Sistem gasifikasi biomassa

Jenis Sistem Gasifikasi Biomassa

Sistem gasifikasi bahan bakar biomassa diklasifikasikan berdasarkan faktor-faktor seperti lingkungan operasinya, desain reaktor, pra-perlakuan bahan baku, dan metode pengiriman untuk konstituen reaksi.

• Berdasarkan Lingkungan Operasi: Dua kategori utama gasifier ada berdasarkan apakah mereka berfungsi di bawah tekanan tinggi atau rendah. Kategori pertama terdiri dari gasifier tekanan tinggi, yang dirancang untuk beroperasi di bawah tekanan tinggi dan cocok untuk aplikasi industri berskala besar. Gasifier tekanan rendah lebih umum, menemukan aplikasi dalam proyek berskala kecil hingga menengah, dan beroperasi di bawah tekanan atmosfer.
• Berdasarkan Desain Reaktor: Biasanya, gasifier biomassa menggunakan model aliran ke atas, aliran ke bawah, aliran silang, atau tempat tidur fluida untuk mengubah biomassa menjadi bahan bakar. Gasifier aliran ke atas memiliki reaktor di mana gas diproduksi pada arah yang sama dengan aliran bahan baku. Bahan baku biomassa memasuki reaktor dari atas dan melewati zona pengeringan, pirolisis, arang, dan gasifikasi secara berurutan. Dalam gasifier aliran ke bawah, agen udara atau uap bergerak ke arah bawah bersama dengan biomassa. Dibandingkan dengan gasifier aliran ke atas, gasifier aliran ke bawah memiliki emisi tar yang lebih sedikit. Gasifier aliran silang mudah dibangun dan dioperasikan. Udara bergerak tegak lurus terhadap bahan baku biomassa; oleh karena itu, reaktor membutuhkan sedikit bahan baku. Gasifier tempat tidur fluida terjadi ketika serbuk gergaji atau partikel kecil digunakan sebagai bahan baku. Dalam reaktor tempat tidur fluida, ini terkadang dicampur dengan pasir untuk membentuk suspensi yang menyerupai fluida. Agen gasifikasi dalam gasifier tempat tidur fluida meliputi udara, oksigen, atau uap. Biomassa diproses menjadi gas di tempat tidur fluida, di mana partikel bersirkulasi.
• Berdasarkan Pra-Perlakuan Bahan Baku: Metode pengumpanan bahan baku ke dalam gasifier biomassa juga penting dalam pengoperasian sistem gasifikasi. Pengumpan sekrup paling cocok untuk bahan baku padat yang perlu disalurkan pada laju dan tekanan tertentu. Pengumpan gravitasi ideal untuk bahan baku dengan ukuran partikel besar. Stand gravitasi terfluidisasi cocok untuk bahan baku yang perlu dipanaskan dan dikeringkan sebelum memasuki gasifier. Bunker kedap udara ideal untuk penyimpanan dan pengumpanan biomassa dengan kepadatan curah yang lebih rendah.

Karena keluaran gas dari gasifier biomassa dapat digunakan untuk beberapa tujuan, termasuk pembangkitan tenaga, pemanasan, dan sebagai bahan baku untuk produksi kimia, jenis gasifier dan komposisi gas perlu disesuaikan dengan aplikasi yang dituju. Akibatnya, beberapa gasifier dirancang untuk menghasilkan syngas biomassa, sementara yang lain fokus pada pembangkitan biogas.

• Gasifier Syngas Biomassa: Gasifier ini biasanya menggunakan reaktor seperti tempat tidur tetap (aliran ke atas, aliran ke bawah, aliran silang), tempat tidur fluida, atau garam lebur, dan agen gasifikasi termasuk air, udara, atau uap.
• Gasifier Biogas Biomassa: Ketika bahan organik membusuk dalam lingkungan tanpa oksigen, biogas, yang sebagian besar terdiri dari metana, dihasilkan. Reaktor biogas adalah reaktor yang menghasilkan biogas. Mereka umumnya menggunakan model fermentasi basah atau kering. Peserta didik dapat menemukan bahwa gasifier biogas memiliki biaya operasional dan pemeliharaan yang lebih rendah daripada rekan-rekan syngas mereka. Namun demikian, biaya pasar produknya jauh lebih rendah.

Spesifikasi dan Pemeliharaan Sistem Gasifikasi Biomassa

Spesifikasi peralatan gasifikasi biomassa bergantung pada jenis biomassa yang digunakan, gasifier, reaktor, dan kapasitas serta tekanan yang akan dihasilkan produk.

• Tipe

  Ada tiga jenis gasifier: tiupan udara, tiupan oksigen, dan campuran uap dan oksigen. Yang pertama akan menghasilkan gas bahan bakar dengan kandungan energi yang lebih rendah, sedangkan dua yang terakhir akan menghasilkan gas dengan kandungan energi yang lebih tinggi.

