Modelamiento dinámico de un sistema de gasificación de lecho fijo estratificado
DOI:
https://doi.org/10.33131/24222208.380Palabras clave:
Biomasa, reactor de lecho fijo, control, modelo dinámicoResumen
La gasificación de biomasa es un proceso termoquímico que viene ganando interés a nivel mundial debido a que permite transformar un material carbonáceo en un gas combustible de bajo contenido energético, pero de fácil aprovechamiento en motores de combustión interna. Los equipos de gasificación en lecho fijo para baja potencia usualmente no cuentan con sistemas de control de la posición del frente de llama, lo que conduce a inestabilidades del proceso y variaciones en la calidad del gas producido. Buscando facilitar el proceso de desarrollo de estrategias de control, se presenta un modelo dinámico que permite predecir de forma adecuada la respuesta de la velocidad del frente de llama ante perturbaciones en el flujo de agente gasificante, la densidad y humedad de la biomasa. Para ello, se hace uso de funciones transferencia de primer orden cuyas constantes se derivan a partir de estudios experimentales reportados en la literatura. Dicho desarrollo constituye una importante herramienta tanto para el diagnóstico del proceso como para el diseño de estrategias de control orientadas a gasificadores de lecho fijo.
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Referencias bibliográficas
F. V. Tinaut, A. Melgar, J. F. Pérez, y A. Horrillo, «Effect of biomass particle size and air superficial velocity on the gasification process in a downdraft fixed bed gasifier. An experimental and modelling study», Fuel Processing Technology, vol. 89, n.o 11, pp. 1076-1089, nov. 2008, doi: 10.1016/j.fuproc.2008.04.010.
J. F. Perez, Y. Lenis, S. Rojas, y C. León, «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», Revista Facultad de Ingenieria, n.o 62, 2012.
A. V. V Bridgwater, «The technical and economic feasibility of biomass gasification for power generation», Fuel, vol. 74, n.o 5, pp. 631-653, may 1995, doi: 10.1016/0016-2361(95)00001-L.
F. Pinto, R. N. André, y I. Gulyurtlu, «Innovation on biomass wastes utilization through gasification and co-gasification. Stage of deployment and needs for further R&D», en Biomass Gasification: Chemistry, Processes and Applications, New York: Nova Science Publishers, Inc, 2009, pp. 7-69.
D. A. Quintero-Coronel, E. E. Espinel-Blanco, y E. N. Flórez-Solano, «Development of a Chemical Equilibrium Model of the Downdraft Fixed Bed Gasification Process with known Product Temperature, Using air as an Oxidizing Agent», IyU, vol. 24, n.o 1, feb. 2020, doi: 10.11144/Javeriana.iyu24.dcem.
A. Verdeza-Villalobos, Y. A. Lenis-Rodas, A. J. Bula-Silvera, J. M. Mendoza-Fandiño, y R. D. Gómez-Vásquez, «Performance analysis of a commercial fixed bed downdraft gasifier using palm kernel shells», CT&F Cienc. Tecnol. Futuro, vol. 9, n.o 2, pp. 79-88, nov. 2019, doi: 10.29047/01225383.181.
J. Rodríguez, J. Tobón, M. Frías, y M. I. Sánchez de Rojas, «Aprovechamiento de un residuo del carbón para reducción del impacto ambiental de la minería del carbón en Colombia: estudio del potencial de uso en la industria del cemento», Rev. Cintex, vol. 23, n.o 2, pp. 95-102, dic. 2018, doi: 10.33131/24222208.323.
A. A. P. Susastriawan, H. Saptoadi, y Purnomo, «Small-scale downdraft gasifiers for biomass gasification: A review», Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 76, pp. 989-1003, sep. 2017, doi: 10.1016/j.rser.2017.03.112.
C. A. García, Á. Peña, R. Betancourt, y C. A. Cardona, «Energetic and environmental assessment of thermochemical and biochemical ways for producing energy from agricultural solid residues: Coffee Cut-Stems case», Journal of Environmental Management, vol. 216, pp. 160-168, jun. 2018, doi: 10.1016/j.jenvman.2017.04.029.
Y. A. Lenis, L. F. Osorio, y J. F. Pérez, «Fixed Bed Gasification of Wood Species with Potential as Energy Crops in Colombia: The Effect of the Physicochemical Properties», Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 35, n.o 17, pp. 1608-1617, sep. 2013, doi: 10.1080/15567036.2012.704486.
