BR102012020441A2

BR102012020441A2 - Sistema de gaseificação de biomassa

Info

Publication number: BR102012020441A2
Application number: BRBR102012020441-0A
Authority: BR
Inventors: Niraj Kumar Mishra
Original assignee: Gen Electric Campany
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-03-18
Also published as: US9458398B2; BR102012020441B1; US20130047573A1

Abstract

SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA São fornecidos sistemas de gaseificação de biomassa que incluem um reator configurado para gaseificar um combustivel de biomassa seco na presença de ar para gerar gás produzido. Os sistemas de gaseificação de biomassa também podem incluir um trocador de calor adaptado para transferir calor do gás produzido para uma matéria-prima de biomassa para produzir o combustivel de biomassa seco e gás produzido resfriado.

Description

“SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA”

Antecedentes da Invenção

O assunto divulgado no presente pedido refere-se geralmente a sistemas de gaseificação, e mais especificamente, a sistemas de recuperação de calor para sistemas de gaseificação de biomassa.

Gaseificação é um processo que é frequentemente empregado em diversas indústrias e aplicações para conversão de um tipo de combustível inferior, menos facilmente utilizável, em uma forma superior de combustível. Por exemplo, sistemas de gaseificação de biomassa são utilizados em uma 10 variedade de tipos de plantas de geração de energia para converter biomassa em uma forma mais combustível, citado como gás produzido. Em alguns sitemas, o gás produzido pode ser queimado por um motor para produzir eletricidade. Em outros sistemas, o gás produzido pode ser usado para gerar calor ou gerar o substituto do gás natural (SNG).

Muito frequentemente, o gás produzido é um tipo de gás de

síntese (syngas), formado pela temperatura relativamente baixa de gaseificação de biomassa, tipicamente na presença de ar. O gás produzido inclui gases combustíveis, como monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, metano e nitrogênio, e pode ser queimado para gerar energia. Além 20 disso, o gás produzido pode ser utilizado para fazer metanol, amônia, e diesel combustível através de conhecidos processos catalíticos comerciais. Dessa maneira, várias formas de resíduos orgânicos, como madeira, fibra da casca do coco e álcoois combustíveis, podem ser gaseificados para utilização na produção de eletricidade para uma variedade de aplicações a jusante. No 25 entanto, antes de sua utilização em um sistema de geração de energia, o gás produzido pode precisar ser resfriado para gerar uma mistura de gás que tem uma temperatura adequada para combustão. Para esse fim, muitos sistemas atuais utilizam um sistema de refrigeração e limpeza para remover calor a partir do gás produzido. No entanto, esse arranjo impõe uma exigência de carga de refrigeração substancial nos componentes do sistema de refrigeração e limpeza (por exemplo, purificadores, filtros, etc.) e o calor removido é frequentemente descartado como resíduo.

Breve Descrição da Invenção

Certas realizações comensuráveis no escopo com a invenção reivindicada originalmente estão resumidas abaixo. Essas realizações não são se limitam ao escopo da invenção reivindicada, mas de preferência, essas realizações são destinadas a oferecer somente um breve resumo de formas 10 possíveis de invenção. De fato, a invenção pode englobar uma variedade de formas que podem ser similares ou diferentes das realizações estabelecidas abaixo.

Em uma primeira realização, um sistema de gaseificação de biomassa inclui um reator adaptado para gaseificar um combustível de 15 biomassa seco na presença de ar para gerar gás produzido. O sistema de gaseificação de biomassa também inclui um trocador de calor adaptado para transferir calor do gás produzido para uma matéria-prima de biomassa para produzir o combustível de biomassa seco e gás produzido resfriado.

Em uma segunda realização, um sistema de gaseificação de 20 biomassa inclui um reator adaptado para gaseificar um combustível de biomassa seco na presença de ar para gerar gás produzido. O reator inclui uma entrada de ar primária adaptada para direcionar uma corrente primária de ar para uma seção de alimentação do reator e uma entrada de ar secundária adaptada para direcionar uma corrente de ar aquecida em uma zona de reação 25 do reator. O sistema de gaseificação de biomassa também inclui um primeiro trocador de calor adaptado para transferir calor a partir do gás produzido de uma terceira corrente de ar para produzir gás produzido resfriado e a corrente de ar aquecida. Em uma terceira realização, um sistema de gaseificação de biomassa inclui um reator adaptado para gaseificar um combustível de biomassa seco na presença de ar para gerar gás produzido. O sistema de gaseificação de biomassa também inclui um vaso disposto em volta de um 5 ciclone para criar um volume interior entre o ciclone e o vaso e adaptado para transferir calor do gás produzido que entra no ciclone para uma matéria-prima de biomassa contida dentro do volume interior para produzir o combustível de biomassa seco e gás produzido resfriado.

Breve Descrição das Figuras Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente

invenção serão melhor entendidas quando a descrição detalhada a seguir for lida com referência às figuras que acompanham, na qual, caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo das figuras, em que:

A Figura 1 é um diagrama de blocos de uma realização de um sistema de gaseificação de biomassa, que emprega calor do gás produzido para secar uma matéria-prima de biomassa e gerar ar aquecido para um gaseificador de biomassa a montante de um ciclone de acordo com as técnicas atuais;

A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma realização de um sistema de gaseificação de biomassa, que emprega calor do gás produzido para secar uma matéria-prima de biomassa e gerar ar aquecido para um gaseificador de biomassa a jusante de um ciclone de acordo com as técnicas atuais;

A Figura 3 é um diagrama de blocos de outra realização de um sistema de gaseificação de biomassa, que emprega calor do gás produzido para secar uma matéria-prima de biomassa e gerar ar aquecido para um gaseificador de biomassa a montante de um ciclone de acordo com as técnicas atuais; A Figura 4 é um diagrama de blocos de outra realização de um sistema de gaseificação de biomassa, que emprega calor do gás produzido para secar uma matéria-prima de biomassa e gerar ar aquecido para um gaseificador de biomassa a jusante de um ciclone de acordo com as técnicas atuais;

A Figura 5 é um diagrama de blocos de uma realização de um sistema de gaseificação de biomassa que emprega calor a partir do gás produzido para gerar ar aquecido para um gaseificador de biomassa de acordo com as técnicas atuais; e A Figura 6 é um diagrama de blocos de uma realização de um

sistema de gaseificação de biomassa que emprega calor a partir do gás produzido para secar uma matéria-prima de biomassa de acordo com as técnicas atuais.

