Simulação numérica de gaseificação de biomassa em leito fixo

Abstract

De acordo com a ELETROBRAS há 1,2 milhões de consumidores na região amazónica que não estão conectados à rede eléctrica. A biomassa tem grande potencial como matéria-prima limpa e renovável para a produção de energia. Os modelos de simulação são importantes na avaliação do potencial da biomassa como recurso energético. Este trabalho apresenta a implementação de modelos de equilíbrio termoquímico considerando perdas de calor, carbono convertido e não convertido nos produtos da reacção para um gaseificador co-corrente. É um gaseificador de pequena escala, estratificado, topo aberto e leito fixo. O modelo de equilíbrio termoquímico desenvolvido com carbono totalmente convertido nos produtos gasosos foi validado com resultados previstos e experimentais de diferentes investigadores. Os resultados previstos por este modelo apresentaram razoável concordância com os outros resultados, excepto para o teor de metano que foi subestimado ou sobrestimado. Estudos de sensibilidade para verificar a influência da variação de condições de operação e características do modelo sobre a composição do gás combustível, temperatura de reacção, poder calorífico do gás de síntese e eficiência de gaseificação foram feitos. Compararam-se com resultados experimentais as composições de gás de síntese obtidas com caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart.) para a simulação de diversas condições operacionais. Dos resultados experimentais e previstos, não considerando as elevadas percentagens de metano para elevadas razões de equivalência, pode concluir-se que o valor óptimo de razão de equivalência é aproximadamente 2,2. No estudo de conversão de carbono verificou-se que se obtém carbono não convertido nos produtos para razões de equivalência superiores a 3,1 e 15,48% de teor de humidade; ### ABSTRACT: According to ELETROBRAS there are 1.2 million consumers in the Amazon region that are not connected to the grid. The biomass has great potential as a raw material for clean and renewable energy production. Simulation models are important in assessing the potential of biomass as an energy resource. This paper presents the implementation of thermochemical equilibrium models considering heat losses, carbon converted and unconverted in the reaction products to a downdraft gasifier. It is a small-scale gasifier, stratified, open top and a fixed bed. The thermochemical equilibrium model developed with carbon completely converted to gaseous products was validated with experimental and predicted results of different investigators. The thermochemical equilibrium model developed with carbon completely converted to gaseous products was validated with experimental and predicted results of different investigators. The results predicted by this model showed reasonable agreement with other results, except for the methane content was underestimated or overestimated Sensitivity studies to investigate the influence of changes in operating conditions and characteristics of the model on the composition of the combustible gas, reaction temperature, the calorific value of the synthesis gas and gasification efficiency were made. Were compared with experimental results the Syngas compositions obtained from açaí seeds (Euterpe oleracea Mart.) for the simulation of several operating conditions. Experimental and predicted results, not considering the high percentages of methane to higher equivalence ratios, it can be concluded that the optimum value of equivalence ratio is approximately 2.2. In the study the conversion of carbon was found that non-converted carbon is obtained in products for equivalence ratios greater than 3.1 and 15.48% moisture content.