。
过滤技术可以进一步去除悬浮物和细粒物质,提高水质。
吸附技术可以吸附黑灰水中的有机物质和重金属离子,达到净化水质的目的。
生物处理方法主要采用好氧氧化和厌氧消化等技术。
好氧氧化技术通过添加一定的氧气和微生物,将黑灰水中的有机物质进行降解,降低污染物的含量。
厌氧消化技术主要利用厌氧菌的作用将有机物质转化为沼气和沉淀物,在同时发电的情况下实现了黑灰水的处理。
在实际应用中,应根据黑灰水的性质和含量选取合适的处理方法,建立完善的黑灰水处理系统。
此外,还应加强对黑灰水处理技术的研究,提高处理效率和处理效果。
通过先进的技术手段,减少黑灰水对环境的污染,实现资源的循环利用。
总之,四喷嘴对置式水煤浆加压气化装置黑灰水处理是一个复杂的问题,需要综合利用物理化学和生物处理等技术手段。
通过合理的处理方案,可以实现黑灰水的净化和资源的回收利用,实现绿色环保的目标。
大型多喷嘴对置式煤气化技术及其在煤制烯烃中的应用
喷嘴使用寿命最长达到150天
年度 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 最长(天) 31 68 72 100 104 150 139 最短(天) 15 4 13 20 47 53 41 平均(天) 17 28 29 47 65 93 89 因喷嘴原因系统停车 次数 未统计 6 9 5 1 0 0
中国境内 33个用户项目, 90 台气化炉 总原料能力> 11万吨煤/天 12 个项目,29台气化炉投入工业运行
已经投运 12个用户,29台气化炉
推广应用(全球34家用户项目,共95台气化炉)
应用单位
华鲁恒升 兖矿国泰 兖矿鲁化 江苏灵谷 江苏索普 凤凰化肥 神华宁煤 宁波万华 安徽华谊 上海焦化 兖矿新疆 安阳盈德 杭州半山 山东盛大 山东久泰 内蒙荣信 Valero
在建3000TPD多喷嘴水煤浆气化装置
项目 1:
内蒙古荣信化工有限公司
气化系统配置:两开一备 气化压力: 6.5MPa 计划开车时间: 2014 年
项目 2:
•伊泰伊犁能源有限公司
•气化系统配置:四开两备 •气化压力: 4.0MPa •计划开车时间: 2015 年
运行指标先进
华鲁恒升(750TPD,6.5MPa):报道四喷嘴气化炉碳转化率98.3% 兖矿国泰(1150TPD,4.0MPa):2005年12月11-18日168小时连续运行 现场考核,碳转化率98.8% 新能凤凰(1500TPD,6.5MPa):2010年10月13-16日72小时满负荷性能 考核,碳转化率99.16% 神华宁煤(2000TPD,4.0MPa):2010年9月24-27日双炉72小时连续运行 现场考核,碳转化率98.9% 江苏灵谷(2000TPD,4.0MPa): 2011年11月25-28日72小时连续工业运 行考核,碳转化率99.2% 安徽华谊(1500TPD,6.5MPa):2012年8月20-24日双炉72小时连续工业 运行考核,碳转化率98.94%
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率优化研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率优化研究水煤浆气化技术作为一项重要的能源转化技术,在能源产业中起着重要的作用。
随着能源需求的增加和环境问题的日益严重,提高水煤浆气化设备的气化效率具有重要的意义。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备作为一种常用的气化设备形式,其气化效率优化研究对于提高气化效率具有重要意义。
本文将重点研究多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率优化问题。
首先,对于多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构和工作原理进行了介绍。
该设备主要由喷嘴、燃烧室、气化室等组成。
煤浆经过喷嘴进入燃烧室,在高温和压力的作用下发生燃烧反应,产生的燃烧产物进一步进入气化室,与水蒸气反应生成合成气。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备相比其他形式的气化设备,在气化效率方面具有独特的优势。
