Gasification of biomass and solid recovered fuels (SRFs) for the synthesis of liquid fuels

La gasificació és una tecnologia prometedora per l’aprofitament energètic de biomassa i residus, ja que permet convertir els combustibles sòlids en un gas de síntesi (syngas) amb diverses aplicacions. No obstant això, algunes limitacions encara impedeixen la completa implementació d’aquesta tecnologia a escala industrial, en particular per a la producció de combustibles líquids a partir del procés Fischer-Tropsch (FT). Els principals inconvenients estan relacionats amb la qualitat del syngas, per exemple una baixa relació H2/CO i la presència d’impureses (tar i contaminants menors), i depenen de la naturalesa del material i de les condicions d’operació del procés de gasificació. Aquesta tesi es centra en la millora de la qualitat del syngas de gasificació de biomassa i combustibles sòlids recuperats (CSRs) per a la producció de combustibles líquids. El treball es divideix en dos parts principals. La primera part consisteix en estudis experimentals de gasificació de biomassa i CSRs en un reactor de llit fluïditzat a escala de laboratori per tal d’analitzar la influència de les condicions d’operació (temperatura, agents de gasificació, etc.) en el rendiment del procés i la composició del gas. Ja que els CSRs contenen més quantitats de precursors de contaminants que la biomassa, es va desenvolupar un mètode per tal de determinar la concentració de HCl, H2S, HCN i NH3 en el syngas mitjançant la potenciometria d’ió-selectiu. També, es proposa l’aplicació d’un pretractament tèrmic (torrefacció) als materials de gasificació com un mètode per tal de millorar les propietats dels materials i disminuir l’emissió de contaminants en el syngas. Per últim, la segona part d’aquest treball consisteix en un estudi tecno-econòmic per estimar els costos d’inversió i d’operació de plantes de combustibles líquids FT a partir de la gasificació de biomassa i residus, partint dels resultats obtinguts experimentalment.La gasificación es una tecnología prometedora para el aprovechamiento energético de biomasa y residuos ya que permite convertir los combustibles sólidos en un gas de síntesis (syngas) con múltiples aplicaciones. Sin embargo, ciertas limitaciones todavía impiden la completa implementación de esta tecnología a escala industrial, en particular para la producción de combustibles líquidos a partir del proceso Fischer Tropsch (FT). Los principales inconvenientes están relacionados con la calidad del syngas, por ejemplo una baja relación H2/CO y la presencia de impurezas (tar y contaminantes menores), y dependen de la naturaleza del material y de las condiciones de operación del proceso de gasificación. Esta tesis se centra en la mejora de la calidad del syngas de gasificación de biomasa y combustibles sólidos recuperados (CSRs) para la producción de combustibles líquidos. El trabajo se divide en dos partes principales. La primera parte consiste en estudios experimentales de gasificación de biomasa y CSRs en un reactor de lecho fluidizado a escala de laboratorio para evaluar la influencia de las condiciones de operación (temperatura, materiales de lecho, agentes de gasificación, etc.) en el rendimiento del proceso y la composición del gas. Debido a que los CSRs contienen mayores cantidades de precursores de contaminantes que la biomasa, se ha desarrollado un método para determinar la concentración de HCl, H2S, HCN y NH3 en el syngas mediante potenciometría de ion selectivo. Además, se propone la aplicación de un pretratamiento térmico (torrefacción) a los materiales de gasificación como un método para mejorar las propiedades de los materiales y disminuir la emisión de contaminantes en el syngas. Por último, la segunda parte consiste en un estudio tecno-económico para estimar los costes de inversión y de operación de plantas de combustibles líquidos FT a partir de la gasificación de biomasa y residuos, partiendo de los resultados obtenidos experimentalmente.Gasification is a promising technology for energy exploitation of biomass and waste, converting carbonaceous fuels into a synthesis gas (syngas) with multiple applications. However, technical obstacles hinder the full implementation of this technology at industrial scale, particularly for the production of liquid fuels through Fischer-Tropsch (FT) synthesis. Those challenges are mainly related to the syngas quality, such as a low H2/CO ratio and the presence of impurities (tar and minor contaminants), strongly influenced by the nature of the feedstock and the operating conditions of the gasification process. This thesis focuses on the improvement of the syngas quality from gasification of biomass and solid recovered fuels (SRFs) aiming to produce liquid fuels. The present work is divided in two main blocks. The first block corresponds to biomass and SRFs gasification experiments in a lab-scale fluidized bed reactor in order to study the influence of key operating conditions (temperature, bed materials, gasification agents, etc.) on the gasification performance and gas composition. Since SRF materials contain higher amounts of contaminants precursors than biomass, a method to assess the concentration of HCl, H2S, HCN and NH3 in the syngas by means of ion-selective potentiometry was developed. The application of a thermal pretreatment (torrefaction) to the gasification feedstocks is proposed as a way to upgrade the feedstock properties and abate the release of contaminants in the syngas. The second part of this work consists in a techno-economic analysis that estimates capital and production costs of FT liquid fuel plants based on biomass and waste gasification, using as input the experimental results

In processu Iurisfirmae Diputato. Regni. El Licenciado Iuan Recari, en su favor.

Copia digital. Zaragoza, 200

Instalación de energía solar térmica para apoyo a la producción de calor para edificio de piscina climatizada y vestuarios

El presente proyecto tiene como objeto diseñar la instalación de producción de agua caliente sanitaria (A.C.S.) y calentamiento del agua para un edificio destinado principalmente a piscina cubierta y vestuarios. Para ello se utilizará una instalación de apoyo mediante energía solar térmica. El edificio se encuentra en el complejo Martiket, en Villava (Navarra). El objetivo final es atender las necesidades higrotérmicas del edificio, facilitar el ahorro de combustible y cumplir con el marco normativo actual. El proyecto será conforme al código técnico de la edificación (CTE), en concreto los documentos básicos de ahorro de energía (DB-HE) y al Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE).Ingeniería Técnica IndustrialIndustria Ingeniaritza Tekniko

Pressurized gasification of torrefied woody biomass in a lab scale fluidized bed

10.1016/j.energy.2014.03.087This work reports experimental results concerning the influence of torrefaction level and pressure on product yields and composition during fluidized bed O2/steam gasification of two different raw biomasses. The results show an increase in gas yield with pressure and torrefaction level for both types of biomass considered. Increasing pressure caused the produced gas composition to shift towards higher CH4 and CO2 content, while H2 and CO levels decreased. The effect of the type of original biomass on gas composition was limited, and became less relevant as pressure and torrefaction level increased. The analysis of the tars produced during gasification also revealed that higher pressures led to the increase of tar yields. On the other hand, torrefaction level presented the opposite effect, with lower tar yields and lighter molecular weight distribution of tars as torrefaction level increased. Since torrefaction is being considered as a promising pretreatment technique for upgrading biomass to a higher quality solid fuel more suitable for the integration of gasification into biofuels production, the results from this study are relevant for evaluating the influence of the level of torrefaction on the performance of gasification under typical operating conditions in practical application