采用湿法洗涤技术对RDF热解过程中产生的气态和液态物质进行综合分析：适用于内燃机热电联产系统及闭环水管理的运行条件 作者：Sergejs Osipovs 和 Aleksandrs Pu?kins

《Energies》：Compound-Resolved Gas–Water Assessment of RDF Pyrolysis with Wet Scrubbing: Operating Windows for Internal Combustion Engine Combined Heat and Power and Closed-Loop Water Management Sergejs Osipovs and Aleksandrs Pu?kins

　　摘要：垃圾衍生燃料（RDF）的热解是一种有前景的废物转化为能源的途径，但其在高价值应用中的使用仍受到焦油残留、苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）等含杂原子的化合物以及循环洗涤水中污染物积累的限制。本研究评估了结合直接湿法洗涤和闭环水回用的RDF热解的操作窗口，旨在确定适合不同终端用途的方案。采用田口L27实验设计（DOE），即包含27次实验运行的正交阵列，来评估热解温度、停留时间、洗涤液气比和洗涤水温度的影响，并评估了同一洗涤水在5次、10次和15次循环中的连续使用情况。经过固相吸附（SPA）采样后，通过化合物分辨气相色谱-质谱（GC–MS）技术量化了净化气体中的污染物，而洗涤水中的酚类化合物和多环芳烃（PAHs）则通过萃取后进行GC–MS分析。在每个终端用途层中，可行性定义为同时满足特定终端用途的净化气体阈值（Ctar、CBTEX、IN和IS）以及相应的水循环危害限值（Itox），这些标准基于文献中的工程筛选准则。结果表明，更强的洗涤效果可以减少气相中的焦油和BTEX含量，而延长水回用会导致酚类化合物和PAHs的系统性积累，并增加综合水循环危害指数。在广泛的操作范围内，锅炉级操作的可行性仍然存在，27个测试条件中有23个表现稳健；而内燃机联合热电（ICE-CHP）的可行性仅限于一个狭窄的稳健区间，未发现适用于微型涡轮机的条件。这些发现表明，RDF热解的操作窗口必须同时考虑气体清洁度和水循环管理约束。

1. 引言
1.1 文献综述与科学背景
垃圾衍生燃料（RDF）的热解越来越被视为一种灵活的废物转化为能源（WtE）的方法，能够将异质残余废物转化为气体和液体能源载体，同时减少对填埋场的依赖并支持循环经济战略[1,2]。与单一来源的生物质不同，RDF代表了化石来源成分（塑料和橡胶）与生物来源成分（纸张/纸板、木材、天然来源的纺织品和其他可再生残余物）的混合体。当RDF中生物成分占较大比例时，在明确的核算边界和文档化的原料特性下，所产生的能源可以贡献于可再生能源目标和脱碳目标[1]。然而，RDF热解气体的实际利用不仅受到转化效率的限制，还受到污染物化学性质及其系统级后果的影响。从终端用途的角度来看，RDF热解气体并不是一种单一燃料，而是一种复杂的混合物，其适用性取决于杂质的浓度、挥发性和种类。可冷凝有机物（通常称为焦油）、挥发性芳香烃（如苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEXs）、多环芳烃（PAHs）以及含杂原子物种可能会影响可靠性、排放性能和下游操作的稳定性[3,4]。基础研究和后续综述强调，焦油不是一个单一的化合物类别，而是一个涵盖不同挥发性和反应性的含氧物种和芳香族化合物的谱系；因此，焦油的测量、报告可比性和决策相关性在热化学转化研究中仍然是非平凡的问题[4]。因此，现代综述一致将焦油控制和气体清洁视为实施的必要步骤，特别是当预期的终端用途需要稳定、长时间运行时[5,6,7]。在工业热解过程中，基于气相色谱-质谱（GC–MS）的工作流程已被开发并用于实际热解产物的焦油定量，这强调了方法透明度和化合物分辨报告对于定向应用结论的重要性[8]。

终端用途要求强烈影响了所需的气体处理水平和限制性污染物的种类。对于锅炉直接供热，对残余可冷凝物和芳香烃负荷的容忍度通常较高，允许较宽松的气体清洁要求。相比之下，内燃机联合热电（ICE-CHP）通常需要更清洁的气体，以防止沉积物形成、进气口污染、润滑剂降解和运行不稳定；以发动机为导向的研究和综述一致强调严格的焦油控制是稳定使用生产气体的前提[9,10,11]。以性能为中心的分析进一步表明，生产气体的质量显著影响发动机效率、操作稳定性和长期稳定性[10]。微型涡轮机可能在紧凑性和排放控制方面具有优势，但仍需要严格控制颗粒物和可冷凝物，以保护高温部件并维持稳定的燃烧[12,13]，以涡轮机为导向的研究明确指出，气体清洁是生物质和废物衍生气体实现可行运行的决定性约束[14]。因此，将RDF热解气体升级为适合发动机或涡轮机的燃料本质上是一个污染物管理和系统集成问题，而不仅仅是能量转化问题。

1.2 知识空白、研究目的和贡献
尽管有关焦油缓解和气体清洁的文献很多，但对于生物成分含量变化较大且采用简单湿法洗涤架构的RDF来说，仍有三个知识空白特别重要：(i) 基于多因素实验设计（DOE）的实验映射有限，未能将热解强度与直接湿法洗涤设定点结合起来；(ii) 在明确定义的连续使用循环下，对循环洗涤水的处理不足，将其视为与气体质量同等重要的过程约束；(iii) 缺乏在RDF生物成分变化在合理范围内的稳健操作指南[1,2,3,4,15]。这些空白在科学上很重要，因为气体相和循环液相之间的污染物重新分配不仅会改变观察到的气体清洁结果，还会影响下游利用的系统级可行性，特别是在重复使用促进酚类化合物和PAHs积累的情况下[3,4,15,18,19,20]。因此，一个未解决的问题是：在何种热解强度、直接湿法洗涤操作、连续水使用状态和RDF生物成分变化组合下，化合物分辨的气体-水测量可以定义不同终端用途的可行和稳健操作窗口？为了回答这个问题，我们进行了一个实验性的田口L27 DOE活动（27次热解运行），将热解强度（温度和停留时间）与直接水洗涤操作（L/G和洗涤水温度）以及由5次、10次和15次连续热解循环组成的闭环行为结合起来，使用相同的洗涤水体积。通过固相吸附（SPA）采样方法，使用化合物分辨GC–MS技术量化了净化气体中的污染物种类，而洗涤水中的酚类化合物和PAHs则通过萃取后进行GC–MS分析[1,24,25,26,27]。该框架适用于捕捉控制污染物形成、转移和积累的主要过程变量，同时能够联合筛选气体侧的清洁度和水循环的可行性。因此，该研究确定了结合湿法洗涤的RDF热解的操作窗口，并表明随着终端用途要求的提高，可行的操作空间显著缩小，特别是在循环使用延长时，水循环中的积累成为决定性约束。

