Gasificación turba

Tipos de gasificación de turba

Las principales tecnologías de gasificación de turba incluyen los gasificadores de lecho fluidizado, los gasificadores de lecho fijo, los gasificadores de flujo arrastrado y la gasificación por plasma. El gasificador de lecho fluidizado es una opción popular y funciona haciendo que la materia prima sólida se eleve con aire caliente y arena. En un gasificador de lecho fijo, la materia prima sólida y los gases de producto van en direcciones opuestas. Puede tener un diseño de tiro ascendente o un diseño de tiro descendente, donde el gas fluye hacia abajo a través de los sólidos. El gasificador de flujo arrastrado es para materia prima luminosa o fina. Tiene un diseño simple, pero necesita un soplador de alta presión. Algunos de los diseños más nuevos incluyen gasificadores de plasma o gasificadores escalonados que tienen más de un reactor.

• Gasificador de lecho fluidizado: La gasificación de materiales sólidos orgánicos se facilita mediante lechos fluidizados. La biomasa se fluidiza, o se comporta como un fluido cuando se inyecta aire u oxígeno en ella. Este lecho comprende pequeñas partes de arena o piedra. La biomasa sólida suele ser astillas, pellets o troncos de madera. Cuando la temperatura y la presión base son altas, las partículas sólidas se elevan y se mueven rápidamente. Los gases y los sólidos se mezclan bien. Las reacciones como la descomposición de la materia orgánica, el secado, la pirólisis y la carbonización tienen lugar rápidamente debido al buen intercambio de calor y masa. El gas de producto tiene CO, H2, CH4 y otros compuestos orgánicos traza.
• Gasificador de lecho fijo: El gasificador de lecho fijo también se denomina gasificador de tiro descendente. En este gasificador, la materia prima se calienta directamente por la capa de combustión, que está por encima de ella. La materia prima seca se piróliza y libera gases, que luego pasan por la zona de combustión, donde se queman. Los gases fluyen hacia abajo a través del lecho fijo de carbón y materia prima. La composición del gas de producto en un gasificador de lecho fijo es similar a la de un gasificador de lecho fluidizado. Sin embargo, la cantidad es mucho menor debido a la mala transferencia de masa.
• Gasificador de flujo arrastrado: En un gasificador de flujo arrastrado, se utilizan materiales orgánicos sólidos finos como cenizas de biomasa, polvo de guisantes e incluso carbón. La materia prima sólida orgánica viaja hacia abajo con arena caliente. Luego, el vapor o el oxígeno se inyectan hacia arriba a alta presión, lo que hace que el material sólido se convierta en gas. El producto de salida tiene hidrógeno, metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono. El diseño es más simple que en los gasificadores de lecho fluidizado o fijo. Sin embargo, necesita funcionar a muy alta presión y temperatura. El proceso de eliminación del carbón también es muy complicado.
• Gasificador de plasma: En la gasificación por plasma, las antorchas de plasma de alta temperatura destruyen los residuos. La temperatura del plasma puede llegar a ser muy alta, alrededor de 1000 grados Celsius o incluso más. La materia prima se descompone en gas de síntesis y material inorgánico.

Especificaciones y mantenimiento de la gasificación de turba

Las especificaciones generales de un gasificador de turba son las siguientes.

• Tamaño del producto: Generalmente, la altura y el diámetro de un gasificador son de 4-5 m y 1,5-2,5 m respectivamente. El tamaño de los gasificadores variará según las diferentes demandas de producción.
• Capacidad del gasificador: Los gasificadores de turba se pueden dividir en gasificadores de escala industrial y de pequeña escala según sus tamaños. La capacidad de los gasificadores de escala industrial suele oscilar entre 1 tonelada de turba por hora y 10 toneladas por hora, mientras que la de los de pequeña escala puede ser de 0,1 a 2 toneladas por hora. Además, algunos gasificadores de turba pueden funcionar continuamente durante 24 horas al día, y otros pueden funcionar hasta 30 días antes de necesitar una recarga.
• Presión del gasificador: La mayoría de los gasificadores de turba funcionan a presión atmosférica. Sin embargo, algunos gasificadores avanzados pueden funcionar a una presión ligeramente superior. El punto de fusión de la turba es de unos 350 °C. El gasificador necesita alcanzar esta temperatura para gasificar la turba de forma eficaz y evitar bloqueos en la cámara de gasificación.
• Contenido de humedad: La turba tiene la propiedad única de retener el agua, por lo que su contenido de humedad suele ser alto, generalmente del 60% al 90%. Para la gasificación, la turba debe secarse hasta un contenido de humedad del 20% al 25%.
• Composición del gas: Los principales componentes del gas producido por el gasificador de turba son el hidrógeno, el monóxido de carbono, el metano y otros componentes. Entre ellos, la proporción de hidrógeno y monóxido de carbono suele ser del 80% al 90% del gas total.

