Modelado Computacional en Procesos de Gasificación de Residuos Sólidos Urbanos Incluyendo Escoria Fundida
Autores: Soon, Genevieve; Zhang, Hui; Law, Adrian Wing-Keung; Yang, Chun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado Computacional en Procesos de Gasificación de Residuos Sólidos Urbanos Incluyendo Escoria Fundida
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Gestión y eliminación de residuos
Palabras clave
Formulación
Modelo CFD-DEM
CD-MELT
Reciclaje de escorias
Simulaciones de gasificación
Escoria líquida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La formulación del modelo CFD-DEM, CD-MELT, se establece en este estudio para incluir procesos no isotérmicos de tres fases con combustión y fusión simultáneas para simulaciones de gasificación. Para demostrar la capacidad del modelo, se utiliza CD-MELT para evaluar la necesidad de reciclaje de escoria para la fusión no isotérmica de residuos sólidos municipales (RSM) en una instalación de investigación prototipo de conversión de residuos en energía. La simulación abarca todo el proceso de gasificación por escorificación en lecho fijo, incluyendo reacciones químicas y fusión de RSM y escoria. Con el fin de evaluar la necesidad de reciclaje de escoria, se realizan comparaciones para los dos casos de con y sin reciclaje, en términos de la masa de escoria, fracción de volumen de escoria líquida, composición del gas de salida y distribución de temperatura en el gasificador. Los resultados de la predicción permiten rastrear la escoria líquida fundida a medida que permea a través del lecho compacto por primera vez en la literatura, hasta donde sabemos, lo cual es crucial para abordar consideraciones de diseño como la distribución de la temperatura del lecho y la ubicación óptima para los orificios de extracción de escoria en la parte inferior, así como el posible taponamiento de escoria dentro del medio poroso. El modelo también predice una permeación de escoria desigual e intermitente a través del lecho compacto sin el reciclaje, y proporciona una explicación plausible para la experiencia de los operadores sobre por qué el reciclaje de escoria es importante para la estabilidad del proceso. Finalmente, la temperatura de salida de escoria predicha utilizando el enfoque CFD propuesto también concuerda bien con los datos de medición publicados en un estudio de caso anterior para la misma instalación.
Descripción
La formulación del modelo CFD-DEM, CD-MELT, se establece en este estudio para incluir procesos no isotérmicos de tres fases con combustión y fusión simultáneas para simulaciones de gasificación. Para demostrar la capacidad del modelo, se utiliza CD-MELT para evaluar la necesidad de reciclaje de escoria para la fusión no isotérmica de residuos sólidos municipales (RSM) en una instalación de investigación prototipo de conversión de residuos en energía. La simulación abarca todo el proceso de gasificación por escorificación en lecho fijo, incluyendo reacciones químicas y fusión de RSM y escoria. Con el fin de evaluar la necesidad de reciclaje de escoria, se realizan comparaciones para los dos casos de con y sin reciclaje, en términos de la masa de escoria, fracción de volumen de escoria líquida, composición del gas de salida y distribución de temperatura en el gasificador. Los resultados de la predicción permiten rastrear la escoria líquida fundida a medida que permea a través del lecho compacto por primera vez en la literatura, hasta donde sabemos, lo cual es crucial para abordar consideraciones de diseño como la distribución de la temperatura del lecho y la ubicación óptima para los orificios de extracción de escoria en la parte inferior, así como el posible taponamiento de escoria dentro del medio poroso. El modelo también predice una permeación de escoria desigual e intermitente a través del lecho compacto sin el reciclaje, y proporciona una explicación plausible para la experiencia de los operadores sobre por qué el reciclaje de escoria es importante para la estabilidad del proceso. Finalmente, la temperatura de salida de escoria predicha utilizando el enfoque CFD propuesto también concuerda bien con los datos de medición publicados en un estudio de caso anterior para la misma instalación.