本研究的目的是确定在何种热解强度、直接湿法洗涤操作、连续使用状态和RDF生物成分变化组合下，化合物分辨的气体-水测量可以定义不同终端用途的可行和稳健操作窗口。该研究的原创贡献在于将化合物分辨的污染物行为与实际RDF变化和重复闭环操作下的气体-水可行性筛选联系起来，而不仅仅是单独评估气体侧的清洁性能。

2. 材料与方法
2.1 旋转窑RDF热解系统和L27 DOE操作矩阵
RDF热解实验在一个定制的试点规模系统中进行，该系统集成了旋转窑热解器和直接水洗涤器用于初步气体清洁。实验装置位于拉脱维亚的Daugavpils，由SIA “ROLS”公司在Daugavpils设计和组装，没有商业型号。它基于水平旋转鼓配置，名义吞吐量高达9吨/天。不锈钢窑以固定转速ω = 0.15 rad s?1进行循环操作。初步气体清洁单元是一个直接水洗涤器，同样为定制设计，没有商业型号（图1）。图1显示了使用可变生物成分原料的RDF热解线路示意图，以及与直接湿法洗涤器结合的闭环水循环系统。图中标出了用于化合物分辨GC–MS分析的净化气体采样点（洗涤后）和洗涤水采样点（循环罐）。直接水洗涤器是一个内径为1.4米、有效接触高度为2.2米的垂直圆柱形装置。图2提供了直接水洗涤器的专用示意图，以澄清其物理配置、内部布局和主要气体/液体流动路径。由于完整的DOE矩阵没有可用的洗涤器压力降数据集，因此这被认为是本研究的局限性；然而，现在明确报告了洗涤器的几何形状和操作配置，以提高技术透明度。原料是垃圾衍生燃料（RDF），原料的变化由三个生物成分类别（40%、50%和60%重量）表示，反映了混合废物衍生燃料的实际情况。

2.2 实验设计（DOE）和操作矩阵
实施了田口L27正交实验设计（DOE），即包含27次实验运行的正交阵列，以评估热解强度和湿法洗涤操作条件对净化气体和循环洗涤水中污染物负荷的综合影响。可控的DOE因素包括热解温度（Tpyro = 380、450和520 °C）、有效停留时间（τ = 5、15和30分钟）、洗涤液气比（L/G = 0.5、1.0和2.0 L m?3）和洗涤水温度（Tscrub = 20、35和50 °C）。27个操作条件列在表1中。表1中的循环次数（n）表示每次运行的评估再利用状态，并不作为独立随机化的DOE因素处理。

表1. RDF热解和直接湿法洗涤的L27 DOE操作矩阵。洗涤水库存的闭环再利用状态在5次、10次和15次连续热解循环中使用相同的用水量进行了评估。在本研究中，循环次数被视为描述循环液相中污染物积累的状态变量，而不是作为独立随机化的操作因素。这种方法允许在重复操作下综合评估气体侧的清洁度和水循环中的污染物积累情况。每次热解运行被视为一个1.0小时的周期，每次运行的RDF进料质量为400公斤，相当于大约0.4吨/小时的名义吞吐量。直接水洗涤器使用1.0立方米的循环水库存进行操作。在5/10/15周期序列中，相同的洗涤器水库存被重复使用，没有故意的排放或放空；仅添加少量的补充水来补偿蒸发和处理损失，通常每个周期≤1-3%。每次运行后，或在连续周期系列中的定义点，收集（i）洗涤器下游的清洁气体和（ii）来自循环水箱和/或洗涤器出口的洗涤器水样本，以进行化合物解析分析（第2.4节、第2.5节、第2.6节和第2.7节）。这种实验设计使得能够识别出同时受到最终用途相关气体质量和水循环中污染物积累限制的操作窗口。

2.2. 污染物类别和代表性化合物
分析数据集解析了与下游发动机操作性和封闭循环操作下洗涤器水可管理性相关的污染物类别。轻芳香族组分由BTEX相关化合物表示，包括苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯，既以选定的单个化合物形式报告，也以类别总和形式报告。酚类物质由酚、甲酚和二甲酚表示。PAH组分涵盖了从萘（两环）到更重的PAHs的化合物，并使用重PAH指数进行了总结。含氮芳香族标记物由喹啉类杂环表示，而含硫芳香族标记物由噻吩和苯并噻吩类化合物表示。选择这些类别是因为它们共同描述了最终用途应用的气体清洁度限制和水循环中的污染物积累趋势。

2.3. 原料变异性和生物组分分类（40/50/60 wt%）—质量分数方法
除了27次运行的DOE矩阵外，还通过三个离散的RDF生物组分类别（40、50和60 wt%）纳入了原料变异性，代表了混合废物衍生燃料中可再生部分的实际变化。每个RDF批次的生物组分是使用质量分数（形态学）方法估算的，其中输入的RDF被手动分类到预定义的材料组中，每个组分都被称重，并根据材料来源分配了一个生物组分比例。本研究中使用的RDF来自拉脱维亚Daugavpils的SIA “ROLS”公司，它是通过机械预处理和分类从混合残余商业废物中生产的。由于原料不是品牌化的商业产品，因此没有制造商/型号的指定。从每个批次中收集了代表性的RDF子样本（每个批次3个子样本；每个子样本1-5公斤）。子样本被分类为纸张/纸板、天然来源的木材和纺织品、食品/有机残留物、塑料、橡胶、金属、玻璃/惰性材料和细颗粒等材料类别。记录了每个组分的湿质量，并在需要时将组分在105°C下干燥至恒定质量，以获得干基质量分数。然后根据公式（1）计算总干基生物质量分数，其中mi是材料组分i的干基质量，分子包括所有被分类为生物的组分。
??b?i?o=∑mi?(b?i?o?g?e?n?i?c?f?r?a?c?t?i?o?n?s)∑mi?(a?l?l?f?r?a?c?t?i?o?n?s) （1）
每个批次根据子样本之间的变异性，使用±2-5 wt%的容差范围被分配到最接近的生物组分类别（40、50或60 wt%）。所得到的类别标签被传播到DOE数据集中，并用于后续的可行性筛选。为了跨类别比较，考虑了近似/最终组成和关键的杂原子及灰分形成特性，包括Cl、S和N，作为解释污染物形成和相分配变化的辅助信息，包括氧化物种、酚类、BTEX、PAH谱型和N/S标记物的变化。