Descrição Detalhada da Invenção

Uma ou mais realizações específicas da presente invenção serão

descritas abaixo. Em um esforço para fornecer uma descrição concisa dessas realizações, todas as características de uma implementação real podem não estar descritas no relatório descritivo. Deveria ser apreciado que no desenvolvimento de qualquer uma dessas implementações reais, como em 20 qualquer projeto de engenharia ou de produto, inúmeras decisões de implementações específicas, devem ser tomadas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, como conformidade com as restrições relacionadas ao sistema e relacionadas aos negócios, as quais podem variar de uma implementação para outra. Além disso, deveria ser apreciado que esse 25 esforço de desenvolvimento talvez seja complexo e demorado, mas mesmo assim seria uma tarefa de rotina de projeto, fabricação e produção para técnicos no assunto terem os benefícios dessa divulgação.

Ao introduzir elementos de várias realizações da presente invenção, os artigos “um/uma", “a/o” e “dito/dita” destinam-se a significar que há um ou mais dos elementos. Os termos “compreendendo”, “incluindo” e “tendo” se destinam a ser inclusivos e significam que podem ter elementos adicionais para além dos elementos listados.

As realizações divulgadas são direcionadas para sistemas de

gaseificação de biomassa que empregam calor a partir do gás produzido para secar matéria-prima de biomassa para o gaseificador de biomassa e/ou para gerar ar aquecido para o gaseificador de biomassa. Utilizando calor a partir do gás produzido para processar dentro do sistema de gaseificação de biomassa, 10 a eficiência global do processo de gaseificação pode ser aumentada. Por exemplo, em certas realizações, o gás produzido que sai do gaseificador de biomassa tem uma temperatura relativamente alta (por exemplo, aproximadamente 400°C a aproximadamente 600°C). A alta temperatura do gás produzido é subsequentemente resfriada para uma temperatura mais baixa 15 (por exemplo, aproximadamente 150°C) antes de sua utilização para geração de energia ou outro processo a jusante. Ao invés de expelir o calor para a atmosfera como resíduo quente, o calor do gás produzido pode ser empregado dentro do sistema de gaseificação de biomassa, aumentando através disso a eficiência do sistema de gaseificação. Em particular, o diferencial de calor entre 20 o gás quente produzido que sai do gaseificador e o gás produzido resfriado que sai do trocador de calor pode ser utilizado para secar biomassa que serve como matéria-prima para o gaseificador e/ou para pré-aquecer ar para o gaseificador. Como tal, as características precedentes de realizações presentemente divulgadas podem oferecer vantagens distintas sobre os 25 tradicionais sistemas de gaseificação de biomassa que tipicamente não utilizam o calor removido, desse modo permitindo que o excesso de calor se torne resíduo.

De acordo com certas realizações, os sistemas de gaseificação de biomassa incluem um ou mais trocadores de calor para transferir calor do gás produzido ao ar para o gaseificador e/ou para a matéria-prima da biomassa secar a matéria-prima da biomassa. Os trocadores de calor divulgados podem ser utilizados em sistemas de gaseificação de biomassa para remover calor a 5 partir do gás produzido a montante e/ou a jusante a partir de um equipamento de remoção de particulado, como ciclones e purificadores que removem particulados a partir do gás produzido. Além disso, em certas realizações, os trocadores de calor podem ser integrados com o equipamento de remoção de particulado. Os trocadores de calor podem ser projetados para diretamente ou 10 indiretamente, transferir calor a partir do gás produzido para outras áreas do sistema de gaseificação de biomassa. Por exemplo, um trocador de calor pode ser empregado para transferir calor a partir do gás produzido para outro fluido, como o ar, que é direcionado através da matéria-prima da biomassa e/ou direcionado para o gaseificador de biomassa. Em outro exemplo, o gás

produzido pode ser direcionado através da camisa de um vaso que contém a matéria-prima da biomassa. Em ainda outro exemplo, a matéria-prima da biomassa pode ser exposta diretamente ao gás produzido. Novamente, essas e outras características das realizações divulgadas podem oferecer benefícios que surgem a partir da recuperação de calor armazenado no gás produzido, ao 20 invés de descartar o calor como resíduo. Por exemplo, em realizações específicas, através da remoção e utilização do calor a partir do gás produzido para reduzir o teor de umidade da biomassa, o processo de gaseificação pode ser otimizado para produzir syngas que tem um alto valor calorífico. Em outro exemplo, através da utilização do calor a partir do gás produzido para pré- 25 aquecer o ar que entra no gaseificador de biomassa, a carga sobre outros sistemas de aquecimento usados para pré-aquecer o ar pode ser reduzida.

Voltando agora para as figuras, a Figura 1 descreve um sistema de gaseificação de biomassa 10 que é configurado para converter termicamente biomassa em uma forma de combustível gasoso mais útil (ou seja, uma forma de combustível que pode ser economicamente utilizada com elevados níveis de recuperação de energia) e, subsequentemente, limpar e resfriar o combustível gasoso produzido através do processo de conversão 5 térmico. Para esse fim, o sistema de gaseificação de biomassa 10 inclui uma unidade de preparação de matéria-prima 14, um gaseificador de biomassa 16, um subsistema de limpeza e resfriamento 18, e um sistema de geração de energia 20. O subsistema de limpeza e resfriamento 18 inclui um trocador de calor 22, um vaso 24, um ciclone 26, um primeiro purificador 28, um segundo 10 purificador 30, um terceiro purificador 32, um soprador 34, um flare 36 e uma unidade de filtro 38. São fornecidos vários condutos que conectam esses componentes do sistema de gaseificação de biomassa 10 juntos, através disso permitindo fluxo de fluido entre os componentes, conforme descrito em detalhe abaixo. Além disso, embora o subsistema de limpeza e resfriamento 18 15 ilustrado inclua o trocador de calor 22, o vaso 24, o ciclone 26, e três purificadores 28, 30 e 32, em outras realizações, o tipo e/ou configuração de equipamento incluso no subsistema de limpeza e resfriamento 18 pode variar. Por exemplo, em outras realizações, podem ser incluídos múltiplos ciclones, podem ser incluídos diferentes números de purificadores ou podem ser 20 omitidos purificadores e/ou ciclones. Além disso, em certas realizações, o subsistema de limpeza e resfriamento 18 pode incluir múltiplos trocadores de calor 22 e/ou recipientes 24 que podem estar dispostos em série ou em paralelo para transferir calor a partir do gás quente produzido do gaseificador

16 e para transferir calor a partir do gás produzido para a secagem de biomassa e/ou o aquecimento de um fluido desejado (por exemplo, ar), conforme descrito em mais detalhes abaixo.

