PRESENTACION PFM

Autor: David Martín PérezTutor: Antoni Sudrià Andreu

PROYECTO FIN DE MÁSTER

DISEÑO DE UN GASIFICADOR DE PEQUEÑA POTENCIA ELÉCTRICA

Máster Interuniversitario de Ingeniería en Energía

UPC/UB Especialidad Renovables

ÍNDICE

1. DESCRIPCIÓN Y OBJETIVOS DEL PROYECTO

2. LA GASIFICACIÓN Y TIPOLOGÍAS DE GASIFICADORES

3. DIMENSIONADO DEL GASIFICADOR

4. DISEÑO Y MONTAJE DE LAS PIEZAS

5. EQUIPOS AUXILIARES

6. OPERACIÓN DEL SISTEMA

7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


2







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


3



4

CCD

CITC

EA-U

PCM

yDpG

ADFG

Jefa

tura

G

ound

iTa

llers

d’

Asp

irac

ió

Phase

Impulsar proyectos sanitarios, agrícolas y energéticos

Combustible necesario para el Hospital de Goundi

Creacion de la asociación

Cesión de terrenos valorados en 22500 €

Becas y ayudas a estudiantes

Desarrollo e investigación de productos relacionados con la electrónica y electricidad

Estudio y desarrollo de un nuevo sistema de producción eléctrica

Diseño y construcción de un gasificador

Envío

Operarios y primeros Beneficiados

Servicios relacionados con la tecnología del aire Construccíon Montaje

Pruebas en Cabrils

Open source

Producción de electricidad

Voluntarios

Administración municipal

Gasificador GEK 20 kW de All Power Labs


5


OBJETIVOS GLOBALES

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Crear una actividad económica y social

Crear un sistema gradual y sostenible

de abastecimiento de electricidad

Evitar la emisión de 13.6 Toneladas anuales de CO2

Diseñar el modelo y crear los planos

Dimensionar en función de la

demanda energética

Describir las instrucciones de

ensamblaje y montaje

Entender el funcionamiento de los gasificadores de

tiro invertido

Conocer y explicar las tareas de operación y

mantenimiento

OBJETIVOS



Goundi:

• Situación: República del Chad (500 km de la capital).

• Población: 10,000• Actividad: Agricultura de

subsistencia

6







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


7



8



9

De lecho fluidizado

• Potencias > 500 kW

• Diseñados para gasificar carbón

De tiro transversal

• Solo combustibles con bajo contenido en alquitranes

De tiro directo

• Gas de síntesis con alto contenido en alquitranes



10

De tiro invertido

• Apto para gasificación de biomasa

• Gas + limpio pero + caliente

• Principios de construcción y operación sencillos

• Modelo + desarrollado y utilizado (GEK & FEMA)