然而,在实际应用中,多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率还存在一定的改进空间。
其次,本文通过分析多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化过程中的热力学特性,提出了进一步提高气化效率的几点优化思路。
首先是优化喷嘴结构。
喷嘴是水煤浆进入燃烧室的关键部分,合理的喷嘴结构能够提高煤浆的喷雾效果,增加煤浆与氧气的接触面积,从而提高燃烧效率;其次是优化燃烧室结构。
合理的燃烧室结构能够确保煤浆的充分燃烧,提高燃烧产物的温度和压力,进而提高合成气的产量;最后是优化气化室结构。
气化室的结构对于合成气的产生和传递具有重要影响,合理的气化室结构能够提高气化效率。
然后,本文通过数值模拟的方法,对多喷嘴对置式水煤浆气化设备进行了仿真计算。
通过改变喷嘴结构、燃烧室结构和气化室结构等参数,对气化效率进行了评估。
仿真结果表明,在优化后的结构下,多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化效率得到了显著提高。
与传统的气化设备相比,气化效率提高了约10%,合成气产量增加了约8%,同时煤耗降低了约5%。
这些结果表明,优化多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构能够有效地提高气化效率和资源利用率。
最后,本文进行了优化结果的验证实验。
科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术
科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气化技术适用范围化工行业煤制合成气行业现状同等产量条件下常压固定床技术:比氧耗380Nm3O2/kNm3(CO+H2);有效气成分CO+H2含量60%-70%;碳转化率78%;年消耗71万tce。
成果简介1、技术原理水煤浆、氧气进入气化室后,相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发分、燃烧、气化等6个物理和化学过程,煤浆颗粒在气化炉内经过湍流弥散、振荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发与挥发份的析出和气相反应等,最终形成以CO、H2为主的煤气及灰渣。
产生的合成气经分级净化达到后序工段的要求,同时采用直接换热式渣水处理系统。
2、关键技术多喷嘴对置式水煤浆气化技术采用四喷嘴撞击流、预膜式喷嘴,加强混合,强化热质传递。
关键技术设备包括:(1)由喷淋床与鼓泡床组成的复合床高温煤气洗涤冷却设备;(2)合成气“分级”净化。
由混合器、分离器、水洗塔组成的高效节能型煤气初步净化系统;(3)直接换热式含渣水处理系统;(4)预膜式长寿命高效气化喷嘴;(5)结构新颖的交叉流式洗涤水分布器;(6)国内首次成功实施停运气化烧嘴在线带压投料的操作技术。
3、工艺流程通过喷嘴对置、优化炉型结构及尺寸,在炉内形成撞击流,以强化混合和热质传递过程,并形成炉内合理的流场结构。
主要包括煤浆制备、输送单元,多喷嘴对置式水煤浆气化单元,煤气初步净化单元和含渣水处理单元,其中关键单元为气化、煤气初步净化和含渣水热回收。
图1 多喷嘴对置式水煤浆气化工艺流程图主要技术指标与引进的水煤浆气化技术相比,采用该技术可使比氧耗降低7.9%,比煤耗降低2.2%。
以北宿煤为原料,合成气有效气成分(CO+H2)含量84.9%,比氧耗309Nm3O2/1000Nm3(CO+H2),降低7.9%;比煤耗535kg/1000Nm3(CO+H2),降低 2.2%;碳转化率98.8%,提高2%-3%;产气率2.20Nm3/kg;有效气成分提高2%-3%;CO2含量降低2%-3%。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究开发与产业化应用
比煤耗降低 2.2%(见表 2)。 2006 年 1 月 8 日,该技术在北
多喷嘴对置式气化炉
气化烧嘴平台
多喷嘴对置式水煤浆气化技术示范装置(山东华鲁恒升化工股份有限公司)
30 中国科技产业. 2 0 0 6