• Reaktor

  Proses gasifikasi yang berbeda akan menggunakan reaktor yang berbeda. Yang utama adalah tempat tidur tetap, suspensi fluida dan garam lebur. Masing-masing unggul di area tertentu, seperti menjadi pilihan terbaik untuk pengumpanan biomassa padat atau mampu menangani berbagai biomassa dan memiliki efisiensi termal yang baik.

• Gas

  Gasifier biomassa residu tanaman menghasilkan gas produsen yang mengandung hidrogen, karbon monoksida, dan metana. Kandungan spesifik akan bergantung pada beberapa faktor, seperti jenis bahan biomassa, kandungan air, dan model gasifier serta kondisi pengoperasian.

• Keluaran panas dan tenaga

  Keluaran panas dan tenaga yang akan dihasilkan gasifier akan bergantung pada ukuran dan modelnya. Misalnya, gasifier tempat tidur tetap kecil dapat menghasilkan 5kWe listrik, sedangkan yang sedang menghasilkan antara 100 dan 400 kWe.

• Produksi biodiesel

  Beberapa gasifier digabungkan dengan unit transesterifikasi yang akan menghasilkan biodiesel. Jumlah biodiesel akan bergantung pada ukuran gasifier dan kondisi spesifik proses.

Pemeliharaan peralatan gasifikasi biomassa yang tepat akan memastikan waktu aktif dan efisiensi yang konsisten, serta umur peralatan yang panjang. Hal-hal penting yang perlu dilakukan untuk pemeliharaan adalah:

• Secara teratur periksa gasifier dan lihat komponen internal penting seperti reaktor, sistem pengumpanan, dan sistem pembersihan, pendinginan, dan pengkondisian gas untuk mendeteksi masalah seperti keausan, kerusakan, atau penyumbatan sejak dini dan mengatasinya.
• Pastikan semua bagian yang bergerak dari gasifier dilumasi dengan benar, terutama auger pengumpanan dan kipas, untuk mengurangi gesekan dan memastikan pengoperasian yang lancar.
• Jadikan pemantauan kinerja gasifikasi sebagai tugas rutin. Ini dapat dilakukan melalui analisis komposisi gas produsen dan keluaran energi untuk dengan cepat mengidentifikasi setiap penyimpangan dari hasil yang diharapkan.
• Bersihkan gasifier secara teratur, terutama komponen penghilang tar, karena penumpukan tar dapat menyumbat sistem dan mengurangi efisiensi.
• Patuhi jadwal pemeliharaan dan daftar tugas yang direkomendasikan dari produsen gasifier dan unit transesterifikasi.

Skenario Sistem Gasifikasi Biomassa

Teknologi gasifikasi biomassa memiliki beberapa aplikasi mulai dari sistem pembangkit perjalanan hingga aplikasi jaringan besar. Berikut adalah beberapa penggunaan umum sistem energi gasifikasi biomassa.

• Memberdayakan Industri

  Gasifikasi biomassa menyediakan metode berkelanjutan bagi industri untuk mendapatkan energi. Beberapa bisnis industri di seluruh dunia menggabungkan teknologi ini ke dalam portofolio energinya, terutama di sektor baja, semen, kimia, dan kertas. Penerapan gasifikasi biomassa diharapkan dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil di sektor-sektor ini karena mereka menggunakan biomassa sebagai bahan baku atau produk limbah. 

• Pembangkitan Tenaga

  Sistem gasifikasi biomassa dapat menghasilkan tenaga melalui berbagai teknik seperti pembangkit tenaga panas dan daya gabungan (CHP), pembangkit tenaga siklus gabungan gasifikasi terpadu (IGCC), atau pembangkit turbin gas mandiri. Lebih lanjut, itu dapat digabungkan dengan sumber energi terbarukan lainnya, seperti energi surya, untuk menciptakan campuran energi yang stabil dan bersih. Oleh karena itu, mereka dapat digunakan untuk solusi pembangkitan listrik terdistribusi di lokasi, integrasi mikrogrid, tenaga pedalaman daerah terpencil, atau pembangkitan energi inti yang terhubung ke jaringan.

• Memproduksi Hidrogen

  Gasifikasi biomassa dapat digunakan untuk membuat hidrogen, yang merupakan pembawa energi bersih masa depan. Hidrogen dari gasifikasi biomassa memiliki prospek besar untuk digunakan dalam sel bahan bakar, transportasi, dan aplikasi penyimpanan energi. Potensinya juga terletak pada produksi amonia untuk pupuk atau dalam penyulingan dan manufaktur kimia.

• Penggunaan dan Penyimpanan Karbon (CCUS)

  Gasifikasi biomassa merupakan teknik yang menjanjikan untuk penggunaan dan penyimpanan karbon (CCUS). Metode ini meliputi pembuangan karbon dioksida (CO2) dari gas produsen gasifikasi dan menyimpannya CO2, yang dapat digunakan untuk meningkatkan pemulihan minyak (EOR) atau digunakan dalam pembuatan produk berbasis karbon yang berharga.

