Gas de síntesis / syngas

El syngas, también conocido como gas de síntesis, gas de síntesis o gas de producción, puede producirse a partir de una variedad de materiales diferentes que contienen carbono. Estos pueden incluir biomasa (gas de madera), plásticos, carbón, residuos municipales o materiales similares. Históricamente, el gas de ciudad se utilizaba para suministrar gas a muchas residencias en Europa y otros países industrializados en el siglo XX. Los motores de gas que utilizan el gas de síntesis como combustible pueden configurarse en una combinación de calor y electricidad para maximizar la eficiencia del sistema.

El gas de síntesis se crea mediante la gasificación o pirólisis de materiales carbonosos. La gasificación implica someter estos materiales a altas temperaturas, en presencia controlada de oxígeno, con sólo una combustión limitada para proporcionar energía térmica para mantener la reacción. La gasificación puede producirse en recipientes artificiales o, alternativamente, puede llevarse a cabo in situ, como en la gasificación subterránea del carbón (UCG). Cuando el combustible del gasificador es de origen biológico reciente, como la madera o los residuos orgánicos, el gas producido por el gasificador se considera un combustible renovable y la energía producida por su combustión es renovable. Cuando el combustible del gasificador es un flujo de residuos, su conversión en energía de esta manera tiene el beneficio combinado de la conversión de estos residuos en productos útiles.

Beneficios de la utilización del gas de síntesis en los motores de gas

• Generación de energía renovable
• Conversión de residuos problemáticos en combustibles útiles
• Producción económica de energía in situ producción de energía in situ y reducción de las pérdidas de transmisión
• Reducción de las emisiones de carbono

Desafíos de la composición del gas de síntesis

La composición del gas de síntesis depende en gran medida de las entradas al gasificador. Varios de los componentes del gas de síntesis plantean problemas que deben abordarse desde el principio, como los alquitranes, los niveles de hidrógeno y la humedad. El gas hidrógeno es mucho más rápido de quemar que el metano, que es la fuente de energía normal de los motores de gas. En circunstancias normales, una combustión más rápida en los cilindros del motor provocaría el potencial de preignición, golpeteo y retroceso del motor. Para contrarrestar este problema, el motor tiene una serie de modificaciones técnicas y la potencia del motor se reduce a un 50-70% de su potencia típica de gas natural. (Es decir, un motor de 1.063 kW que funciona con gas natural es comparable a un motor de 730 kW como máximo que funciona con gas sintético).

Composición del gas de síntesis

La siguiente tabla proporciona un rango típico para la composición de los gases de síntesis. Esto dependerá de la composición química específica de la materia prima del gasificador

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Requisitos de calidad del gas de combustión

Una amplia gama de gases de hidrógeno puede utilizarse en los motores de gas. Sin embargo, como ocurre con todos los combustibles para motores, existen límites específicos para los diferentes componentes del gas combustible de entrada. Los contaminantes del gas de síntesis, sobre todo el alquitrán y la humedad, son un desafío técnico clave para la utilización de los gases de síntesis. Para más información, solicite la instrucción técnica especial sobre la calidad del gas combustible.

Concepto de motor de cogeneración de gas sintético

Las diferentes composiciones, así como los valores caloríficos y el comportamiento de la combustión de los gases procedentes de procesos de gases sintéticos, plantean mayores exigencias al diseño del motor. Clarke Energy ofrece motores de gas Jenbacher especialmente modificados que hacen un uso eficiente de estos gases para la generación combinada de calor y electricidad. Las características especiales de estos motores pueden incluir supresores de llama para evitar el contrafuego, mezcladores de gas especiales para mejorar la mezcla de los gases y ser más resistentes a la suciedad. En general, la composición estable del gas de madera lo hace ventajoso como combustible para motores. Sin embargo, el alto contenido de hidrógeno de algunos gases sintéticos hace que el proceso de combustión sea muy rápido, lo que aumenta el peligro de preignición, golpeteo o retroceso del motor. Para evitar este riesgo, Jenbacher ha creado un sistema de control del motor que es capaz de alimentar el motor Jenbacher con una mezcla muy pobre y, al mismo tiempo, reaccionar muy rápidamente a las variaciones de la carga del motor. Algunos gases sintéticos tienen un alto contenido de monóxido de carbono, que tiene una baja velocidad de combustión y es muy perjudicial. Jenbacher ha desarrollado el sistema de combustión específico para motores de gas que permite quemar el gas de forma eficiente y fiable. Además, Clarke Energy & Jenbacher ofrece un paquete tecnológico de seguridad que permite un manejo firme de los gases nocivos como el monóxido de carbono. El gas de síntesis puede utilizarse para crear agua caliente, vapor y electricidad. El agua caliente y los gases de escape de los motores se introducen en calderas. El vapor resultante puede utilizarse en otros procesos industriales localizados. La electricidad generada por los motores de gas Jenbacher puede utilizarse in situ o venderse a la red pública. Con los motores de gas Jenbacher pueden alcanzarse eficiencias eléctricas del 37% o más

Ventajas Alimentación de motores de gas con gas de síntesis

• Suministro de energía independiente
• Costes energéticos reducidos, y mayor previsibilidad y estabilidad
• Suministro combinado de calor y electricidad eficiente y económico
• Alta eficiencia eléctrica en comparación con otra tecnología de generación de energía (es decir. turbinas de vapor o de gas)
• Más adecuado para un rango de potencia eléctrica de unos cientos de kW hasta 20-30MW
• Se requiere una baja presión de gas
• Disposición alternativa de un gas problemático a la vez que se aprovecha como fuente de energía
• Sustituto de los combustibles convencionales
• Beneficios medioambientales por reducción de gases de efecto invernadero

Competencia en materia de gas de síntesis

Clarke Energy cuenta con una amplia experiencia en tecnología de motores de gas y dispone de una gran reserva de conocimientos con respecto al manejo de gases difíciles como el gas de síntesis. En la actualidad, unos 30 motores de gas Jenbacher funcionan con gas de coque o gas de convertidor LD. Como muestra de la experiencia técnica de Jenbacher, estas unidades han alcanzado recientemente un total de más de un millón de horas de funcionamiento. Además, al utilizar estos gases residuales «gratuitos» en comparación con el uso de gas natural para la generación de energía, las instalaciones equipadas con tecnología Jenbacher han logrado un ahorro de CO2 de unos 2 millones de toneladas desde su puesta en marcha. Si desea saber más sobre cómo Clarke Energy puede ayudarle a desarrollar su proyecto de gas de vertedero, póngase en contacto con su oficina local para obtener más detalles.