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


11



12

𝑉 𝐵=12∙3000 ∙

6241000

=56.2𝑚3/h

𝑉 𝑔=𝜂 ∙𝑉 𝐵

𝑉 𝑡𝑜𝑡

=0.8 ∙ 56,22.1

=21.4𝑚3/ h

• Volumen de barrido

• Cantidad de gas

• Área de la garganta

• Diámetro de la garganta

𝐴𝑔=𝑉 𝑔

𝐺h𝑚𝑎𝑥

∙21.40.9

=23.8𝑐𝑚2

𝐷𝑔=√ 4 ∙𝐴𝑔

𝜋=√ 4 ∙23.8𝜋

=5.5 𝑐𝑚

Dimensionado



13

1 kg of biomass

≅ 2 lbs biomass

≅ 2 m3 woodgas

≅ 1 HP-hour

≅ 0.75 kWh electrical

La regla de oro según gasificador GEK de All Power Labs

• Cantidad de gas

• Área de la garganta

• Diámetro de la garganta

𝑉 𝑔=13.9 ∙1.95=26.5𝑚3/h

𝑀𝑏=26.52

=12.6𝑘𝑔/h

𝐴𝑔=𝑉 𝑔

𝐺h𝑚𝑎𝑥

∙26.50.9

=29.4𝑐𝑚2

𝐷𝑔=√ 4 ∙𝐴𝑔

𝜋=√ 4 ∙29.4𝜋

=6.1𝑐𝑚

• Cantidad de biomasa consumida

Dimensionado



14







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


15



16

• Diagrama de flujo aire-gas



17

• Dimensiones según el tamaño de la garganta y los gráficos de referencia

• Grosor de chapa según Temperatura

• Material de chapa según temperatura y condiciones de soldadura

• Geometría del gasificador



18

Garganta Reactor interior

Reactor exterior

Chapa aislante

Cubierta exterior

Depósito y tolva

• Ensamblajes



19

Tabla resumen de Ensamblajes

Ensamblaje Pieza Material Temperatura (ºC) Medidas (mm) Grosor de chapa (mm) Función

GargantaCono Superior

AISI-310 700-1200

D=120, d=60, h= 50 3 Reacción de Oxidación

Cono inferior D=120, d=60, h= 120 3 Reacción de Reducción

Disco garganta D=170, d=120 5 Unión con RI

Reactor interior (RI) Tubo AISI-310 600-1000D=228, h=400 3 Cámara de biomasa hacia la garganta

Disco D=270, d=120 5 Unión con garganta y RE

Reactor exterior (RE)

Tubo

AISI-304

300-600 D=274, h=430 1,5 Segunda capa de reactor, cámara de aire

Disco superior 200 D=394, d=240 2 Unión con el depósito de biomasa

Disco medio 300-400 D=394, d=274 2 Unión al RE , cámara de aire, tubos flexibles

Cuello 200-300 D=346, d=274, h=118 1,5 Acceso puertos, cámara de aire.Chapa aislante Tubo AISI-304 200 D=344, h=450 1 Aislante térmico

Cubierta exterior

Tubo

AISI-304

100 D=348, h=500 1,5 Estructura exterior, acceso puertos

Disco superior 100 D=394, d=348 2 Unión con RE

Tapa inferior 100 D=348 2 Fondo cenizas

Puerto limpieza 100 140x190 2 Limpieza de fondo y parrilla

Puerto agitación 100 140x144 2 Agitación de la parrilla

Puerto salida gas 100 80x80 2 Salida del gas al ciclónParrilla Disco agujereado Acero estándar 300-350 D=335 5 Recogida de partículas

Depósito biomasa Tubo AISI-304 100-150 D=394, h=800 1,5 Almacén biomasa e intercambiador con gas

Disco inferior D=394, d=300 2 Unión con RE

TolvaCono

AISI-304 100-150

D=233, d=120, h=49 1,5 Guía biomasa hacia reactor

Disco superior D=20, D=230 2 Soporte tolva y unión con depósito

Sistema retención D=60 2 Alivio de presión en el reactor



20

Vista explosionada de ensamblajes

Corte longitudinal del gasificador



21

Garganta Reactor interior

Unión

Aislamiento

Atornillada (5xM8)Fibra de vidrio y silicona alta T

Reactor exterior Cubierta exterior

Unión

Aislamiento

Atornillada (10xM8)Fibra de vidrio y silicona alta T

Reactor interior Reactor exterior

Unión

Aislamiento

Soldada x

Cubierta exterior Depósito biomasa

Unión

Aislamiento

Atornillada (10xM8 y tuercas de soldadura)Fibra de vidrio y silicona alta T



22

• Accesorios

12

3

4

1. Puerto de encendido

- 2 codos roscados ½”- 1 tapón roscado ½”- 1 tubo roscado 70 mm y

½”- 1 tubo roscado 130 mm

y ½”2. Entrada de aire fresco a la cámara

- 1 racor roscado de 1”- 1 tapón roscado de 1”

3. Acceso termopar

- 1 racor roscado de ½ ”- 1 tapón roscado de ½ “

4. Circulación de aire-intercambiador

- 5 codos roscados ½”- 5 codos reductores ½”- ¼” - 5 tubos roscados 170 mm y

½”- 5 tubos flexibles de 1,5 m y

½”- 5 racores de ½”







