旋转填充床生物能源碳捕集与封存(BECCS)中试示范研究：性能评估与溶剂降解挑战

本文展示了旋转填充床(RPB)吸收器在真实生物质烟气中捕集CO2的中试成果，重点评估了RPB在生物能源碳捕集(BECCS)中的性能及烟气杂质对溶剂（35% MEA）的影响。研究发现，生物质烟气中的颗粒物携带金属会导致溶剂降解，通过ICP-OES和离子色谱(IC)揭示了金属/阴离子积累规律，为工业级BECCS系统设计提供了关键数据支撑。

　　

实验设施

生物质锅炉产生的烟气被输送至RPB吸收器进行CO₂捕集。图1a展示了集成系统中试装置流程图，标注了颗粒物和气体采样点。图1b为RPB吸收器-解吸器实物图。实验采用35%wt MEA溶剂——更高浓度MEA可提升CO₂负载量，但需配合RPB的强化传质特性以避免传统填充床的液泛问题。

测试矩阵

实验参数：烟气流量=150 m³/h，解吸塔压力=1.5 bara，RPB转速=400 rpm。通过调节溶剂流量改变液气比(L/G)，并调整预热温度实现目标捕集效率。表2显示稳态测试期间参数均值±标准差，每次测试持续6-8小时，完成5-10次溶剂循环。

结果与讨论

RPB吸收器性能在变工况L/G比下被系统评估，同时揭示了生物质烟气带来的实际挑战：

1. 1.

   烟气成分波动导致系统稳定时间延长

2. 2.

   亚微米颗粒穿透传统净化设备（如ESP）后在溶剂中累积

3. 3.

   ICP-OES检测到K、Na等金属离子加速MEA降解，离子色谱显示甲酸根等阴离子浓度上升

结论

BECCS对实现2050净零目标至关重要，但生物质烟气污染物对溶剂行为的长期影响仍需深入研究。本中试发现：

1. 1.

   RPB在真实烟气中展现良好适应性，捕集效率达90%+

2. 2.

   金属催化降解导致溶剂更换频率增加，需开发针对性净化工艺

3. 3.

   建议建立溶剂中金属/阴离子浓度预警阈值以优化运维

（注：翻译部分已按生命科学领域表述习惯优化，如"particulates"译为"颗粒物"而非"微粒"，"degradation"译为"降解"并保留MEA等专业缩写）