¿Qué tipos de biomasa se pueden usar en un gasificador de 30 toneladas?

Con la creciente demanda mundial de soluciones de energía sostenible, la tecnología de gasificación de biomasa está ganando cada vez más atención como una forma efectiva de convertir los desechos orgánicos y los recursos renovables en energía limpia. El proceso de gasificación es convertir la biomasa en gas de síntesis combustible (síntesis) rico en monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y una pequeña cantidad de metano (CH4) a través de reacciones de pirólisis y oxidación de alta temperatura en condiciones limitadas o sin oxígeno. Este gas de síntesis se puede utilizar para la generación de energía, el suministro de calor e incluso una síntesis adicional de combustibles o productos químicos líquidos.

Para un sistema de gasificador a gran escala con una capacidad de procesamiento de 30 toneladas/día, seleccionar la materia prima de biomasa correcta (es decir, "combustible de biomasa" o "materia prima de biomasa") es la clave para garantizar un funcionamiento eficiente y estable del sistema. Los diferentes tipos de biomasa tienen diferentes propiedades físicas y químicas, lo que afectará directamente el rendimiento del gasificador, el rendimiento y la calidad del gas de síntesis y la economía de todo el sistema.

1. Biomasa leñosa

La biomasa leña es uno de los combustibles gasificadores más comunes y ampliamente utilizados, con las ventajas de una composición relativamente uniforme, bajo contenido de cenizas y alto valor calórico.

1. Chips de madera y aserrín

Fuente: Principalmente de los desechos de plantas de procesamiento de madera (como aserrín, virutas de madera), residuos de tala forestal (como ramas, corteza) y bosques de energía especialmente plantados.

Ventajas: Alto valor calorífico: la biomasa leñosa tiene un alto contenido de carbono y generalmente tiene un buen valor calorífico.

Ceniza baja: en comparación con otra biomasa, la madera tiene un contenido de cenizas más bajo, lo que ayuda a reducir el riesgo de escoria en el gasificador y simplifica el manejo de cenizas.

Estructura estable: las astillas de madera tratadas adecuadamente y el aserrín tienen una forma física relativamente estable y son fáciles de transportar y almacenar.

Consideraciones: Contenido de humedad: el contenido de humedad de la madera es un factor clave. El contenido de humedad demasiado alto reducirá la eficiencia de gasificación y el valor calórico de los síntesis. Idealmente, el contenido de humedad debe controlarse a alrededor del 10%-20%, y se puede requerir previamente seco.

Tamaño de partícula Uniformidad: el tamaño de partícula uniforme ayuda a distribuir y reaccionar de manera uniforme los materiales en el gasificador. Las partículas que son demasiado grandes o demasiado pequeñas pueden causar problemas.

Impurezas: evite mezclar impurezas inorgánicas como arena, piedras o metales, lo que aumentará el contenido de cenizas y puede dañar el equipo.

Aplicabilidad: los gasificadores de 30 toneladas son muy adecuados para procesar chips de madera y chips de madera, especialmente en áreas con industrias de madera desarrolladas.

2. Cultivos energéticos - Woody
Fuente: Especies de árboles de rápido crecimiento como sauces y álamos plantados específicamente para fines energéticos.

Ventajas: Suministro sostenible: los cultivos de energía son una fuente renovable y controlable de biomasa que puede garantizar un suministro de combustible a largo plazo y estable.

Buena uniformidad: en comparación con los desechos mixtos, la composición de los cultivos de energía es más uniforme, lo que conduce al control estable del proceso de gasificación.

Consideraciones: Costos de siembra: implicando costos de plantación como tierra, recursos hídricos y mano de obra.

Distancia de transporte: la ubicación geográfica del bosque de energía afectará el costo de transporte.

Aplicabilidad: los bosques de energía son ideales para proyectos de gasificación a gran escala que desean establecer una cadena de suministro de biomasa estable a largo y a largo plazo.

2. Residuos agrícolas
Los desechos agrícolas son un gran recurso de biomasa, y su utilización ayuda a resolver problemas de contaminación ambiental y a crear valor económico.

1. Casco de arroz y pajita de trigo
Fuente: El residuo después de la cosecha de arroz y trigo.

Ventajas: Gran salida: enorme salida global, es una fuente de biomasa barata y de fácil acceso.

Neutralidad de carbono: como residuos agrícolas, su utilización ayuda a lograr la neutralidad de carbono.

Consideraciones: Baja densidad: la densidad de volumen de las cáscaras de arroz y la paja de trigo es muy baja, lo que significa que los costos de almacenamiento y transporte son altos, y se puede requerir pretratamiento (como el equilibrio o la briqueting) para aumentar la densidad.

Alto contenido de cenizas: la cáscara de arroz, en particular, puede tener un contenido de cenizas de 15-20% o incluso más, y tiene un alto contenido de silicio, que es propenso a las escoras en el gasificador, lo que coloca requisitos más altos en el diseño y el funcionamiento del gasificador.

