UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE ZACATECAS
*INGENIERÍA
EN ENERGÍA*
SEMINARIO
DE ENERGIA en biomasa
Investigación
experimental sobre la producción de hidrógeno a partir de de gasificación de
biomasa en lechos fluid izados interconectados a b s t r a t c
ADRIAN BOCANEGRA RUBIO
20-marzo-13
"El presente escrito es una traducción y/o interpretación del artículo cuya referencia se muestra al final del documento, se realizó el blog con fines de divulgación"
Investigación
experimental sobre la producción de hidrógeno a partir de de gasificación de
biomasa en lechos fluid izados interconectados a b s t r a t c
Resumen:
La producción de
hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa se realizó en una escala de
laboratorio. Aparato de lechos fluid izados interconectados en este documento.
Se asemeja a una alta velocidad de lecho fluid izado con un lecho fluido con
espita después de un ciclón. El lecho fluid izado de alta velocidad es diseñado
para una cámara de combustión, la cama con espita de fluido para un gasificado.
Partículas de biomasa con vapor se introducen en la parte inferior del lecho
fluido con espita. Favorece el proceso de hidrógeno producción de la
gasificación de la biomasa, así como la descomposición de alquitrán. El
gasificado requiere de calor, se consigue por medio de la recirculación externa
de partículas del lecho en lechos fluid izados interconectados. El contacto
directo entre la gasificación y combustión procesos se evita. Los efectos de la
temperatura y el vapor gasificado / biomasa en la composición del gas rico en
hidrógeno, la gasificación del carbono de la biomasa, la combustión de carbono
de los biomasa, la utilización de carbono de contenido de alquitrán de la
biomasa, y los hidrocarburos se discutieron. La resultados indicaron que tanto
un relativamente alto contenido de hidrógeno y un rendimiento de hidrógeno gran
se obtuvieron a partir de la gasificación de biomasa en lechos fluid izados
interconectados.
Introducción:
La biomasa puede
ser convertida en hidrógeno y gas de síntesis por una gasificación
gasificadores de proceso, y la biomasa se han diseñado en diversas
configuraciones [1E5]. Hay generalmente tres tipos de reactor de gasificación
de base que se emplean en el gasificador diseño de lecho fijo (corrientes
ascendentes y descendentes), lecho fluid izado y lecho arrastrado. Sin embargo,
dos inconvenientes están asociados con el proceso habitual de gasificación de
biomasa con oxígeno o aire y vapor. Uno de ellos es el bajo contenido de
hidrógeno en gas producto con la dilución de N2 de aire, y el otro es altas
emisiones de CO2 durante el curso gasificación.
Un gas de alta
calidad de gasificación de la biomasa se puede producir mediante el uso de un
sistema de reactor dual con vapor como un gasificación agente. El proceso
consiste en dos reactores separados:
(1) un
reactor de gasificación en el que se convierte la biomasa en un medio de
calentamiento de valor del gas y carbón residual,
(2) un reactor de combustión que quema el
carbón residual para proporcionar calor para la gasificación. El calor de
gasificación requerida se logró por medio de la re-circulación de partículas
del lecho entre los dos lechos fluid izados circulantes.
Murakami et al.
(2007) propuso una mejora técnica enfoque para la gasificación de lecho dual
[20]. El proceso de acercamiento consistía en dos componentes principales - una
fluid izado circulante cama actúa como una cámara de combustión, un lecho fluid
izado burbujeante que actúa como un gasificador.
Sin embargo, las partículas de biomasa en el
enfoque se inyectaron en el francobordo del lecho fluidificado burbujeante, emprendieron un proceso de pirolisis
antes de una gasificación debido a una fácil electrización de biomasa a partir
de su borde libre.
Para obtener una
alta producción de hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa se adopta
para el gasificador. La cama pico de fluido tiene sus propias ventajas de sólidos
fuertes de mezcla y el tiempo de residencia largo de la biomasa partícula, lo
que favorece el proceso de producción de hidrógeno a partir de gasificación de
la biomasa, así como la descomposición de alquitrán. El diseño especial de
bucle hace que el sello espita de lecho fluido a tener dos sellos separados, y
evitando de gases tanto de la cámara de combustión hacia el gasificador y desde
el tubo de bajada ciclón a la cámara de combustión. El bucle de sellado permite
la producción de hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa a proceder
canalón interior del lecho fluido, con su control de la cama partículas
velocidad de circulación en el lecho fluid izado de alta velocidad.
Desarrollo:
Enfoque técnico
para el hidrógeno producción a partir de la gasificación de la biomasa en
lechos fluid izados interconectados
El enfoque técnico
para la producción de hidrógeno a partir de biomasa gasificación está
interconectado lechos fluid izados con una combinación de varios sellos de
bucle, como se muestra en la figura. 1. Es en un bucle con extremo a extremo
configuración. Se compone de una alta velocidad lecho fluid izado como una
cámara de combustión en el que el carbón residual desde gasificación de la
biomasa se quema con el aire, un ciclón, y un spoutfluid cama como un
gasificador en el que la biomasa se gasifica con vapor. La transferencia de
calor y masa en la fluid izado burbujeante cama depende de la turbulencia de
flujo de burbujas en el lecho, y la caracterización burbuja juega un papel
significativo en la transferir proceso.
Un chorro de alta
velocidad en la parte inferior de la cama con espita fluido asegura sólidos
fuertes de mezcla y el tiempo de residencia largo de la biomasa partículas y
tiende a romper cualquier aglomerado, que problemas presentes en una
fluidificado burbujeante o estacionaria fluid izado cama. La cámara de
combustión está construido como una alta velocidad fluid izado cama con
partículas del lecho se transportan junto con el aire corriente a la parte
superior de la cámara de combustión, y luego se transportan directamente al
gasificador mediante el ciclón.
