Microgeneration of electricity with producer gas in dual fuel mode operation

Among the alternatives to meet the increasing of world demand for energy, the use of biomass as energy source is one of the most promising as it contributes to reducing emissions of carbon dioxide in the atmosphere. Gasification is a technological process of biomass energy production of a gaseous biofuel. The fuel gas has a low calorific value that can be used in Diesel engine in dual mode for power generation in isolated communities. This study aimed to evaluate the reduction in the consumption of oil Diesel an engine generator, using gas from gasification of wood. The engine generator brand used was a BRANCO, with direct injection power of 7.36 kW (10 HP) coupled to an electric generator 5.5 kW. Diesel oil mixed with intake air was injected, as the oil was injected via an injector of the engine (dual mode). The fuel gas was produced in a downdraft gasifier. The engine generator was put on load system from 0.5 kW to 3.5 kW through a set of electrical resistances. Diesel oil consumption was measured with a precision scale. It was concluded that the engine converted to dual mode when using the gas for the gasification of wood decreased Diesel consumption by up to 57%.

Résumé of producer-gas investigations October 1, 1904-June 30, 1910,

At head of title: ... Department of the interior. Bureau of mines. Joseph A. Holmes, director.

Audel's Gas engine manual : a practical treatise relating to the theory and management of gas, gasoline and oil engines, including chapters on producer gas plants, marine motors and automobile engines.

Mode of access: Internet.

First steps towards into the unknown. The possibilities prospects of unconventional gas extraction in Ukraine. OSW Commentary No. 106, 2013-04-24

Ukraine’s deposits of unconventional gas (shale gas, tight gas trapped in non-porous sandstone formations, and coal bed methane) may form a significant part of Europe’s gas reserves. Initial exploration and test drilling will be carried out in two major deposits: Yuzivska (Kharkiv and Donetsk Oblasts) and Oleska (Lviv and Ivano-Frankivsk Oblasts), to confirm the volume of the reserves. Shell and Chevron, respectively, won the tenders for the development of these fields in mid 2012. Gas extraction on an industrial scale is expected to commence in late 2018/ early 2019 at the earliest. According to estimates presented in the draft Energy Strategy of Ukraine 2030, annual gas production levels may range between 30 billion m3 and 47 billion m3 towards the end of the next decade. According to optimistic forecasts from IHS CERA, total gas production (from both conventional and unconventional reserves) could reach as much as 73 billion m3. However, this will require multi-billion dollar investments, a significant improvement in the investment climate, and political stability. It is clear at the present initial stage of the unconventional gas extraction project that the private interests of the Ukrainian government elite have played a positive role in initiating unconventional gas extraction projects. Ukraine has had to wait nearly four decades for this opportunity to regain its status of a major gas producer. Gas from unconventional sources may lead not only to Ukraine becoming self-sufficient in terms of energy supplies, but may also result in it beginning to export gas. Furthermore, shale gas deposits in Poland and Ukraine, including on the Black Sea shelf (both traditional natural gas and gas hydrates) form a specific ‘European methane belt’, which could bring about a cardinal change in the geopolitics and geo-economics of Eastern and Central Europe over the next thirty years.

Dimensionamento de um reactor de leito fluidizado para gasificação de biomassa

Na actualidade, quando se procura a diversificação energética, em especial de fontes renováveis, a gasificação surge como uma forma promissora de aproveitamento da biomassa, nomeadamente dos resíduos florestais, para a geração de energia eléctrica. Neste contexto, passou-se em revista as diversas formas de gasificação, a sua evolução histórica e os diversos tipos de reactores com as suas vantagens e desvantagens. De igual forma, foram analisadas as disponibilidades e características da biomassa no mundo e em Portugal, destacando-se as suas potencialidades e as dificuldades no seu aproveitamento. Fez-se o dimensionamento de um reactor-gasificador de leito fluidizado borbulhante à escala piloto, bem como dos equipamentos complementares, sistema de alimentação, ventilador, ciclone, filtro para o gás produzido e gerador eléctrico. As dimensões dum reactor para trabalhos laboratoriais foram determinadas por cálculo das condições hidrodinâmicas, que, também, permitiram calcular o caudal de ar a utilizar. Por balanços materiais, considerando-se uma composição experimental do gás de síntese citada na literatura, determinou-se uma possível composição da alimentação e um caudal de alimentação.