Durante a operação do sistema de gaseificação de biomassa 10, biomassa, conforme indicado pela seta 40, é utilizada como uma fonte de energia natural para gerar uma forma de combustível mais facilmente utilizável, como gás produzido. Para esse fim, a biomassa 40 pode pegar a forma de qualquer material natural ou orgânico que tem um conteúdo de energia molar. Por exemplo, a biomassa 40 pode ser um vegetal ou qualquer material 5 derivado de resíduo de um vegetal, como serragem, resíduo de madeira ou resíduo agrícola. Mais especificamente, a biomassa 40 pode incluir uma ou mais palha de alfafa, palha de feijão, palha de cevada, lasca de coco, casca de coco, espiga de milho, forragem de milho, caule de algodão, caroço de pêssego, turfa, caroço de ameixa, casca de arroz, açafrão, cana de açúcar, 10 casca de noz, palha, blocos de madeira, lascas de madeira ou qualquer outro material de alimentação orgânico adequado.

Conforme discutido abaixo, a biomassa 40, em uma forma não processada, pode ter um teor de umidade que excede um nível desejado para conversão eficiente de energia durante operação da gaseificação 16. Por 15 exemplo, em uma realização, a biomassa não processada pode ser madeira tendo um teor de umidade entre aproximadamente 10% e aproximadamente 30% e o teor de umidade desejado para desempenho eficiente do gaseificador pode ser menor que aproximadamente 10%. Devido a composição do gás produzido que é gerado no gaseificador de biomassa 16 e propriedades das 20 reações de gaseificação podem ser dependentes do teor de umidade da forma de combustível da biomassa, pode ser vantajoso reduzir o teor de umidade da biomassa antes de entrar no gaseificador 16. Por exemplo, combustível adicional pode ser empregado dentro do gaseificador 16 para evaporar o excesso de umidade na biomassa que tem um alto teor de umidade, desse modo impõe uma 25 carga de calor adicional que pode afetar o desempenho do gaseificador. Ao utilizar o conteúdo de calor do gás quente produzido para secar a biomassa antes dela ser fornecida para o gaseificador 16, a eficiência de conversão de energia média do gaseificador pode ser aumentada. Isto é, o valor calórico da biomassa pode ser aprimorado por secagem da biomassa, aumentado através disso a eficiência de conversão de energia do gaseificador 16.

Durante a operação, a biomassa 40 é introduzida no gaseificador de biomassa 16 através da unidade de preparação de matéria-prima 14.

Dependendo da forma da entrada da biomassa 40, a unidade de preparação de matéria-prima 14 pode redimensionar e/ou remodelar a biomassa 40, por exemplo, por corte, fresagem, trituração, pulverização, briquetagem ou paletização da biomassa 40. Em algumas realizações, a unidade de preparação de matéria-prima 14 pode reduzir o volume da biomassa 40 através 10 de densificação para um combustível fungível uniformemente dimensionado que é dimensionado e modelado para maximizar a eficiência do gaseificador

16. Em outras realizações, a unidade de preparação 14 pode receber a biomassa 40 como uma fonte de combustível uniforme e pode, além disso, processar o combustível para personalizar o alimento processado 42 para 15 compatibilidade com o dado gaseificador 16 (por exemplo, por redução ou aumento do teor de umidade). Em situações na qual a biomassa 40 é parcialmente ou completamente seca, a unidade de preparação de matéria- prima 14 pode emitir um secador de exaustão 44 como parte do processo de secagem. Deveria ser notado que como utilizado no presente pedido, o termo 20 “biomassa seca” refere-se a biomassa parcialmente ou completamente seca na qual o teor de umidade da biomassa foi reduzido. Por exemplo, em uma realização, a biomassa seca pode ter um teor de umidade de menos que aproximadamente 5%.

Após o processamento na unidade de preparação de matéria- prima 14, a matéria-prima processada 42 entra em uma câmara 46 do gaseificador 16 através de uma entrada primária 48, junto com ar 50. O gaseificador de biomassa descrito 16 é um gaseificador ao ar livre onde a entrada primária 48 permite que o gaseificador 16 receba um influxo substancialmente constante de ar 50 e de matéria-prima da biomassa 42. Além disso, embora o gaseificador 16 seja descrito como um gaseificador de fluxo concorrente, em outras realizações, uma variedade de tipos adequados de gaseificadores de biomassa podem ser empregados. Por exemplo, as 5 realizações divulgadas são compatíveis com vários tipos de gaseificadores, como gaseificadores de fluxo contracorrente e gaseificadores de fluxo cruzado. Conforme pode ser apreciado, o tipo de gaseificador escolhido para um dado sistema de gaseifcação pode ser descrito por características da biomassa em sua forma final de combustível, como seu tamanho, teor de umidade e 10 conteúdo de cinzas. Por exemplo, em realizações onde a alimentação de biomassa tem quantidades substanciais de alcatrão, como madeira, pode ser escolhido um gaseificador de fluxo contracorrente devido a sua relativa insensibilidade ao conteúdo de poeira e alcatrão do combustível em comparação aos sistemas de fluxo contracorrente e fluxo cruzado.

Dentro da câmara 46, a matéria-prima processada 42 é

gaseificada na presença de ar 50 para gerar gás produzido com concentrações variadas de gases como monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, metano e nitrogênio. Uma série de reações, as quais são citadas coletivamente como o processo de gaseificação, ocorrem dentro do gaseificador de biomassa 20 16. O processo começa com combustão da matéria-prima da biomassa 42 e do ar 50. A biomassa dentro da matéria-prima da biomassa 42 é queimada em razões combustível-ar sub-estequiométricas para produzir junto com algum monóxido de carbono e hidrogênio, dióxido de carbono, água e uma cama de queima ou de cinzas, que contém carbono quente. O gaseificador de biomassa 25 16 inclui uma pluralidade de entradas de ar 52 (por exemplo, bicos) que são configuradas para permitir que o ar 54 entre no gaseificador de biomassa 16 para promover essa reação de combustão. De acordo com certas realizações, as entradas de ar 52 podem ser espaçadas circunferencialmente ao redor do gaseificador de biomassa 16.

Em algumas realizações, o ar aquecido 56 pode ser injetado na câmara 46 através de uma ou mais entradas de ar 52 a uma temperatura elevada em comparação a temperatura do ar ambiente. O ar aquecido 56 pode 5 ser produzido, por exemplo, por aquecimento do ar ambiente a partir do ambiente circundante com o calor do gás quente produzido que sai do gaseificador 16. Isto é, conforme descrito abaixo em mais detalhes, o ar aquecido 56 pode ser produzido por transferência de calor do gás produzido para o ar que flui através do trocador de calor 22 para produzir ar aquecido 56. 10 O ar aquecido 56 pode então ser injetado na câmara 46 para queimar parcialmente o teor de carbono do carvão produzido para se obter dióxido de carbono e calor. Além disso, o oxigênio no ar aquecido 56 pode reagir com o hidrogênio no combustível de biomassa para produzir vapor. Como tal, a eficiência da combustão que ocorre no gaseificador pode ser aprimorada pela

injeção de ar aquecido 56 através das entradas de ar 52.