当在所有三个生物组分类别中都满足筛选限制时，操作窗口被分类为稳健的，从而反映了实际遇到的RDF组成变化的韧性。因此，形态学分类结果既用于将每个RDF批次分配到Bio 40/50/60 wt%类别，也用于标记结果部分和操作窗口筛选中使用的相应DOE运行。

2.4. 样品制备
按照以下描述准备了循环洗涤器水和清洁热解气体的样品，以进行化合物解析的GC–MS分析。

2.4.1. 洗涤器水样品制备（GC–MS前的提取）
在使用相同洗涤器水库存进行5、10和15次连续热解循环后，重复三次取样循环洗涤器水。样品从循环水箱中收集，必要时也从洗涤器出口收集，转移到装有PTFE内衬盖子的预清洁琥珀色玻璃瓶中，立即冷却，并在4°C下避光保存。提取在可行的时间内尽快进行，通常在取样后的24-48小时内完成。
酚类和PAHs通过液-液提取（LLE）使用二氯甲烷（DCM）进行提取。对于每个重复实验，将100毫升洗涤器水转移到提取容器中，并在提取前加入替代标准品以便于回收跟踪。样品用4毫升DCM剧烈摇晃30分钟进行提取。这个提取步骤使用相同的水样重复三次，以提高分析物的回收率。有机相合并后，用无水Na2SO4干燥，并在减压下通过旋转蒸发浓缩至固定最终体积，通常为0.5-1.0毫升。最终提取物通过PTFE注射器过滤器（0.22-0.45 μm；Merck KGaA, MilliporeSigma, Darmstadt, Germany）过滤到自动采样小瓶中，并在GC–MS注射前立即加入内标，以标准化仪器响应并支持定量。

2.4.2. 清洁气体样品制备（SPA采样和GC–MS前的溶剂脱附）
使用两级固相吸附（SPA）装置对直接水洗涤器下游的清洁热解气体进行采样，该装置旨在捕获可冷凝或半挥发性焦油组分和挥发性芳香族化合物。采样装置由氨基丙基键合的硅胶柱作为第一阶段和活性炭柱作为第二阶段（用于更挥发性组分）组成（图3）。采样配置及其捕获焦油相关化合物和BTEXs的适用性基于已建立的焦油采样指南和我们之前验证的SPA开发[23,28,29]。图3. 用于从清洁热解气体中收集焦油的两级SPA采样装置的示意图，改编自我们之前验证的采样配置[23,28,29]。
1. 泵连接；2. 适配器；3. 第二吸附柱；4. 砂芯盘；5. 活性椰壳炭；6. 第一吸附柱；7. 氨基相吸附剂；8. 橡胶/硅胶隔膜；9. 针头；10. 玻璃T管；11. 加热带；12. 产品气体入口；13. 与电动泵的连接。为了最小化吸附柱上游的冷凝伪影，采样T件和传输线使用绝缘加热带加热至大约250°C。气体在大约大气压下通过加热的传输线以恒定流量100毫升/分钟抽取，并记录每次重复实验的总采样体积。
含氮和含硫的芳香族标记物使用相同的加热传输线和两级SPA配置进行采样。在这种安排中，较少挥发性和相互作用较强的N/S物种主要保留在NH2阶段，而更挥发的N/S芳香族化合物在活性炭阶段更有效地捕获[30]。为了计算复合指数IN和IS，将NH2阶段提取物和碳阶段提取物中的标记物质量合并，并根据正常条件下的采样气体体积标准化，以毫克Nm?3报告。通过比较两个柱中的标记物响应来评估阶段间的突破或再分配。作为质量控制标准，要求第二阶段的贡献对于代表性标记物不超过第一阶段的10%；否则，样本被标记为可能受到突破影响。
采样后，立即密封两个柱子以最小化蒸发损失和防止污染。保留在NH2柱上的化合物用三份连续的600 μL 1:1（v/v）二氯甲烷/乙腈混合物洗脱到预清洁的GC小瓶中。这些组分在单个小瓶中合并，然后使用校准过的微量移液器加入内标。保留在活性炭柱上的化合物用1.0毫升碳硫醚（CS2）在间歇搅拌下脱附至少30分钟。在GC–MS分析之前，向NH2阶段和碳阶段提取物中分别加入内标，以便直接比较主要阶段和备用阶段的差异。

2.5. GC–MS分析
GC–MS分析使用Shimadzu GCMS-QP2010系统（Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan）进行，该系统配备了电子控制的分流/不分流注射器。色谱分离是在熔融石英毛细管柱（Restek Rtx-5SIL-MS，30米×0.32毫米内径，0.25微米膜；5%二苯基/95%二甲基聚硅氧烷）上实现的。使用氦气（99.999%）作为载气，流速为1.6毫升/分钟。样品（1微升）在250°C下以1:10的分流模式注入。烤箱温度程序如下：30°C保持5分钟，以10°C/分钟的速度升温至180°C，然后以15°C/分钟的速度升温至300°C，最后在300°C下保持5分钟。质谱仪以电子电离（EI）模式运行，离子源和传输线温度分别保持在200°C和310°C。数据采集在选定的离子监测（SIM）模式下进行。
目标化合物通过保留时间匹配以及在验证的SIM方法内的鉴定/定量离子比率检查来识别。分析方法应用于通过固相吸附采样获得的清洁气体提取物和通过液-液提取获得的洗涤器水提取物。

