Fluidiserade bäddförgasare har visat sig vara en attraktiv teknologi för termisk omvandling i form av förgasning av biomassa. 

Denna process erbjuder en lösning för att producera brännbar energigas för biobaserad kraftvärmeproduktion, och bidrar till att öka säkerheten och robustheten i det framtida moderna energisystemet. Av speciellt intresse är högtrycksförgasning som fördelaktigt då den underlättar en mer effektiv integration av nedströms processer. 

Denna studie presenterar en analys av strömningsdynamiken i en trycksatt fluidiserad kallrigg i pilotskala med hjälp av CFD-verktyg. Analysen genomfördes genom att bygga en 3D-geometri av reaktorn och därefter användes Euler-modellen för att studera kinetiken av växelverkan mellan gas och fasta partiklar i flöden. Systemets beteende studerades genom att analysera inflytandet som operativa förhållanden såsom driftstryck, inloppshastighet och storleksfördelningen av partiklar. 

Resultaten visar hur en ökning av driftstryck och inloppshastighet ger ett mer homogent gas-fastfassystem, vilket skulle främja kemiska reaktioner som sker vid en reell driftstemperatur under verkliga förgasningsförhållanden. Dessutom säkerställer en högre inloppshastighet på gasen att en mindre mängd gas återförs genom systemet för återcirkulering av bäddmaterial till fluidbädden. Ett fenomen som a ̈r mer uttalat vid högre driftstryck. I de två studerade fallen så observeras en ökning av tryckfallet. Vidare så kräver högre driftstryck fler säkerhetsåtgärder för att säkerställa förgasningsreaktorns strukturella stabilitet. 

En ökning av diametern på de fasta partiklar leder till en sämre kvalitet på gas-fastblandningen inne i reaktorn och en tydlig gasström via återföringen av bäddmaterial. Dessutom resulterar, med hänsyn till det studerade partikelstorleksintervallet, större partiklar i ökade tryckförluster.

Slutligen så bedömdes fluidiseringsregimen för alla de undersökta fallen i studies. Med tanke på de höga gasflödena, som är fallet vid verklig drift, så uppvisar systemen högt turbulenta fluidiseringsregimer med en betydande transport av fasta partiklar. 

Fluidized bed gasifiers have emerged as a prominent technology for the thermal conversion of biomass. This process reflects a green solution for producing combustible fuel gas or biopower, thus contributing to energy security within the modern energy system. Moreover, high-pressure gasification is viewed as beneficial, facilitating a more effective integration with processes downstream. 

This study presents the fluid dynamic analysis of a pilot-scale pressurized fluidized bed gasifier, at a cold-flow status, performed using CFD tools. The analysis is carried out building a 3D geometry of the reactor and employing the Eulerian model with the kinetic theory of granular flows to describe gas-solid interactions. The system’s behaviour is investigated by examining the influence that operational conditions, such as operating pressure, fluid inlet velocity, and particle size distribution, have on it. 

The results show how an increase in operating pressure and inlet velocity makes the gas-solid system more homogeneous, thus promoting the reactions occurring at the operating temperature. Furthermore, a higher gas inlet velocity also ensures a reduced gas bypass, a phenomenon that is more pronounced with an increase in operating pressure. In both scenarios, an in- crease in pressure drop is observed. Additionally, higher operating pressures require more precautions to ensure the structural stability of the reactor. 

On the other hand, an increase in the diameter of solid particles leads to a worse mixing quality inside the reactor and a pronounced gas bypass. Moreover, considering the range of sizes analysed, larger sand grains also result in increased pressure losses. 

Finally, the study aims to assess the fluidization regime of all cases ex- amined. Given the high gas velocities targeted for operation, the systems exhibit highly turbulent fluidization regimes with a significant transport of solid particles.