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Modelling and simulation of downdraft biomass gasifier: Issues and challenges
Biomass & Bioenergy ( IF 6 ) Pub Date : 2022-06-02 , DOI: 10.1016/j.biombioe.2022.106483
Zeba Naaz , M.R. Ravi , Sangeeta Kohli

Modelling of a downdraft biomass gasifier involves modelling of several phenomena such as drying, pyrolysis, thermochemical reactions, fluid and solid flow and heat transfer. Transient modelling of such a gasifier taken up in the present work is more challenging due to widely different time scales of the phenomena leading to stiff equations which are highly non-linear. Transient modelling also requires selection of suitable global reactions and their kinetic constants. The kinetic data presented by different researchers for several of the important reactions were found to have inconsistencies in values and units, which posed a major challenge and had to be resolved through careful tracing back of the data to original references. There are also uncertainties in the value of specific surface area of char, which is a very important factor in modelling rates of heterogenous reactions. Most of the issues and challenges faced in transient modelling of a gasifier have not been discussed in the literature. The method of igniting the gasifier for transient simulation is another aspect on which literature is silent, as is the case with modelling radiation in the packed bed of such gasifiers. The present work highlights these issues and challenges in the context of development of a 1D transient model of a downdraft biomass gasifier along with a discussion on the approach used for addressing them. The simulations from the model developed with careful choice of information from the literature show good agreement with experimental results reported in the literature.



中文翻译:

下吸式生物质气化炉的建模与仿真:问题与挑战

下吸式生物质气化炉的建模涉及对几种现象的建模,例如干燥、热解、热化学反应、流体和固体流动以及热传递。由于现象的时间尺度差异很大,导致了高度非线性的僵硬方程,因此目前工作中采用的这种气化器的瞬态建模更具挑战性。瞬态建模还需要选择合适的全局反应及其动力学常数。不同研究人员为几个重要反应提供的动力学数据被发现在数值和单位上存在不一致,这构成了重大挑战,必须通过仔细追溯数据到原始参考来解决。炭的比表面积值也存在不确定性,这是模拟多相反应速率的一个非常重要的因素。在气化炉的瞬态建模中面临的大多数问题和挑战在文献中都没有讨论过。点燃用于瞬态模拟的气化器的方法是文献未提及的另一个方面,如在此类气化器的填充床中模拟辐射的情况。目前的工作在开发下吸式生物质气化器的一维瞬态模型的背景下突出了这些问题和挑战,并讨论了用于解决这些问题的方法。通过仔细选择文献中的信息开发的模型的模拟与文献中报道的实验结果非常吻合。在气化炉的瞬态建模中面临的大多数问题和挑战在文献中都没有讨论过。点燃用于瞬态模拟的气化器的方法是文献未提及的另一个方面,如在此类气化器的填充床中模拟辐射的情况。目前的工作在开发下吸式生物质气化器的一维瞬态模型的背景下突出了这些问题和挑战,并讨论了用于解决这些问题的方法。通过仔细选择文献中的信息开发的模型的模拟与文献中报道的实验结果非常吻合。在气化炉的瞬态建模中面临的大多数问题和挑战在文献中都没有讨论过。点燃用于瞬态模拟的气化器的方法是文献未提及的另一个方面,如在此类气化器的填充床中模拟辐射的情况。目前的工作在开发下吸式生物质气化器的一维瞬态模型的背景下突出了这些问题和挑战,并讨论了用于解决这些问题的方法。通过仔细选择文献中的信息开发的模型的模拟与文献中报道的实验结果非常吻合。就像在这种气化器的填充床中模拟辐射一样。目前的工作在开发下吸式生物质气化器的一维瞬态模型的背景下突出了这些问题和挑战,并讨论了用于解决这些问题的方法。通过仔细选择文献中的信息开发的模型的模拟与文献中报道的实验结果非常吻合。就像在这种气化器的填充床中模拟辐射一样。目前的工作在开发下吸式生物质气化器的一维瞬态模型的背景下突出了这些问题和挑战,并讨论了用于解决这些问题的方法。通过仔细选择文献中的信息开发的模型的模拟与文献中报道的实验结果非常吻合。

更新日期:2022-06-03
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