Facultad de Ingeniería - UBA. Técnicas Energéticas Gas Pobre

Transcripción

1 Facultad de Ingeniería - UBA Técnicas Energéticas Gas Pobre

2 Composición Producto de la gasificación de biomasa vegetal (madera, carbón, residuos agrícolas, etc) CO 2 (~ 1 % a 15 %) CO (~ 20 % a 30 %) CH 4 (~ 1 % a 5 %) H 2 (~ 4 % a 20 %) Gases Combustibles (~ 40 % del total) N 2 (~ 50 % a 65 %)

3 Gasificación de biomasa Obtención La biomasa utilizada se calienta (por combustión de una parte de ella) y se piroliza. Oxidación de la biomasa y de productos de la pirólisis de ella. Se reducen los gases oxidados (en presencia de altas temperaturas), formando el Gas Pobre

4 Obtención Gasificadores o Gasógenos Tiro directo o ascendente (el más antiguo) Tiro invertido o descendente Tiro transversal Lecho fluidizado

5 Zonas características de un gasificador Zona de Secado: Secado por transferencia de calor proveniente de la zona del hogar Zona de Pirólisis o Destilación: T > 250 Cº Moléc. grandes Moléc. más pequeñas Carbono Se queman en la zona de oxidación Productos de la pirólisis No se queman Si permanecen el tiempo adecuado, se descomponen en moléc. aún menores (CO, CH 4, C 2 H 6, H 2, etc) Si no permanecen el tiempo adecuado (o T es muy baja), se forman alquitranes y aceites

6 Zonas características de un gasificador Zona de Oxidación: 1200 ºC < T < 1500 ºC Zona de Reducción: Reducción de los gases de oxidación Generación de calor Oxidación de los productos condensables provenientes de la zona de pirólisis Formación de GAS POBRE Ecuaciones de Reducción a) C + CO 2 2 CO + 164,9 kj/kmol b) C + H 2 O CO + H 2 O + 122,6 kj/kmol c) CO + H 2 CO + H 2 O + 42,3 kj/kmol d) C + 2 H 2 CH 0 4 e) CO + 3 H 2 CH 4 + H 2 O - 205,9 kj/kmol

7 Gasógeno de tiro directo Ventajas Baja temp. de salida del gas Alta eficiencia Acepta gran variedad de biomasa Desventajas Alta generación de alquitranes en el gas

8 Gasógeno de tiro invertido Ventajas Baja generación de alquitranes Apropiado para motores Desventajas No aceptan cualquier biomasa (especialmente materiales blandos y de baja densidad) Menor eficiencia que el de tiro directo Gas con poder calorífico menor

9 Gasógeno de tiro transversal Ventajas El combustible sirve como aislante Pueden funcionas en muy pequeña escala Apropiados para motores Desventajas Capacidad mínima de transformación del alquitrán generado No acepta cualquier biomasa

10 Gasógeno de lecho fluidizado Ventajas Aceptan gran variedad de biomasa Puede funcionar con materiales blandos y de baja densidad Fácil control de T Desventajas Alta generación de alquitrán Mala respuesta a los cambios de carga Solo aplicables en rangos de potencia alta

11 Características de la biomasa para gasificación Dependencia gasificador-biomasa Contenido energético poder calorífico inferior Contenido de humedad % humedad poder calorífico Contenido de mat. volátiles Al condensar forman alquitranes Contenido de cenizas Reactividad del combustible coeficiente de reducción de CO 2 en CO Tamaño de las partículas de biomasa Densidad aparente densidad ap. energía por unidad de vol.

12 Riesgos sanitarios y ambientales Riesgos tóxicos Riesgos de incendio Riesgos de explosión Riesgos ambientales CO Elevada temperatura exterior del equipo Riesgo de chispas al recargar el combustible Llamas en la entrada de aire del gasificador o en la tapa de recarga Filtraciones de aire Retroceso de la llama desde el quemador de gases de escape en el arranque Producción de resinas fenólicas y alquitrán

13 Utilización de Gas Pobre en máquinas térmicas Combustión Interna Motores a chispa Gas pobre solamente Motores diesel Gas pobre + gasoil (5 al 12 %) Requieren tratamiento del gas para eliminar alquitranes, ácidos y polvos, y refrigeración para aumentar el rendimiento volumétrico Turbinas de gas Gas pobre solamente (alta calidad del gas) Combustión Externa Motores Stirling Gas pobre solamente

14 Ejemplo de aplicación

15 Aplicación Planta de generación de electricidad - Proyecto EQTEC Iberia y Energía de Mora

16 Aplicación Planta de generación de electricidad - Proyecto EQTEC Iberia y Energía de Mora Pot. Eléc. Nominal: 750 kw Consumo almendra: 1 kg por 1 kwh

17 Ejemplo de aplicación

18 Bibliografía El gas de madera como combustible para motores Curso de formación del profesorado en el área de energías renovables - Biomasa, Mercedes Ballesteros, CIEMAT, 2001 Planta de generación de electricidad con gasificación de biomasa Proyecto EQTEC Iberia / Energía natural de Mora