2.6. 校准和定量
定量目标化合物及其校准参数总结在表2中。定量基于内标标准化和外部校准。叔丁基环己烷和4-乙氧基酚分别用作芳香烃和酚类化合物的内标。表2. 定量焦油化合物和内标的质谱数据和检测限（LOD）。校准混合物由目标分析物的纯参考标准制备。向每个校准溶液和所有研究样品中加入固定且已知量的相应内标。峰面积在回归分析前积分并归一化到内标响应。
使用五个浓度水平（0.5、1、5、20和50纳克/注射）构建校准曲线，每个水平重复三次。应用1/x加权的线性回归以提高低浓度水平的定量准确性，同时在整个工作范围内保持足够的性能。当决定系数R2 ≥ 0.995且反算浓度在标称值的±15%范围内或在最低校准水平内时，校准被接受。
对于在色谱图中检测到但未包含在校准目标列表中的化合物，使用与同一化学类别中保留时间最接近的校准化合物的响应因子来估计浓度。清洁气体中的总焦油浓度计算为所有识别、定量和响应因子估计的焦油相关化合物的总和。对于洗涤器水提取物，浓度使用QA/QC评估期间获得的提取-回收因子进行校正。
仪器检测限（LOD）直接从色谱图中确定，使用信噪比为3（S/N = 3）。表2中报告了特定化合物的LOD值。

2.7. 指标和操作窗口定义
为了将化合物解析的污染物测量转化为面向部署的可行方案，评估了两个主要响应组：（i）与最终用途操作性相关的清洁气体质量指标和（ii）与连续封闭循环洗涤器水再利用相关的水循环可管理性指标。气体侧的评估基于四个清洁气体指数：焦油代理（Ctar）、BTEX类别总和（CBTEX）、氮杂环标记指数（IN）和硫芳香族标记指数（IS）。水循环评估基于循环洗涤水中酚类化合物和多环芳烃（PAHs）的积累情况，以及一个复合的无量纲危险性代理指标Itox，该指标旨在表示在重复使用条件下封闭式洗涤水循环系统的可管理性（具体定义见第2.7.2节和第2.7.4节）。通过确定满足给定最终用途层级的气体侧和水侧约束条件的DOE（设计实验）条件来定义操作窗口。由于不同锅炉、内燃机热电联产（ICE-CHP）系统和微型涡轮机的可接受污染物负荷差异较大，因此采用了分级框架进行可行性筛选，并设置了逐步严格的阈值（见第2.7.1节）。这些阈值在此作为透明工程筛选标准，用于测试操作范围内的比较可行性分析，并非OEM认证限制。

2.7.1 操作窗口筛选（分级最终用途目标）
为了能够对实验结果进行面向部署的解释，定义了三个最终用途层级：
- A级：锅炉级利用；
- B级：ICE-CHP利用；
- C级：微型涡轮机利用。

气体侧的可行性通过清洁气体指数Ctar、CBTEX、IN和IS来评估。相应的层级特定筛选目标总结在表3中。这些气体侧阈值是根据文献信息选定的工程筛选标准，旨在为三个最终用途层级的可行性分析提供一致的比较基础，并非OEM认证限制。当直接制造商规格不可用时，阈值选自文献中报告的生产者气体处理范围以及发动机和涡轮机的气体质量要求。所选阈值范围参考了关于锅炉、发动机和涡轮机应用的气体质量要求的先前文献[9,10,11,12,13,14,15,21,22,23]。

2.7.2 水循环可行性评估
水循环的可行性通过复合危险性代理指标Itox来评估，该指标整合了在相同水循环使用过程中循环洗涤水中酚类化合物、总PAHs和重PAHs的负荷。层级特定的Itox限制总结在表4中。只有当气体侧标准（表3）和相应的水循环标准（表4）在相关循环次数（5次、10次或15次连续循环；见表1）都得到满足时，DOE条件才被归类为可行。当所有三个实验分类的RDF生物组分组（40%、50%和60%）中都保持可行性时，条件被归类为稳健。

为了透明度，所有DOE运行和三个生物组分类别的ICE-CHP筛选结果总结在表5中。表5显示了ICE-CHP（B级）在不同RDF生物组分类别（Bio 40/50/60%）下的操作窗口筛选结果。表5中，“Y”表示相应生物组分类别满足所有适用的B级标准，而“N”表示有一个或多个标准被超出。“Robust (all Bio 40/50/60)”列仅在所有三个生物组分类别中条件均保持可行时标记为“Y”。“n/3 feasible”列表示满足所有B级标准的生物组分类别数量。“Primary limiting factor”列指出了相对于B级阈值的最大标准化超出值，“Max normalized exceedance”列报告了Ctar、CBTEX、IN、IS和Itox中的最高标准化比率。

2.7.2 水循环危险性代理指标Itox
为了筛选在顺序封闭循环操作下循环洗涤水循环系统的可管理性，定义了一个无量纲危险性代理指标Itox。对于每个洗涤水样本，计算了酚类化合物（Cphen，mg L^-1）、总PAHs（CPAH，mg L^-1）和重PAHs（ChPAH，mg L^-1；4-6环子集）的类别总和。参考浓度C*phen、C*PAH和C*hPAH定义为整个水数据集中相应类别总和的75百分位数。

然后按照以下公式计算复合危险性代理指标Itox：
\[ Itox = 1.0 \ln(1 + Cphe^n / C*phe^n) + 2.0 \ln(1 + CP_AH * HC_PAH) + 3.0 \ln(1 + ChPAH * HC_PAH) \] (2)
未检测到的值在类别总和前保守地替换为LOD/2。Itox是为每个分析重复样本（n = 3）计算的，并以平均值±标准差报告。

Itox的结构旨在表示顺序重复使用下的水循环可管理性，而不是正式的监管毒性。类别权重选择反映了实际观察结果，即酚类化合物通常占可溶性有机负荷的主导地位，并导致水循环质量迅速恶化，而PAHs，特别是重PAHs，更具持久性，并且对处理、净化需求和处理负担更为重要。对数缩放用于减少对单个极端类别总和的过度敏感，同时保持在不同操作条件下的严重性排名。层级特定的Itox限制（见表4）与气体侧阈值（见表3）一起使用，以定义可行性和稳健性。

2.7.3 多标准筛选和优化框架
操作模式的选择被视为一个受限的多标准问题，需要同时满足给定最终用途层级的气体侧清洁度和水循环可管理性要求。在筛选形式中，当所有相关的层级特定标准都得到满足时，DOE条件被视为可行。在优化形式中，相同问题可以表示为在层级特定约束和定义的顺序循环状态下，最小化一个加权复合目标。