A. A. P. Susastriawan, H. Saptoadi, y Purnomo, «Comparison of the gasification performance in the downdraft fixed-bed gasifier fed by different feedstocks: Rice husk, sawdust, and their mixture», Sustainable Energy Technologies and Assessments, vol. 34, pp. 27-34, ago. 2019, doi: 10.1016/j.seta.2019.04.008.
C. Loha, H. Chattopadhyay, y P. K. Chatterjee, «Energy generation from fluidized bed gasification of rice husk», Journal of Renewable and Sustainable Energy, vol. 5, n.o 4, p. 043111, jul. 2013, doi: 10.1063/1.4816496.
Y. A. Lenis, J. F. Pérez, y A. Melgar, «Fixed bed gasification of Jacaranda Copaia wood: Effect of packing factor and oxygen enriched air», Industrial Crops and Products, vol. 84, pp. 166-175, jun. 2016, doi: 10.1016/j.indcrop.2016.01.053.
J. Porteiro, D. Patiño, J. Collazo, E. Granada, J. Moran, y J. L. Miguez, «Experimental analysis of the ignition front propagation of several biomass fuels in a fixed-bed combustor», Fuel, vol. 89, n.o 1, pp. 26-35, ene. 2010, doi: 10.1016/j.fuel.2009.01.024.
J. Porteiro, D. Patiño, J. Moran, y E. Granada, «Study of a Fixed-Bed Biomass Combustor: Influential Parameters on Ignition Front Propagation Using Parametric Analysis», Energy Fuels, vol. 24, n.o 7, pp. 3890-3897, jul. 2010, doi: 10.1021/ef100422y.
S. Heredia Quintana y A. D. Morales-Rojas, «Desarrollo y validación de un modelo cero dimensional de dos zonas para el análisis de la combustión en motores de encendido provocado», Rev. Cintex, vol. 23, n.o 2, pp. 25-33, dic. 2018, doi: 10.33131/24222208.321.
M. Bharath, V. Raghavan, B. V. S. S. S. Prasad, y S. R. Chakravarthy, «Co-gasification of Indian rice husk and Indian coal with high-ash in bubbling fluidized bed gasification reactor», Applied Thermal Engineering, vol. 137, pp. 608-615, jun. 2018, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.04.035.
Y.-H. Li y H.-H. Chen, «Analysis of syngas production rate in empty fruit bunch steam gasification with varying control factors», International Journal of Hydrogen Energy, vol. 43, n.o 2, pp. 667-675, ene. 2018, doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.11.117.
A. A. P. Susastriawan, H. Saptoadi, y Purnomo, «Design and experimental study of pilot scale throat-less downdraft gasifier fed by rice husk and wood sawdust», International Journal of Sustainable Energy, vol. 37, n.o 9, pp. 873-885, oct. 2018, doi: 10.1080/14786451.2017.1383992.
Y. A. Lenis-Rodas, G. Maag, C. E. Lins de Oliveira, L. A. Corredor, y M. E. Sanjuan, «Biomass gasification under external heating and using steam as a gasifying agent: Numerical analysis», redin, may 2020, doi: 10.17533/udea.redin.20200475.
Y. A. Lenis y J. F. Pérez, «Gasification of Sawdust and Wood Chips in a Fixed Bed under Autothermal and Stable Conditions», Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 36, n.o 23, pp. 2555-2565, dic. 2014, doi: 10.1080/15567036.2013.875081.
Y. A. Lenis, A. F. Agudelo, y J. F. Pérez, «Analysis of statistical repeatability of a fixed bed downdraft biomass gasification facility», Applied Thermal Engineering, vol. 51, n.o 1-2, pp. 1006-1016, mar. 2013, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2012.09.046.
A. Susastriawan, H. Saptoadi, y P. Purnomo, «Propagation Characteristic and Performance of Rice Husk Gasification at Different Tuyer Inclination Angle», IJRER, n.o v9i1, 2019, doi: 10.20508/ijrer.v9i1.8602.g7558.
D. A. Quintero-Coronel, Y. A. Lenis-Rodas, L. A. Corredor, P. Perreault, y A. Gonzalez-Quiroga, «Thermochemical conversion of coal and biomass blends in a top-lit updraft fixed bed reactor: Experimental assessment of the ignition front propagation velocity», Energy, vol. 220, p. 119702, abr. 2021, doi: 10.1016/j.energy.2020.119702.
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