Biomass gasification represents one of the most promising renewable energy, but some concerns still limit its diffusion. In order to enhance this technology, many solutions have been found during the years, but they are mostly empirical due to the absence of a detailed literature on this topic. The aim of the work is to approach the operating gasification lines in a more theoretical way to better understand their behaviour. The plant of the company “Legno Energia S.R.L.” provided support and data from the gasification lines. The work analyses different portion of the plant: first, the gasification reactor is analysed through a simple thermodynamic model of a downdraft fixed bed gasifier. After that, taking data directly from the plant, a statistical approach is applied to evaluate if significant correlations are present between the main variables using the software Minitab. This is done with all the plant variables to identify new problematic or verify the ones found during the operations. In the end, some critical sections of the plant are studied using a flow simulator to verify their efficiency or to study if a new configuration is viable. For the reactor modelling, result comparable to the experimental ones from literature are obtained, verifying the model and obtaining a powerful instrument able to predict the outputs for variations in the inlet variables. Concerning the statistical analysis, despite an extreme variability of the biomass feed is present, correlations are observed between the variables, increasing the knowledge of plant and providing a useful tool for analysis. For the last topic studied, an optimized model was obtained for the engine air mixer and the air mixer of the hot filter while the study about the insertion of a new typology of filter has given positive results encouraging its use.
10 SOMMARIO La gassificazione della biomassa rappresenta una delle più promettenti fonti di energia rinnovabile, ma alcune preoccupazioni limitano tutt’oggi la sua diffusione. Per il miglioramento di questa tecnologia, molte soluzioni sono state trovate durante gli anni ma sono quasi tutte di carattere empirico, a causa dell’assenza di una letteratura dettagliata a riguardo. L’obiettivo di questo lavoro è di approcciare le linee operative di gassificazione in un modo più teorico per comprendere meglio il loro comportamento. L’impianto della compagnia “Legno Energia S.R.L.” ha garantito il supporto e i dati necessari, provenienti dalle linee di gassificazione. Il lavoro analizza diverse porzioni dell’impianto: in primo luogo, il reattore di gassificazione è stato analizzato attraverso un semplice modello termodinamico di un gassificatore “downdraft” a letto fisso. Dopodiché, ottenendo dati direttamente dall’impianto, è stato applicato un approccio statistico per valutare se fossero presenti correlazioni significative tra le principali variabili utilizzando il software Minitab. Questo lavoro è stato fatto per tutte le variabili dell’impianto per identificare nuove problematiche o verificare quelle riscontrate durante le operazioni. Infine, alcune parti critiche dell’impianto sono state studiate utilizzando un simulatore per verificare la loro efficienza o per studiare se una nuova configurazione risulta essere attuabile. Per la modellazione del reattore, risultati comparabili a quelli sperimentali provenienti dalla letteratura sono stati ottenuti, verificando il modello e ottenendo uno strumento potente capace di predire le variabili in uscita per variazioni in quelle di entrata. Per quanto riguarda l’analisi statistica, nonostante sia presenta un’estrema variabilità nella biomassa alimentata, delle correlazioni sono state osservate tra le variabili, migliorando la conoscenza dell’impianto e fornendo un utile strumento di analisi statistica. Per quanto riguarda l’ultimo argomento analizzato, un modello ottimizzato è stato ottenuto per il miscelatore dell’aria del motore e per quello del filtro a caldo mentre lo studio sull’inserimento di una nuova tipologia di filtro guardia ha dato risultati positivi e incoraggianti.
Investigation of a biomass gasification plant : statistical analysis and optimization
GALIZZI, MATTEO
2018/2019
Abstract
Biomass gasification represents one of the most promising renewable energy, but some concerns still limit its diffusion. In order to enhance this technology, many solutions have been found during the years, but they are mostly empirical due to the absence of a detailed literature on this topic. The aim of the work is to approach the operating gasification lines in a more theoretical way to better understand their behaviour. The plant of the company “Legno Energia S.R.L.” provided support and data from the gasification lines. The work analyses different portion of the plant: first, the gasification reactor is analysed through a simple thermodynamic model of a downdraft fixed bed gasifier. After that, taking data directly from the plant, a statistical approach is applied to evaluate if significant correlations are present between the main variables using the software Minitab. This is done with all the plant variables to identify new problematic or verify the ones found during the operations. In the end, some critical sections of the plant are studied using a flow simulator to verify their efficiency or to study if a new configuration is viable. For the reactor modelling, result comparable to the experimental ones from literature are obtained, verifying the model and obtaining a powerful instrument able to predict the outputs for variations in the inlet variables. Concerning the statistical analysis, despite an extreme variability of the biomass feed is present, correlations are observed between the variables, increasing the knowledge of plant and providing a useful tool for analysis. For the last topic studied, an optimized model was obtained for the engine air mixer and the air mixer of the hot filter while the study about the insertion of a new typology of filter has given positive results encouraging its use.File | Dimensione | Formato | |
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