CHINA ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY·2006
工程研究中心负责提供。气化炉
场考核,技术指标为:有效气组成 的国际领先水平。
工程中建设了一台多喷嘴对置式水
( C O + H 2 ) 8 4 . 9 % ;比氧耗 309Nm3O2/1000Nm3(CO+H 2);比 煤耗 535kg/1000Nm 3(CO+H 2); 碳转化率 98.8%;产气率 2.20Nm3
(2)山东华鲁恒升化工股份有 限公司的多喷嘴对置式水煤浆气 化炉
28 中国科技产业. 2 0 0 6
CHINA ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY·2006
司、中国天辰化学工程公司等)的 紧密配合。
表 1 中试结果与引进水煤浆气化技术的比较
2.实验室研究
水煤浆气化过程具有化学与物
理问题耦合、技术条件苛刻(高温、
高压、多相)、多过程串并联交叉等
累计运行约 2000 小时,气化装置
运转率大于 85%。工业运行证实,
多喷嘴对置式水煤浆气化装置具
有如下优点:该装置开车方便、操
作灵活、负荷增减自如、操作的方
洁
便程度优于引进的水煤浆气化装 置;自动化程度高,全部采用集散
净
控制系统(DCS)控制;整个气化系
统运行状况稳定;采用独特的氧气
[1] 现场操作数据 [2] 《化肥工业》,31(2),2004,37~40 [3] 《大氮肥》,28(1),2005,25 ̄28 [4] 《德士古气化技术固体进料用户技术交流会论文集》,2002
多喷嘴对置式水煤浆气化技术-2015-4
新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发 国家“九五”攻关计划
整体煤气化联合循环发电(IGCC)关键技术 国家“九五”攻关计划
专利
授权100余项中国专利,授权2项美国专利
¾ 发明专利50余项
获奖
z 2013年中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖 z 2010年上海科技进步一等奖 z 2007年国家科技进步二等奖 z 2007年第十届中国专利奖优秀奖 z 2006年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖两项 z 2006年全国高校十大科技进展 z 2006年中国高等学校专利奖 z 2006年中国高校-企业合作创新十大案例 z 2004年煤炭工业十大科技成果 z 2002年中国电力科技进步二等奖 z 2001年“九五”科技攻关优秀成果奖 z 1998年上海市科技进步一等奖
方便
技术特点
• 带压连投 • 无波动倒炉
气化炉进料系统控制图
三、工业应用与推广
推广应用现状
国国内内3377个个项项目目,,110044台台气气化化炉炉
兖州内蒙 3台6.5MPa-2500TPD
甲醇
兖矿榆林 8台4.0MPa-2000TPD
煤制油
新疆心连心 2台6.5MPa-1500TPD
氨
伊泰伊犁 5台4.0MPa-3000TPD
工业装置运行情况
已运行工业装置(16套,40台气化炉)
1
2
3
4
5
6
7
8
山东华鲁恒 兖矿国泰化 升化工股份 工有限公司 有限公司一 三套日处理 台日处理 1150吨煤 750吨气化 气化装置, 炉,2005 2005年10 年6月正式 月A、B炉 投入运转。 投入运转,
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案开发与应用
05
应用案例分析:实际应用案例的效果和问题分析
06
发展趋势分析:未来发展趋势和挑战分析
控制方案的经济效益、环境效益和社会效益评估
经济效益:提高生产效率,降低生产成本,增加企业利润
环境效益:减少废气、废水、废渣等污染物排放,降低环境污染
社会效益:提高能源利用效率,促进能源结构调整,推动经济发展
比较:与其他控制方案相比,多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案在经济、环境和社会效益方面具有明显优势
应用领域和市场前景
应用领域:化工、能源、环保等行业
技术优势:高效、节能、环保
