PLANTA DE Pirógasificación

En los procesos de degradación térmica, los combustibles pueden ser sometidos a varios tipos de transformaciones en función de como se realiza la reacción de oxidación.
Si el contenido de oxígeno en el reactor se mantiene en niveles bajos de concentración, dentro de la zona de reacción se produce una secuencia de eventos que llevan a la formación de especies químicas que pueden ser aún utilizadas en motores especialmente preparados para convertir el trabajo mecánico en energía electrica y térmica.
Es llamada pirógasificación, porqué en el interior del horno se encuentran las condiciones que favorecen las reacciones típicas de pirólisis y de gasificación. Combinando las ventajas de los diferentes equilibrios energeticos, se puede controlar la degradación de la biomasa para conseguir otras especies químicas útiles para la alimentación de forma limpia el motor conectado al generador eléctrico.

Después de la fase de arranque, la producción es constituida esencialmente por un gas de síntesis, llamado de varias formas, formado considerablemente por CO, H2, hidrocarburos ligeros (C1-C3), CO2, N2, H2O. El resto es compuesto principalmente por carbón y otros sólidos inertes.

Descripción del proceso:

La biomasa (con 15-20% de humedad máxima en entrada) reducida en partes de 30/50 mm es envíada al reactor por la parte superior del sistema de gasificación donde existe un gradiente (aumento progresivo) de temperatura y la posibilidad de añadir una mezcla de aire con flujo ajustable. La finalidad de esta cuantidad controlada de comburente es de activar y controlar las reacciones de oxidación que suministran energía suficiente para la continuación de la disociación térmica.

Este proceso térmico degradativo determinará, a régimen, una fase gaseosa de energía y una fase líquida, aunque en cantidades mucho menores. A la salida del reactor de pirógasificación, el gas producido tiene todavia una temperatura bastante elevada y su contenido entalpico tendrá que ser reducido por medio de un intercambiador aire/humos.
Con un ventilador proporcionado y unas tuberias con aletas, se llevará la temperatura de salida de los gases a 80-65°C approx.

De este modo, el calor deducido podra en parte ser utilizado por ejemplo, para secar el tanque de almacenamiento de la biomasa de alimentación. Los gases condensados y las pequeñas cuantidades de tar, que se puedan formar en este proceso de intercambio térmico, son recogidos en un tanque de desagüe puesto en los colectores de distribución del intercambiador.

El destino de estos condensados puede ser un simple almacenamiento o la eliminación. Otras posibles impurezas, arrastradas a la sucesiva fase, subiran una proceso de purificación en una torre de lavado. Los gases refrigerados, en efecto, pero con residuos de impurezas, son introducidos y lavados con agua basica a pH 8-10 ( básico por NaHCO3, NaOH, CaO, la DEA, otros aún sujetos a disponibilidad) en un scrubber con elementos de relleno, para aumentar la superficie de intercambio y equipado de una bomba para la circulación de líquido de lavado.

La solución de lavado recogido en el tanque por debajo, provee también a eliminar los últimos residuos de partículado arrastrado por los gases, y como en el tiempo se enriquece de contaminantes, es necesario proveer al proceso periódico de las aguas residuales o a organizar el traslado de los residuos.
El gas enfriado y purificado en la forma descrita anteriormente, pasará en una sucesiva unidad de deshumidificación de alta capacidad de absorción para óptimizar la mezcla combustible para el motor endógeno.

Los procesos son controlados en las diferentes partes por termopares, transductores de presión, medidores de flujo y un analizador de gases para detectar el porcentaje de CO u otros gases, si necesario (CH4, CO2, O2, H2, etc..).

Descripción de la planta

La planta de pirógasificación es un conjunto de máquinas y reactores conectados entre sí al fin de lograr el objetivo.

El corazón de la planta es el reactor donde se averiguan las reacciones principales y consta de 2 cámaras cilíndricas concéntricas : una interna de acero de alta resistencia en la que se averiguan las reacciones descritas y una exterior que permite transportar los gases de síntesis al sistema de refrigeración y a los siguientes procesos.
El cilindro exterior será también revestido externamente con paneles refractarios de espesor suficiente para permitir un aislamiento térmico suficiente.

El reactor está equipado con válvula de seguridad en la parte superior y con control hidraulico para la descarga en el fondo. Además, para facilitar las operaciones de extinción, se puede entroducir en el sistema un flujo de nitrógeno; las bombonas de nitrógeno serán almacenadas a lado de la planta.

Las sucesivas secciones de la planta tienen que enfriar y purificar la mezcla gaseosa producida en el reactor y son:

• Intercambiador aire / humos con un colector de recogida de condensa en el fondo, tuberias con aletas y ventilador proporcionado
• Torre de lavado con solución de pH básico y elementos de relleno
• Unidad de deshumidificación
• Motor endógeno (con filtros incluidos)

Para la fase de arranque, o en caso de necesidad, la planta también está equipada con una antorcha con llama piloto adonde poder canalizar y quemar los gases producidos por el reactor, excludendo temporaneamente las otras secciones.

Conclusiones

Esta técnica de la utilización de la energía de la biomasa natural permite una importante avaloración de la energía, minimizando los riesgos de contaminación y de impacto ambiental en comparación con las técnicas de incineración.
Por la relativa homogeneidad de la materia prima utilizada, se puede calibrar el sistema para obtener un óptimo potencial de energía, guardando al mismo tiempo las exigencias ecológicas fundamentales en tales aplicaciones.

Esta tecnologia puede producir approx. 1 kW gasificando 1,1-1,7 kg de biomasa leñosa seca (dependiendo del tipo de madera) y emite a la descarga final una concentración de contaminantes muy por debajo de los actuales límites de Ley sobre las emisiones a la atmósfera.

Esta técnica de valorización de la energía, es una de las tecnologías de mejor explotación y con la mejor ratio entre la biomasa utilizada y los kW producidos.