Mantenimiento

Debido al duro entorno de trabajo, el mantenimiento del gasificador de turba es muy importante. La inspección y el mantenimiento regulares de los gasificadores pueden mantenerlos en buenas condiciones, prolongar su vida útil y garantizar la estabilidad y la seguridad del suministro de gas.

• Comprobaciones diarias: Compruebe el aspecto del gasificador y examine si hay algún defecto, fuga o anomalía en el funcionamiento. Inspeccione los parámetros de funcionamiento del gasificador, como la presión, la temperatura, etc., para asegurarse de que están dentro del rango normal.
• Mantenimiento del equipo: Limpie regularmente el sistema de descarga de ceniza y elimine las cenizas y la suciedad residual. Esto ayuda a mantener el sistema funcionando bien y evita bloqueos o fallos. Además, el engrase y la lubricación regulares de las piezas móviles y los rodamientos del gasificador pueden reducir la fricción y la abrasión, prolongando así su vida útil.

Escenarios

El proceso de gasificación de la turba tiene muchas aplicaciones. Algunas todavía están en fase experimental o de investigación, pero la necesidad de la industria de diferentes fuentes de energía impulsa un mayor interés e inversión en la tecnología.

• Producción de gas natural sintético

  Los gasificadores de lecho empacado se utilizan para producir gas natural sintético a partir de turba. El tamaño de partícula, la densidad y la caída de presión a través del lecho son factores importantes. El gas natural sintético se crea a través de un proceso que utiliza turba como materia prima. Después de someterse a la gasificación y la metanización, el producto final es un gas que puede utilizarse como el gas natural convencional.

• Energía de biomasa

  La gasificación de la turba es un método de producción de energía que se incluye en la categoría de energía de biomasa, denominada bioenergía. Cuando se trabaja directamente con turba de biomasa, la gasificación es una técnica destacada. Otros métodos comunes para utilizar la biomasa para crear energía incluyen la quema de biomasa, conocida como combustión, y la fermentación para fabricar etanol a partir de biomasa, denominada conversión fermentativa. El proceso de gasificación va más allá de estos métodos, ya que transforma la estructura química de la biomasa en un gas. Este gas puede convertirse en otras formas de energía valiosas.

• Producción de hidrógeno

  La aplicación de la gasificación de turba puede conducir a la producción de hidrógeno. El proceso de gasificación convierte materiales orgánicos como la turba en una mezcla de gases que contiene hidrógeno. Incluye monóxido de carbono y otros compuestos. Después, la mezcla de gases se somete a un proceso de limpieza y separación para extraer el hidrógeno. El resultado es una corriente de hidrógeno puro. Este hidrógeno puede utilizarse en diferentes industrias, pilas de combustible y procesos químicos.

• Ciclos combinados de gasificación integrada (IGCC)

  La turba es una de las fuentes renovables que se pueden implementar en la tecnología IGCC. La gasificación de la materia prima permite una conversión de energía eficiente, en la que el gas producido a partir de la gasificación se utiliza como combustible para turbinas de gas. La electricidad que proporciona la turba puede utilizarse en diferentes aplicaciones.

• Cogasificación

  La cogasificación consiste en utilizar turba como materia prima junto con otros materiales. Estos materiales incluyen el carbón, la biomasa y los residuos sólidos urbanos, por mencionar algunos. El proceso se beneficia de la diversa ventaja que aporta cada materia prima, lo que da como resultado un producto gaseoso mejorado. La tecnología también mejora la eficiencia del sistema.