Iowa Power Fund Board Project Report Update, November 12, 2008

ISU’s proposed research will (1) develop methods for designing clean and efficient burners for low‐Btu producer gas and medium‐Btu syngas, (2) develop catalysts and flow reactors to produce ethanol from medium‐Btu synthesis gas, and (3) upgrade the BECON gasifier system to enable medium‐Btu syngas production and greatly enhanced capabilities for detailed gas analysis needed by both (1) and (2). This project addresses core development needs to enable grain ethanol industry reduce its natural gas demand and ultimately transition to cellulosic ethanol production.

Use of Biomass Gasification for Transport

This thesis represents an overview of biomass gasification technology together with some practical aspects of this technology application for transport in Finland. The main aim of this work is an assessment whether this technology is perspective in the nearest future for the wide use on transport or not. The first part of the thesis is a kind of survey of the previous works and materials con-cerning the usage of biomass gasification for transport. The second part concentrates more on the practical moments of its use for mobile applications in Finland (taxation, emissions, etc.).

Experimental study of bottom feed updraft gasifier

The updraft biomass gasifiers currently available produce a gas with high tar content. For almost all downstream applications a substantial reduction of the tar concentration is required. The gravimetric tar concentration behavior in producer gas, obtained at a modified updraft fixed bed gasifier, was studied. The feedstock feeding system was modified respect to the traditional updraft gasification design in order to decrease the tar concentration in the producer gas; the material is feeding continuously through a conduit in the base of the reactor over the grate. The caloric power of the syngas obtained was slightly lower than the typical value for this type of reactor and the highest efficiency obtained for the woodchip gasification was 77%. The highest tar concentration obtained during the experiments was 1652.7 mg N m-3 during the first our of experiments, comparable with the smaller value reported for the updraft reactors, this value is reduced significantly after the stabilization of the gasification process in the reactor. The smaller value obtained was 21 mg N m-3. © 2013 Elsevier Ltd.

Fluid-dynamic assessment of sugarcane bagasse to use as feedstock in bubbling fluidized bed gasifiers

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Tar reduction in downdraft biomass gasifier using a primary method

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The design, evaluation and costing of biomass gasifiers

The objective of this study has been to enable a greater understanding of the biomass gasification process through the development and use of process and economic models. A new theoretical equilibrium model of gasification is described using the operating condition called the adiabatic carbon boundary. This represents an ideal gasifier working at the point where the carbon in the feedstock is completely gasified. The model can be used as a `target' against which the results of real gasifiers can be compared, but it does not simulate the results of real gasifiers. A second model has been developed which uses a stagewise approach in order to model fluid bed gasification, and its results have indicated that pyrolysis and the reactions of pyrolysis products play an important part in fluid bed gasifiers. Both models have been used in sensitivity analyses: the biomass moisture content and gasifying agent composition were found to have the largest effects on performance, whilst pressure and heat loss had lesser effects. Correlations have been produced to estimate the total installed capital cost of gasification systems and have been used in an economic model of gasification. This has been used in a sensitivity analysis to determine the factors which most affect the profitability of gasification. The most important influences on gasifier profitability have been found to be feedstock cost, product selling price and throughput. Given the economic conditions of late 1985, refuse gasification for the production of producer gas was found to be viable at throughputs of about 2.5 tonnes/h dry basis and above, in the metropolitan counties of the United Kingdom. At this throughput and above, the largest element of product gas cost is the feedstock cost, the cost element which is most variable.

Fixed bed downdraft gasification of paper industry wastes

The two main wastes generated from secondary fibre paper mills are rejects (composed mainly of plastics and fibres) and de-inking sludge, both of which are evolved from the pulping process during paper manufacture. The current practice for the disposal of these wastes is either by land-spreading or land-filling. This work explores the gasification of blends of pre-conditioned rejects and de-inking sludge pellets with mixed wood chips in an Imbert type fixed bed downdraft gasifier with a maximum feeding capacity of 10kg/h. The producer gases evolved would generate combined heat and power (CHP) in an internal combustion engine. The results show that as much as 80wt.% of a brown paper mill's rejects (consisting of 20wt.% mixed plastics and 80wt.% paper fibres) could be successfully gasified in a blend with 20wt.% mixed wood chips. The producer gas composition was 16.24% H, 23.34% CO, 12.71% CO 5.21% CH and 42.49% N (v/v%) with a higher heating value of 7.3MJ/Nm. After the removal of tar and water condensate the producer gas was of sufficient calorific value and flow rate to power a 10kWe gas engine. Some blends using rejects from other mill types were not successful, and the limiting factor was usually the agglomeration of plastics present within the fuel.

