SEARCH

SEARCH BY CITATION

Keywords:

  • gasification;
  • fluidized bed;
  • biomass;
  • modelling

Abstract

A mathematical model of biomass gasification in a fluidized bed has been developed. It considers axial variations of concentrations and temperature in the bubble and emulsion phases. The mass balance involves instantaneous oxidation and equilibrium devolatilization of the biomass, kinetics of solid-gas gasification reactions as well as of gaseous phase reactions and interphase mass transfer and gas convection. The energy balance is solved locally for each vertical volume element, and globally on the reactor by iteration on the temperature at the bottom of the bed. Three parameters have been adjusted based on the experimental results: the heat transfer coefficient at the wall, the weighting of the kinetics of the water-gas shift reaction and the fraction of biomass carbon remaining as char after devolatilization. The model is used to simulate a pilot scale (50 kg/h) biomass gasifier, and its predictions compared to experimental measurements. The temperature and gaseous concentrations are estimated with good accuracy for the experiments using a wood feedstock, except for the concentration of hydrogen which is overestimated.

Un modèle mathématique de gazéification de la biomasse en lit fluidisé a été développé. Les variations axiales de concentrations et de température sont considérées, dans les phases bulle et émulsion. Le bilan massique considère les apports suivants: oxydation et dévolatilisation à ľéquilibre du combustible instantanées, cinétique des réactions de gazéification en phase gazeuse et gaz-solide, transfert de masse interphase et convection du gaz. Le bilan ďénergie est résolu localement pour chaque élément de volume vertical, et globalement sur le réacteur par itération de la température à la base du lit. Trois paramètres ont été ajustés à partir de résultats expérimentaux: Le coefficient de transfert de chaleur à la paroi, la pondération de la cinétique de la réaction de transfert eau-gas et la fraction du carbone de la biomasse formant le résidu carboné à la dévolatilisation. Le programme a été appliqué à la simulation ďun gazogène à ľechelle pilote (50 kg/h), et les prédictions obtenues comparées aux mesures expérimentales. Les températures et concentrations gazeuses sont estimées avec une bonne précision pour les expériences utilisant du bois comme combustible, sauf pour le cas de la concentration ďhydrogène qui est surestimée.