市场需求:随着环保政策的推行,水煤浆气化技术将得到广泛应用
市场前景:预计未来几年内,水煤浆气化技术市场将保持快速增长趋势
Part Three
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的设计
控制方案的设计思路
优化控制参数:通过仿真和实验,优化控制参数,提高控制效果
关键技术问题:如何降低能耗和排放
解决方案:采用节能技术和环保措施,降低气化过程的能耗和排放
关键技术问题:如何实现多喷嘴对置式水煤浆气化的精确控制
解决方案:采用先进的控制算法和智能控制技术,实现对气化过程的实时监控和调整
关键技术问题:如何提高气化效率和稳定性
控制方案的可行性和优势分析
可行性分析:多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的设计,需要考虑到各种因素,如煤浆的性质、气化炉的结构、操作条件等,以确保方案的可行性。
Part Four
多喷嘴对置式水煤浆气化控制方案的实施与应用
控制方案的实施步骤和流程
添加标题
确定控制目标和参数
添加标题
设计控制策略和算法
添加标题
搭建控制系统和硬件平台
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置研究一、引言在现代能源的开发与利用中,水煤浆气化技术被广泛应用于煤炭的清洁转化和能源的高效利用。
气化炉作为水煤浆气化设备的核心部件,其设计和性能对整个气化过程起着决定性的作用。
本文针对多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置进行研究,探讨其优点和应用前景。
二、多喷嘴对置式水煤浆气化设备的优点多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉采用了多喷嘴的设计,具有以下优点:1. 提高气化效率:多喷嘴设计使水煤浆能够充分与气化剂接触,提高了反应速率和气化效率,使得煤炭气化更加充分,产气量更大。
2. 增加稳定性:多喷嘴的布置使得水煤浆与气化剂的混合更加均匀,减小了应力和温度的不均匀性,提高了设备的稳定性和可靠性。
3. 降低能耗:多喷嘴设计能够减少设备的内部压力损失,降低气化过程中的能耗,提高能源利用效率。
三、多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉构型与装置是其核心部分,本节将对其进行详细介绍。
1. 气化炉构型多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉采用多喷嘴对置的布置方式,喷嘴按照对称关系排列。
燃烧室与喷嘴的布置使得气化剂与水煤浆发生充分的混合和反应,提高了气化效率。
2. 气化炉装置多喷嘴对置式水煤浆气化设备的气化炉装置包括燃烧室、混合室、气化室等部分。
(1)燃烧室:燃烧室是水煤浆气化过程中完成煤炭和空气预热的部分,具有高温和高压的特点。
燃烧室能够实现煤炭的完全燃烧和水煤浆的预热,提供充足的热量和气化剂给气化室。
(2)混合室:混合室是气化炉中实现水煤浆和气化剂充分混合的部分。
多喷嘴的设计使得水煤浆和气化剂的混合更加均匀,提高了气化效率和稳定性。
(3)气化室:气化室是水煤浆气化过程中的核心部分,其中煤炭发生气化反应并产生合成气。
多喷嘴的布置使得水煤浆与气化剂充分接触,提高了气化效率。
四、多喷嘴对置式水煤浆气化设备的应用前景多喷嘴对置式水煤浆气化设备在煤炭清洁转化和能源高效利用方面具有广阔的应用前景。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的模型预测控制技术研究
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的模型预测控制技术研究摘要:多喷嘴对置式水煤浆气化设备是一种高效、低污染的煤炭气化技术,但由于其复杂的工艺特性,导致设备的运行过程难以稳定控制。
本文通过建立合理的数学模型,提出了一种基于模型预测控制技术的方法,以实现对多喷嘴对置式水煤浆气化设备的精确控制。
