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

[1] Rapagna S, Jand N, Foscolo PU. Gasificación catalítica de la biomasa para producir gas rico en hidrógeno. Int J Energía de Hidrógeno

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[2] Gil J, J Corella, Aznar MP, Caballero MA. Gasificación de biomasa en atmosférica y burbujeo en lecho fluido: efecto del tipo de gasificación agente sobre la distribución del producto. Biomasa

Bioenergía 1999; 17 (5): 389e403.

[3] Rapagna S, Jand N, Kiennemann A, Foscolo PU. Steamgasification de biomasa en un lecho fluidizado de partículas de olivino.

Bioenergía Biomasa 2000; 19 (3): 187e97.

[4] Pfeifer C, Rauch R, H. Hofbauer en la cama reducción catalítica alquitrán en un gasificador de lecho fluidizado dual vapor de biomasa. Ing. Chem Eng

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[7] Grabner M, Ogriseck S, Meyer B. simulación numérica de carbón gasificación en lecho fluidizado circulante condiciones. Combustible

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