Técnicas Energéticas - 67.56

Gas Pobre

Facultad de Ingeniería - UBA

Composición

Producto de la gasificación de biomasa vegetal (madera, carbón, residuos agrícolas, etc)

CO (~ 20 % a 30 %)

H2 (~ 4 % a 20 %)

CO2 (~ 1 % a 15 %)

CH4 (~ 1 % a 5 %)

N2 (~ 50 % a 65 %)

Gases Combustibles

(~ 40 % del total)

• 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

ObtenciónGasificación de biomasa

Gasificadores o Gasógenos

– Tiro directo o ascendente (el más antiguo)– Tiro invertido o descendente– Tiro transversal– Lecho fluidizado

Obtención

Zonas características de un gasificador

• Zona de Secado: Secado por transferencia de calor proveniente de la zona del hogar

• Zona de Pirólisis o Destilación:

Moléc. grandes

Moléc. más pequeñas

CarbonoT > 250 Cº

Se queman en la zona de oxidación

Productos de la

pirólisis

Si permanecen el tiempo adecuado,se descomponen en moléc. aún menores

(CO, CH4, C2H6, H2, etc)No se queman Si no permanecen el tiempo adecuado

(o T es muy baja), se forman alquitranes y aceites

Zonas características de un gasificador• Zona de Oxidación:

Zona de Reducción:

1200 ºC < T < 1500 ºC

Generación de calor

Oxidación de los productos condensables provenientes de la zona de pirólisis

Reducción de los gases de oxidación

Formación de GAS POBRE

a) C + CO2 2 CO + 164,9 kJ/kmolb) C + H2O CO + H2O + 122,6 kJ/kmolc) CO + H2 CO + H2O + 42,3 kJ/kmold) C + 2 H2 CH4 0e) CO + 3 H2 CH4 + H2O - 205,9 kJ/kmol

Ecuaciones de

Reducción

Gasógeno de tiro directo

Desventajas

• Alta generación de alquitranes en el gas

Ventajas

• Baja temp. de salida del gas

• Alta eficiencia

• Acepta gran variedad de biomasa

Gasógeno de tiro invertido

Desventajas

• No aceptan cualquier biomasa (especialmente materiales blandos y de baja densidad)

• Menor eficiencia que el de tiro directo

• Gas con poder calorífico menor

Ventajas

• Baja generación de alquitranes

• Apropiado para motores

Gasógeno de tiro transversal

Desventajas

• Capacidad mínima de transformación del alquitrán generado

• No acepta cualquier biomasa

Ventajas

• El combustible sirve como aislante

• Pueden funcionas en muy pequeña escala

• Apropiados para motores

Gasógeno de lecho fluidizado

Desventajas

• Alta generación de alquitrán

• Mala respuesta a los cambios de carga

• Solo aplicables en rangos de potencia alta

Ventajas

• Aceptan gran variedad de biomasa

• Puede funcionar con materiales blandos y de baja densidad

• Fácil control de T

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 CO2 en CO

• Tamaño de las partículas de biomasa

• Densidad aparente ↑ densidad ap. ⇒ ↑ energía por unidad de vol.

Riesgos sanitarios y ambientalesRiesgos tóxicos CO

Riesgos de incendio

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

Riesgos de explosión

Filtraciones de aire

Retroceso de la llama desde el quemador de gases de escape en el arranque

Riesgos ambientales

Producción de resinas fenólicas y alquitrán

Combustión Interna

Combustión Externa

Utilización de Gas Pobre en máquinas térmicas

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)

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 kWConsumo 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