Diseño de un gasificador de lecho fijo en equicorriente de núcleo abierto para operar con cascarilla de arroz

Autores/as

  • Óscar Mauricio Carmona Agudelo Institución Universitaria Pascual Bravo
  • Sebastián Díaz Ortiz Institución Universitaria Pascual Bravo
  • José Reinaldo Garzón Mercado Institución Universitaria Pascual Bravo
  • Andrés David Morales Rojas Institución Universitaria Pascual Bravo
  • Yuhan Arley Lenis Institución Universitaria Pascual Bravo

DOI:

https://doi.org/10.26507/paper.2501

Palabras clave:

gasificación de biomasa, lecho fijo, cascarilla de arroz, economía circular, valorización energética

Resumen

Los problemas medioambientales asociados al uso de combustibles fósiles y la eventual escasez de estos han motivado el desarrollo de tecnologías de aprovechamiento de fuentes renovables de energía. Entre estas, sobresale la biomasa, por su disponibilidad, producción con poca dependencia de las condiciones ambientales y facilidad de conversión. Por otro lado, en Colombia se producen cerca de 520.000 toneladas de cascarilla de arroz anualmente, ubicando este residuo como uno de los de mayor potencial energético. Entre los métodos de aprovechamiento, se destaca la gasificación por generar un gas que puede ser empleado en máquinas térmicas convencionales luego de pocas modificaciones.

 

En Colombia existen muy pocas experiencias documentadas en las que se utilice la gasificación como mecanismo de valoración energética de la biomasa y dada la gran aplicabilidad de esta tecnología, en este proyecto se presenta el diseño y los avances en la construcción de un prototipo de gasificación de lecho fijo equicorriente de núcleo abierto para operar con cascarilla de arroz. Se selecciona como potencia de diseño 20 kWth, debido a que, de usar el gas para generación eléctrica, podría ser empleado en grupos electrógenos de baja potencia, inferior a 5kWe, los cuales son de uso común en zonas con bajo nivel de acceso a la electricidad. El diseño del reactor parte de mediciones experimentales exploratorias realizadas en un gasificador equicorriente invertido, en donde se determinó que la tasa específica de gasificación (SGR) varía entre 120 y 200 kg/h/m2 mientras se produce un gas con poder calorífico inferior (PCI) entre 3.5 y 4 MJ/Nm3, valores que dependen del flujo de gasificante empleado y del estado termoquímico del proceso. Haciendo uso de relaciones termodinámicas y de métodos Heurísticos, se determinan las dimensiones principales del reactor, así como sistemas y subsistemas requeridos para su operación en continuo. De los resultados se destaca que, para la potencia de diseño definida, se requiere de un lecho cilíndrico de sección transversal de diámetro 0.35 m y longitud de 1 m. Las temperaturas alcanzadas en las pruebas exploratorias se mantuvieron por debajo de  lo que permite emplear acero inoxidable AISI 304 como material de la zona de reacción. Actualmente la construcción del reactor presenta un grado de avance cercano a 90% y se han iniciado pruebas de verificación de flujo de biomasa en frio.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Bridgwater, A. V. V, 1995, “The Technical and Economic Feasibility of Biomass Gasification for Power Generation,” Fuel, 74(5), pp. 631–653.

Perez, J. F., Lenis, Y., Rojas, S., and León, C., 2012, “Decentralized Power Generation through Biomass Gasification: A Technical-Economic Analysis and Implications by Reduction of CO 2 Emissions | Generación Distribuida Mediante Gasificación de Biomasa: Un Análisis Técnico - Económico e Implicaciones Por Reduc,” Rev. Fac. Ing., (62).

Raman, P., Ram, N. K., and Gupta, R., 2013, “A Dual Fired Downdraft Gasifier System to Produce Cleaner Gas for Power Generation: Design, Development and Performance Analysis,” Energy, 54, pp. 302–314.

The International Bank, 1999, Energy from Biomass a Review of Combustion and Gasification Technologies, Washington.