El diseño es dirigido
a la prevención de la contaminación de hidrógeno gas rico en el gasificador con
el gas de combustión de la combustión sección, existe un diseño especial de
bucle en el interior del sello espita de lecho fluido. Permite de producción de
hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa para proceder el interior del
lecho fluido con espita. El calor de gasificación necesario se consigue por
medio de la recirculación externa de partículas del lecho.
El vapor se usa
como el aire acción medio y agente de gasificación en el gasificador.
Como pronto como la
biomasa fresca es alimentada a la parte inferior del tubo de salida de fluido
cama, un contacto exquisito entre la biomasa fresca y una cama caliente las
partículas se produce, seguido por el intercambio de calor intenso y masa. La
biomasa fresca se calienta inmediatamente a la pico de fluido de temperatura
del lecho, y por lo tanto la volatilización y la pirolisis de la biomasa, así
como la gasificación carbón se produce.
El proceso general de la gasificación de la
biomasa en el tubo de salida de fluido cama se puede dividir en tres pasos. El
primer paso es el secado, donde la humedad se evapore de la biomasa. El segundo
paso donde los compuestos volátiles se evaporan en la biomasa se llama des
volatilización, donde la pirolisis de la biomasa y sucede produce alquitrán de
carbón y gases. En el último paso, Char es en parte gasificado con vapor,
acompañado de descomposición alquitrán, y después se convierten en productos
gaseosos.
El gas producto de
la gasificación de la biomasa en el gasificador no se diluye con el gas de
combustión de la cámara de combustión. Por lo tanto, la corriente de gas desde
el tubo de salida de fluido de la cama consta de la mezcla de H2, CO, CO2, CH4
y H2O.
3.
Resultados y discusión
La temperatura del
gasificador es crucial para la producción de hidrógeno de la gasificación de la
biomasa en lechos fluid izados interconectados. En el caso en el que el flujo
de aire de la cámara de combustión fue de 7,0 m3 h? 1, la temperatura del gasificador
se varió desde 720 hasta 920 ° C, y tasa de alimentación de biomasa fue de 3,0
kg h? 1, los resultados se refieren únicamente a una relación vapor / biomasa
de 1,2 se presenta para demostrar el efecto de la temperatura del gasificador.
La composición de gas de síntesis (Excepto gas trazador, argón) se muestra como
una función del gasificador temperatura, como se indica en la figura. 2.
Contenido disminuido de H2
71,5 a 52,7% con el
aumento de la temperatura del gasificador, CO en el gas combustible aumentó
evidentemente con la temperatura del gasificador, mientras que el CO2 alcanzó
el máximo a 820 ° C, y CH4 fallecido poco. H2 fue mucho mayor que el CO, y el
diferencia entre las dos concentraciones de gas disminuyó con la temperatura
del gasificador.
La composición de
gas de síntesis en el gasificador fue el resultado de la combinación de una
serie de reacciones complejas y en competencia, como se da en las reacciones
(R1) e (R6). Las reacciones principales (R3), (R4) de gasificación de biomasa
en el gasificador es un curso intensivo endotérmico proceso, así como la
reacción de reforma de CH4 (R6), mientras que la reacción de desplazamiento del
gas de agua (R5) es una reacción exotérmica reacción. Una temperatura más alta
favorece a los productos en endotérmico reacciones. Por tanto, las reacciones
endotérmicas (R3),
(R4) y (R6) se
reforzaron con un aumento en la temperatura gasificador, lo que resultó en un
aumento de CO concentración en el gasificador.
Ta4.
Conclusiones
El proceso de
producción de hidrógeno a partir de la gasificación de biomasa en la novela
lechos fluid izados interconectados se investigó, que separan el proceso de
combustión y gasificación proceso. Los experimentos se realizaron en una escala
de laboratorio aparato de lechos fluid izados interconectados, y rico en
hidrógeno gas se produce dilución ofN2 libre incluso cuando el aire se utiliza
para generar el calor requerido por gasificación a través de la combustión in
situ.
Los efectos de la
temperatura del gasificador y la relación de vapor / biomasa en producción de
hidrógeno, la composición de gas de síntesis, la gasificación del carbón de
utilización de la biomasa, la combustión de carbono de la biomasa, y el carbono
de biomasa fueron discutidos. Los resultados indicaron que tanto un rendimiento
de hidrógeno alta y un hidrógeno relativamente gran contenido podría ser
obtenido a partir de gasificación de la biomasa en el novela lechos fluid izados
interconectados. Con el aumento de temperatura gasificador, el contenido de H2
disminuyó, CO aumentó evidentemente con la temperatura del gasificador.
Agradecimientos
Este trabajo fue
financiado por los Fondos Especiales para Estado Mayor
Proyectos de
Investigación Básica de China (2010CB732206).
R
e f e r e n c i a s
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[7] Grabner M,
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Preguntas:
1.-Menciona en qué consiste el sistema de reactor dual con
vapor con una gasificación agente?
2.-De que depende la transferencia de calor y masa en la
fluid izado burbujeante?
3.-menciona los tres pasos en los que se puede dividir el
proceso general de la gasificación de la biomasa en el tubo de salida de fluido?
referencias:
Tao Song, Wu Jiahua, Laihong * Shen, Jun Xiao Experimental investigation on hydrogen production from
biomass gasification in interconnected fluidized bedsb i oma s s and b i o energy 3 6 ( 2 0 1 2 ) 2 5 8 e2 6 7
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