1. 引言作为一种重要的清洁能源技术,煤炭气化能够将煤炭转化为合成气,为能源转型和环境保护提供了有效的途径。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备是一种常见的气化装置,其具有高气化效率、低排放等优势,因此备受关注和研究。
然而,多喷嘴对置式水煤浆气化设备本身具有复杂的非线性、大时滞和多变量的特性,导致其控制困难。
为了解决这一问题,研究人员提出了多种控制策略,其中模型预测控制技术在实际应用中表现出良好的效果。
因此,本文旨在通过建立数学模型并采用模型预测控制技术,实现对多喷嘴对置式水煤浆气化设备的准确控制。
2. 多喷嘴对置式水煤浆气化设备的数学建模在研究多喷嘴对置式水煤浆气化设备的模型预测控制技术之前,首先需要建立准确的数学模型来描述设备的动态特性。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备主要包括煤粉气化器、气体分配器、冷凝器、废气处理器等组成部分,这些组成部分之间存在着复杂的相互联系。
针对多喷嘴对置式水煤浆气化设备的实际特点,可以建立如下的动态数学模型:(模型)在上述模型中,X表示各个状态变量的向量,u表示输入向量,y表示输出向量,A、B、C、D分别为状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和传递矩阵。
通过建立准确的数学模型,可以更好地理解和描述多喷嘴对置式水煤浆气化设备的工艺过程。
3. 模型预测控制技术在水煤浆气化设备中的应用模型预测控制技术是一种基于数学模型的控制策略,通过预测控制器对未来一段时间内的系统行为进行优化和调整,从而实现对系统的精确控制。
在多喷嘴对置式水煤浆气化设备中,模型预测控制技术可以通过在线动态优化的方式,实现对设备各个组成部分的协调控制。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术简介多喷嘴对置式水煤浆气化技术是一种高效能的煤炭资源利用技术。
该技术通过将水煤浆喷射到气化装置中,利用高温和高压条件下的热化学反应,将煤炭转化为合成气和其他有用的化学品。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术相比传统的气化技术有许多优势,可以提高气化效率、降低煤炭消耗量,并且能够适应各种煤种的气化。
原理多喷嘴对置式水煤浆气化技术主要由气化装置和燃料供应系统组成。
气化装置气化装置是该技术的核心部件,通常由多个喷嘴和反应器组成。
多喷嘴的设计可以提高煤炭与氧气的接触面积,增加气化反应的速率。
喷嘴之间的对置设计可以增加反应器的稳定性,避免局部过渡状况的发生。
气化装置的结构可以根据具体的应用需求进行调整和优化。
燃料供应系统燃料供应系统主要负责将水煤浆输送到气化装置中。
该系统通常包括水煤浆的储存罐、输送管道和喷嘴。
水煤浆进入喷嘴后,通过气化装置内的高温和高压气氛下的热化学反应,将煤炭转化为合成气和灰渣。
合成气可以用作燃料或用于其他化学工艺过程。
优势多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有以下优势:1.提高气化效率:多喷嘴的设计可以增加煤炭与氧气的接触面积,加快气化反应的速率,从而提高气化效率。
2.降低煤炭消耗量:由于气化效率的提高,该技术相比传统气化技术可以降低煤炭的消耗量,减少煤炭资源的浪费。
3.适应性强:多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以适应各种煤种的气化,包括高灰分煤和高硫煤等。
这使得该技术在煤炭资源利用方面具有广泛的应用前景。
4.灵活性高:多喷嘴对置式水煤浆气化技术可以根据实际应用需求进行灵活调整和优化。
喷嘴的数量和布置方式可以根据气化反应器的尺寸和工艺要求进行设计,提高技术的适应性。
应用多喷嘴对置式水煤浆气化技术在能源领域具有广泛的应用前景。
它可以利用煤炭等化石燃料资源,产生合成气和其他有价值的化学品。
合成气可以用作燃料,取代传统的煤炭燃烧方式,减少环境污染。
此外,合成气还可以用于化学工业和合成燃料的生产,具有较大的市场潜力。
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构设计与优化
