Coal Combustion Kelompok 2

download Coal Combustion Kelompok 2

of 25

  • date post

    08-Feb-2016
  • Category

    Documents

  • view

    113
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of Coal Combustion Kelompok 2

  • Tugas Kelompok 2 KONVERSI BATUBARA Combustion OLEH Wendi fauzan Saputra (03101002010) Reza Wijaya (03101002011) Popik Hidayat (03101002012) Dedi Rianto (03101002013) Mahmuda (03101002014)

    Teknik Pertambangan UNIVERSITAS SRIWIJAYA

    2013

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 2

    Pendahuluan

    Pada PLTU, batubara dibakar di boiler menghasilkan panas yang digunakan untuk

    mengubah air dalam pipa yang dilewatkan di boiler tersebut menjadi uap, yang selanjutnya

    digunakan untuk menggerakkan turbin dan memutar generator. Kinerja pembangkitan listrik

    pada PLTU sangat ditentukan oleh efisiensi panas pada proses pembakaran batubara tersebut,

    karena selain berpengaruh pada efisiensi pembangkitan, juga dapat menurunkan biaya

    pembangkitan. Kemudian dari segi lingkungan, diketahui bahwa jumlah emisi CO2 per satuan

    kalori dari batubara adalah yang terbanyak bila dibandingkan dengan bahan bakar fosil

    lainnya, dengan perbandingan untuk batubara, minyak, dan gas adalah 5:4:3. Sehingga

    berdasarkan uji coba yang mendapatkan hasil bahwa kenaikan efisiensi panas sebesar 1%

    akan dapat menurunkan emisi CO2 sebesar 2,5%, maka efisiensi panas yang meningkat akan

    dapat mengurangi beban lingkungan secara signifikan akibat pembakaran batubara. Oleh

    karena itu, dapat dikatakan bahwa teknologi pembakaran (combustion technology) merupakan

    tema utama pada upaya peningkatan efisiensi pemanfaatan batubara secara langsung sekaligus

    upaya antisipasi isu lingkungan ke depannya.

    Pada dasarnya metode pembakaran pada PLTU terbagi 3, yaitu pembakaran lapisan

    tetap (fixed bed combustion), pembakaran batubara serbuk (pulverized coal combustion

    /PCC), dan pembakaran lapisan mengambang (fluidized bed combustion / FBC

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 3

    Tinjauan Pustaka

    Pengertian Boiler

    Boiler adalah bejana bertekanan dengan bentuk dan ukuran yang didesain untuk

    menghasilkan uap panas atau steam. Steam dengan tekanan tertentu kemudian digunakan

    untuk mengalirkan panas ke suatu proses.

    Prinsip kerja dari boiler (Saturated steam) bisa dilihat pada gambar di bawah ini.

    Gambar. Prinsip kerja boiler

    1. Air Umpan setelah melalui proses pretreatment di softener atau air condensate

    dipompakan ke economizer.

    2. Di economizer terjadi pemanasan awal yang memanfaatkan panas buang di chimney.

    Pemanasan awal dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi dari boiler.

    3. Selanjutnya air umpan masuk ke dalam ketel tapi sebelumnya diberikan chemichal

    sesuai dosis yang ditentukan.

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 4

    4. Setelah itu air umpan yang mengalami pemanasan didalam ketel uap berubah fasa

    menjadi steam dan siap didistribusikan.

    5. Setelah steam berubah fasa kembali menjadi air (air condensat) maka bisa kembali

    dipompakan kedalam ketel kembali. Air make up hanya digunakan untuk

    menggantikan hilangnya air akibat proses blowdown.

    Sistem Boiler

    a) Sistem Air umpan

    Air umpan adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam. Sedangkan

    sistem air umpan adalah sistem penyediaan air secara otomatis untuk boiler sesuai

    dengan kebutuhan steam. Ada dua sumber Air umpan, yaitu:

    Kondensat : steam yang telah berubah fasa menjadi air (mengembun)

    Air make up : air baku yang sudah diolah

    Untuk meningkatkan efisiensi boiler air umpan sebelum di suplai ke boiler dipanaskan

    terlebih dahulu menggunakan limbah panas dari chimney.

    b) Sistem Steam

    Sistem steam adalah proses pengontrolan produksi steam dalam boiler, seperti:

    kapasitas, pressure, dsb. Selanjutnya steam didistribusikan ke pengguna melalui jalur

    perpipaan.

    c) Sistem Bahan bakar

    Sistem bahan bakar adalah semua equipment atau peralatan yang digunakan untuk

    menyediakan bahan bakar boiler. Peralatan yang digunakan tergantung pada jenis

    bahan bakar yang digunakan boiler.

    Pembakaran Lapisan Tetap

    Metode lapisan tetap menggunakan stoker boiler untuk proses pembakarannya.

    Sebagai bahan bakarnya adalah batubara dengan kadar abu yang tidak terlalu rendah dan

    berukuran maksimum sekitar 30mm. Selain itu, karena adanya pembatasan sebaran ukuran

    butiran batubara yang digunakan, maka perlu dilakukan pengurangan jumlah fine coal yang

    ikut tercampur ke dalam batubara tersebut. Alasan tidak digunakannya batubara dengan kadar

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 5

    abu yang terlalu rendah adalah karena pada metode pembakaran ini, batubara dibakar di atas

    lapisan abu tebal yang terbentuk di atas kisi api (traveling fire grate) pada stoker boiler. Bila

    kadar abunya sangat sedikit, lapisan abu tidak akan terbentuk di atas kisi tersebut sehingga

    pembakaran akan langsung terjadi pada kisi, yang dapat menyebabkan kerusakan yang parah

    pada bagian tersebut. Oleh karena itu, kadar abu batubara yang disukai untuk tipe boiler ini

    adalah sekitar 10 15%. Adapun tebal minimum lapisan abu yang diperlukan untuk

    pembakaran adalah 5cm.