A reação de combustão, que é uma reação de oxidação, é exotérmica e produz, em certas realizações, temperaturas dentro do gaseificador de biomassa 16 entre aproximadamente 1300 Kelvin (K) e 1600 K. Como um exemplo, as temperaturas dentro do gaseificador de biomassa 16 20 podem alcançar aproximadamente 1300 K, 1350 K, 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K ou mais durante a reação de combustão sub-estequiométrica. O dióxido de carbono e água produzidos pela reação de combustão podem passar através, ou de outro modo entrar em contato com, a cama de carvão ou de cinza e sofrer uma redução para gerar monóxido de carbono, hidrogênio e 25 algum metano.

A reação de redução que é realizada para produzir o monóxido de carbono e hidrogênio é endotérmica e portanto requer calor. O volume da reação de redução pode, portanto usar calor produzido pela reação de combustão, e também algum calor latente a partir da cama de carvão ou das cinzas quente. Além disso, devido o gaseificador de biomassa 16 ser um gaseificador de topo aberto, as temperaturas dentro do gaseificador 16 também podem ser reduzidas por um influxo substancialmente constante do ar 50.

Outros materiais são gerados a partir do processo de gaseificação em adição aos gases de dióxido de carbono e hidrogênio desejados, incluindo alcatrão.

A reação de redução, conforme notado acima, produz monóxido de carbono, hidrogênio, alcatrão e outros gases (por exemplo, diluente de N2, gases ácidos), os quais formam coletivamente uma mistura de gases produzidos não tratados 58. A composição do gás produzido 58 é sujeita a variações consideráveis e depende de fatores, como o tipo de combustível, parâmetros operacionais do gaseificador de biomassa e assim por diante, e pode incluir variação de concentrações de gases como monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio. A mistura de gás produzido não tratado 58 sai por uma saída 60 do gaseificador de biomassa 16 a uma temperatura entre aproximadamente 600 e 1300 K e todos os sub intervalos entre elas. Por exemplo, a temperatura na saída 60 pode ter aproximadamente 600 K, 700 K, 800 K, 900 K, 1000 K, 1100 K, 1200 K, 1300 K ou mais. A mistura de gás produzido não tratado 58 é então direcionada através de um conduto 62 para transmissão ao subsistema de limpeza e resfriamento 18.

Concomitante ao fluxo da mistura de gás produzido não tratado 58 através da saída 60 do gaseificador 16, a cinza quente sai do gaseificador

16 através de um sistema de extração de cinzas 64. A cinza quente pode ser derivada a partir do conteúdo de mineral do combustível que permanece na forma oxidada. O sistema de extração de cinza 64 recebe a cinza quente gerada durante o processo de gaseificação de biomassa e contém a cinza quente para remoção subsequente a partir do gaseificador de biomassa 16. Se desejado para o dado pedido, um ou mais trocadores de calor podem ser colocados no sistema de extração de cinzas 64 para resfriar a cinza quente através de convecção.

Enquanto a cinza quente é removida através do sistema de 5 extração de cinza 64, a mistura de gás produzido não tratado 58 flui através do conduto 62 para o trocador de calor 22. Conforme a mistura de gás produzido 58 flui através do trocador de calor 22, a mistura de gás produzido 58 transfere calor ao ar ambiente 68 que é direcionado através do trocador de calor 22 por um soprador 70. Conforme o calor é transferido da mistura de gás produzido 58 10 para o ar ambiente 68, a mistura de gás produzido 58 é resfriada para gerar gás produzido resfriado 74 e o ar ambiente 68 é aquecido para produzir o ar aquecido 56. Após sair do trocador de calor 22, o ar aquecido 56 pode ser injetado no gaseificador 16 para facilitar a reação de combustão ocorrida no mesmo.

De acordo com certas realizações, o trocador de calor 22, bem

como os outros trocadores de calor descritos no presente pedido, podem ser um trocador de calor de placa aletada, um trocador de calor de placa e quadro, trocador de calor de casco e tubo ou qualquer tipo adequado de trocador de calor capaz de transferir calor de um fluido para outro. Por exemplo, em uma 20 realização do projeto descrito, o trocador de calor 22 pode ser configurado como um arranjo de tubo duplo que tem um tubo localizado concentricamente dentro de outro tubo de um diâmetro maior. Além disso, o tubo interno pode ter uma ou mais aletas ou corrugações que funcionam para aumentar a área de transferência de calor disponível durante a operação. No entanto, em outras 25 realizações, o projeto do trocador de calor 22 pode variar, dependendo das restrições operacionais ou de sistema, como o espaço disponível na planta de gaseificação, o tipo de biomassa que está sendo utilizada e assim por diante. Além disso, os trocadores de calor podem incluir trocadores de calor de passagens simples ou múltiplas, e podem estar dispostos em um arranjo de fluxo paralelo, de fluxo cruzado ou contrafluxo.

O ar aquecido 56 a partir do trocador de calor 22 é direcionado ao gaseificador 16, enquanto o gás produzido 74 é direcionado ao vaso 24 para posterior resfriamento. O vaso 24 inclui um vaso externo 75 (por exemplo, uma porção da camisa) que reveste ou circunda um vaso interno 76 para formar um volume exterior 82 entre o vaso interno 76 e o vaso externo 75. O vaso interno 76 inclui um volume interior 80 que contém biomassa 78, a qual pode estar suspensa em um fluido adequado (por exemplo, ar). O gás produzido 74 entra no volume exterior 82 do vaso 24 através da entrada 84, circula através do volume exterior 82 e sai no vaso 24 através da saída 86. A biomassa 78 entra no vaso interno 76 através da entrada 88, flui através do volume interior 80 e sai através da saída 90. Além disso, em certas realizações, a biomassa 78 pode ser retida dentro do volume interior 80 durante certo tempo de permanência, o qual pode variar dependendo de fatores como o teor de umidade da biomassa 78 e a temperatura do gás produzido 74, entre outros.

Conforme o gás produzido 74 flui através do volume exterior 82, o gás produzido 74 transfere calor para o vaso interno 76 para aquecer a biomassa 78 contida dentro do volume interior 80. De acordo com certas 20 realizações, o vaso interno 76 pode ser construído de um material condutor de calor, como chapa metálica. Conforme a biomassa 78 é aquecida, a umidade dentro da biomassa 78 pode evaporar para produzir biomassa seca 92. De acordo com certas realizações, o teor de umidade da biomassa 78 pode ser reduzido por pelo menos aproximadamente 10% a 50%, e todos os 25 subintervalos entre eles. Conforme o gás produzido 74 transfere calor do vaso interno 76, o gás produzido 74 pode ser resfriado para produzir gás produzido resfriado 96.