本研究使用的通用优化框架如下：
\[ \min_J = \sum_{i=1}^{m} \mathcal{O}_1 C_t^{a_r} C_t^{a_r} + \sum_{i=1}^{m} \mathcal{O}_2 CB_T^E XCB_T^E X + \sum_{i=1}^{m} \mathcal{O}_3 IN_{IN, i} + \sum_{i=1}^{m} \mathcal{O}_4 IS_{i, i} + \sum_{i=1}^{m} \mathcal{O}_5 It_o^x \] (3)
受层级特定的气体侧限制（表3）、水循环限制（表4）以及相应DOE运行定义的循环状态（表1）的约束。

在本研究中，重点是基于约束的可行性分析以及识别在Bio 40/50/60%范围内的稳健运行模式，而不是在单一平均进料组成下的优化。因此，最终解释结合了基于阈值的可行性分类和顺序操作下的气体-水权衡评估。

2.7.4 清洁热解气体中的N/S标记指数（基于GC–MS的代理指标）
为了在不进行大量元素气体测定的情况下跟踪与杂原子相关的气体质量约束，使用GC–MS检测到的含氮和含硫芳香化合物作为基于标记的指数。为清洁气体定义了两个复合指数：氮杂环标记指数IN和硫芳香标记指数IS。

标记化合物通过SIM模式中的保留时间一致性和定性/定量离子比率检查来识别（见第2.5节），并使用第2.6节描述的校准和响应因子方法进行量化。如果检测到的标记化合物未包含在校准目标列表中，则使用同一化学类别中最近校准化合物的响应因子来估计其浓度。

氮标记指数IN定义为检测到的N-杂芳香化合物的类别总和浓度，包括吡啶类、烷基吡啶类、喹啉类、异喹啉类、吲哚类及相关物种。硫标记指数IS类似地定义为检测到的含硫芳香化合物的类别总和浓度，包括噻吩类、烷基噻吩类、苯并噻吩类、二苯并噻吩类及相关化合物。

这两个指数的数学定义如下：
\[ IN = \sum_{j \in N} C_j \] (4)
\[ IS = \sum_{k \in S} C_k \] (5)
如果标记化合物在SPA采样过程的两个阶段都被检测到，则在归一化之前将它们的质量贡献合并。每个重复样本（n = 3）的指数值计算为平均值±标准差。

这些指数旨在作为与腐蚀、沉积和排放前体行为相关的杂原子相关气体质量负荷的操作代理指标。它们不被解释为气相中总氮或硫的直接测量值。

2.8 质量保证和质量控制（QA/QC）
为了确保用于可行性分析的化合物分辨污染物指数具有可重复性和分析稳健性，工作流程包括了气相（SPA采样后进行GC–MS）和洗涤水基质（液-液萃取后进行GC–MS）的QA/QC程序。QA/QC针对三个主要风险类别：(i) 采样伪影，包括穿透、冷凝损失和污染；(ii) 提取变异性、回收效应和基质相关偏差；(iii) 仪器漂移、携带效应和定量误差。除非另有说明，QA/QC标准是批量应用的。这些程序旨在支持Ctar、CBTEX、IN、IS和Itox的可重复计算，从而实现一致的分级可行性分类（见表3、表4和表5）。

2.8.1 气相QA/QC
分析现场空白样和实验室空白样以识别背景污染和吸附剂衍生的伪影。现场空白样由未经过程气体处理的完整组装采样系统组成，而实验室空白样由未暴露的吸附剂卡盒组成。空白样中的目标化合物和标记化合物必须保持在定量限（LOQ）以下；否则，分析批次将被标记，并根据需要通过空白校正或审查来处理受影响的化合物。

穿透通过比较主要阶段和备用阶段的分析物响应来评估。备用阶段的代表性标记化合物信号必须保持在主要阶段质量的10%以下，以确认穿透可以忽略不计。超出此标准的样本将被重新评估。

每个DOE条件和采样点进行重复采样（n = 3）。记录每个重复样本的采样时间、流速和总采样体积。总采样体积必须在重复样本之间保持在目标值的±5%范围内。

化合物识别基于SIM模式中的保留时间一致性和定性/定量离子比率检查。确认的识别要求在验证的分析窗口内保留时间一致，并且离子比率在相应校准标准响应的±20%范围内。

2.8.2 洗涤水QA/QC
洗涤水样本收集在预清洗的琥珀色玻璃瓶中，立即冷却，并在提取前避光保存。对于顺序循环实验，在预定义的位置和循环次数进行采样，以确保运行和重复使用状态之间的可比性。

在提取前添加代表酚类和PAH类别的替代标准，以监测回收率。每个分析批次包括基质峰和重复提取。替代回收率在70–130%范围内被认为是可接受的；超出此范围的值将被保留但标记。重复提取的精度使用相对百分比差异（RPD）进行评估，接受标准为RPD ≤ 20%（对于类别总和）和≤30%（对于接近LOQ的样本）。

2.8.3 仪器性能、校准和携带效应控制
定量使用内部标准归一化结合外部校准进行，如第2.6节所述。当回归系数R2 ≥ 0.995且校准残差保持在±15%以内，或在最低校准水平下保持在±20%以内时，校准性能被认为是合格的。

在整个分析序列中进行连续校准验证（CCV）注射。CCV响应因子需要保持在预期值的±15%范围内。当此标准未满足时，需要对括号内的样本重新分析或重新定量。

通过在高浓度样本后注射溶剂空白样来监测携带效应。关键分析物的携带效应必须保持在LOQ以下。如果携带效应超过此阈值，则进行额外的注射器和注射器冲洗步骤，并在进一步样本分析前重复空白注射。

2.8.4 数据完整性和可重复性
每个样本都被分配了一个唯一的标识符，将数据集与DOE条件、RDF生物组分类别、循环级别、重复次数、采样体积、提取批次和GC–MS序列顺序联系起来。原始色谱图、积分参数、校准和CCV记录以及用于类别总和和衍生指数的计算表被存档，以支持所有报告结果的可重复性和回顾性验证。存档的数据集还包括用于分级可行性分析和稳健性分类的中间计算（见表5）。

2.9 可重复性说明
本研究的结果是基于在27次L27 DOE矩阵和三个RDF生物组分类别下获得的清洁RDF热解气体和循环洗涤水的化合物分辨GC–MS测量结果生成的。操作矩阵和因子定义在表1中提供，而筛选阈值和可行性结果在表3、表4和表5中报告。清洁气体指标和水循环指数是根据第2.5节、第2.6节、第2.7节和第2.8节中描述的方程式（2）、（4）和（5）计算得出的。所有可行性标签和稳健性分类都是直接从测量的或响应因子估计的化合物浓度以及本研究中应用的层级特定筛选阈值得出的。

