Estudio del desempeño de un sistema de gasificación de biomasa para alimentación de un sistema de generación de potencia en una zona no interconectada usando la herramienta Aspen Hysys

El objetivo de esta tesis, es evaluar el sistema de generación de energía de gasificación de biomasa, como una alternativa viable para suplir la demanda de energía en una zona no interconectada, localizada en mapiripan municipio del meta, en la cual se están haciendo estudios de otros tipos de tecno...

Full description

Autores:
Márquez Berrio, Miguel Ángel
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1472
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1472
Palabra clave:
Energy engineering
Biomass
Gasification
Power generation
Investigations
Analysis
Reactor
Calorific value
Hydrogen
Ingeniería en energía
Biomasa
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Generación de energía
Investigaciones
Análisis
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Poder calorífico
Hidrogeno
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openAccess
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description El objetivo de esta tesis, es evaluar el sistema de generación de energía de gasificación de biomasa, como una alternativa viable para suplir la demanda de energía en una zona no interconectada, localizada en mapiripan municipio del meta, en la cual se están haciendo estudios de otros tipos de tecnologías con el fin de determinar la más viable para su implementación. Para ello, haremos el análisis de las diferentes configuraciones del sistema de gasificación haciendo uso de la herramienta Aspen Hysys en la cual nos permitirá determinan la relación Biomasa/Agente Gasificante más viable no solo económicamente si no energéticamente. Se determinaron las ecuaciones del proceso de gasificación y su modelamiento mediante la ecuación de Peng-Robinson con la cual se trabaja generalmente cuando se desea realizar una simulación con gases, se debe tener en cuenta que dicha herramienta de simulación no maneja solidos por ende esta biomasa se trabajó con su análisis ultimo con el fin de facilitar su modelamiento. En los procesos de gasificación se manejan diferentes tipos de agentes Gasificantes dependiendo a su disponibilidad y requerimientos energéticos en dichos procesos se manejan como agente Gasificantes el vapor de Agua, Nitrógeno, Aire, Hidrogeno entre otros. En este caso, se desea hacer uso del aire con el fin de mitigar altos costos y determinar la mejor viabilidad para su implementación en dicho proyecto.
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Para ello, haremos el análisis de las diferentes configuraciones del sistema de gasificación haciendo uso de la herramienta Aspen Hysys en la cual nos permitirá determinan la relación Biomasa/Agente Gasificante más viable no solo económicamente si no energéticamente. Se determinaron las ecuaciones del proceso de gasificación y su modelamiento mediante la ecuación de Peng-Robinson con la cual se trabaja generalmente cuando se desea realizar una simulación con gases, se debe tener en cuenta que dicha herramienta de simulación no maneja solidos por ende esta biomasa se trabajó con su análisis ultimo con el fin de facilitar su modelamiento. En los procesos de gasificación se manejan diferentes tipos de agentes Gasificantes dependiendo a su disponibilidad y requerimientos energéticos en dichos procesos se manejan como agente Gasificantes el vapor de Agua, Nitrógeno, Aire, Hidrogeno entre otros. En este caso, se desea hacer uso del aire con el fin de mitigar altos costos y determinar la mejor viabilidad para su implementación en dicho proyecto.INTRODUCCIÓN 21 1. JUSTIFICACIÓN 23 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 24 3. ANTECEDENTES DE SIMULACIONES DE GASIFICACIÓN CON BIOMASA ………………………………………………………………………………………...25 4. OBJETIVOS 27 4.1. OBJETIVO GENERAL 27 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 27 5. MARCO CONCEPTUAL 28 5.1. CONTEXTUALIZACIÓN 28 5.2 CAÑA FLECHA ARUNDO DONAX 29 5.3 ANÁLISIS PRÓXIMO 30 5.4 ANÁLISIS ÚLTIMO 30 5.5 CAÑA FLECHA ARUNDO DONAX EN COLOMBIA 31 5.6 GASIFICACIÓN DE LA CAÑA FLECHA ARUNDO DONAX 32 5.7 SECADO 33 5.8 PIROLISIS 34 5.9 OXIDACIÓN 34 5.10 REDUCCIÓN 34 5.11 TIPOS DE GASIFICADORES 34 5.12 FLUJO DE ARRASTRE 35 5.13 LECHO FIJO 35 5.14 DOWN DRAFT (CORRIENTE PARALELA) 36 5.15 CROSS DRAFT (CORRIENTE CRUZADA) 36 5.16 LECHO FLUIDIZADO 37 5.17 AGENTE GASIFICANTE 38 5.18 TERMOQUÍMICA DEL PROCESO DE GASIFICACIÓN 39 5.19 PIROLISIS 39 5.20 OXIDACIÓN O COMBUSTIÓN 39 5.21 REDUCCIÓN 39 5.22 FACTORES DE OPERACIÓN 40 5.23 REACTOR WGS (Water Gas Shift) 43 5.24 REACTOR GIBBS 44 5.25 ECUACIÓN DE ESTADO 44 5.26 MODELO TEÓRICO DE COMBUSTIÓN 46 6. MODELAMIENTO Y SIMULACION 47 6.1 PLANTEAMIENTO DEL MODELO 47 6.2 SIMULACION DE LA CORRIENTE DE CAÑA ARUNDO DONAX 50 6.3 SIMULACION DE LA CORRIENTE DE AGENTE GASIFICADOR 51 6.4 SIMULACION DE LA ETAPA DE PIROLISIS 51 6.5 SIMULACION DE LA ETAPA DE GASIFICACIÓN 52 6.6 SIMULACION DE LA ETAPA DE OXIDACIÓN 53 6.7 SIMULACION DE LA ETAPA DE REDUCCIÓN 53 6.8 SIMULACION DE LA ETAPA DE COMPRESIÓN 54 7. DISEÑO METODOLÓGICO 54 7.