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Gasificador de biomassa: Um gasificador de biomassa é um equipamento que transforma combustível sólido de biomassa em gás, submetendo-o a altas temperaturas, um processo que envolve uma série de reações químicas na presença de oxigênio limitado.
Gasificador de tiragem ascendente:
Um gasificador de tiragem ascendente conduz o fornecimento de ar fresco do fundo para o topo do reator do gasificador, movendo-se na direção oposta à matéria-prima da biomassa. Ele consiste em diferentes seções, como a zona de secagem, a zona de pirólise, a zona de combustão e a zona de redução. O gasificador produz gás de síntese combustível na zona de redução, onde o carvão reage com cinzas e biomassa. O gás é processado posteriormente para eliminar contaminantes.
O gasificador de tiragem ascendente é simples e funciona bem com biomassa de alta umidade. Ele também possui alta eficiência térmica, pois o calor resultante no gasificador é utilizado para carbonização e gasificação da biomassa. No entanto, o dispositivo apresenta algumas desvantagens. O alto teor de cinzas da matéria-prima da biomassa pode entupir o gasificador, e os compostos tóxicos devem ser removidos antes que o gás de síntese possa ser usado como combustível.
Gasificador de tiragem descendente:
Em um gasificador de tiragem descendente, o fornecimento de ar move-se na mesma direção que a matéria-prima da biomassa, que é de cima para baixo. Há também seções no gasificador de tiragem descendente, incluindo a zona de secagem, a zona de pirólise, a zona de combustão, a zona de redução e a zona de coleta de gás. As zonas de redução e de coleta de gás são combinadas no gasificador de tiragem descendente. O projeto facilita o fluxo do gás de síntese para a saída, tornando a limpeza do gás mais fácil. Além disso, a remoção do alcatrão é conveniente, pois o gás passa pela zona de combustão de alta temperatura. Uma grande vantagem do gasificador de tiragem descendente é que o gás de síntese contém baixo teor de alcatrão. Como resultado, motores e turbinas podem usá-lo diretamente. No entanto, o gasificador não funciona bem com matéria-prima que tem alta umidade e baixa densidade de energia. Além disso, os custos de construção são elevados.
Gasificador de tiragem cruzada:
Em um gasificador de tiragem cruzada, o fornecimento de ar e o fluxo de gás de síntese se movem na mesma direção, cruzando a matéria-prima da biomassa. Ele consiste em um reator feito de um vaso de aço cilíndrico. O gasificador de aço possui três zonas, a saber, a zona de pirólise, a zona de combustão e a zona de redução. O gasificador é menor em tamanho e o gás de síntese possui teor de alcatrão relativamente baixo, tornando a limpeza e o tratamento do gás mais fáceis. Em comparação com os gasificadores de tiragem ascendente e descendente, o gasificador de tiragem cruzada é mais robusto e compacto e tem um custo de construção mais baixo. No entanto, o processo de combustão ocorre em temperaturas mais baixas no gasificador de tiragem cruzada, e o carvão pode se acumular na zona de redução.
Capacidade do gasificador
É a massa de combustível de biomassa alimentado no gasificador a cada hora/carga útil. As capacidades típicas dos gasificadores ficam entre 50 e 200 kg/h.
Tamanho da matéria-prima da biomassa
Dimensão e forma da biomassa que o gasificador processa, por exemplo, cavacos de madeira, pelotas de palha. Para cavacos de madeira, um tamanho comum é de 20-50 mm de comprimento e 10-25 mm de diâmetro.
Eficiência do gasificador
Tipicamente, a eficiência de conversão de energia para calor dos gasificadores de biomassa fica em torno de 75% a 90%. A eficiência térmica se refere à parte da energia no gasificador de biomassa que é convertida em energia térmica útil. Maior eficiência significa que mais energia do gasificador de biomassa é utilizada.
Temperatura de operação
A temperatura em que o gasificador de biomassa funciona, por exemplo, 800-1.200°C para gasificadores de tiragem descendente e 1.000-1.600°C para gasificadores de leito fluidizado.
Qualidade do gás
Um gasificador produz gás de síntese contendo monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2) e metano (CH4) como os principais componentes. O alto poder calorífico do gás de síntese é de 4,5-13 MJ/m3 (Hval), dependendo do tipo e da operação do gasificador.