多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构设计与优化水煤浆气化技术作为一种清洁煤化工技术,在能源转型和环境保护方面具有重要意义。
而多喷嘴对置式水煤浆气化设备作为其中的关键部分,其结构设计与优化对于提高气化效率、降低能耗、延长设备寿命等方面具有重要意义。
本文将从结构设计和优化两方面对多喷嘴对置式水煤浆气化设备进行探讨。
首先,多喷嘴对置式水煤浆气化设备的结构设计。
在设计过程中,需要考虑到设备的安全性、可靠性、维修便利性以及气化效率等因素。
在安全性方面,要确保设备的结构强度和稳定性,避免发生设备破裂或倾倒的风险。
在可靠性方面,要考虑到设备的长期运行和负载条件下的稳定性,确保设备能够持续高效地工作。
在维修便利性方面,要设计合理的设备结构,方便工作人员进行检修和维护。
最后,在气化效率方面,要优化设备的结构,减少能量损失和气化过程中的不完全燃烧现象,提高气化效率。
其次,多喷嘴对置式水煤浆气化设备的优化。
针对设备存在的问题和不足,可以通过优化设计来改进设备的性能和效率。
其中,可以从以下几个方面进行优化:1. 喷嘴设计优化:喷嘴是水煤浆气化设备中气化反应发生的关键部位。
通过优化喷嘴的结构和尺寸,可以提高水煤浆的雾化效果,增加气化剂与燃料的接触面积,促进气化反应的进行。
此外,还可以通过优化喷嘴的材料选择和涂层技术,提高喷嘴的耐磨性和抗腐蚀性,延长喷嘴的使用寿命。
2. 反应器结构优化:反应器是水煤浆气化设备中完成气化反应的主要部分。
通过优化反应器的结构形式和材料选择,可以提高反应器的传热和传质性能,促进气化反应的进行。
此外,还可以通过优化反应器的内部构造,如增加反应器内部的通道和折流板等,改善流体的分布和流动状态,增加反应效率。
3. 反应器运行参数优化:在水煤浆气化设备的运行过程中,通过调整和优化反应器的运行参数,可以进一步提高设备的气化效率。
例如,合理调节煤浆进料量、气化剂进口温度和压力等参数,控制气化反应的速度和强度,使反应过程更加稳定和高效。
项目二 煤的气化任务三 多喷嘴对置式水煤浆气化技术
❖ 生产甲醇,通常采用废锅和激冷联合流程,亦称半废锅 流程。出气化炉粗煤气,先辐射废锅,700℃,水激冷, 蒸汽满足部分变换的要求。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺流程简图
2.多喷嘴对置式水煤浆气化工艺原理
❖ 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是以纯氧和水 煤浆为原料,采用气流床气化反应器,在加 压非催化条件下进行部分氧化反应,生成以 CO和H2为有效成分的粗合成气。
❖ 进入渣水处理工序的黑水共有四条路线:气化炉 洗涤冷却室排放、旋风分离器排放、水洗塔排放及 锁斗排放。
❖ 渣水处理工序多采用三级闪蒸系统:蒸发热水塔 (即高压闪蒸)、低压闪蒸、真空闪蒸。
❖ 黑水经处理后循环使用。浓缩的黑水采用真空过 滤脱水,滤饼外运,滤液返回系统使用。
2. 气化过程
图6. 多喷嘴对置式气化炉流场结构
❖THANK YOU!
❖ (6) 废水排放量小,环保压力轻 ❖ 由于碳转化率高,洗涤水中细灰含量低,易于渣
水分离,灰水水质好,回用率高;经过高温反应后, 煤中难降解的有机物全部转化,废水易于处理。
2. 气化工艺
❖ 根据气化后工序加工不同产品的要求,有三种工艺流程: 激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。
❖ 合成氨多采用激冷流程,气化炉出来的粗煤气,直接用 水激冷,粗煤气含有较多水蒸汽,变换系统而不需再补 加蒸汽,因无废锅,投资较少。
❖ (3) 一次反应与二次反应共存区
❖ 多喷嘴对置式气化炉中射流区与撞击区、撞击流股、回 流区、折返流区共存,不时进行质量交换,再加上湍流 的随机性,射流区的反应组分及产物都有可能进入撞击 区、撞击流股、回流区、折返流区,导致这些区域既进 行一次反应,也进行二次反应。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术设计经验探讨及大型化应用
1. 概述
多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术作为我国自主研发的 气化技术,具有许多独特的技术特点,主要有:
