Simulación fluido-térmica de un reactor de gasificación de lecho fijo descendente

Abstract

El proyecto consta de un estudio preliminar de las tecnologías de gasificación existentes y un posterior análisis de los procesos de gasificación en los reactores de lecho fijo con flujo descendente a equicorriente (downdraft) como son la pirolisis, oxidación del combustible y reducción de los gases creados. Se estudian las fuentes renovables posibles como combustible para su uso en la gasificación, se centra en los residuos agrícolas provenientes del maíz como son su coronta y sus cañas, desarrollando sus propiedades físicas y químicas. Se desarrolla un modelo de elementos finitos basado en el software Ansys Workbench CFX donde se reproduce las reacciones establecidas a partir de una geometría definida de un reactor de gasificación de pequeña escala, con un flujo de biomasa de 7,2kg/h. Se teoriza el proceso de cálculo de la aplicación para su posterior uso. Se determina el comportamiento en estado estacionario del reactor, principalmente la composición final del gas, las temperaturas alcanzadas así como el porcentaje de craqueo de los alquitranes. Se consigue mediante el estudio de las reacciones que ocurren en el interior del reactor de gasificación, se estudia la cinética, estequiometria y termoquímica de cada reacción para, posteriormente, introducir una a una las reacciones en el programa. La geometría se simplifica en la parte del reactor dónde se producen las reacciones de pirolisis, oxidación y reducción, sin tener en cuenta los intercambiadores de calor para el precalentamiento del aire y la biomasa. Se hacen los cálculos para la introducción de la cantidad correcta de aire teniendo en cuenta el ratio equivalente y la composición de la biomasa. Se comparan tres geometrías diferenciadas en la región de oxidación y reducción, obteniendo resultados mejores para las geometrías tronco-cónicas con rendimiento del reactor de 70,7% y temperatura de salida 982,2K y con toberas en ángulo con rendimiento del 81,7% y temperatura de 933,1K comparadas con la geometría cilíndrica con valores de 71,4% y 911,4K.