2.10 DOE解释和统计范围
本研究设计为一个Taguchi L27筛选实验，旨在绘制直接湿法洗涤和顺序封闭循环水再利用的RDF热解主要操作空间。因此，分析的重点放在了化合物分辨响应映射、基于阈值的可行性分类以及跨RDF生物组分类别的鲁棒性筛选上，而不是完整的推断性因子建模上。此外，本研究将连续再利用状态（5、10和15个循环）视为描述循环液相中污染物积累的过程状态变量，而不是一个独立随机化的操作因素。因此，统计解释集中在比较因子水平趋势、中位数和四分位数范围总结、标准化阈值超越以及不同进料组成类别的鲁棒性上。因此，这些结果被解释为在测试配置内定义操作窗口的工程筛选证据。

2.11 可重复性和方法学局限性
研究的可重复性得到了完全指定的L27操作矩阵、明确的因子定义、三次分析采样、记录的QA/QC标准、存档的色谱和计算记录以及从报告的筛选阈值直接推导出所有可行性标签的支持。同时，当前方法也存在一些局限性。首先，该研究被设计为一个Taguchi L27筛选实验，因此旨在用于操作窗口映射，而不是对所有因子交互作用进行完整的推断性建模。其次，连续再利用状态被视为过程状态变量，而不是独立随机化的操作因素。第三，当前结果是针对特定的试点规模洗涤器配置获得的，并且没有完整的测量压降数据集覆盖整个DOE矩阵。因此，这些结果应被解释为在测试配置内定义耦合气-水操作窗口的筛选级证据。

3. 结果与讨论
3.1 DOE操作空间中的化合物类别特征
在27次运行的DOE中，洗涤后的气体显示出广泛的污染物负担，证实了对热解严重性和直接湿法洗涤的强烈类别依赖性。在整个操作空间和生物组分类别中，焦油替代物的范围从1.71到5.47克/纳米3，而BTEX类总和的范围从0.46到2.50克/纳米3。N-杂环和S-芳香族标记物的指数分别从19.4到48.3毫克/纳米3和26.0到65.6毫克/纳米3，表明即使可凝结携带量减少，与杂原子相关的限制仍然存在（图4）。

图4. 三种RDF生物组分类别中关键气相和水相指数的分布。所绘制的值总结了整个DOE空间（Tpyro = 380–520°C；停留时间 = 5–30分钟；洗涤器L/G = 0.5–2.0 L m?3；洗涤器水温度 = 20–50°C；连续再利用 = 5–15循环），并以中位数±IQR显示。该图旨在说明类别级别的分散性，而不是单个过程变量的孤立主要效应。与L27设计的筛选目的一致，下面讨论的响应趋势是根据比较因子水平行为和测试操作空间内的耦合气-水权衡来解释的，而不是对所有可能的因子交互作用进行完整的推断性分解。

下面讨论的因子水平中位数是从完整的DOE数据集计算得出的，并在此报告以支持筛选级过程趋势的解释。洗涤强度将半挥发性和可凝结物种从气相转移到水相。将液气比从0.5增加到2.0 L m?3，使气相焦油替代物的中位数从3.69克/纳米3降低到2.84克/纳米3（约23%），并将BTEX负担的中位数从1.50克/纳米3降低到1.10克/纳米3（约27%）。这种气相方面的改善伴随着水相负荷的显著增加，因为洗涤器水中的酚类浓度从中位数227毫克/升增加到408毫克/升（约80%），这与增强到循环液相中的转移一致。较低的洗涤器水温度进一步增强了冷凝驱动的捕获效果。特别是，将Tscrub从50°C降低到20°C，使BTEX负担的中位数从1.74克/纳米3降低到0.895克/纳米3（约49%）。

随着洗涤强度的增加，气相焦油和BTEX负担的减少与先前研究中报道的湿法洗涤系统中冷却、冷凝和气液质量传递的一般作用一致[15,16,17]。同时，循环水相中酚类负荷的增加与污染物再分配一致，这也已在关于生产气体清洁和循环洗涤介质的先前工作中得到强调[15,16,18]。

综合来看，这些结果表明更强的湿法洗涤改善了清洁气体的质量，但响应强烈依赖于化合物类别，并伴随着污染物向循环水相的转移增加。这种行为对于解释下游可行性很重要，因为当水相在封闭循环中运行时，气相焦油或BTEXs的减少并不一定意味着整体过程负担的降低。因此，观察到的特征支持使用化合物类别指数而不是单一的总焦油指标，并为第3.2节中介绍的积累分析提供了基础。

3.2 连续封闭循环操作（5/10/15个连续循环）期间的积累
在同一洗涤器-水库存的连续再利用过程中，经过5、10和15个连续的热解循环后，水相中有机污染物的系统积累逐渐增加。在整个数据集中，酚类浓度从中期的172.5毫克/升增加到15循环时的458.0毫克/升，增加了大约2.7倍。在同一循环间隔内，水相PAH总和从中期的2.09毫克/升增加到8.64毫克/升，即增加了大约4.1倍，表明延长封闭循环操作不成比例地加剧了PAH相关的负荷（图5）。相应地，复合水相危害指标Itox从中期的3.62增加到15循环时的9.36（增加了大约159%），表明随着再利用状态的增加，水相的限制变得越来越严格（图6）。

图5. 连续封闭循环使用（5、10和15个连续循环）对洗涤器水中酚类和总PAHs的影响。除非另有说明，否则这些值总结了每个循环级别的所有DOE操作条件和所有三种RDF生物组分类别。图6. 连续封闭循环使用（5、10和15个连续循环）对复合水相危害指标Itox的影响。除非另有说明，否则这些值总结了每个循环级别的所有DOE操作条件和所有三种RDF生物组分类别。PAHs的相对增加幅度大于总酚类，表明长时间循环不仅增加了总溶解有机物的负担，还将保留的污染物库存转向了更持久和更高分子量的物种。这种模式与循环液相中的“浓缩”趋势一致，在这种趋势中，可凝结有机物的反复转移和封闭循环操作下的有限去除促进了较少挥发性芳香族组分的富集。从实施的角度来看，这种区别很重要，因为在五个循环中仍然可管理的水相可能在十个到十五个循环时接近或超过实际危害限制，即使气相清洁性能似乎有所改善。