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


23



24

1. Ciclón 2.Enfriador 3. Filtro

Sistema de limpieza del gas

Dimensiones del filtro y modelo(Oriol Pujoldevall Sánchez de Toledo)

Filtro húmedo y seco (modelo)(Oriol Pujoldevall Sánchez de Toledo)

1

2

3



25

Sistema de alimentación de biomasa

• Automática/tornillo Sinfin

• Sistema inestable

• Más caro

• Difícil de instalar

• Precisa de electricidad

• Puede averiarse



26


• Por gravedad

Se necesita un depósito de dimensiones tales que como máximo se produzca el llenado una vez a la hora, que sea estable y que posea un sistema de retención

𝑉 𝑑𝑒𝑝 ó𝑠𝑖𝑡𝑜=𝜋 𝑟2h=𝜋 ∙2002 ∙800=100,531𝑚𝑚3

𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑝𝑒𝑛𝑡 í 𝑛=𝑉 𝑑𝑒𝑝 ó𝑠𝑖𝑡𝑜−𝑉 𝑠ú 𝑡𝑖𝑙=100.53− (𝜋 ∙1652 ∙400+𝜋 ∙200 ∙400 )

Cálculo de la altura necesaria

100.53 ∙10−3𝑚3 ∙150𝑘𝑔

𝑚3 ∙1h

12.6𝑘𝑔=1.19h=71.80𝑚𝑖𝑛

84.48 ∙103𝑚3 ∙150𝑘𝑔

𝑚3 ∙1h

12.6𝑘𝑔=1h=60𝑚𝑖𝑛𝑉 𝑠ú 𝑡𝑖𝑙=84.48 𝑙



27


• Por gravedad

Sistema retención tipo chapa

Sistema retención tipo cono

Tubos flexibles de 6,5 m y 35 mm de grosor



28

Instrumentación y conexión entre equipos

Termopar tipo K

Manómetro

Vsútil=84.48 l

Pallet y tuberías rígidas







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


29



30

Vsútil=84.48 l

Arranque y apagado Operación normal







7. PRESUPUESTO

8. CONCLUSIONES


31

7. PRESUPUESTO


32

Nombre Misión y Desarrollo para GoundiDirección Cabrils (Barcelona)Web http://www.misionydesarrolloparagoundi.com/

Concepto Diseño de un gasificador de pequeña potencia eléctricaFecha 01/03/2014Validez 9 meses

unidades Precio TOTAL (€)

1.200,00

4.639,56

625,00

2.014,00 Total bruto

IVA 21%

Total Presupuesto

Subtotal 48.478,56 €1.780,50 €

10.259,06 €

Otros gastos

Subtotal 1

Subtotal 3Generador

Recursos Humanos

Subtotal 2

Datos del presupuesto

Gasificador

Datos del cliente

Descripción

8. CONCLUSIONES


33

- La gasificación en un sistema de generación de electricidad antiguo que aún no se ha desarrollado a nivel teórico/científico.

- Las únicas fuentes de información fiable son de carácter práctico, de diseños realizados en base a mejoras de versiones anteriores, como los gasificadores de All Power Labs.

- El gasificador de tiro invertido es el que mejor se adapta a las necesidades del proyecto por las característica del gas de salida y por sus principios de construcción.

- El dimensionado del gasificador es directamente proporcional al volumen de desplazamiento del motor de combustión.

- La memoria del proyecto es un documento guía flexible cuyas instrucciones han de adaptarse a las necesidades y/o problemas existentes en la etapa de diseño y construcción.

- Realizar un trabajo de esta índole requiere paciencia y dedicación al principio, pero con el paso del tiempo, se ven los resultados. Ha sido una gran satisfacción colaborar en este proyecto práctico con fines cooperativos y ver el diseño a ordenador hecho realidad.


34

AGRADECIMIENTOS

F I NGRACIAS POR SU

ATENCIÓN

35


PRESENTACION PFM

Documents

Transcript of PRESENTACION PFM