Intermediate pyrolysis of biomass energy pellets for producing sustainable liquid, gaseous and solid fuels

This work describes the use of intermediate pyrolysis system to produce liquid, gaseous and solid fuels from pelletised wood and barley straw feedstock. Experiments were conducted in a pilot-scale system and all products were collected and analysed. The liquid products were separated into an aqueous phase and an organic phase (pyrolysis oil) under gravity. The oil yields were 34.1 wt.% and 12.0 wt.% for wood and barley straw, respectively. Analysis found that both oils were rich in heterocyclic and phenolic compounds and have heating values over 24 MJ/kg. The yields of char for both feedstocks were found to be about 30 wt.%, with heating values similar to that of typical sub-bituminous class coal. Gas yields were calculated to be approximately 20 wt.%. Studies showed that both gases had heating values similar to that of downdraft gasification producer gas. Analysis on product energy yields indicated the process efficiency was about 75%. © 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Características do gás durante a gasificação de biomassa em leito fluidizado

Durante os últimos anos, a procura mundial de recursos energéticos renováveis tem sofrido um grande aumento. Neste grupo insere-se a biomassa, cuja conversão termoquímica, principalmente através de tecnologias de combustão e gasificação, é utilizada para a produção de energia térmica e elétrica. No processo de gasificação de biomassa é possível obter um combustível gasoso secundário com variadas aplicações, podendo inclusive servir como substituto do gás natural. No entanto, ao contrário da combustão, esta tecnologia aplicada à biomassa ainda está em fase de demonstração a nível industrial, apresentando algumas limitações em alguns aspetos tecnológicos, entre os quais a qualidade do gás produzido. Neste contexto, e com o objetivo de contribuir para o conhecimento da aplicabilidade desta tecnologia, surge o presente trabalho, onde a caracterização e definição das condições de operação de um gasificador de biomassa, bem como a caracterização do gás produzido foram objeto de estudo. Foi realizado um conjunto de experiências de gasificação direta, num reator de leito fluidizado borbulhante à escala piloto, com dois tipos de biomassa tipicamente encontrados em Portugal, e para diferentes condições de operação do gasificador, nomeadamente no que diz respeito à razão de equivalência. A biomassa utilizada consistiu em pellets comerciais de madeira e estilha de biomassa florestal residual derivada de pinheiro (Pinus pinaster), e resultante de operações florestais em Portugal. Na gama de temperatura do leito aplicada, tipicamente entre 800ºC e 875ºC, o reator funcionou em condições auto térmicas, isto é, sem a necessidade de recorrer a uma fonte de calor auxiliar externa. Em relação à composição do gás seco durante o processo de gasificação, os gases presentes em maior percentagem (em volume), para as experiências com ambos os tipos de biomassa, são o CO2 e o CO, com o primeiro a registar valores médios entre os 13.4% e os 16%, e o segundo entre 11.3% e 16.3%. Por ordem decrescente de concentração encontra-se o H2, na gama de 5.8% a 12.7%, o CH4 com valores médios entre 2.8% e 4.5%, e o C2H4 com concentrações médias entre 1.0% e 2.2%. Importa referir ainda a ausência de O2 no gás produzido. Verificou-se na concentração de H2, a principal diferença na composição do gás seco relativamente à gasificação dos dois combustíveis utilizados, com valores de concentração inferiores durante a operação com estilha de biomassa florestal residual derivada de pinheiro. Nas várias experiências realizadas, e para as condições operatórias utilizadas, observou-se que a razão de equivalência (RE) exerce um efeito significativo na composição do gás, verificando-se, genericamente, que com o aumento da RE a concentração de gases combustíveis diminui. Os valores de Poder Calorífico Inferior (PCI) obtidos para o gás seco produzido encontram-se na gama 3.4-5.6 MJ/Nm3, sendo que os valores mais elevados foram registados no decorrer dos ensaios de gasificação com pellets de madeira. Para ambos os combustíveis, o PCI do gás seco diminui com o aumento da RE.