A biomassa seca 92 pode então ser fornecida para a unidade de preparação de matéria-prima 14. Por exemplo, em certas realizações, a biomassa seca 92 pode ser substituída diretamente da unidade de preparação de matéria-prima 14 a partir do vaso 76, conforme indicado pela seta 92 ou pode ser misturada com a biomassa 40 antes de entrar na unidade de 5 preparação de matéria-prima 14. Nessas realizações, a biomassa 40 e a biomassa seca 92 podem ser processada na unidade de preparação de matéria-prima 14 e pode então ser direcionada para o gaseificador 16 como alimento processado 42. Em outras realizações, no entanto, a biomassa seca 92 pode ser fornecida diretamente para o gaseificador 16. Por exemplo, 10 conforme mostrado pela seta 94, a biomassa seca 92 pode ser combinada com a biomassa que sai da unidade de preparação de matéria-prima 14 como alimento processado 42 e então a matéria-prima de biomassa e a biomassa seca 92 podem ser direcionadas para o gaseificador 16. Nessas realizações, a biomassa seca 92 não pode ser processada na unidade de preparação de 15 matéria-prima 14 antes de entrar no gaseificador 16. Além disso, em outras realizações, a biomassa seca 92 pode ser direcionada ao gaseificador 16 como um alimento separado que não é combinado com outras formas de biomassa antes de entrar no gaseificador 16.

Deveria ser notado que o teor de umidade relativamente baixo da 20 biomassa seca 92 em comparação à biomassa 78 pode aumentar a eficiência do processo de gaseificação que ocorre no gaseificador 16. Por exemplo, o conteúdo calorífico do gás produzido gerado pelo gaseificador 16 quando o alimento de biomassa tem um teor de umidade reduzido pode ser maior do que quando o alimento de biomassa tem um teor de umidade elevado. Ainda 25 adicionalmente, a eficiência de todo o processo realizado pelo sistema de gaseificação 10 também pode ser aumentada quando a biomassa seca 92 é produzida através da utilização do calor contido no gás produzido. Por exemplo, removendo e utilizando o calor no gás produzido antes e/ou durante a limpeza ao invés de descartar o calor como resíduo, o requisito de carga de resfriamento imposto nos componentes de limpeza a jusante podem ser reduzidos.

Enquanto a biomassa seca 92 é direcionada para o gaseificador 5 16 para gaseificação, a mistura de gás produzido resfriado 96 (ou seja, mistura de gás produzido 96 tem uma temperatura substancialmente mais baixa do que a mistura de gás produzido 74) flui através da saída 86 e de um conduto 98 para o ciclone 26. O ciclone 26 pode remover poeira e outras partículas da mistura de gás produzido resfriado 96 para produzir uma mistura de gás 10 produzido 100 que contém menos particulados do que a mistura de gás produzido 58. A partir do ciclone 26, a mistura de gás produzido 100 flui através de um conduto 102 para o primeiro purificador 28 onde o gás produzido é filtrado para remover pó, alcatrão e gases aprisionados, como cloreto de hidrogênio. Em particular, dentro do primeiro purificador 28, pó e alcatrão 15 podem ser separados do gás produzido com água, conforme indicado pela seta 104, para produzir um fluxo de água preta que sai por uma porção do fundo do primeiro purificador 28, conforme indicado pela seta 106. O gás produzido filtrado 108 sai do primeiro purificador 28 e é transferido para o segundo purificador 30 através de um conduto 110.

No segundo purificador 30, pó, alcatrão e gases adicionais podem

ser removidos com água 112. O pó e o alcatrão podem ser separados a partir do gás produzido para produzir um segundo fluxo de água preta 114 que pode sair por uma porção do fundo do segundo purificador 30. De acordo com certas realizações, a água preta 106 e 114 que sai pelas porções do fundo do primeiro 25 purificador 28 e do segundo purificador 30, respectivamente, pode ser direcionada para um sistema de processamento de água preta. Nessas realizações, o sistema de processamento de água preta pode incluir uma série de tanques flash que sujeitam a água preta 106 e 114 a uma série de reduções de pressão para remover gases dissolvidos e para separar e/ou concentrar o pó. O pó separado pode ser reciclado e usado na unidade de preparação de matéria-prima 14 para fornecer combustível adicional para o gaseificador de biomassa 16 se desejado.

O gás produzido filtrado 116 saindo do segundo purificador 30 flui

através de um conduto 118 para o terceiro purificador 32, o qual, em certas realizações, pode ser um purificador de água resfriada. No terceiro purificador 32, o gás produzido pode ser esfriado com água resfriada 120 que flui para o terceiro purificador 32, trocando calor com o gás quente produzido, e, 10 subsequentemente, flui de volta para o tanque de água resfriada onde a água é esfriada por recirculação. A água resfriada 120, que é atomizada no purificador 32, também purifica o gás produzido 116 para remover uma porção substancial de quaisquer particulados que podem estar presentes. Portanto, a água resfriada 120 pode absorver ou de outro modo aprisionar particulados, bem 15 como gases ácidos e similares, para produzir uma água cinza 121. A água cinza 121 pode ser enviada para um tanque de água resfriada, uma instalação de tratamento de água ou uma planta de característica semelhante.

O gás produzido resfriado 122 flui através de um conduto 124 para o soprador 34. O soprador 34 é operado para puxar o gás produzido, 58, 20 96, 100, 108, 116 e 122 a partir do gaseificador de biomassa 16 através do subsistema de limpeza e resfriamento de gás 18. Durante a operação, em certas realizações, uma porção de excesso do gás produzido pode ser queimada pelo flare 36. O gás produzido 122 que não é direcionado para o flare 36 flui do soprador 34 para a unidade de filtragem 38. A unidade de 25 filtragem 38 inclui um ou mais filtros configurados para extrair particulados a partir do gás produzido embora permita que o gás na qual os particulados são suspensos fluam. Por exemplo, em algumas realizações, a unidade de filtragem 38 pode incluir um ou mais filtros que são projetados para remover particulados finos (por exemplo, particulados menores do que aproximadamente 1 a 10 micrômetros) a partir do gás produzido.