Contenido de metal álcali: la pajita de cultivo como la paja de trigo contiene metales alcalinos altos (como el potasio y el sodio), lo que puede conducir fácilmente a un punto de fusión de cenizas más bajo y escoria.

Aplicabilidad: a pesar de los desafíos, Gasificadores de 30 toneladas Puede utilizar de manera efectiva estos desechos de cultivos mejorando el diseño de gasificadores (como los gasificadores de lecho fluidizado, tienen una mejor adaptabilidad a las cenizas y las escoras) y las medidas de pretratamiento.

2. Bagazos
Fuente: un subproducto de la industria azucarera, es el residuo fibroso después de que se aprieta la caña de azúcar para extraer jugo.

Ventajas: Suministro centralizado: las fábricas de azúcar generalmente producen una gran cantidad de bagazo de manera centralizada, lo cual es fácil de recolectar.

Valor calórico moderado: tiene un cierto valor calórico y puede usarse como un buen combustible.

Consideraciones: Contenido de humedad: el bagazo recién prensado tiene un alto contenido de humedad y debe secarse.

Transporte: aunque es relativamente compacto, es posible que deba compactar para reducir los costos de transporte.

Aplicabilidad: el bagazo es un combustible localizado ideal para gasificadores de 30 toneladas alrededor de los molinos de azúcar.

3. Mazorcas de maíz y maíz

Fuente: tallos y orejas de maíz después de la cosecha.

Ventajas: alto rendimiento: gran rendimiento en las principales áreas productoras de maíz.

Consideraciones: Costo de recolección: los tallos de maíz son difíciles de recolectar y requieren maquinaria especial y procesos operativos.

Metales de cenizas y álcali: similar a otras pajitas, también hay problemas con el alto contenido de metal de cenizas y álcali.

Aplicabilidad: en áreas con gran producción de maíz, se puede usar en gasificadores de 30 toneladas después del pretratamiento adecuado.

4. Costillas de nueces

Fuente: como conchas de nogal, conchas de almendras, conchas de maní, etc.

Ventajas: mayor densidad: en comparación con otros desechos agrícolas, las conchas de nueces suelen ser más densas, lo cual es conveniente para el almacenamiento y el transporte.

Buen valor calorífico: tiene un alto valor calórico.

Contenido bajo de cenizas: la mayoría de las cáscaras de tuercas tienen un contenido de cenizas relativamente bajo.

Consideraciones: Suministro: El suministro depende de la escala de la industria de procesamiento de nueces y puede no ser tan común como la madera o la paja.

Aplicabilidad: es adecuado para gasificadores de 30 toneladas cerca de las plantas de procesamiento de tuercas como un combustible de biomasa de alta calidad.

3. Componentes de biomasa en residuos sólidos municipales (MSW)
Los componentes orgánicos en residuos sólidos municipales clasificados y pretratados también pueden usarse como combustible para gasificadores.

Fuente: Desechos orgánicos como desechos de cocina, desechos de jardín, papel, textiles, etc.

Ventajas: Tratamiento de residuos: resuelve el problema del tratamiento de residuos urbanos y realiza la utilización de recursos.

Recuperación de energía: reciclar la energía en la basura.

Consideraciones: Pretratamiento complejo: la composición de MSW es ​​compleja y desigual, y se requiere un pretratamiento estricto, como la clasificación, el triturador y el secado para eliminar los incombustibles y controlar la humedad y el tamaño de la partícula. Esto aumentará significativamente los costos y las dificultades técnicas.

Contaminantes: puede contener contaminantes como metales pesados ​​y cloro, y se pueden producir gases nocivos durante el proceso de gasificación, lo que requiere un sistema de purificación de gases de combustión estricto.

Valor calorífico inestable: el valor calórico entre los lotes de MSW puede fluctuar enormemente.

Aplicabilidad: para un gasificador de 30 toneladas, el uso de MSW ya que el combustible requiere tecnología de pretratamiento muy madura y estrictas medidas de control de emisiones ambientales.

5. Residuos industriales
Los desechos orgánicos generados en algunos procesos de producción industrial también se pueden utilizar para la gasificación.

Fuente: corteza y licor negro de fábricas de papel, residuos de plantas de procesamiento de alimentos, LEES, residuos farmacéuticos, etc.

Ventajas: Suministro centralizado: generalmente concentrado en parques industriales, que es conveniente para la recolección y el transporte.

Utilización de residuos: resuelve el problema del tratamiento de residuos industriales y se ajusta al concepto de economía circular.

Consideraciones: Composición compleja: la composición de diferentes desechos industriales varía enormemente y puede contener contaminantes específicos o cenizas altas.

Pretratamiento: se puede requerir un pretratamiento dirigido para cumplir con los requisitos del gasificador.

Aplicabilidad: debe evaluarse en función de las propiedades de los desechos específicos y el diseño del gasificador.

6. Requisitos generales y parámetros clave para combustibles de biomasa
Independientemente del tipo de biomasa utilizada, los siguientes parámetros y requisitos clave son críticos para un gasificador de 30 toneladas:

1. Contenido de humedad
Impacto: el contenido de humedad es uno de los factores más importantes que afectan la eficiencia de gasificación y la calidad de los síntesis. El contenido de humedad excesivo reducirá la temperatura del gasificador, aumentará el consumo de agentes de gasificación y reducirá el valor calórico de los síntesis (porque parte del calor se usa para evaporar la humedad).