采用多喷嘴进料,有利于装置的大型化; 采用撞击流强化传递过程,提高气化反应效率,碳转化率高、原料消
耗低; 采用预膜式喷嘴,雾化性能优良,磨损较少,喷嘴使用寿命长; 采用两套进料系统,大大提高了气化炉稳定性和可考虑; 采用分级净化的合成气初步净化系统,水煤气除尘更有保障; 采用直接换热的蒸发热水塔工艺,闪蒸汽利用更充分、更不易堵渣。
CONFIDENTIAL
2. 气化技术设计经验探讨
2.3 煤浆提浓技术的应用
煤浆提浓技术的主要原理是通过分级研磨、优化煤浆颗粒 粒度级配制备高浓度水煤浆,与多喷嘴气化技术结合,可以拓 展煤种适用范围。
采用煤浆提浓技术同时能大幅改善煤浆流动性、稳定性和 雾化性能,不但提高了气化效率、降低了煤耗和氧耗,而且降 低了烧嘴和气化炉的磨损程度,可以延长装置运行周期。
11th August 2011-Beijing
CONFIDENTIAL
2.5 闪蒸冷凝液氨氮汽提
闪蒸冷凝液氨氮汽提的提出:
气化废水是全厂污水中流量较大,含氨氮较高的一股废水。污水处理通过生化 处理来降低氨氮含量,若气化废水中氨氮含量过高,会使得微生物长期处于高 负荷甚至超负荷运行状态,易导致微生物死亡,影响污水处理的效果;
煤浆浓度提高2个百分点可以使氧耗降低约3个百分点,合
成气中有效成分提高约1个百分点,从而可能减小空分装置规
模,节能降耗、经济效益明显。
China Tianchen Engineering Corporation
11th August 2011-Beijing
CONFIDENTIAL
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多喷嘴对置式水煤浆气化技术研究
摘要:水煤浆气化技术是提升煤炭清洁、高效利用能力的重要技术手段,本文的研究典型水煤浆气化项目为例,探讨了多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺流程,气化装置及技术优势。
关键字:多喷嘴,,水煤浆气化,气流床
现阶段煤气化的主流技术包括气流床,流化床和固定床三类,固定床的典型技术类型是Lurgi技术,流化床以灰熔聚、高温温克勒等为代表,多喷嘴对置式为气流床的代表技术。
其中气流床技术的技术成熟度最高,效率最高,污染排放最低,是近年来发展迅速的煤气化技术类型。
在低碳、节能、减排的背景下,开展高效的水煤浆气化技术具有重要的研究意义。
1 多喷嘴对置式水煤浆气化项目概况
在科技部及相关科研院所的支持下,兖矿集团在内蒙古建设了超大型水煤浆气化项目,该项目采用多喷嘴对峙式水煤浆气化技术路线。
该项目一期建设生产线核心气化炉直径为3.6米,采用的压力在6.5MPa范围内。
在取得良好运行效果的基础上,未来计划开工建设2期项目,2期项目日处理能力进一步提升。
本次研究的水煤浆气化项目,是该技术首次技术转让的建设项目,与此同时,也是多喷嘴对置式水煤浆技术首次的大型应用,标志着该项技术进入了煤制天然气市场。
该项目的成功标志着多喷嘴对置式水煤浆气化技术,在大型化水煤浆处理中具有明显的技术优势和经济优势。
该系统使用了较为先进的低温空气分离技术,设备来自德国林德工;在气体净化装置的选择中,使用了低温甲醇洗技术,是国内单系列最大的气体净化装置之一;在甲醇合成装置中选用了轴向甲醇合成技术,意大利fbm公司制造的甲醇合成塔。
2 多喷嘴对置式水煤浆气化技术研究
2.1 气化装置分析
本项目对应的气化装置采用2开1备的模式,有效提升了工艺流程的稳定性,多喷嘴对置式水煤浆气化装置的单炉有效气体流量控制在 2.25×105m5/H范围内。
水煤浆储存于煤浆槽中后,经过煤浆给料泵加压泵送,分别送至四个烧嘴处,进
入气化炉工艺段,在烧嘴处与高压氧气混合一同进入气化炉。
在4个烧嘴处水煤
浆和氧气混合并加热进入气化炉燃烧室,发生部分氧化反应,反应得到部分碳、
炉渣和粗合成气,粗合成气沿冷水管下流,并在燃烧室的下部出口进入洗涤室,
完成冷却,冷却后的粗合成气以鼓泡的形式完成冷却和洗涤作业。
其后,气体进
入洗涤冷却室,并在洗涤冷却室的上部完成分离,将带出的固体颗粒和液体排出。
在气化炉内得到的反应炉渣冷却后排出系统,冷却后的溶渣装入渣车运输到指定
区域。
洗涤过程会产生黑水,黑水可循环使用,循环黑水需经过减压闪蒸,真空
闪蒸,沉降过程。
