Pembakaran batubara (hydrocarbon kompleks) di boiler furnace diharapkan terjadi pembakaran sempurna menghasilkan karbondioksida (CO2) yang bercirikan asap putih atau bening dan menghindarkan dari pembakaran tidak sempurna menghasilkan karbon monoksida (CO) yang bercirikan asap hitam pekat. Ketika pembakaran batubara tidak sempurna berarti terdapat carbon yang tidak habis terbakar (unburned coal) sehingga efisiensi pembangkit menurun dan terjadi pemborosan energi bahan bakar. Pembakaran tidak sempurna terjadi karena minimnya excess air (O2). Tujuan dari excess air pada pembakaran di boiler furnace adalah untuk pembakaran sempurna menghasilkan (CO2) dan menghindarkan pembakaran tidak sempurna (CO). Sesuai reaksi:
C + O ---> CO
C + 3/2 O2 ---> CO2
Kebutuhan O2 antara kedua reaksi tersebut berbeda, dimana kebutuhan yang lebih besar adalah untuk menghasilkan CO2 dan inilah tujuan excess air.
Secara teoritis berarti dalam pembakaran hydrocarbon (coal) harus melebihkan sedikit bahan bakar agar terjadi pembakaran sempurna dan harus melakukan perhitungan secara kimia perbandingan mol antar reaktan untuk menghasilkan produk yang dikenal dengan istilah stoikiometri. Enjiniring pembangkitan harus memiliki formula untuk mengetahui kebutuhan udara pembakaran ketika spesifikasi batubara yang masuk berbeda-beda. Disinilah peranan penting chemical engineer di PLTU. Seperti contoh CoA batubara berikut:
- Mendata dari CoA %berat unsur penyusun utama batubara yaitu: C, H, O, N dan S
- Mencari di tabel periodik berat atom (Ar/Mr) setiap unsur yaitu: C (12), H(1), O (16), N (14) dan S (32)
- Menghitung mol unsur=gr/mr dengan gr dibuat basis misalnya 100 gram atau 100 kg agar mudah menghitungnya,kemudian mengalikan dengan %berat masing-masing unsur
- Menghitung mol/mol C. ini dimaksudkan agar rumus molekul kimia batubara menjadi sederhana yaitu membagi semua mol dengan mol terbesar (untuk kasus ini C adalah mol terbesar)
- Membentuk rumus kimia batubara yaitu: CxHyOzNxSy
- Mencari data komposisi udara dan ini sudah baku yaitu: 20.9% ~21% O2 dan 78% N2 sehingga perbandingan O2 : N2 = 1 : 3.762
- Melanjutkan penyetaraan reaksi pembakaran sesuai stoikimoteri berikut: A CxHyOzNxSy (hydrocarbon) + B (O2 + 3.762 N2) udara ---> C CO2 + D H2O + E SO2 + F N2
- Kemudian menghitung rasio air/fuel
- Rumus n=mol=massa/mr dengan mr udara= 28.9 massa/mol
- Densitas udara= 1.225 kg/m3
- Satuan yang umum di udara pembakaran (PA + SA Fan) adalah m3/h, sehingga untuk konversi ke ton/h =
m3/h x 1.225 kg/m3=1.225 kg/h=0.001225 ton/h
- Setiap bahan bakar (hydrocarbon) PASTI terdiri dari unsur berdasarkan urutan komposisi prioritas C, H, O, N dan S
- Setiap pembakaran PASTI terdiri dari reaktan hydorcarbon + O2 atau karena di PLTU ini digunakan untuk menghitung kebutuhan udara pembakaran dalam massa maka reaksi pembakarannya adalah hydorcarbon + udara (O2 + N2) walaupun dalam pembakarannya nanti N2 tidak bereaksi karena boiler furnace masih <1200 oC sehingga diakhir reaksi (produk) N2 harus dimunculkan kembali
- Pembakaran batubara PASTI menghasilkan produk gas berupa CO2, H2O, CO2 dan N2 (akibat tidak bereaksi kimia)
- Excess air untuk bahan bakar batubara (coal) adalah 20-50%
- Excess air untuk bahan bakar gas atau minyak adalah 5-20%
- Setiap 10% excess air berdampak pada kehilangan 1% efisiensi boiler
- Stoker: 20-30%
- Bubbling Fluidized Bed (BFB): 20-25%
- Circulating Fluidized Bed (CFB): 15-20%
- Pulverized: 15-30%
- Pada temperatur 200 oC, batubara mengalami drying & heating
- Pada temperatur 300-800 oC, kandungan volatile batubara mulai terlepas
- Pada temperatur >800 oC, terjadi pembakaran sempurna batubara
« Prev Post
Next Post »