O gás produzido filtrado 126 é direcionado através do conduto 128 a partir do subsistema de limpeza e resfriamento de gás 18 para o sistema 5 de geração de energia 20 onde o gás produzido 126 pode ser utilizado para produzir energia. Em certas realizações, o gás filtrado produzido 126 pode ter uma temperatura reduzida (por exemplo, menos que aproximadamente 150°C) em comparação a uma temperatura elevada (por exemplo, aproximadamente 400°C a aproximadamente 600°C, e todos os subintervalos entre eles) do gás 10 produzido 58. Por exemplo, o sistema de geração de energia 20 pode incluir um motor a gás (por exemplo, turbina a gás ou motor de combustão interna) ou um motor de reciprocidade que queima o gás produzido com ar 130 para produzir energia para uma aplicação a jusante, conforme indicado pela seta 132. Em certas realizações, essa energia pode ser usada para operar 15 diretamente outros sistemas e/ou fornecer energia para uma rede da companhia de serviços de utilidade pública. Durante a combustão o motor a gás também pode gerar exaustão do motor 134, o qual pode ser usado para secar matéria-prima na unidade de preparação 14, em algumas realizações.

Deveria ser notado que a localização do trocador de calor 22 e do 20 vaso 24 dentro do subsistema de limpeza e resfriamento 18 pode variar. Por exemplo, na Figura 1, o trocador de calor 22 e o vaso 24 recebem gás quente produzido 58 a partir do gaseificador 16 e a saída do gás produzido resfriado 96 para o ciclone 26 para processamento adicional. No entanto, na realização de um sistema de gaseificação 141 mostrado na Figura 2, o trocador de calor 25 22 e o vaso 24 são colocados no subsistema de limpeza e resfriamento 18 de modo que o conteúdo de particulado do gás quente produzido é reduzido pelo ciclone 26 antes do gás produzido ser resfriado pelo trocador de calor 22 e o vaso 24. Como tal, o gás produzido a partir do gaseificador 16 é filtrado antes da remoção de calor no trocador de calor 22 e no vaso 24. Em certas realizações, o arranjo precedente dos componentes a jusante do ciclone 26 pode oferecer uma ou mais vantagens. Por exemplo, em algumas realizações, pode ser desejável esfriar o gás produzido depois que particulados tenham sido 5 removidos no ciclone 26 para reduzir ou eliminar a possibilidade da temperatura do gás produzido ser reduzida a um nível abaixo do ponto de condensação do alcatrão no gás produzido.

Mais especificamente, durante a operação da realização da Figura 2, a matéria-prima da biomassa 42 é fornecida para o gaseificador 16, onde a matéria-prima é gaseificada na presença de ar para gerar gás quente produzido 58 que sai pela saída 68 do gaseificador a uma temperatura substancialmente elevada (por exemplo, aproximadamente 500 K a aproximadamente 600 K). A mistura de gás quente produzido 58 flui através de um conduto 136 para o ciclone 26, o qual pode ser operado para remover poeira e outras partículas da mistura de gás quente produzido 58. Depois que o conteúdo de particulado da mistura de gás quente produzido 58 é reduzido no ciclone 26, uma mistura de gás produzido particulado reduzido 138 é direcionada para o trocador de calor 22. Dentro do trocador de calor 22, a mistura de gás produzido 138 pode transferir calor para o ar ambiente 68 para gerar o ar aquecido 56 que é direcionado para o gaseificador 16. Conforme a mistura de gás produzido 138 transfere calor para o ar ambiente 68, a mistura de gás produzido 138 é resfriada para formar gás produzido resfriado 140.

Enquanto o ar aquecido 56 é direcionado para o gaseificador 16, o gás produzido resfriado reduzido 140 é direcionado para o vaso 24 para 25 resfriamento adicional. Como antes, o gás produzido 140 entra no volume exterior 82 do vaso 24 através da entrada 84. Conforme o gás produzido 140 move-se através do volume exterior 82, a biomassa 78 é aquecida e o teor de umidade da biomassa 78 é reduzido, através disso produzindo biomassa seca 92 pela saída 90 do vaso 76. Novamente, a biomassa seca 92 pode ser fornecida para o gaseificador 16 tanto a montante como a jusante da unidade de preparação de matéria-prima 14. Ao mesmo tempo, a mistura de gás produzido particulado resfriado e reduzido 100 flui através da saída 86 e do 5 conduto 102 para processamento adicional nos purificadores 28, 30 e 32 conforme descrito acima em relação à Figura 1.

A Figura 3 descreve outra realização de um sistema de gaseificação de biomassa 144. Similar aos sistemas de gaseificações 10 e 141, o sistema de gaseificação de biomassa 114 da Figura 3 inclui a unidade de 10 preparação de matéria-prima 14, o gaseificador de biomassa 16, o subsistema de limpeza e resfriamento 18 e o sistema de geração de energia 20. No entanto, nessa realização, o subsistema de limpeza e resfriamento 18 inclui um trocador de calor 146 e um vaso 148, em adição aos previamente descritos, ciclone 26, purificador 28, purificador 30, purificador 32, soprador 34, falre 36 e 15 unidade de filtro 38.

Dentro do gaseificador 16, a matéria-prima da biomassa processada 42, é convertida termicamente na mistura de gás produzido 58, que sai pela saída 62 do gaseificador 16 a uma temperatura elevada. A mistura de gás quente produzido 58 flui através do conduto 62 para o trocador de calor 20 146. Conforme a mistura de gás produzido 58 flui através do trocador de calor 146, a mistura de gás produzido 58 transfere calor para o ar ambiente 68 que é direcionado através do trocador de calor 146 pelo soprador 70. O ar ambiente 68 absorve calor a partir do gás produzido 58 para produzir ar aquecido 150 e gás produzido resfriado 152.

A mistura de gás produzido resfriado 152 é direcionada através do

ciclone 26, dos purificadores 28, 30 e 32 e da unidade de filtro 38 para o sistema de geração de energia 20. O ar aquecido 150 flui através de uma entrada 154 para uma câmara 158 no vaso 148, o qual contém a biomassa 78. A biomassa 78 pode ser suspensa em um fluido (por exemplo, ar) e pode fluir através de uma entrada 156 na câmara 158 do vaso 148. Dentro da câmara 158, o ar aquecido 56 entra em contato diretamente com biomassa 78 para aquecer a biomassa 78 e remover umidade. Isto é, através do contato direto 5 com o ar aquecido 56, a biomassa 78 é seca antes de sair através de uma saída 160 do vaso 148. Conforme o ar aquecido 56 circula em direção a saída 160, a biomassa seca 92 é empurrada em direção a saída 160 do vaso 148. Por exemplo, depois que sai do vaso 148, a biomassa seca 92 é empurrada em direção ao gaseificador 16, por exemplo, através da unidade de preparação de 10 matéria-prima 14. De maneira alternativa, uma porção da biomassa seca ou da biomassa em sua totalidade pode ser misturada com a matéria-prima processada 42 antes de entrar no gaseificador 16 conforme mostrado pela seta 94. Por remoção e utilização do calor a partir do gás produzido, dessa maneira produz a biomassa seca 92 que tem um teor de umidade reduzido, a 15 gaseificação do alimento de biomassa pode ser otimizada para gerar gás produzido que tem um valor calorífico aumentado.

