Highlights
A thermodynamic equilibrium model was developed for a biomass gasifier in order to calculate the composition of the produced syngas, and investigate the gasification characteristics. The predicted results agreed well with those of the experiments available in the literature. The model was then employed to evaluate the capability of different biomass materials to produce energy. Among twenty different biomass materials of five major families, forest residuals had the highest calorific value. The effects of moisture content, air inlet temperature, air/fuel ratio and steam/fuel ratio on gasification characteristics were investigated. Although the increase in air inlet temperature was the only way to increase the produced syngas calorific value and cold gas efficiency, it also increased the gasification temperature, which was not favorable. Steam injection was found to reduce the gasification temperature and increase the H2/CO ratio. The developed model in this study can be used to simulate gasification of other types of biomass materials and predict the effect of important variables in optimization of a biomass downdraft gasifier.
مقاله حاضر به ارائه یک مدل عددی بر پایه تعادل ترموشیمیایی پرداخته و با بهرهگیری از آن، عملکرد یک رآکتور گازیسازی پایینسو را پیشبینی کرده است. دادههای عددی حاصل، در مقایسه با نتایج تجربی، از دقت قابل قبولی برخوردارند. در جریان شبیهسازی فرایند گازیسازی به کمک مدل عددی تولید شده، زیست تودههای متنوعی مورد ارزیابی قرار گرفتند که در میان آنها، پسماندهای جنگلی به عنوان انرژیزاترین زیست توده برگزیده شدند و مطالعات مربوط به سنجش عملکرد رآکتور، بر روی آنها انجام گرفت. در جریان مطالعات، تاثیر شرایط عملیاتی شامل محتوای رطوبت، نسبت بخار به سوخت، نسبت هوا به سوخت و دمای هوای ورودی بر مشخصههای گازیسازی مورد سنجش قرار گرفت. مشخصههای گازیسازی مورد اشاره عبارت بودند از: دمای گازیسازی، ترکیب مولفههای گاز سنتزی و ارزش گرمایی گاز سنتزی. در این میان آشکار شد که تغییر دمای هوای ورودی، یگانه روش افزایش همزمان ارزش گرمایی گاز سنتزی و راندمان گازیسازی است. از سوی دیگر مشخص شد که نسبت بخار به سوخت، نقشی کلیدی در کنترل دمای گازیسازی و تنظیم نسبت هیدروژن به مونواکسیدکربن بر عهده دارد. مدل عددی تولید شده را میتوان به عنوان ابزاری برای طراحی شرایط اولیه و عملیاتی رآکتورهای گازیسازی، همچنین به منظور بهینهسازی عملکرد آنها به کار گرفت.