    Gambar

    Stoker Boiler

    (Sumber: Idemitsu Kosan Co., Ltd)

    Pada pembakaran dengan stoker ini, abu hasil pembakaran berupa fly ash jumlahnya

    sedikit, hanya sekitar 30% dari keseluruhan. Kemudian dengan upaya seperti pembakaran

    NOx dua tingkat, kadar NOx dapat diturunkan hingga sekitar 250 300 ppm. Sedangkan

    untuk menurunkan SOx, masih diperlukan tambahan fasilitas berupa alat desulfurisasi gas

    buang.

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 6

    Pembahasan

    A. Pulverised Coal Combustion (PCC)

    Dalam sistem pulverised coal combustion (PCC pembakaran serbuk batu

    bara) ini, serbuk batu bara ditiupkan ke dalam ruang bakar ketel dan serbuk batu bara

    tersebut di bakar pada suhu yang tinggi. Gas panas dan energi panas yang dihasilkan

    mengubah air dalam tabung-tabung ketel menjadi uap. Uap tekanan tinggi

    disalurkan ke dalam suatu turbin yang memiliki ribuan bilah baling-baling. Uap

    mendorong bilah-bilah tersebut sehingga poros turbin berputar dengan kecepatan yang

    tinggi.

    Satu pembangkit listrik terpasang di salah satu ujung poros turbin dan terdiri

    dari kumparan kabel terbuka. Listrik dihasilkan pada saat kumparan trsebut berputar

    dengan cepat dalam suatu medan magnetik yang kuat. Setelah melewati turbin, uap

    menjadi terkondensasi dan kembali ke ketel untuk dipanaskan sekali lagi. Listrik yang

    dihasilkan ditransformasikan ke tegangan yang lebih tinggi mencapai 400000 volt

    yang digunakan transmisi ekonomis yang efisien. melalui jaringan pengantar arus

    kuat.

    Pada saat mendekati titik konsumsi, seperti rumah kita, tegangan listrik

    diturunkan ke sistem tegangan yang lebih aman 100- 250 volt sebagaimana yang

    digunakan pada pasar domestik. Teknologi PCC yang moderen sudah berkembang

    dengan baik dan memberikan kontribusi pada 90% dari kapasitas listrik yang

    dibangkitkan oleh batu bara di seluruh dunia. Pengembangan terus dilakukan pada

    rancangan pembangkit listrik PCC konvensional dan teknik pembakaran baru sedang

    dikembangkan. Perkembangan tersebut memungkinkan produksi listrik yang lebih

    banyak dengan menggunakan batu bara yang lebih sedikit hal ini dikenal sebagai

    meningkatkan efisiensi termal dari pembangkit listrik.

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 7

    Gambar 1

    Pulverised Coal Combustion (PCC)

    Saat ini, kebanyakan PLTU terutama yang berkapasitas besar masih menggunakan

    metode PCC pada pembakaran bahan bakarnya. Hal ini karena sistem PCC merupakan

    teknologi yang sudah terbukti dan memiliki tingkat kehandalan yang tinggi. Upaya

    perbaikan kinerja PLTU ini terutama dilakukan dengan meningkatkan suhu dan

    tekanan dari uap yang dihasilkan selama proses pembakaran. Perkembangannya

    dimulai dari sub critical steam, kemudian super critical steam, serta ultra super

    critical steam (USC). Sebagai contoh PLTU yang menggunakan teknologi USC

    adalah pembangkit no. 1 dan 2 milik J-Power di teluk Tachibana, Jepang, yang

    boilernya masing masing berkapasitas 1050 MW buatan Babcock Hitachi. Tekanan

    uap yang dihasilkan adalah sebesar 25 MPa (254.93 kgf/cm2) dan suhunya mencapai

    600/610 (1 stage reheat cycle). Perkembangan kondisi uap dan grafik peningkatan

    efisiensi pembangkitan pada PCC ditunjukkan pada gambar 4 di di bawah ini.

    Pada PCC, batubara diremuk dulu dengan menggunakan coal pulverizer (coal

    mill) sampai berukuran 200 mesh (diameter 74m), kemudian bersama sama dengan

    udara pembakaran disemprotkan ke boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini

    sensitif terhadap kualitas batubara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan

    (grindability), sifat slagging, sifat fauling, dan kadar air (moisture content). Batubara

  • Combustion

    KONVERSI BATUBARA Page 8

    yang disukai untuk boiler PCC adalah yang memiliki sifat ketergerusan dengan HGI

    (Hardgrove Grindability Index) di atas 40 dan kadar air kurang dari 30%, serta rasio

    bahan bakar (fuel ratio) kurang dari 2. Pembakaran dengan metode PCC ini akan

    menghasilkan abu yang terdiri diri dari clinker ash sebanyak 15% dan sisanya berupa

    fly ash.

    Gambar 5. PCC Boiler

    (Sumber: Idemitsu Kosan Co., Ltd)

    Ketika dilakukan pembakaran, senyawa Nitrogen yang ada di dalam batubara

    akan beroksidasi membentuk NOx yang disebut dengan fuel NOx, sedangkan Nitrogen