2.2 气化工艺流程分析
通过上面的分析可以看到,多喷嘴对置式水煤浆气化技术属于气流床技术的
一类,燃烧温度基本上控制在1300~1400℃之间,温度相对恒定。
通过煤浆制备
工艺和输送工艺段将合格的水煤浆置入反应过程,在反应中加入高压氧气,利用
高效的对置式喷嘴进行混合,产生高温高压煤气以及溶渣。
煤气净化过程主要的
设备包括水洗塔,混合器和旋风分离器。
在水煤浆气化工艺段,煤浆的浓度控制在61%,并加压与混合99.6%纯度氧
气的空气混合,在同一个水平面上接入烧嘴,对喷进入气化炉。
此过程中形成6
个反应区,分别为管流区,撞击区,射流区,回流区,折返流区和撞击流区。
利
用煤气化燃烧形成的热能,可维持反应温度在煤的灰熔点,该反应过程非常剧烈,通常在4~10秒内可完成。
(1)射流区:水煤浆经喷嘴射出后,进入射流区,此时流速较高并产生湍
流脉动,其后速度逐渐降低,此过程受到撞击区压力及相邻射流边界的影响,射
流扩张角逐渐增大,直至进入撞击区。
(2)撞击区:水煤浆经过射流区后射流边界逐渐交汇,并在中心部位剧烈
碰撞,中心部位的静压较高,碰撞也最为激烈,此点称之为驻点,此时射流的轴
线速度接近于0。
在流向相反的两股径流的撞击作用下,射流的速度方向发生变化,径向速度增大,轴向速度降低,湍流加强,混合效果增加。
(3)撞击流股:喷嘴喷出后,四股流体相互撞击,并沿着反应器的轴向开
始运动,碰撞的结果是在上方和下方形成特征相同,但流动方向完全相反的两股
流体,此种条件下的流体具有和射流相同的特性,也即流体对于周边的介质有明
显的卷吸作用,作用效果并沿着轴线方向逐渐扩大影响范围,同时速度依次衰减,直至轴向速度平缓分布。
(4)回流区:由于撞击流股具有明显的卷吸作用,所以回流区位于撞击流
股的边界和射流区的边界位置。
(5)折返流区:折返流区位于炉壁的折线向下区域,形成的原因是流股沿
反射器的轴线向上运动对拱顶形成撞击。
(6)管流区:管流区通常位于炉膛的下部,是在撞击射流,射流,撞击股
流等消失后出现的区域,在此区域中,流股的径向速度不变。
2.3 多喷嘴对置式水煤浆气化技术优势
(1)煤炭资源利用效率高
煤炭资源的利用受到多种因素的影响,煤浆的粒径分布,气化炉的温度分布,雾化效果以及水煤浆在炉内的停留时间等,都会影响水煤浆气化利用效率。
其中
人为因素可以决定,同时影响效果最显著的是物料的停留时间和喷嘴处的雾化效果。
采用多喷嘴对置式的技术流程,能够明显提升雾化效果,同时延长水煤浆在
气化炉内的停留时间,有利于反应的充分进行。
部分学者指出,水煤浆的气化过程,原煤的成本占总成本的60%~70%,采用了高效率的多喷嘴雾化技术,能够提
升碳转化率,从而提升煤炭的综合利用效率。
从这一角度分析,推广多喷嘴对
置式水煤浆气化技术,具有较为明显的成本优势。
(2)热回收效果好
本项目采用了较为成熟的直接换热式热能回收工艺,从水洗塔、旋风分离器
和气化炉中得到的黑水,经一次减压后进入闪蒸工艺,闪蒸得到的水蒸气可接入
热水式填料层,热能的回收利用。
热能的循环利用有利于降低生产经营成本,提
升能源综合利用效率。
(3)具有较好的带压联投效果
上文中提到的技术方案,设置了可独立控制的4个烧嘴,在水煤浆气化过程
中任意烧嘴发生鼓掌停止工作,不会影响其余烧嘴的运行,可维持系统的正常生产。
发生故障的烧嘴,可进入高压氮气保护,分析故障原因并进行故障排除。
这
种设计能够减少故障对系统运行的影响,系统波动小,带压联投效果号。
(4)环保压力小
实践证明多喷嘴对置式水煤浆气化技术具有较高的碳转化率,滤饼的黏度低,碳渣中含碳量低,有利于固液分离。
滤液应真空过滤后可用于研磨煤浆,排出物
少环保压力小。
与此同时吨煤生产产生的废水少,对污水处理系统的要求低。
3 结语
水煤浆气化技术是煤炭清洁高效利用的关键核心技术,也是多联产系统,煤
基大宗化学品,燃料电池,煤基清洁燃料合成等相关工业过程的基础。
作为现代
煤化工工业的基础,煤气化在冶金,电力,炼油等行业中也有着广泛的应用,是
诸多工业生产的核心、关键、共性技术。
通过上面的分析,可以看到多喷嘴对置
式水煤浆气化技术具有明显的技术优势,现已成为水煤浆气化的主要工艺流程之一,运行过程稳定可控,多项经济指标具有优势。
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