Caracterización dinámica del proceso de gasificación de biomasa bajo configuración de lecho fijo en equicorriente

Abstract

La gasificación es una técnica de transformación energética que viene ganando interés dentro de los procesos de conversión termoquímica de la biomasa. Pese al nivel de madurez tecnológica del proceso, la variación dinámica del mismo como resultado de cambios en las propiedades del agente gasificante y de la biomasa no ha sido reportada con suficiente profundidad. El presente estudio busca caracterizar dinámicamente el proceso, en términos de ganancias proporcionales y tiempos de estabilización, lo anterior, de cara a su uso en modelos orientados al control del proceso. De esta manera el trabajo se divide en dos fases: i) la caracterización del proceso en estado estable, y ii) la caracterización dinámica del proceso. La primera fase, llevada a cabo mediante un modelo factorial 32, permitió identificar los puntos de estabilidad bajo condiciones particulares de flujo y humedad, resultados que se usan como línea base para el desarrollo y análisis de las pruebas en dinámico. De acuerdo con los resultados de la segunda fase, la temperatura de oxidación del proceso y la concentración del gas, son las variables qué más tardan en alcanzar nuevamente la condición de estabilidad, luego de haberse inducido el cambio en el flujo de aire. Al respecto del cambio dinámico en la humedad, no se observó una tendencia clara en las variables respuesta. La potencia del gas requiere cerca de 300 segundos, para alcanzar la estabilidad, luego las perturbaciones en flujo. Bajo el mismo escenario la variable que más tarda en regresar a una zona de estabilidad es la concentración de H2, para la que se requieren aproximadamente 1200 s. En el proceso también fue posible establecer que con el uso de cascarilla con 12,3% de humedad y 40 SLPM para el flujo, se alcanza un gas con un LHV de 2.4-2.6 MJ/Nm3, mientras la relación de equivalencia se mantiene entre 0.4-0.5, y la temperatura, llega a valores máximos de 878 °C.