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Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES, PFRH / No cenário atual brasileiro a energia de biomassa aparece como uma oportunidade de singular importância por colaborar com um montante de aproximadamente 25% da oferta total de energia do país. Além da biomassa tradicional, contabilizada no balanço energético nacional, existe um grande potencial nos resíduos agrícolas, industriais e urbanos para fins energéticos. No uso da biomassa para fins energéticos, em particular a produção de eletricidade, podem ser utilizadas tecnologias que envolvem combustão direta da biomassa (ciclos a vapor, por exemplo) ou tecnologias que requerem a necessidade de conversão da biomassa em combustíveis líquidos ou gasosos antes da sua combustão. Exemplos do último caso são as tecnologias que fazem uso de gaseificação, biodigestão e pirólise. A grande vantagem na conversão de biomassa em combustíveis líquidos e gasosos é o aumento da flexibilidade de uso destes combustíveis em motores de combustão interna e turbinas a gás. Os processos termoquímicos da pirólise e a gaseificação podem ser definidos como a degradação térmica de qualquer material orgânico sólido na ausência total ou parcial de um agente oxidante, ou em uma quantidade tal que a oxidação não seja completa, dando origem a compostos químicos que tem potencial energético para serem utilizados como combustíveis se assim for requerido. O presente trabalho representa um estudo numérico do processo de gaseificação considerando uma modelagem que envolve equilíbrio químico e as equações de reações principais que atuam na transformação termoquímica via gaseificação. O modelo foi validado com resultados experimentais e aplicado a um estudo paramétrico envolvendo fontes de biomassa da região nordeste do Brasil, diferentes condições de temperatura de reação, dois diferentes agentes de gaseificação e variação da fração do agente de gaseificação em relação à biomassa. Os resultados mostram, entre outras conclusões, que o aumento da temperatura do reator aumenta a fração de H2 e CO em detrimento da formação de CH4. Este comportamento ocorre para os dois agentes de gaseificação utilizados (vapor e ar), embora com algumas diferenças nos valores das frações dos gases produzidos. Por sua vez, o aumento na fração do vapor como agente de gaseificação causa um aumento na produção de H2 e uma redução na produção de CO, enquanto que a produção de CH4 sofre pouco efeito pela variação da fração de vapor utilizado. O efeito do agente de gaseificação, para uma mesma fração em relação à biomassa, indica que a gaseificação com vapor de água produz uma maior fração de H2 e CH4 quando comparado à gaseificação com ar e o contrário acontece em relação à produção de CO. / In the Brazilian current scenario biomass energy appears as an opportunity of singular importance for collaborating with an amount of approximately 25% of total energy supply of the country. In addition to traditional biomass, accounted for in the national energy balance, there is great potential in agricultural, industrial and municipal waste for energy purposes. In the use of biomass for energy purposes, in particular for the production of electricity, may be used technologies involving direct biomass combustion (steam cycles, for example) or technologies that require the need for conversion of biomass into liquid or gaseous fuels before its combustion. Examples of this latter case are the technologies that make use of gasification and pyrolysis digestion. The great advantage of the conversion of biomass into liquid and gas is the increased flexibility of use of these fuels in internal combustion engines and gas turbine engines. The thermochemical processes of pyrolysis and gasification can be defined as the thermal degradation of any solid organic material in the total or partial absence of an oxidizing agent, or in such an amount that oxidation is not complete, giving rise to chemical compounds that have potential energy to be used as fuels if so required. This study is a numerical study of the gasification process considering a modeling involving chemical equilibrium and the main reaction equations that work in the thermochemical conversion via gasification. The model was validated with experimental results and applied to a parametric study of sources of biomass northeast region of Brazil, different reaction temperatures, two different gasification agents and varying the fraction of the gasification agent in relation to biomass. The results show, among other findings, that the increase in reactor temperature increases the fraction of CO and H2 instead of formation of CH4. This behavior occurs for both gasification agents used (steam and air), although with some differences in the values of fractions of produced gases. In turn, the increase in the fraction of steam as gasification agent causes an increase in H2 production and a reduction in CO production while producing CH4 undergoes little effect on the variation of the vapor fraction used. The effect of the gasification agent, to the same fraction in relation to the biomass gasification indicate that the water vapor produces a larger fraction of H2 and CH 4 when compared with air gasification and the reverse is the case for carbon monoxide production.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17934 |
| Date | 26 February 2016 |
| Creators | SILVA, Jarmison de Araújo |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/5940127221480832, GUERRERO, Jorge Recarte Henríquez |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Mecanica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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