Ruiz, J. A. A., Juárez, M. C. C., Morales, M. P. P., Muñoz, P., and Mendívil, M. A. A., 2013, “Biomass Gasification for Electricity Generation: Review of Current Technology Barriers,” Renew. Sustain. Energy Rev., 18(0), pp. 174–183.

Harting, J., Frijters, S., Ramaioli, M., Robinson, M., Wolf, D. E., and Luding, S., 2014, “Recent Advances in the Simulation of Particle-Laden Flows,” Eur. Phys. J. Spec. Top., 223(11), pp. 2253–2267.

Lenis, Y., 2013, “Estudio Del Proceso de Gasificación de Biomasa En Lecho Fijo Equicorriente,” Universidad de Antioquia.

Bharath, M., Raghavan, V., Prasad, B. V. S. S. S., and Chakravarthy, S. R., 2018, “Co-Gasification of Indian Rice Husk and Indian Coal with High-Ash in Bubbling Fluidized Bed Gasification Reactor,” Appl. Therm. Eng., 137(March), pp. 608–615.

Makwana, J. P., Pandey, J., and Mishra, G., 2019, “Improving the Properties of Producer Gas Using High Temperature Gasification of Rice Husk in a Pilot Scale Fluidized Bed Gasifier (FBG),” Renew. Energy, 130, pp. 943–951.

Zhang, G., Liu, H., Wang, J., and Wu, B., 2018, “Catalytic Gasification Characteristics of Rice Husk with Calcined Dolomite,” Energy, 165, pp. 1173–1177.

Nguyen, H. N., and Ha-duong, M., 2015, “Rice Husk Gasification for Electricity Generation in Cambodia in December 2014 Rice Husk Gasification for Electricity Generation in Cambodia in December 2014 Introductive Summary,” (December 2014), pp. 0–12.

Susastriawan, A. A. P., and Saptoadi, H., 2017, “Small-Scale Downdraft Gasifiers for Biomass Gasification: A Review,” 76(March), pp. 989–1003.

Lin, K. S., Wang, H. P., Lin, C. J., and Juch, C. I., 1998, “A Process Development for Gasification of Rice Husk,” Fuel Process. Technol., 55(3), pp. 185–192.

Ma, Z., Ye, J., Zhao, C., and Zhang, Q., 2015, “Gasification of Rice Husk in a Downdraft Gasifier: The Effect of Equivalence Ratio on the Gasification Performance, Properties, and Utilization Analysis of Byproducts of Char and Tar,” BioResources, 10(2), pp. 2888–2902.

Yoon, S. J., Son, Y. Il, Kim, Y. K., and Lee, J. G., 2012, “Gasification and Power Generation Characteristics of Rice Husk and Rice Husk Pellet Using a Downdraft Fixed-Bed Gasifier,” Renew. Energy, 42, pp. 163–167.

Htet, M. T., 2018, “Design and Performance for 14kW Downdraft Open Core Gasifier,” Int. J. Sci. Res. Publ., 8(7), pp. 290–294.

Susastriawan, A. A. P., Saptoadi, H., and Purnomo, 2018, “Design and Experimental Study of Pilot Scale Throat-Less Downdraft Gasifier Fed by Rice Husk and Wood Sawdust,” Int. J. Sustain. Energy, 37(9), pp. 873–885.

Susastriawan, A. A. P., Saptoadi, H., and Purnomo, 2019, “Effect of Tuyer Distance above Grate on Propagation Front and Performance of Downdraft Gasifier with the Feedstock of Rice Husk,” Renew. Energy, 134, pp. 1034–1041.

Descargas

Publicado

07-09-2022

Cómo citar

[1]
Óscar M. Carmona Agudelo, S. Díaz Ortiz, J. R. Garzón Mercado, A. D. Morales Rojas, y Y. A. Lenis, «Diseño de un gasificador de lecho fijo en equicorriente de núcleo abierto para operar con cascarilla de arroz», EIEI ACOFI, sep. 2022.
Estadísticas de artículo
Vistas de resúmenes
Vistas de PDF
Descargas de PDF
Vistas de HTML
Otras vistas
QR Code