Projecto de um gasificador de biomassa

Mestrado em Engenharia do Ambiente

O crescente interesse em tecnologias de produção de energia inovadoras e mais amigas do ambiente, nomeadamente na gasificação, revela a necessidade de se obter a maior quantidade possível de informação sobre o processo. É nos estudos à escala laboratorial e piloto em que se apoiam, na maioria das vezes, os dados para a construção de grandes centrais industriais. É neste sentido que surge a oportunidade de dimensionamento de um sistema de gasificação de biomassa, para produção de um gás com características combustíveis, integrado num sistema de combustão já existente nas instalações do DAO-UA. Este estudo refere não só metodologia de dimensionamento do gasificador, como também fornece uma abordagem na influência e escolha das condições operatórias ideais, nomeadamente através dos balanços mássico e energético, assim como mecanismos de transferência de calor em diferentes configurações físicas do sistema gasificador e combustor e soluções para possibilitar o máximo aproveitamento energético do processo global. Após pesquisa bibliográfica e seguindo algumas metodologias de cálculo, foi dimensionado um reactor de gasificação de 7.6 cm de diâmetro e 140 cm de altura, com um distribuidor do tipo placa perfurada com 31 orifícios de 1.25 mm cada. Utilizando um modelo baseado na composição gasosa em equilíbrio químico, foram testados vários casos com variação da temperatura e tipo e rácio de agente de gasificação, para determinação das condições operatórias ideais para produção de um gás com características combustíveis ou rico em hidrocarbonetos. Com o balanço mássico e energético concluiu-se que a gasificação com vapor melhora consideravelmente a qualidade do gás do que com O2 ou ar atmosférico, sendo que no entanto, torna o processo mais endotérmico. A segregação física dos sistemas de combustão e gasificação trás vantagens na medida em que é possível obter um sistema sustentável. ABSTRACT: The growing interest in technologies for energy production more innovative and environment-friendly, such as gasification, reveals the need to obtain as much information as possible about the process. In most cases, is in studies on laboratory and pilot scale in wich is based the data for the construction of large industrial plants. This is why there is the opportunity to design a system for gasification of biomass to produce a gas with fuel characteristics, integrated into na existing combustion installations in DAO-UA. This study relates not only methodologies for scalling the system, but also provides an approach to the influence and choice of optimal operating conditions, through mass and energy balances, as well as mechanisms of heat transfer in different physical configurations of the system combustor and gasifier and solutions to enable maximum energy recovery process. After literature review and following some calculation methods, has been dimensioned a gasification reactor of 7.6 cm in diameter and 140 cm of height, with a perforated distributor-plate with 31 holes of 1.25 mm each. Using a model based on the gaseous composition in chemical equilibrium, several cases were tested with temperature and type and ratio of gasifying agent variation for determination of operating conditions suitable for production a fuel gas or a gas rich in hydrocarbons. With the mass and energy balance it was concluded that gasification with steam improves the quality of the gas than with O2 or air, and yet makes the process more endothermic. The physical segregation of combustion and gasification systems brings advantages insofar as that is possible to obtain a sustaining system.