gasificacion i andrés cabanillas ciemat
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GASIFICACIGASIFICACIÓÓN DE BIOMASAN DE BIOMASA
CONVERSICONVERSIÓÓN ENERGN ENERGÉÉTICATICA
Andrés Cabanillas CabanillasCIEMAT (Madrid)
CONTENIDOCONTENIDO
Biomasa como combustibleProceso de gasificaciónTipos de gasificadoresConversión térmicaDesarrollo tecnológico
CARACTERIZACIÓN DE COMBUSTIBLES
Análisis inmediatoAnálisis elementalComposición de las cenizasPoder calorífico
4.4763.8406.5474.621(kcal/kg)PCI
37,637,99,33,4Oxígeno
0,010,710,020,01Cloro
0,050,120,600,84Azufre
0,50,762,001,27Nitrógeno
6,36,44,43,5Hidrógeno
52,944,270,350,8Carbono
ANÁLISIS ELEMENTAL2,909,913,3240,2Cenizas
24,217,349,0834,0Carbón fijo
72,972,337,625,8Volátiles
----Humedad
ANÁLISIS INMEDIATO
Corteza de pinoCardoAntracitaLignito %
ANÁLISIS DE COMBUSTIBLES (I)
ANÁLISIS DE COMBUSTIBLES (II)
0,306,610,90,50P2O5
6,6519,241,13,20K2O
2,3415,550,60,90Na2O
4,183,672,71,30MgO
34,2220,187,83,7CaO
-0,161,40,70TiO2
0,21,704,87,40Fe2O3
5,124,0026,622,30Al2O3
17,128,849,360,10SiO2
Corteza de pinoCardoAntracitaLignitoANÁLISIS DE CENIZAS (%)
PROCESO DE GASIFICACIÓN
GASGAS
BIOMASA BIOMASA ALQUITRANESALQUITRANES
CHARCHAR
REACCIONES EN EL PROCESO DE GASIFICACIÓN
Oxidación C + O2 ↔ CO2 (1)
C + ½ O2 ↔ CO (2)
Boudouard C + CO2 ↔ 2O (3)
Agua - gas
Primaria C + H2O ↔ CO + H2O (4)
Secundaria C + 2H2O ↔ CO2 + 2H2 (5)
Hidrogasificación C + 2H2 ↔ CH4 (6)
Cambio agua - gas CO + H2O ↔ CO2 + H2 (7)
Reformado de vapor CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 (8)
GENERACIÓN DE GASES EN LOS PROCESOS DE PIRÓLISIS Y
COMBUSTIÓN
COMBUSTIÓN
222 N 3.76 CO O C +→+ nº moles: 1 + 3.76 = 4.76
PIRÓLISIS
22 N 3.76CO O 21 C
2+→+ nº moles = 1+1.88 = 2.88
PIRPIRÓÓLISISLISIS
C O H 3 CH CO OHC 245106 +++→ 2
nº moles: 2 + 1+ 3 = 6
OH5 CO 6 O 6 OHC 2225106 +→+
222225106 22.56NO5H6CO3.76)N(6 6O OHC ++→×++
nº moles: 6 + 5+ 22.5 = 33.5
COMBUSTICOMBUSTIÓÓNN
TIPOS DE GASIFICADORES
Lecho fijoLecho móvil:
Corrientes paralelas.Contra corriente.
Lecho fluidizado: Burbujeante.Circulante.
TIPOS DE GASIFICADORES
Secado100ºCPirólisis300ºC
Gasificación 900ºC
Oxidación 1400ºC
Biomasa Gas
Ceniza Agente gasificante
Secado
Pirólisis
Gasificación 900ºC
Oxidación
Gas Ceniza
Secado 100ºC
Pirólisis 300ºC
Gasificación 900ºC
Oxidación 1400ºC
Biomasa
GasCeniza
Agentegasificante
Agente gasificante
+
+
+
Lecho móvil en contracorriente o updraft
Lecho móvil en corrientes paralelas o downdraft
Lecho Fluidizado
Biomasa
COMPOSICIÓN DEL GAS
4 – 0,54 – 0,54 – 0,5Alquitranes (% peso)
2.3501.7502.600Poder calorífico(Kcal/Nm3)
1 - 1001 - 1001 - 100Partículas (g/Nm3)
1,738,51,2N2
19,514,834,0CO2
2,55,113,1CH4
4023,336,2H2
3617,414,0CO
Composición(% Vol)
O2AireO2
Agente Gasificante
TECNOLOGTECNOLOGÍÍA DE GASIFICACIA DE GASIFICACIÓÓNN
Turbina gas Tecnologíade Proceso
GASIFICACIÓN
ProductoPrincipal
Gas de poder calorífico medio o bajo
Síntesis MotorCaldera
Productos químicos Energía Productos
Secundarios
Pilas de combustible
EFICIENCIAS: SISTEMAS DE CONVERSIÓN TÉRMICA
40-42Ciclo combinado de gasificación
50-55Ciclo combinadoTurbina de gas – vapor
25-35Motores de gas
30-4515-3525-42
Turbinas :-De viento-De gas-De vapor
EFICIENCIA TERMODINÁMICA (%)FUENTE DE ENERGÍA
CARACTERÍSTICAS DEL GAS DE TURBINA
Todos en fase vapor o ningunoHidrocarburos
< 0,5 ppmHCl
< 1 ppmAzufre (H2S + SO2, etc.)
< 0,1 ppmMetales álcalis + azufre
20-1000 ppbMetales álcalis
< 0,1 ppmd > 20 µm
< 1,0 ppm10 < d < 20 µm
< 10,0 ppm4 < d < 10 µm
Partículas sólidas:
Concentración máxima en el flujo de gas a expandir (ppm, peso)Contaminante
PROCESO DE GASIFICACIPROCESO DE GASIFICACIÓÓNN
Filtrode AguaBiomasa
Cenizas
GasificadorLFC
Caldera deVapor
Cenizas
Filtro
Gas deProceso
Motorde Gas
EvacuacióndeGases
Agua
VaporGasificante
CO2 + Vapor Gasificantes
∼Generador
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS
GAS DESÍNTESIS
SEPARADORDE H2
H2
OXÍGENO
HORAS VALLE
HORAS PUNTAPILA DE ALTA
TEMPERATURA
ÁNODO
CÁTODO
COMPRESOR T.G.
T.V.
∼
∼
∼