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 54 8. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LA SIMULACION 57 8.1 RESULTADOS 59 9. CONCLUSIONES 124 10. RECOMENDACIONES 125 11. BIBLIOGRAFÍA 126 12. ANEXOS 129PregradoThe objective of this thesis is to evaluate the biomass gasification power generation system, as a viable alternative to meet the energy demand in a non-interconnected area, located in mapiripan, municipality of the meta, in which studies of other types of technologies in order to determine the most feasible for implementation. To do this, we will analyze the different configurations of the gasification system using the Aspen Hysys tool, which will allow us to determine the most viable Biomass / Gasifying Agent ratio, not only economically but also energetically. The equations of the gasification process and its modeling were determined using the Peng-Robinson equation, which is generally used when simulating with gases, it should be taken into account that said simulation tool does not handle solids, therefore this biomass we worked with its final analysis in order to facilitate its modeling. In the gasification processes, different types of Gasifying agents are handled depending on their availability and energy requirements. In these processes, Water vapor, Nitrogen, Air, Hydrogen, among others, are handled as Gasifying agents. In this case, it is desired to use air in order to mitigate high costs and determine the best feasibility for its implementation in said project.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio del desempeño de un sistema de gasificación de biomasa para alimentación de un sistema de generación de potencia en una zona no interconectada usando la herramienta Aspen HysysStudy of the performance of a biomass gasification system to feed a power generation system in a non-interconnected area using the Aspen Hysys toolIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringBiomassGasificationPower generationInvestigationsAnalysisReactorCalorific valueHydrogenIngeniería en energíaBiomasaGasificaciónGeneración de energíaInvestigacionesAnálisisReactorPoder caloríficoHidrogenoMárquez Berrio, Miguel Ángel (2017). Estudio del desempeño de un sistema de gasificación de biomasa para alimentación de un sistema de generación de potencia en una zona no interconectada usando la herramienta Aspen Hysys. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABColombia, A. (2017). Localizacion Arundo Donax. Colombia: Artesanias Colombia.Corrie Nichol, T. L. (2012). Arundo Donax Test Results. Idaho: Idaho National Laboratory.Dhruv Tapasvi a, R. S.-Q. (2014). A simulation study on the torrefied biomass gasification. Universidad de ciencia y tecnologia norway.Eliseu Monteiro, M. B. (2012). Syngas Application to spark Ignition Engine Working simulations by use of rapid compression Machine. INTECH.Ian Narva ́ez, †. A. (s.f.). Biomass Gasification with Air in an Atmospheric Bubbling. Madrid: Universidad de Complutense y facultad de quimica.J.A. Ruiz a, M. J. (2012). Biomass gasification for electricity generation: Review of current. 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Computer simulation of a biomass gasification-solid oxide fuel cell power system. Ireland: Departamento de ingenieria mecanica.ORIGINAL2017_Tesis_Marquez_Berrio_Miguel_Angel.pdf2017_Tesis_Marquez_Berrio_Miguel_Angel.pdfTesisapplication/pdf4119518https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1472/1/2017_Tesis_Marquez_Berrio_Miguel_Angel.pdf5d82238bca9d20d9ed7a601a8b7fd852MD51open accessTHUMBNAIL2017_Tesis_Marquez_Berrio_Miguel_Angel.pdf.jpg2017_Tesis_Marquez_Berrio_Miguel_Angel.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5009https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1472/2/2017_Tesis_Marquez_Berrio_Miguel_Angel.pdf.jpg5d5ec8e110d53dde3be39f49903ba3b9MD52open access20.500.12749/1472oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/14722024-01-21 11:13:24.633open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co