Estudo da gasificação do glicerol em reator de leito fixo

As metas da União Europeia para 2020 em termos de biocombustíveis e biolíquidos traduziram-se, na última década, num destaque da indústria de biodiesel em Portugal. Inerente ao processo de produção biodiesel está um subproduto, o glicerol bruto, cujo estudo tem vindo a ser alvo de interesse na comunidade científica. O objetivo principal deste trabalho consistiu no estudo da gasificação do glicerol técnico e do glicerol bruto, usando vapor como agente oxidante. Pretendeu-se avaliar a composição do gás de produção obtido e os parâmetros de gasificação, como a percentagem de conversão de carbono e de hidrogénio, o rendimento de gás seco, a eficiência de gás frio e o poder calorífico do gás produzido. No estudo da gasificação do glicerol técnico avaliou-se o efeito da temperatura na performance do processo, entre 750 – 1000 ºC, e estudou-se ainda o efeito do caudal de alimentação ao reator (3,8 mL/min, 6,5 mL/min e 10,0 mL/min). Para o caudal mais baixo, estudou-se o efeito da razão de mistura glicerol/água (25/75, 40/60, 60/40 e 75/25) e para a razão de mistura 60/40 foi avaliada a influência da adição de ar como agente gasificante. O estudo da gasificação do glicerol bruto foi feito realizando ensaios de gasificação numa gama de temperaturas de 750 ºC a 1000 ºC, para uma razão de mistura glicerol/água (60/40) com o caudal de 3,8 mL/min e usando apenas vapor de água como agente de gasificação. Os ensaios foram realizados num reator de leito fixo de 500 mm de comprimento e 90 mm de diâmetro interno, composto por um leito de alumina com partículas de 5 mm de diâmetro. O aquecimento foi realizado com um forno elétrico de 4 kW. A amostra de gás de produção recolhida foi analisada por cromatografia gasosa com detector de termocondutividade. Os resultados obtidos na gasificação do glicerol técnico, revelaram que a temperatura é uma variável preponderante no desempenho do processo de gasificação. À exceção do poder calorífico superior, para o qual se obteve uma ligeira diminuição de valores com o aumento da temperatura, os valores mais elevados dos parâmetros de gasificação foram obtidos para temperaturas superiores a 900 ºC. Esta temperatura parece ser determinante no modelo cinético de gasificação do glicerol, condicionando a composição do gás de produção obtido. Concluiu-se ainda que, na gama de caudais testada, o caudal de alimentação ao reator não teve influência no processo de gasificação. Os ensaios realizados para avaliar o efeito da razão de mistura permitiram verificar que, o aumento da adição de água à alimentação se traduz na redução do teor de CO e de CH4 e no aumento do teor de H2 e CO2, no gás de produção. Para a razão de mistura 25/75 foram obtidos valores de 1,3 para o rácio H2/CO para temperaturas superiores a 900 ºC. A influência da adição de água tornou-se mais evidente nos ensaios de gasificação realizados a temperaturas superiores a 900 ºC. Verificou-se um aumento da conversão de carbono, do rendimento de gás seco e da eficiência do gás frio e uma ligeira diminuição do poder calorífico e da potência disponível, no gás de produção. Para as razões de misturas 60/40 e 40/60 obtiveram-se resultados, para os parâmetros de gasificação, da mesma ordem de grandeza e com valores intermédios entre os obtidos para as razões de mistura 25/75 e 75/25. Porém, quanto maior o teor de água alimentado maior o consumo de energia associado à vaporização da água. Assim, o aumento do teor de água na mistura só apresentará interesse industrial se o objetivo passar pela produção de hidrogénio. Quanto ao efeito da adição de ar como agente de gasificação, os resultados obtidos dão indicação que se poderão potenciar algumas reações exotérmicas que contribuirão para a redução do consumo energético global do processo. Por outro lado, o gás de produção apresentou um rácio H2/CO interessante do ponto de vista da sua aplicação industrial, superior em 35 % ao verificado para a gasificação efetuada apenas na presença de vapor. À exceção do decréscimo no valor do poder calorífico superior do gás de produção, os restantes parâmetros estudados apresentaram a mesma ordem de grandeza, dos obtidos para o estudo da mesma razão de mistura na ausência de ar. Relativamente ao estudo da gasificação do glicerol bruto, obtiveram-se valores de rácio H2/CO e eficiência de gás frio mais elevados que os valores obtidos para a mesma razão de mistura usando glicerol técnico. Os demais parâmetros de gasificação avaliados mostraram-se semelhantes entre as duas matérias-primas, verificando-se apenas uma ligeira diminuição no valor do poder calorífico superior do gás produzido com glicerol bruto. Os resultados obtidos demonstram a possibilidade de valorização energética do glicerol bruto resultante da produção de biodiesel.