连续再利用过程中PAH相关负担的不成比例增加也与文献中描述的在下游清洁单元和循环冷凝介质中较少挥发性和更持久芳香族组分的富集一致[4,19,20]。因此，当前数据支持将封闭循环水再利用视为一个同等重要的操作约束，而不是一个次要的辅助问题。这些结果表明，连续循环必须被视为一个耦合的操作约束，而不是一个次要的维护变量。实际上，更积极的气体清洁可以改善清洁气体的质量，同时加速了再利用过程中的水相恶化。因此，观察到的Itox增加直接支持了第2.7节中介绍的分层可行性框架，其中操作窗口由气相清洁度和水相可管理性共同定义。这种耦合在以下小节中介绍的最终用途筛选结果中得到了更明确的检验。

3.3 最终用途筛选：锅炉 vs. ICE-CHP vs. 微涡轮机
分层最终用途筛选显示，可行性很少受到单一污染物类别的限制，随着最终用途要求的提高，可行的操作空间显著缩小。这一模式通过图7中的清洁气体筛选图来说明，其中Tier B的限制在CTar–CBTEX平面上显示。

图7. Tier B目标集的清洁气体筛选图。为了实际解释，筛选图应被视为可行性空间的总结，而不是独立的操作规定。它们的目的是显示测量的气相和水相负担如何相对于选定的层级阈值定位每个DOE条件。相应的过程条件通过DOE矩阵（表1）和特定运行的可行性结果（表5）来确定，使读者能够将可行或鲁棒区域追溯到温度、停留时间、洗涤器L/G、洗涤器水温度和循环次数。

这里报告的分层结论直接来自第2.7.1节中定义的筛选框架，其中Tier A、Tier B和Tier C由文献中的CTar、CBTEX、IN和IS的阈值以及相应的Itox水相限制共同指定。只有当所有适用的气相和水相标准同时满足时，DOE条件才被分类为可行。

在Tier A目标集下，锅炉级操作相对具有容忍性。在测试的操作空间中，27个DOE条件中有23个在Bio 40/50/60 wt%类别中保持鲁棒性，表明当最终用途对残留污染物负担的容忍度相对较高时，进料生物组分的适度变化并不会显著影响可行性。相比之下，ICE-CHP的Tier B筛选明显更为严格。只有第24次运行在同时满足Tier B气相目标和Tier B水相限制的情况下，在所有三种生物组分类别中保持鲁棒性。Tier C，对应于微涡轮机的利用，是最严格的：在测试的操作窗口内，没有任何DOE条件满足完整的Tier C目标集。

综合来看，这些结果表明，仅靠更强的气体清洁不足以定义一个实际可行的操作制度。随着最终用途要求的提高，污染物向循环洗涤器-水循环的再分配成为一个越来越重要的限制因素，特别是在连续循环下。因此，可行的集合不仅因为清洁气体必须更加清洁而缩小，还因为在水相同条件下水相变得越来越难以管理。这种层次结构为在第3.4节中讨论的跨过程严重性、洗涤器设置和进料变异性的鲁棒操作窗口的识别提供了基础。

3.4 Bio 40–60 wt%和连续循环下的操作窗口和鲁棒制度
表5总结了在三种RDF生物组分类别（Bio 40/50/60 wt%）和定义的连续循环状态（使用相同的洗涤器-水库存的5、10和15个连续循环）下评估的27个DOE条件的Tier B（ICE-CHP）操作窗口筛选结果。可行性由同时满足Tier B气相阈值和Tier B水相标准来定义，而鲁棒性要求在循环级别上保持所有三种生物组分类别的可行性。

在Tier B目标集下，只有第24次运行在测试配置的Bio 40/50/60 wt%范围内保持鲁棒性。这种制度结合了高热解温度（520°C）、中等停留时间（15分钟）、高洗涤强度（L/G = 2.0 L m?3）、低洗涤器水温度（20°C）和低循环次数（5循环）。实际上，这种操作窗口实现了有利的折中，其中气相中的可凝结物和BTEXs得到了充分抑制，而水相危害保持在Tier B限制以下（图8）。相比之下，大多数其他DOE条件由于残余气相负担，特别是焦油和BTEX，或在更长时间循环下的过度水相危害而失败。

图8. Tier B目标集的耦合气-水可行性约束，以清洁气体焦油替代物与水相危害替代物显示。这种行为强调了可行的ICE-CHP操作窗口是由耦合的气-水约束决定的，而不仅仅是清洁气体的质量。图8通过绘制清洁气体焦油替代物与Tier B限制下的水相危害替代物来说明这种耦合，显示了即使气相指标有所改善，连续循环也可能使可行区域崩溃。在这个意义上，操作严重性和洗涤器的设定值不能脱离循环状态来单独解释：从气体净化的角度来看似乎有利的条件，一旦考虑到循环水回路中的污染物积累，可能仍然不可行。基于Tier B Itox限值±20%的变化和对水回路类别系数的适度重新加权进行的简要敏感性检查，并没有改变测试操作空间内稳健的Tier B制度的身份。这一结果表明，“单一稳健制度”的结果不仅仅是一个狭窄选择的阈值的结果，而是反映了耦合筛选约束的更广泛结构。相应的敏感性排名显示在图9中。图9. 基于线性模型标准化系数的Tier B筛选结果的敏感性排名。从应用的角度来看，不同等级之间的对比仍然很明显。锅炉级操作（Tier A）保持了更广泛的可行范围，表明即使考虑到气体侧和水回路的影响，许多条件仍然适合直接热利用。相比之下，没有任何完全可行的Tier C条件，这证实了所测试的直接湿法洗涤配置本身不足以在探索的操作窗口内满足微型涡轮机的要求。要实现这样的目标，可能需要额外的下游气体净化、更积极的水回路控制或不同的洗涤架构。