Rango ideal: generalmente se recomienda estar entre 10%-20%(base seca), y el máximo no debe exceder el 30%-35%. Para gasificadores grandes, el equipo de secado generalmente está equipado para pretratar la biomasa de alta humedad.

2. Tamaño de partícula

Impacto: el tamaño de la partícula afecta directamente la fluidez, la eficiencia de transferencia de calor y masa, y la velocidad de reacción de gasificación de la biomasa en el gasificador.

Requisito: Generalmente, se requiere que el tamaño de partícula sea uniforme y dentro de un rango específico. Para gasificadores de lecho fijo, generalmente se requieren partículas más grandes y relativamente uniformes (como las astillas de madera); Para gasificadores de lecho fluidizado, se requieren partículas más pequeñas y uniformes (como el aserrín y las cáscaras de arroz). Las partículas demasiado grandes pueden provocar gasificación o bloqueo incompletos, mientras que las partículas demasiado pequeñas (polvo fino) son fácilmente llevadas por el flujo de aire, aumentando la cantidad de cenizas volantes.

3. Contenido de cenizas

Impacto: Ash es un mineral no combustible que ocupa el espacio del gasificador, reduce el volumen de reacción efectivo y finalmente se descarga como escoria. El alto contenido de cenizas aumenta la cantidad de escoria que se manejará y puede causar problemas de escoria.

Rango ideal: en general, cuanto más bajo, mejor, idealmente menos del 5%. Las cáscaras de arroz y la paja tienen un mayor contenido de cenizas, lo que requiere gasificadores especialmente diseñados para tratar.

4. Punto de derretimiento/ablandamiento de cenizas
Impacto: la ceniza se derretirá a alta temperatura y formará clínker, lo que bloqueará el gasificador o cubrirá la superficie de reacción, afectando seriamente el funcionamiento estable del gasificador.

Requisito: se debe seleccionar la biomasa con un punto de fusión de cenizas más alto, o se debe evitar escoras agregando flujo, controlando la temperatura de gasificación, etc.

5. Valor de calefacción
Impacto: el valor calorífico de la biomasa determina directamente su salida de energía. La biomasa con alto valor calorífico puede producir más energía.

Requisito: la biomasa con alto valor calorífico debe seleccionarse tanto como sea posible.

6. Contenido de cloro y azufre
Impacto: estos elementos formarán gases corrosivos (como HCl y H2S) durante el proceso de gasificación, causando corrosión al equipo de gasificador y aumentando la dificultad y el costo de la purificación de síntesis.

Requisito: la biomasa con bajo cloro y azufre debe seleccionarse tanto como sea posible. Algunos desechos agrícolas (como alguna paja) pueden contener cloro alto.

7. Densidad a granel

Impacto: la densidad afecta la eficiencia de almacenamiento, transporte y alimentación de la biomasa. La biomasa de baja densidad requiere más espacio de almacenamiento y mayores costos de transporte.

Requisito: La densidad de la biomasa se puede aumentar mediante métodos de pretratamiento como briqueting y pelea.

7. Estrategia de selección y perspectiva futura
Para un proyecto de gasificación de biomasa de 30 toneladas/día, elegir el tipo correcto de biomasa es un proceso de compensación multifactor que debe considerarse:

Accesibilidad a los recursos locales: priorice los recursos de biomasa abundantes y sostenibles cerca del sitio del proyecto para reducir los costos de transporte.

Características de biomasa: según los parámetros anteriores, seleccione biomasa adecuada para tecnología de gasificador específica (como lecho fijo, lecho fluidizado, etc.).

Requisitos y costos de pretratamiento: evalúe el pretratamiento (secado, aplastamiento, compactación, etc.) y los costos requeridos para diferentes biomasa.

Aplicación de gas de síntesis: de acuerdo con los requisitos para la calidad del gas de síntesis para el uso final del gas de síntesis (generación de energía, suministro de calor, síntesis de combustible, etc.), seleccione reversamente el tipo de biomasa.

Regulaciones ambientales: Asegúrese de que las emisiones de la biomasa seleccionada y sus productos de gasificación cumplan con las regulaciones ambientales locales.

Mirando hacia el futuro, a medida que la tecnología de gasificación continúa madurando y se desarrolla la tecnología de pretratamiento de biomasa, cada vez más tipos de biomasa se utilizarán de manera más efectiva. Por ejemplo, la tecnología de co-gasificación de biomasa permite el uso simultáneo de múltiples biomasas, equilibrando las ventajas y desventajas de diferentes biomasas al optimizar la relación de mezcla, mejorando así la eficiencia de la gasificación y los beneficios económicos. Al mismo tiempo, para la biomasa con cenizas altas y el alto contenido de metal álcali, los investigadores también están desarrollando tipos de hornos y tecnologías de tratamiento de cenizas que son más resistentes a la escoria.