Deveria ser notado que a localização do trocador de calor 146 e do vaso 148 dentro do subsistema de limpeza e resfriamento 18 pode variar em certas realizações. Por exemplo, semelhante à realização da Figura 2, o 20 conteúdo de particulado do gás quente produzido 58 pode ser reduzido pelo ciclone 26 antes do gás produzido ser resfriado e o calor removido ser utilizado para a secagem de biomassa e/ou aquecimento de ar. Em algumas realizações, essa localização pode ser desejável para permitir resfriamento do gás produzido depois que os particulados tenham sido removidos no ciclone 25 para reduzir ou eliminar a possibilidade da temperatura do gás produzido ser reduzida a um nível abaixo do ponto de condensação do alcatrão no gás produzido. Isto é, em certas realizações, isso pode ser desejável para manter o gás produzido em uma temperatura elevada durante o processo de remoção de particulado que ocorre no ciclone 26, e remover e recuperar calor a partir do gás produzido depois que o nível de particulado tenha sido reduzido.

Especificamente, no sistema de gaseificação 162 da Figura 4, o gás quente produzido 58 a partir do gaseificador 16 é direcionado através do 5 ciclone 26 para produzir um gás produzido particulado reduzido 138 que é então direcionado para o trocador de calor 146. O gás produzido particulado reduzido 138 transfere calor para o ar ambiente 68 que flui através do trocador de calor 146 para produzir o ar aquecido 150 que é direcionado para o vaso 148. Conforme o gás produzido particulado reduzido 138 transfere calor do ar 10 ambiente 68, o gás produzido particulado reduzido é resfriado para produzir gás produzido resfriado 164 que é direcionado para o purificador 28 onde processamento adicional pode ocorrer, conforme descrito acima em relação a Figura 3. Ao mesmo tempo, o ar aquecido 150 é direcionado para a câmara 158 onde o ar aquecido 150 aquece a mistura de biomassa recebida 78, desse 15 modo produzindo biomassa 92 com um teor de umidade reduzido. Aqui novamente, a biomassa seca 92 pode ser direcionada para a unidade de preparação de matéria-prima 14 e/ou para a matéria-prima preparada 42 a partir da entrada no gaseificador 16.

A Figura 5 descreve outra realização de um sistema de gaseificação de biomassa 166. Na realização descrita, o subsistema de limpeza e resfriamento 18 do sistema de gaseificação de biomassa 166 inclui o ciclone 26, os purificadores 28, 30 e 32, o soprador 34, o flare 36 e a unidade de filtragem 38, que opera conforme descrito acima em relação às Figuras 1 a

4. No entanto, a realização descrita na Figura 5 também inclui um vaso 168 (por exemplo, uma porção da camisa) disposta em torno do ciclone 26. O vaso 168 separa o ambiente circundante a partir do ciclone 26 para formar uma câmara interior 170 entre a parede externa do ciclone 26 e o vaso 168. Uma espiral do trocador de calor 172 é disposta dentro da câmara 170 para direcionar a mistura de gás produzido 58 que sai do gaseificador 16 através da câmara 170 e para o interior do ciclone 26. Em outras palavras, a mistura de gás produzido 58 flui através da espiral 172 para o interior do ciclone 26 para permitir a transferência de calor na câmara 170.

O gaseificador 16 recebe matéria-prima de biomassa processada

42 a partir da unidade de preparação de matéria-prima 14 e converte essa matéria-prima para a mistura de gás quente produzido 58. O gás quente produzido 58 flui através da saída 62 do gaseificador 16 para a espiral do trocador de calor 172 disposta dentro do vaso 168. Conforme o gás quente 10 produzido 58 flui através da espiral do trocador de calor 172, o gás quente produzido 58 transfere calor do ar ambiente 68 que flui através da câmara 170 para produzir gas produzido resfriado 182. Em particular, o ar ambiente 68 entra na entrada de ar 176 do vaso 168, flui através da câmara 170 onde o ar ambiente 68 é aquecido pelo gás produzido 58, e sai da câmara 170 através de 15 uma saída 178 como ar aquecido 180. O ar aquecido 180 é direcionado para uma ou mais das entradas de ar 52 do gaseificador 16, onde o ar aquecido 180 pode ser injetado na câmara de gaseificação 46 para facilitar a reação de combustão que ocorre na mesma. Dessa modo, o calor do gás produzido 58 é transferido para o ar ambiente 68 para produzir ar aquecido 180, desse modo 20 utilizando o calor no gás produzido 58 para aumentar a eficiência do processo de gaseificação de biomassa.

Enquanto o ar aquecido 180 é direcionado para o gaseificador 16 para utilização na câmara de gaseificação 46, o gás produzido resfriado 182 é direcionado para o ciclone 26 para remoção de particulado e processamento 25 adicional, conforme descrito acima em relação às Figuras 1 a 4. Na realização descrita, o gás quente produzido 58 tem uma temperatura substancialmente elevada em comparação ao gás produzido resfriado 182. Isto é, a temperatura da mistura de gás produzido 58 é reduzida conforme o gás produzido 58 se move através da espiral do trocador de calor 172 e o calor é transferido para o ar ambiente 68. A característica antecedente pode ter o efeito de redução da carga de resfriamento imposta sobre os componentes a jusante do subsistema de limpeza e resfriamento 18. Por exemplo, removendo calor a partir da mistura 5 de gás produzido 58 antes da mistura ser processada pelos purificadores, 28, 30 e 32, a necessidade de carga de resfriamento imposta sobre os purificadores pode ser diminuída, através disso aumentando ainda a eficiência do sistema de gaseificação de biomassa 166.

A Figura 6 descreve outra realização de um sistema de gaseificação de biomassa 184. O sistema de gaseificação de biomassa 184 é geralmente semelhante ao sistema de gaseificação de biomassa 166 da Figura

5. No entanto, além de direcionar ar ambiente 68 através da câmara 170 do vaso 148, a biomassa 78 também pode fluir através da câmara 170. Por exemplo, na realização da Figura 6, o vaso 168 consome tanto ar ambiente 68 15 como a biomassa 78 através da entrada 176. Conforme o ar ambiente 68 e a biomassa 78 fluem através da câmara 170 em direção da saída 178, o ar ambiente 68 e a biomassa 78 são aquecidos pelo gás quente produzido 58 que flui através da espiral do trocador de calor 172. Portanto, na câmara 170, o calor armazenado no gás produzido 58 é transferido tanto para o ar ambiente 20 68 como para a biomassa 78 para produzir ar aquecido 192 e biomassa seca 188.

