Syngas, também conhecido como gás de síntese, gás sintético ou gás produtor, pode ser produzido a partir de uma variedade de diferentes materiais que contêm carbono. Estes podem incluir biomassa (gás de madeira), plásticos, carvão, resíduos municipais ou materiais similares. Historicamente o gás de cidade foi utilizado para fornecer gás a muitas residências na Europa e em outros países industrializados no século XX. Os motores a gás utilizando gás de síntese como combustível podem ser configurados em uma configuração combinada de calor e energia para maximizar a eficiência do sistema.
Syngas é criado pela gaseificação ou pirólise de materiais carbonáceos. A gaseificação envolve submeter estes materiais a altas temperaturas, na presença controlada de oxigênio com combustão limitada para fornecer energia térmica para sustentar a reação. A gaseificação pode ocorrer em vasos artificiais, ou alternativamente pode ser realizada in-situ como na gaseificação subterrânea do carvão (CGU). Quando o combustível para o gasificador é de origem biológica recente, como madeira ou resíduos orgânicos, o gás produzido pelo gasificador é considerado um combustível renovável e a energia produzida pela sua combustão é renovável. Quando o combustível para o gaseificador é um fluxo de resíduos, a sua conversão em energia desta forma tem o benefício combinado da conversão destes resíduos em produtos úteis.
Benefícios da Syngas Utilisation in Gas Engines
- Geração de energia renovável
- Conversão de resíduos problemáticos em combustíveis úteis
- Energia econômica no local produção e redução das perdas de transmissão
- Redução nas emissões de carbono
Síntese Desafios da composição do gás
A composição do gás de síntese é altamente dependente das entradas para o gaseificador. Vários dos componentes do gás de síntese causam desafios que devem ser enfrentados no início, incluindo alcatrão, níveis de hidrogênio e umidade. O gás hidrogênio é muito mais rápido de queimar do que o metano, que é a fonte de energia normal para motores a gás. Em circunstâncias normais, a combustão mais rápida nos cilindros do motor levaria ao potencial de pré-ignição, batidas e contra-combustão do motor. Para enfrentar este desafio, o motor tem uma série de modificações técnicas e a saída do motor é reduzida para entre 50-70% da sua saída típica de gás natural. (Ou seja, um motor de 1.063kW a gás natural é comparável a um motor máximo de 730kW a gás sintético).
Composição do Gás Sintético
A tabela seguinte fornece uma gama típica para a composição dos gases de síntese. Isto dependerá da composição química específica da matéria-prima do gaseificador
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Substância |
Composição (%) |
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H2 |
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CO |
> |
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CO2 |
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CH4 |
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N2 > |
Requisitos de qualidade do gás combustível
Uma ampla gama de gases de hidrogênio pode ser usada em motores a gás. No entanto, como em todos os combustíveis para motores, existem limites específicos para os diferentes componentes do gás combustível de entrada. Os contaminantes gasosos no gás de síntese, principalmente alcatrão e umidade, são um desafio técnico chave para a utilização de gases sintéticos. Por favor, solicite as instruções técnicas especiais para a qualidade do gás combustível para mais informações.
Syngas CHP Engine Concept
Composição variável, assim como os valores calóricos e o comportamento de combustão dos gases dos processos de gases sintéticos, colocam maiores exigências no design do motor. Clarke Energy oferece motores a gás Jenbacher especialmente modificados que fazem uso eficiente desses gases para a geração combinada de calor e eletricidade. As características especiais destes motores podem incluir pára-chamas para a prevenção de combustão traseira, misturadores de gás especiais para melhorar a mistura de gás e para ser mais robusto à sujidade. Em geral, a composição estável do gás de madeira torna-o vantajoso como combustível do motor. O alto teor de hidrogênio de alguns gases sintéticos, porém, significa que o processo de combustão é muito rápido, o que aumenta o perigo de pré-ignição, batidas ou queima traseira do motor. Para evitar este risco, a Jenbacher criou um sistema de controlo do motor que é capaz de alimentar o motor Jenbacher com uma mistura muito pobre e, ao mesmo tempo, reagir muito rapidamente a variações na carga do motor. Alguns gases sintéticos têm um elevado teor de monóxido de carbono, que tem uma baixa velocidade de combustão e é muito prejudicial. Jenbacher desenvolveu o sistema específico de combustão do motor a gás que permite a queima do gás de forma eficiente e confiável. Adicionalmente, Clarke Energy & Jenbacher oferece um pacote de tecnologia de segurança que permite a manipulação firme de gases nocivos, como o monóxido de carbono. A Syngas pode ser usada para criar água quente, vapor e eletricidade. A água quente e os gases de escape dos motores são alimentados em caldeiras. O vapor resultante pode ser usado dentro de outros processos industriais localizados. A eletricidade gerada pelos motores a gás Jenbacher pode ser usada no local ou vendida para a rede pública. A eficiência elétrica da Syngas de 37% ou mais pode ser alcançada com motores a gás Jenbacher
Vantagens Motores a gás combustível com Syngas
- Energia independente
- Custos energéticos reduzidos e maior previsibilidade e estabilidade
- Energia combinada de calor e eletricidade eficiente e econômica
- Elevada eficiência elétrica em comparação com outras tecnologias de geração de energia (ou seja turbinas a vapor ou a gás)
- Melhor adequado para uma faixa de potência elétrica de algumas centenas de kW até 20-30MW
- Baixa pressão de gás necessária
- Disposição alternativa de um gás problemático e simultaneamente aproveitá-la como fonte de energia
- Substituto de combustíveis convencionais
- Benefícios ambientais por redução de gases de efeito estufa
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Competência de Syngas
Clarke Energy tem uma vasta experiência com tecnologia de motores a gás e tem um grande reservatório de conhecimento no que diz respeito ao manuseamento de gases complicados como o syngas. Cerca de 30 motores a gás Jenbacher funcionam agora com gás de coque ou gás conversor LD. Sublinhando a experiência técnica da Jenbacher, estas unidades atingiram recentemente um total combinado de mais de 1 milhão de horas de operação. Além disso, ao utilizar estes gases residuais “livres” em comparação com a utilização de gás natural para geração de energia, as instalações equipadas com tecnologia Jenbacher alcançaram uma economia de CO2 de cerca de 2 milhões de toneladas desde o comissionamento. Se você gostaria de saber mais sobre como a Clarke Energy pode ajudá-lo a desenvolver seu projeto de gás de aterro sanitário, entre em contato com o escritório local para mais detalhes.