A vida útil do gasificador
A durabilidade de um sistema de gasificador é sua capacidade de funcionar como pretendido (rh). Os períodos de vida útil comuns para unidades de gasificador ficam em torno de 10-15 anos com manutenção adequada.
Limpeza
Remova cinzas, alcatrão e outros depósitos regularmente. Isso evita bloqueios, mantém um bom fluxo de ar e processos de gasificação e evita o acúmulo de materiais potencialmente corrosivos. Usar escovas, água e produtos químicos para limpeza melhora o desempenho e prolonga a vida útil.
Lubrificação
Aplique lubrificantes apropriados às partes móveis do gasificador, como rolamentos e correntes, de forma rotineira. Siga a programação e as recomendações do fabricante do gasificador para lubrificantes e intervalos de lubrificação. Isso mantém as peças funcionando suavemente e diminui o desgaste.
Substituição
Substitua os componentes que estão muito desgastados, danificados ou não estão mais funcionando de forma eficaz. Monitore as peças críticas, como filtros, ventiladores, bombas, válvulas e selos. Verifique sua condição sistematicamente. O desempenho e a confiabilidade do gasificador melhoram quando os componentes-chave são mantidos.
Inspeção
Inspecione o gasificador de biomassa regularmente. Procure por sinais de falha do equipamento, irregularidades operacionais e muito mais. Isso ajuda a detectar problemas potenciais. Agendar manutenção de rotina reduz bem o risco de falhas no sistema e tempo de inatividade da produção.
Os gasificadores de biomassa de baixo custo estão sendo usados em uma variedade de indústrias e aplicações ao redor do mundo.
Gestão de Resíduos e Reciclagem
Os gasificadores de biociclo estão sendo usados em alguns lugares para processar resíduos orgânicos, como resíduos de alimentos, resíduos agrícolas e biomassa de processos industriais. O gasificador converte esses resíduos em energia útil, reduzindo o volume de resíduos que, de outra forma, iriam para aterros sanitários e evitando emissões de metano.
Usinas Termoelétricas
Usinas termoelétricas em algumas partes do mundo estão explorando o uso de gasificadores para converter biomassa em gás de síntese (gás de síntese), que pode ser usado como combustível para geração de energia. A gasificação permite uma combustão mais limpa e eficiente da biomassa em comparação com a queima direta, e tem o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa associadas à geração de energia.
Transporte e Logística
Algumas empresas do setor de transporte estão analisando gasificadores como meio de produzir combustíveis como hidrogênio ou metanol a partir da biomassa. Esses combustíveis poderiam potencialmente alimentar veículos, navios e aviões, contribuindo para um sistema de transporte mais sustentável e com baixo teor de carbono.
Processos Industriais
A indústria siderúrgica em certos países está pesquisando e testando ativamente o uso de gasificadores para converter biomassa em gás de síntese, que pode substituir combustíveis fósseis como carvão na produção de aço. Usar biomassa como matéria-prima em gasificadores tem o potencial de reduzir as emissões de carbono na fabricação de aço e promover uma economia mais circular, utilizando recursos renováveis.
Produção de Energia
As usinas de energia de biomassa são a aplicação mais comum de gasificadores de biomassa. Essas usinas usam gasificadores para converter biomassa em eletricidade ou calor. O gasificador de biomassa incinera a biomassa em condições de oxigênio limitado, produzindo gás de síntese, que é então usado para alimentar motores de combustão interna, turbinas a gás ou turbinas a vapor para gerar eletricidade.
As dicas a seguir podem ajudar os compradores a selecionar um gasificador de biomassa que atenda às suas necessidades.
Considere o projeto do gasificador:
Os gasificadores possuem diferentes projetos, como leito fixo, tiragem descendente, leito fluidizado e tiragem ascendente. O desempenho, a robustez e o manuseio da matéria-prima de cada modelo variam. Portanto, os compradores devem escolher um modelo de gasificador que atenda às suas necessidades.