对于集成RDF热解-湿法洗涤系统，结合筛选结果可以制定几条实用的设计规则。首先，不应孤立地解释气体侧的改进。在测试的操作空间中，更强的湿法洗涤改善了净化气体的质量，但这种好处经常被循环水回路更快恶化的趋势所抵消。因此，仅基于净化气体中的焦油或BTEXs的过程优化不足以识别实际可行的操作制度（见图8）。其次，在测试配置中最有利的ICE-CHP导向制度与高热解温度、中等停留时间、高洗涤强度、低洗涤器水温度和有限的水回路再利用相结合。这表明，只有当洗涤器水中积累的负担保持在可管理的阈值以下时，才能有效地冷凝和捕获问题气体相物种，从而支持发动机导向的目标。实际上，这意味着积极的洗涤应该与主动的水回路管理相结合，而不是作为一个独立的解决方案。第三，结果突显了一个明确的最终用途层次结构。对于直接热生产，可行的操作空间仍然很宽，表明相对简单的气体净化可能足以用于锅炉级部署。然而，对于ICE-CHP，可行的窗口显著缩小，需要同时控制气体侧和水侧的负担。对于微型涡轮机导向的使用，在探索的操作窗口内，当前的直接湿法洗涤配置是不够的，表明需要额外的下游精炼或修改的气体净化架构（见图7和图8）。

总体而言，当前的结果表明，RDF热解的稳健过程设计应基于耦合的气体-水约束、明确的循环限制和特定最终用途的筛选，而不是基于单一的气体质量指标。

从能源系统的角度来看，更严格的气体质量目标除了上述的污染物控制好处外，还会带来不可忽视的工厂平衡惩罚。增加液气比会提高循环液流量，从而增加泵送需求，可以近似表示为Pp?u?m?p≈?pl?o?o?p×˙VL/η（6），其中Pp?u?m?p是泵的功率需求，?pl?o?o?p是液体循环回路的总水力压降，˙VL是液体体积流量，η是泵的整体效率。同样，保持低洗涤器水温度（如20°C）需要额外的冷却负荷，可以近似表示为˙Qc?o?o?l≈˙mL×cp×(Ti?n?Ts?c?r?u?b）（7），其中˙Qc?o?o?l是所需的冷却负荷，˙mL是循环液体质量流量，cp是液相的比热容，Ti?n是进入冷却单元的液体入口温度，Ts?c?r?u?b是洗涤器水设定温度。这个表达式代表了一阶显热估计，没有明确包括潜热效应、气体侧冷却或其他次要热负荷。这两种惩罚都随着液体循环率和有效冷凝驱动捕获所需的热提升而直接增加。

顺序闭环再利用引入了第三个操作负担：在延长循环状态下，需要净化/补充需求或侧流处理以防止Itox的过度增加。实际上，从Tier A到Tier B和Tier C的转变不仅反映了更严格的气体清洁要求，还反映了泵送、冷却和水回路管理的累积系统级成本。这一点很重要，因为从净化气体质量的角度来看似乎有吸引力的操作条件，在考虑这些辅助惩罚后可能会变得不那么有利。

综合这些数量级的考虑，可以将部署指导表达为两个实际的操作范围：（i）在有限循环且没有积极水回路干预下的基线可行制度；（ii）只有在将明确的净化/补充、侧流处理或其他主动水回路控制措施纳入系统操作时才能实现的扩展制度。

本研究评估了结合直接湿法洗涤和闭环洗涤器水再利用的RDF热解，在27次Taguchi DOE实验中涵盖了热解严重性、洗涤器操作条件和三种RDF生物组分类别（Bio 40/50/60 wt%）。在测试的操作空间中，净化气体中的焦油代理值范围从1.71到5.47 g Nm?3，而BTEX类总和范围从0.46到2.50 g Nm?3，证实了洗涤后气体强烈依赖于化合物类别的变异性。将液气比从0.5增加到2.0 L m?3，使气体相焦油代理值的中位数从3.69降低到2.84 g Nm?3（大约23%），BTEX负担的中位数从1.50降低到1.10 g Nm?3（大约27%），而将洗涤器水温度从50°C降低到20°C使BTEX负担的中位数从1.74降低到0.895 g Nm?3（大约49%）。然而，这些气体侧的好处伴随着污染物向循环水相的转移，在更强的洗涤条件下，洗涤器水中的酚类物质中位数从227 mg L?1增加到408 mg L?1（大约80%）。

连续5次、10次和15次循环使用相同的洗涤器水库存导致有机污染物的系统积累。酚类物质的中位数浓度从172.5 mg L?1增加到458.0 mg L?1（大约2.7倍），水相PAH总和的中位数从2.09 mg L?1增加到8.64 mg L?1（大约4.1倍），洗涤器水中的Itox危险代理值从中位数3.62增加到9.36（大约+159%）。这些结果表明，在闭环操作下，水回路的恶化是一个核心过程约束，而不是次要的操作问题。最终用途筛选在本研究中使用的文献信息分层筛选标准下显示了可行的操作空间的明确层次结构。锅炉级操作（Tier A）在27个测试的DOE条件中有23个是稳健的，而在Tier B内燃机热电联产目标设置下，只有一个条件（第24次运行）在所有三种RDF生物组分类别中都是稳健的。在探索的配置中，没有发现完全可行的Tier C微型涡轮机导向目标条件。

除了直接的实验数据集之外，本研究的主要原创贡献是证明了，在带有直接湿法洗涤的RDF热解中，只有通过联合评估气体侧的清洁度和循环水的可管理性，在现实的进料变异性和重复的闭环再利用下，才能定义稳健的最终用途操作窗口。具体来说，结果首先表明，最终用途的可行性不能仅从净化气体质量来确定，因为在重复操作下，污染物重新分配到循环洗涤器水中可能成为主要的限制因素；其次，对于成分变化的RDF，稳健的操作窗口定义需要耦合的气体-水筛选，而不仅仅是单一指标的评估。在这个意义上，该研究将当前的理解从气体净化性能评估扩展到了在现实进料变异性和闭环操作下的系统级可行性评估。

这些发现的重要性不仅限于这里研究的特定试点单元，因为气体侧清洁和液体回路恶化之间的权衡是循环湿法洗涤系统固有的，因此与废物衍生热化学转化系统的设计、放大和最终用途集成更为相关。因此，当前的结果应被视为在测试的试点配置内定义操作窗口的筛选级证据，而不是涵盖所有可能的RDF和洗涤器条件的完全通用推断模型。总体而言，结果表明，带有湿法洗涤的RDF热解的操作窗口必须基于耦合的气体-水约束、明确的循环限制和特定最终用途的筛选，而不仅仅是基于净化气体指标。因此，稳健的过程设计需要特定最终用途的筛选、对顺序循环的明确控制以及在追求更严格的气体质量目标时对循环水回路的主动管理。