Cómo elegir la gasificación de turba

• Comprender los requisitos

  En primer lugar, las personas deben determinar el propósito y la escala de la gasificación de la turba. Ya sea para uso doméstico a pequeña escala, aplicaciones industriales o proyectos de investigación y desarrollo. Además, las personas deben evaluar la disponibilidad y la calidad de los recursos de turba en la zona local. Hay que tener en cuenta la cantidad de gas que se necesita producir. Además, las personas deben considerar el gas producido por las diferentes tecnologías. Por ejemplo, algunos tipos de gas pueden ser más adecuados para la calefacción, mientras que otros son preferibles para la generación de energía o las materias primas químicas.

• Selección de la tecnología

  Las personas deben elegir la maquinaria adecuada en función de las necesidades específicas y los recursos de turba disponibles. Hay muchos tipos de máquinas, incluyendo un horno rotatorio, un horno de vacío, un horno de doble tubo, un horno en forma de anillo, etc. Por ejemplo, el reactor de gasificación de horno rotatorio es aplicable para procesar grandes cantidades de residuos sólidos de biomasa, como materiales lignocelulósicos, turba y residuos agrícolas. También hay disponible una selección de diseños de reactores de gasificación. Entre ellos, un gasificador de tiro ascendente es adecuado para aplicaciones de gasificación de turba a pequeña escala, mientras que un gasificador de tiro descendente es más eficiente para aplicaciones a gran escala.

• Calidad del equipo

  Es esencial elegir gasificadores fiables y eficientes con una alta eficiencia de conversión y bajas emisiones. Además, deben tener una construcción robusta, sistemas de control fiables y características de seguridad. También es importante tener en cuenta la reputación de los fabricantes y proveedores y comparar su rendimiento y especificaciones.

• Coste y viabilidad económica

  Las personas deben evaluar la inversión inicial, los costes de funcionamiento, los costes de mantenimiento, etc. Preste atención a la viabilidad económica de todo el proceso de gasificación. Considere los rendimientos esperados, el período de amortización y las condiciones del mercado.

• Cumplimiento medioambiental

  Los sistemas de gasificación deben cumplir con las normas y regulaciones medioambientales locales. Por lo tanto, las personas deben prestar atención a los sistemas de control de emisiones del equipo de gasificación. Esto incluye la gestión de la turba sólida residual y cualquier posible impacto medioambiental.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia fundamental entre la combustión y la gasificación de la turba?

A1: La principal distinción reside en los productos finales. Mientras que la combustión de la turba quema directamente la turba para generar calor, la gasificación de la turba transforma la turba en compuestos gaseosos, principalmente compuestos por monóxido de carbono, hidrógeno, metano y oxígeno.

P2: ¿Por qué la gasificación de la turba se considera una tecnología respetuosa con el medio ambiente?

A2: La gasificación de la turba se considera beneficiosa para el medio ambiente porque, a diferencia de la incineración de la turba, tiene el potencial de disminuir las emisiones de dióxido de carbono. Esto se puede lograr ajustando el proceso de gasificación y gestionando los residuos de la gasificación. Además, la gasificación de la turba puede producir energía renovable y sustancias químicas valiosas.

P3: ¿Tiene el gasificador de turba una altura y un diámetro específicos?

A3: En la mayoría de los casos, los gasificadores de turba tendrán diferentes medidas dependiendo del diseño y la capacidad. Por ejemplo, algunos gasificadores de escala industrial podrían tener una altura de 20 m y un diámetro de 5 m.

P4: ¿Cuáles son las ventajas de un gasificador de turba modular?

A4: Los gasificadores de turba con diseños modulares ofrecen flexibilidad de escalado, despliegue rápido y mantenimiento más fácil. Sus unidades contenidas simplifican la integración en sistemas existentes.

P5: ¿Cómo se evalúa el rendimiento de un gasificador de turba?

A5: La eficiencia de un gasificador de turba se evalúa normalmente en función de parámetros como el rendimiento del gas, la eficiencia de conversión del carbono, la eficiencia energética y el contenido de alquitrán en el gas de producto.