• Produksi Panas

  Gasifikasi biomassa dapat digunakan untuk produksi panas dalam industri, pemanasan distrik, dan aplikasi pemulihan panas sisa, sehingga meningkatkan efisiensi konversi energi.

• Bahan Bakar Transportasi

  Gasifikasi biomassa memiliki potensi besar dalam produksi bahan bakar transportasi, khususnya biofuel. Proses ini melibatkan konversi biomassa menjadi syngas, dari mana biofuel cair seperti etanol, butanol, dan biodiesel dapat diproduksi. Biofuel ini dapat digunakan sebagai pengganti langsung untuk bahan bakar fosil konvensional di sektor transportasi, berkontribusi pada dekarbonisasi dan mengurangi ketergantungan pada sumber daya yang tidak terbarukan.

Cara Memilih Sistem Gasifikasi Biomassa

Memilih sistem gasifikasi biomassa yang tepat untuk kebutuhan bisnis memerlukan pertimbangan matang terhadap sejumlah faktor, termasuk teknologi, kompatibilitas bahan baku, ukuran dan kapasitas, efisiensi, emisi, kelayakan ekonomi, potensi integrasi, keahlian pemasok, kepatuhan peraturan, dan keberlanjutan jangka panjang.

Teknologi Gasifier Biomassa telah meningkat sejalan dengan meningkatnya fokus pada keberlanjutan lingkungan dan sumber energi netral karbon. Akibatnya, berbagai model gasifier biomassa saat ini tersedia untuk memenuhi berbagai kebutuhan bisnis. Memilih yang paling cocok akan sangat penting untuk memastikan pasokan gas yang andal dan proses gasifikasi yang sukses.

Efisiensi sistem gasifikasi biomassa ditentukan oleh kemampuannya untuk mengubah biomassa menjadi gas produsen dan pembakaran gas produsen berikutnya untuk menghasilkan energi. Memilih gasifier dengan efisiensi konversi yang tinggi yang dapat secara efektif memanfaatkan bahan baku biomassa yang dipilih sangatlah penting.

Emisi sistem gasifikasi sangat penting untuk mempertahankan kepatuhan lingkungan dan tanggung jawab sosial, sehingga memilih sistem yang dapat meminimalkan emisi partikel, karbon monoksida, senyawa sulfur, nitrogen oksida, dan senyawa organik mudah menguap sangat penting.

Kelayakan ekonomi sistem gasifikasi biomassa mempertimbangkan investasi modal awal, biaya operasional dan pemeliharaan, dan potensi pendapatan dari produksi energi atau biaya pembuangan untuk menerima limbah biomassa di fasilitas gasifikasi.

Gasifier biomassa yang dipilih idealnya harus diintegrasikan ke dalam proses energi, pengelolaan limbah, atau industri yang ada untuk meminimalkan gangguan dan memaksimalkan sinergi.

Penting untuk memilih sistem yang berkelanjutan yang akan efisien energi dan bahan baku dalam jangka panjang. Gasifier yang dipilih harus memiliki konstruksi yang tahan lama dan dirancang dengan baik untuk memastikan layanan yang andal selama bertahun-tahun.

T&J

T1: Apa saja tantangan dari sistem gasifikasi biomassa?

J1: Tantangan utama dari sistem gasifikasi biomassa adalah variabilitas bahan baku, kompleksitas teknis, kelayakan ekonomi, emisi polutan udara, dan efisiensi gasifikasi biomassa. Karena sifat organiknya, biomassa mungkin berbeda dalam kandungan air, kadar abu, dan nilai pemanasan. Ketidakkonsistenan seperti itu dapat memengaruhi proses gasifikasi, kualitas produk akhir, dan kinerja peralatan gasifikasi. Lebih lanjut, meskipun teknologi gasifikasi biomassa telah matang, ilmu dan tekniknya masih menghadirkan berbagai tantangan teknis. Ini termasuk mencapai efisiensi konversi yang ideal, mengendalikan komposisi gas, dan mengoptimalkan suhu reaksi.

T2: Dapatkah sistem gasifikasi biomassa ditingkatkan atau diturunkan skalanya?

J2: Ya, sistem gasifikasi biomassa dapat ditingkatkan atau diturunkan skalanya agar sesuai dengan aplikasi dan kebutuhan kapasitas tertentu. Baik sistem gasifikasi biomassa berskala besar maupun yang berskala kecil memiliki manfaatnya dan kesesuaiannya untuk tujuan yang berbeda.

T3: Apa saja produk sampingan dari sistem gasifikasi biomassa?

J3: Produk sampingan dari sistem gasifikasi biomassa termasuk tar, abu, dan biomassa yang tidak bereaksi. Beberapa mungkin memproses lebih lanjut atau memanfaatkan produk sampingan ini, sementara yang lain mungkin membuangnya dari sistem.