Como antes, a biomassa seca 188 pode ser fornecida para o gaseificador 16 tanto a montante como a jusante da unidade de preparação de matéria-prima 14. Por exemplo, em certas realizações, a biomassa seca 188 pode 25 ser misturada com a biomassa 40 antes de entrar na unidade de preparação de matéria-prima 14, processada na unidade de preparação de matéria-prima 14, e então direcionada para o gaseificador 16 como alimento processado 42. Para exemplo adicional, em outras realizações, a biomassa seca 188 pode ser fornecida diretamente para o gaseificador 16, conforme indicado pela seta 190. Isto é, a biomassa seca 188 pode ser combinada com a biomassa que sai da unidade de preparação de matéria-prima 14, e a mistura do alimento processado e da biomassa seca pode ser direcionada para o gaseificador 16.

O ar aquecido 192 também pode sair pela saída 178 do vaso 168

e pode ser direcionado para o gaseificador 16 através da entrada 48 para uso na câmara de gaseificação 46, por exemplo, para facilitar a reação de combustão ocorrida na mesma. Novamente, utilizando o calor a partir do gás produzido para gerar o ar aquecido 192, o calor armazenado pode ser 10 recuperado e utilizado para aumentar a eficiência do processo de gaseificação ao invés de ser descartado como resíduo. Na realização descrita, o ar aquecido 192 é combinado com o ar 50 antes de ser direcionado para o gaseificador 16. No entanto, deveria ser notado que porções do ar aquecido 192 podem ser combinadas com ar 50 e/ou ar 54 antes de serem injetadas no gaseificador 16 15 ou podem ser injetadas separadamente. Além disso, o ar aquecido 192 pode ser injetado no gaseificador 16 através da entrada 48, uma ou mais das entradas de ar 52, ou uma entrada de ar fornecida separadamente.

Essa descrição escrita utiliza exemplos para divulgar a invenção, incluindo o melhor modo e também permitindo que qualquer técnico no assunto 20 pratique a invenção, incluindo a fabricação e utilização de quaisquer dispositivos ou sistemas e execute quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para técnicos no assunto. Esses outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações, caso eles possuam 25 elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso eles incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais a partir da linguagem literal das reivindicações.

Claims

1. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, que compreende: um reator configurado para gaseificar um combustível de biomassa seco na presença de ar para gerar um gás produzido; e um trocador de calor configurado para transferir calor a partir do gás produzido para uma matéria-prima de biomassa para produzir o combustível de biomassa seco e gás produzido resfriado.

2. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do trocador de calor ser configurado para transferir calor a partir do gás produzido para um fluido produzir um fluido aquecido, e que compreende um vaso configurado para conter a matéria-prima de biomassa e para direcionar o fluido aquecido através da matéria-prima de biomassa.

3. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da biomassa seca compreender biomassa que tem um teor de umidade de menos que aproximadamente 5%.

4. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do trocador de calor compreender um trocador de calor encamisado que tem uma porção da camisa configurada para receber o gás produzido e uma porção do vaso configurada para conter a matéria-prima da biomassa, sendo que a porção da camisa está disposta em torno da porção do vaso.

5. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 1, que compreende um ciclone configurado para separar particulados a partir do gás produzido resfriado.

6. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do trocador de calor ser um trocador de calor encamisado que circunda o ciclone.

7. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 1, que compreende um motor a combustão acoplado a um gerador, caracterizado pelo fato do motor de combustão ser configurado para queimar o gás produzido resfriado para conduzir o gerador.

8. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 1, que compreende: um ciclone configurado para separar particulados a partir do gás produzido resfriado para gerar um gás produzido particulado reduzido; e um sistema de purificador configurado para purificar o gás produzido particulado reduzido para purificar e para além disso esfriar o gás produzido particulado reduzido.

9. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, que compreende: um reator configurado para gaseificar um combustível de biomassa seco na presença de ar para gerar um gás produzido, em que o reator compreende uma primeira entrada de ar configurada para direcionar uma primeira corrente de ar em uma seção de alimentação do reator e uma segunda entrada de ar configurada para direcionar uma segunda corrente de ar aquecida em uma zona de reação do reator, e um primeiro trocador de calor configurado para transferir calor a partir do gás produzido para uma terceira corrente de ar para produzir gás produzido resfriado e a segunda corrente de ar aquecida.

10. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da segunda entrada de ar compreender uma pluralidade de bicos de ar dispostos circunferencialmente ao redor do reator.

11. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do reator compreender um reator de fluxo concorrente e em que a primeira entrada de ar compreende uma abertura em um topo do reator.

12. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 9, que compreende um soprador configurado para direcionar ar ambiente para o primeiro trocador de calor em relação a terceira corrente de ar.

13. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 9, que compreende um segundo trocador de calor configurado para transferir calor a partir do gás produzido resfriado para uma matéria-prima de biomassa produzir o combustível de biomassa seco e também gás produzido resfriado.

14. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do segundo trocador de calor compreender um trocador de calor encamisado que tem uma porção da camisa configurada para receber o gás produzido resfriado e uma porção do vaso configurada para conter a matéria-prima da biomassa, sendo que a porção da camisa está disposta em torno da porção do vaso.

15. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 13, que compreende um ciclone configurado para separar particulados a partir do gás produzido resfriado adicional.

16. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do segundo trocador de calor compreender um vaso que encamisa um ciclone, e o segundo trocador de calor ser configurado para transferir calor a partir do gás produzido resfriado que entra no ciclone para a terceira corrente de ar que flui através do vaso.

17. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, que compreende: um reator configurado para gaseificar um combustível de biomassa seco na presença de ar para gerar um gás produzido; um vaso disposto ao redor de um ciclone para criar um volume interior entre o ciclone e o vaso, em que o ciclone é configurado para remover particulado a partir de um fluxo de gás do gás produzido através do ciclone, e o vaso é configurado para transferir calor a partir do fluxo de gás a um fluxo de matéria-prima de um combustível de biomassa através do vaso para produzir um gás produzido resfriado e o combustível de biomassa seco.

18. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato do gás produzido transferir calor para a matéria-prima da biomassa indiretamente através da tubulação do trocador de calor.

19. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 17, que compreende uma espiral disposta no volume interior para fluir o gás produzido através do volume interior antes de entrar no ciclone.

20. SISTEMA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA, de acordo com a reivindicação 17, que compreende um sistema de purificador configurado para purificar o gás produzido resfriado e para, além disso, esfriar o gás produzido resfriado.