Modelo matemático de predicción 0-Dimensional de gasificación de biomasa de caña cubana en lecho fluidizado burbujeante

Autor: Esquivel Romero, Adrians; 

Tipo de documento: Tesis

Director/es: Jiménez Macías, EmilioSáenz-Díez Muro, Juan Carlos

Universidad: Universidad de La Rioja

Año: 2013 

Resumen: Las industrias azucareras modernas presentan un alto consumo energético, pero la posibilidad de utilización de bagazo y residuos agrícolas de la cosecha de la caña de azúcar como combustibles para generar energía útil proporciona cambios conceptuales considerables mediante la oportunidad de venta de electricidad excedente proveniente de una fuente renovable. Esta realidad conduce a inversiones en eficiencia energética y a nuevas formas de operación de las instalaciones eléctricas, con el objetivo de obtener mayores beneficios. El objetivo principal de este trabajo es efectuar un análisis técnico-económico de la operación de los procesos de una instalación de gasificación de lecho fijo burbujeante, permitiendo la propuesta de modelos que contribuyan al mejor desarrollo de esta actividad, teniendo en cuenta la mejor utilización de los componentes de estos sistemas, y la interacción con las redes eléctricas. Se intenta de esta forma establecer una referencia de gestión en la operación de las plantas sucroenergéticas, con el objeto de mejorar la rentabilidad en el manejo de los recursos disponibles de la caña de azúcar, como también en la producción óptima de azúcar, bioetanol, biogás y energía de cogeneración. Se han utilizado herramientas matemáticas para la formulación de un problema de optimización no lineal correspondiente al modelo de obtención de la composición del gas de síntesis en una instalación de gasificación. Se ha comprobado la utilidad del modelo matemático propuesto mediante su aplicación en diferentes análisis y escenarios de mercado en una planta de gasificación tipo, modelada en detalle con datos industriales de la planta de gasificación GUASCOR, ubicada en Vitoria. Los resultados muestran la posibilidad de aprovechamiento simultáneo del bagazo de caña y los residuos agrícolas de la cosecha de la caña para producir electricidad para exportar a la red, ambos determinantes en la maximización del beneficio económico. Entre las conclusiones más destacadas se encuentran: la utilidad del modelo de gestión óptima propuesto; la exportación de electricidad como un factor de equilibrio a la viabilidad económica industrial; y la contribución a revalorizar un material combustible que, en mucho de los casos, termina siendo desaprovechado sin utilizad industrial ninguna. ---- The modern sugar industries have a high energy consumption, but the possibility of using sugar cane bagasse and trash as fuel to generate useful energy provides significant conceptual changes through the opportunity to sell surplus electricity from a source renewable. This reality leads to investments in energy efficiency and new forms of operation of electrical installations, in order to make more profits. The main objective of this work is to carry out a technical and economic analysis of the operation processes of an bubbling fluidized bed gasification plant, allowing the proposal of models that will contribute to development of this activity, taking into account the best use of components of these systems, and interaction with electrical networks. Thereby attempting to establish a reference in the operation management of sugarcane energy plants in order to improve profitability in the management of the available resources of sugar cane, as well as in the optimum production of sugar, ethanol, biogas energy and cogeneration. Mathematical tools have been used for the formulation of a nonlinear optimization problem corresponding to the model of obtaining the final composition of the syngas in a gasification plant. It has been proven the usefulness of the proposed mathematical model through its application in different analyzes and market scenarios in a gasification plant type, modeled in detail with industrial data GUASCOR gasification plant, located in Vitoria. The results obtained show the possibility of simultaneous use of sugar cane bagasse and trash to produce electricity for export to the electrical network, both determinants on maximizing profit. Among the most prominent conclusions are: the usefulness of the optimal management model proposed, the export of electricity as a balancing factor to industrial economic viability, and the contribution to revalue a combustible material, in many cases, ends up being wasted without any industrial use.