Desarrollo de un modelo de gasificación en equilibrio químico para evaluar el potencial energético del cuesco en plantas extractoras de aceite de palma en Colombia
Introducción− En las industrias de extracción de aceite de palma, por cada 10 ton de racimos de fruto fresco (RFF) procesados, se producen cerca de 3700 kg de residuos con Poder Calorífico Inferior (PCI) de alrededor de 18 MJ/kg. Estos residuos, compuestos principalmente por racimos de frutos vacíos...
- Autores:
-
Quintero Coronel, Daniel Andrés
Lenis Rodas, Yuhan Arley
Corredor Martínez, Lesme Antonio
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2018
- Institución:
- Corporación Universidad de la Costa
- Repositorio:
- REDICUC - Repositorio CUC
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11323/2349
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- Palabra clave:
- Cuesco de palma
Gasificación en lecho fijo
Aspen plus
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Introducción− En las industrias de extracción de aceite de palma, por cada 10 ton de racimos de fruto fresco (RFF) procesados, se producen cerca de 3700 kg de residuos con Poder Calorífico Inferior (PCI) de alrededor de 18 MJ/kg. Estos residuos, compuestos principalmente por racimos de frutos vacíos, fibra y cuesco podrían ser utilizados para generación de electricidad o vapor supliendo de manera parcial o total la demanda de energía de las empresas del sector. De estos residuos, el que mejor se adapta para generación de electricidad a partir de biomasa, en rangos menores a 2MW, es el cuesco, el cual puede ser utilizado en sistemas de gasificación de lecho fijo acoplados a motor generador. Objetivo− Evaluar el potencial energético del cuesco de palma de aceite para la generación de electricidad utilizando gasificación en lecho fijo acoplada a motor generador. Metodología− Se desarrolló un modelo de gasificación en equilibrio químico que permite estimar la composición de gases y, por tanto, el potencial energético de los residuos de cuesco de palma. Resultados- El modelo permite analizar variaciones en el proceso debidas a cambios en agente gasificante (AG), composición y contenido de humedad de la biomasa. Los resultados son validados utilizando información reportada en la literatura. El modelo es utilizado para analizar el potencial energético de los residuos de una planta extractora típica de 10000 ton RFF/mes. Conclusiones− Se estima que por cada 22 kg/h de cuesco se producen aproximadamente 70 kg/h de gas con composición promedio de 12,5 % H2, 21,8 % CO, 9,5 % CO2, 56 % N2 y trazas de CH4 c on p oder c alorífico i nferior ( PCI) c ercano a 4 ,1 M J/Nm3. Lo anterior, cuando el proceso opera con una relación de equivalencia (ER) de 0,33 y humedad de biomasa de 15 % w.t. Así, utilizando el gas como combustible para un conjunto motorgenerador, la demanda eléctrica de una planta extractora de aceite puede ser suplida en su totalidad, empleando menos del 85 % del cuesco resultante del proceso. |
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Leon, “Decentralized power generation through biomass gasification: a technical - economic analysis and implications by reduction of CO2 emissions,” Rev. la Fac. Ing., pp. 157–169, 2012. [6] N. A. Samiran, M. N. M. Jaafar, J. H. Ng, S. S. Lam y C. T. Chong, “Progress in biomass gasification technique - With focus on Malaysian palm biomass for syngas production,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 62, pp. 1047–1062, 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.049 [7] A. V. Bridgwater, “The technical and economic feasibility of biomass gasification for power generation,” Fuel, vol. 74, no. 5, pp. 631–653, 1995. https://doi.org/10.1016/0016-2361(95)00001-L [8] T. Gröbl, H. Walter y M. Haider, “Biomass steam gasification for production of SNG - Process design and sensitivity analysis,” Appl. Energy, vol. 97, pp. 451–461, 2012. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.01.038 [9] F. Paviet, F. Chazarenc y M. 