Performance modelling and validation of biomass gasifiers for trigeneration plants

Abstract

This thesis develops a simple but rigorous model for simulation, design and preliminary evaluation of trigeneration plants based on biomass gasification. It includes a review and study of various models proposed for the biomass gasification process and different plant configurations. A modified thermodynamic equilibrium model is developed for application to real processes that do not reach equilibrium. In addition, two artificial neural network models, based on experimental published data, are also developed: one for BFB gasifiers and one for CFB gasifiers. Both models offer the opportunity to evaluate the influence of variations of biomass and operating conditions on the quality of gas produced. The different models are integrated into the global model of a small-medium scale biomass gasification trigeneration plant proposing three different configurations for the generation of electricity, heat and cold. These configurations are applied to a case study of the ST-2 polygeneration plant foreseen inCerdanyola del Valles.Esta tesis desarrolla un modelo sencillo pero riguroso de plantas de trigeneración con gasificación de biomasa para su simulación, diseño y evaluación preliminar. Incluye una revisión y estudio de diferentes modelos propuestos para el proceso de gasificación de biomasa.Desarrolla un modelo modificado de equilibrio termodinámico para su aplicación a procesos reales que no alcanzan el equilibrio así comodos modelos de redes neuronales basados en datos experimentales publicados: uno para gasificadores BFB y otro para gasificadores CFB. Ambos modelos, ofrecen la oportunidad de evaluar la influencia de las variaciones de la biomasa y las condiciones de operación en la calidad del gas producido. Estos modelos se integran en el modelo de la planta de trigeneración con gasificación de biomasa de pequeña-mediana escala y se proponen tres configuraciones para la generación de electricidad, frío y calor. Estas configuraciones se aplican a la planta de poligeneración ST-2 prevista en Cerdanyola del Vallés