Avalie a compatibilidade da matéria-prima:
O sucesso de um gasificador depende muito do tipo e da qualidade da biomassa que ele usa. Diferentes gasificadores são projetados para processar tipos específicos de biomassa. Se a biomassa não for compatível com o gasificador, ele não funcionará bem, resultando em menos energia e mais poluição.
Avalie o tamanho e a capacidade do gasificador:
Devido às diferentes demandas de energia, o tamanho e a capacidade do gasificador variam. Alguns modelos são pequenos e bons para residências, enquanto outros são enormes para indústrias. Escolha um modelo que corresponda às necessidades de energia.
Avalie o teor de umidade:
O desempenho do gasificador é afetado pelo teor de umidade da biomassa. A biomassa com alta umidade pode reduzir a eficiência. Os compradores devem selecionar um gasificador adequado ao nível de umidade da biomassa.
Verifique a eficiência de conversão:
Ao selecionar um gasificador, examine sua eficiência de conversão. Isso significa verificar o quão bem o gasificador transforma a biomassa em energia utilizável. Diferentes gasificadores têm diferentes taxas de eficiência. Encontre um gasificador que tenha um bom equilíbrio entre eficiência e custo.
Avalie a temperatura e a pressão de operação:
A gasificação ocorre em altas temperaturas e pressões no gasificador. Cada modelo funciona melhor em certos níveis de temperatura e pressão. Os compradores devem escolher um gasificador cuja faixa de temperatura e pressão corresponda à sua necessidade de energia.
Considere os sistemas de gestão de alcatrão:
O alcatrão são substâncias pegajosas que alguns gasificadores produzem durante a gasificação da biomassa. Eles podem entupir e danificar motores e outros equipamentos. É crucial escolher um gasificador com gestão eficaz de alcatrão para evitar esse problema. Os compradores podem verificar gasificadores com boas soluções de gestão de alcatrão, como ciclones, filtros e lavadores.
Avalie a complexidade operacional:
Alguns gasificadores precisam de pessoal especializado para operá-los e fazer sua manutenção. Outros são mais simples e fáceis de operar. Considere o nível de habilidade e treinamento disponível. Escolha um gasificador que a equipe de operação possa gerenciar.
Verifique os recursos de controle e automação:
Os gasificadores modernos vêm com controles automatizados que simplificam a operação e otimização. Esses podem incluir controle de temperatura, gestão de matéria-prima e monitoramento de emissões. Dependendo da aplicação e da experiência, os compradores podem selecionar um gasificador com o nível desejado de automação e controle.
P1: Como funciona um gasificador de biomassa?
A1: O material de biomassa é alimentado em um reator de gasificador, geralmente sob alta temperatura e baixo oxigênio. Então, a biomassa se decompõe em uma mistura de produtos sólidos, líquidos e gasosos por meio de reações físicas e químicas. Depois disso, o gás de síntese passa por tratamento de limpeza para remover alcatrão, partículas e outros contaminantes. Finalmente, o gasificador gera o gás para geração de energia ou combustível para motores de combustão interna, turbinas a gás ou gás de síntese (STFG). Os subprodutos da gasificação incluem biocarvão e alcatrão. Eles podem ser utilizados em várias aplicações.
P2: Quais são as vantagens dos gasificadores de biomassa?
A2: As vantagens dos gasificadores de biomassa são as seguintes: Primeiro, eles podem converter recursos renováveis de biomassa em energia ou combustível de alto valor. Segundo, eles podem reduzir a quantidade de biomassa de resíduos que, de outra forma, contribuiria para a poluição ambiental. Terceiro, o gasificador oferece opções de produtos flexíveis - a saber, gás de síntese, biocarvão e alcatrão - utilidades em diferentes indústrias. Quarto, o gasificador possui alta eficiência energética. Finalmente, como uma unidade de pequena escala, o gasificador de biomassa ocupa uma área pequena e exige menos investimento.
P3: Quais são as desvantagens dos gasificadores de biomassa?
A3: O gasificador também apresenta algumas desvantagens. Ele pode enfrentar a competição de usinas de energia de biomassa em grande escala. Além disso, o desempenho de gasificadores de pequena escala é sensível às habilidades de operação e manutenção dos usuários. Finalmente, a tecnologia de gasificação ainda precisa melhorar, e o custo das usinas de gasificação de biomassa é relativamente alto.