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Estos residuos, compuestos principalmente por racimos de frutos vacíos, fibra y cuesco podrían ser utilizados para generación de electricidad o vapor supliendo de manera parcial o total la demanda de energía de las empresas del sector. De estos residuos, el que mejor se adapta para generación de electricidad a partir de biomasa, en rangos menores a 2MW, es el cuesco, el cual puede ser utilizado en sistemas de gasificación de lecho fijo acoplados a motor generador. Objetivo− Evaluar el potencial energético del cuesco de palma de aceite para la generación de electricidad utilizando gasificación en lecho fijo acoplada a motor generador. Metodología− Se desarrolló un modelo de gasificación en equilibrio químico que permite estimar la composición de gases y, por tanto, el potencial energético de los residuos de cuesco de palma. Resultados- El modelo permite analizar variaciones en el proceso debidas a cambios en agente gasificante (AG), composición y contenido de humedad de la biomasa. Los resultados son validados utilizando información reportada en la literatura. El modelo es utilizado para analizar el potencial energético de los residuos de una planta extractora típica de 10000 ton RFF/mes. Conclusiones− Se estima que por cada 22 kg/h de cuesco se producen aproximadamente 70 kg/h de gas con composición promedio de 12,5 % H2, 21,8 % CO, 9,5 % CO2, 56 % N2 y trazas de CH4 c on p oder c alorífico i nferior ( PCI) c ercano a 4 ,1 M J/Nm3. Lo anterior, cuando el proceso opera con una relación de equivalencia (ER) de 0,33 y humedad de biomasa de 15 % w.t. Así, utilizando el gas como combustible para un conjunto motorgenerador, la demanda eléctrica de una planta extractora de aceite puede ser suplida en su totalidad, empleando menos del 85 % del cuesco resultante del proceso.Introduction− In palm oil extraction plants, for every 10 tons of fresh fruit bunches (FFB) that are processed, an esti-mate of 3700 kg of waste are produced. This waste, consist-ing of empty fruit bunches, fibers, and kernels, mainly, has a lower heating value (LHV) of about 18 MJ/kg. This waste can be considered a by-product as it is possible to be used for steam generation or electricity production to completely or partially cover the energy demand of oil palm processing plants. Among these, kernels are the best option for biomass power genera-tion in fixed-bed gasifiers coupled to motor or generator sets for power below 2 MWObjective−Evaluate energy potential of oil palm kernel for power generation in typical oil palm extraction plants trough fixed bed gasification coupled to motor/generator sets.Methodology−A chemical equilibrium model was developed to estimate gas composition and, therefore, energy potential of palm kernel biomass from extractive industries. This tool enables analyzing process variations caused by changes in the gasifying agent, composition and moisture content of biomass. The model was used to analyze kernel energy po-tential from a typical plant that processes 10000 ton of fresh fruit bunches per month. Model results were validated using data from literature. The model is used to analyze the en-ergy potential of waste from a typical 10000 ton RFF/month extractor plant.Conclusions−It is estimated that for every 22 kg/h of oil palm kernel, approximately 70 kg/h of gas are produced with an average composition of 12.5 % H2, 21.8 % CO, 9.5 % CO2, 56 % N2 and traces of CH4, with a low heat value (LHV) close to 4.1 MJ/Nm3. According to the results, the total electricity demand of a typical plant can be supplied using a gasification-based system feed with ~85 % of the kernel from the extrac-tion process.Quintero Coronel, Daniel Andrés-0f5c6057-b77d-4794-bce0-0cb889009fc4-0Lenis Rodas, Yuhan Arley-5e6e057a-50c4-4f71-bf85-55c57624a9ff-0Corredor Martínez, Lesme Antonio-7ea7da6b-753a-4b29-8ae4-3fc06d80a910-09 páginasapplication/pdfspaCorporación Universidad de la CostaINGE CUC; Vol. 14, Núm. 2 (2018)INGE CUCINGE CUC[1] M. La Villetta, M. Costa y N. Massarotti, “Modelling approaches to biomass gasification: A review with emphasis on the stoichiometric method,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 74, no. November 2016, pp. 71–88, 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.02.027[2] M. A. Masmoudi, K. Halouani y M. Sahraoui, “Comprehensive experimental investigation and numerical modeling of the combined partial oxidation-gasification zone in a pilot downdraft air-blown gasifier,” Energy Convers. 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