Gas pobre 1C 07

Facultad de Ingeniería - UBA
Técnicas Energéticas - 67.56
Gas Pobre
Composición
Producto de la gasificación de biomasa vegetal
(madera, carbón, residuos agrícolas, etc)
CO2 (~ 1 % a 15 %)
CO
(~ 20 % a 30 %)
CH4 (~ 1 % a 5 %)
H2
N2
(~ 4 % a 20 %)
(~ 50 % a 65 %)
Gases
Combustibles
(~ 40 % del total)
Obtención
Gasificación de biomasa
• 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
Obtención
Gasificadores o Gasógenos
Tiro directo o ascendente (el más antiguo)
– Tiro invertido o descendente
– Tiro transversal
– Lecho fluidizado
–
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, CH4, C2H6, H2, etc)
Si no permanecen el tiempo adecuado
(o T es muy baja), se forman alquitranes
y aceites
Zonas características de un gasificador
• Zona de Oxidación:
1200 ºC < T < 1500 ºC
Zona de Reducción:
Reducción de los
gases de oxidación
Ecuaciones
de
Reducción
a) C + CO2
b) C + H2O
c) CO + H2
d) C + 2 H2
e) CO + 3 H2
Generación de calor
Oxidación de los productos
condensables provenientes de
la zona de pirólisis
Formación de GAS POBRE
2 CO
CO + H2O
CO + H2O
CH4
CH4 + H2O
+ 164,9 kJ/kmol
+ 122,6 kJ/kmol
+ 42,3 kJ/kmol
0
- 205,9 kJ/kmol
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
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
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
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
Características de la biomasa
para gasificación
• Dependencia gasificador-biomasa
• Contenido energético
poder calorífico inferior
↑ % humedad ⇒ ↓ poder calorífico
• Contenido de humedad
• Contenido de mat. volátiles
Al condensar forman alquitranes
• Contenido de cenizas
• Reactividad del combustible
coeficiente de reducción de CO2 en CO
• Tamaño de las partículas de biomasa
• Densidad aparente
↑ densidad ap. ⇒ ↑ energía por unidad de vol.
Riesgos sanitarios y ambientales
Riesgos
tóxicos
CO
Elevada temperatura exterior del equipo
Riesgos de
incendio
Riesgo de chispas al recargar el combustible
Llamas en la entrada de aire del gasificador o
en la tapa de recarga
Riesgos de
explosión
Riesgos
ambientales
Filtraciones de aire
Retroceso de la llama desde el quemador de
gases de escape en el arranque
Producción de resinas fenólicas y alquitrán
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
Ejemplo de aplicación
Aplicación
Planta de generación de electricidad - Proyecto
EQTEC Iberia y Energía de Mora
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
Ejemplo de aplicación
Bibliografía
• “El gas de madera como combustible para motores”
www.fao.org/docrep/T0512s/t0512s00.htm#Contents
• “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