BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Batubara memiliki berbagai penggunaan yang penting di seluruh dunia.

Penggunan yang paling penting adalah untuk membangkitkan tenaga listrik,

produksi baja, pembuatan semen dan proses industri lainnya serta sebagai bahan

bakar cair.

Batu bara memiliki riwayat yang panjang dan beragam. Beberapa ahli

sejarah yakin bahwa batu bara pertama kali digunakan secara komersial di Cina.

Batu bara juga digunakan untuk menghasilkan gas untuk lampu gas di banyak

kota, yang disebut ‘kota gas’. Proses pembentukan gas dengan menggunakan batu

bara ini menunjukkan pertumbuhan lampu gas di sepanjang daerah metropolitan

pada awal abad 19, terutama di London. Penggunaan gas yang dihasilkan batu

bara untuk penerangan jalan akhirnya digantikan oleh munculnya zaman listrik

modern.

Pada tahun 1960-an, minyak akhirnya mengambil alih posisi batu bara

sebagai sumber energi utama dengan pertumbuhan yang pesat di sektor

transportasi. Batu bara masih memainkan peran yang penting dalam kombinasi

energi utama dunia, dimana memberikan kontribusi sebesar 23.5% dari kebutuhan

energi uatam dunia pada tahun 2002, 39% dari kebutuhan listrik dunia, lebih dari

dua kali lipat sumber daya terbesar berikutnya, dan masukan penting sebesar 64%

dari produksi baja dunia.

1.2 TUJUAN DAN MANFAAT

Dari makalah ini, diharapkan makasiswa dapat :

1. Mengetahui manfaat batubara terutama sebagai bahan bakar.

2. Mengetahui proses pembakaran yang tepat untuk batubara dalam

pengolahannya.

3. Mengetahui tahapan pembakaran ataupun combustion.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 TEKNOLOGI PEMBAKARAN BATU BARA

Proses pembakaran batubara akan berlangsung dengan baik jika tersedia

udara dalam jumlah yang cukup. Proses pembakaran dimulai dari terjadinya

oksidasi pada fase uap dan penyalaan volatile matter (zat terbang) yang terlepas

dari batubara yang selanjutnya menyebabkan menyalanya residu bahan padat

(residual char). Tahap penyalaan volatile matter menyebabkan kestabilan flame

(nyala) dan temperatur sehingga residu padat bisa menyala, sementara pada

penyalaan residu padat terjadi mekanisme reaksi-reaksi yang kompleks yang

selanjutnya menghasilkan panas pembakaran.

Batubara dapat dibakar dengan tiga cara yaitu :

1. Pembakaran unggun tetap (fixed bed)

2. Pembakaran unggun terfluidisasi (fluidized bed)

3. Entrained bed

a. Pembakaran Unggun Tetap

Ada tiga pola dasar pengumpanan batubara dan udara yabg telah

dikembangkan:

- Overfeed

Pada pola pengumpanan overfeed, aliran batubara dan udara saling

berlawanan (countercurrent). Bahan bakar diumpankan dari atas unggun

(bed) dan mengalir ke bawah sambil dikonsumsi, sementara udara mengalir

dari atas melewati lapisan abu, kokas dan batubara baru. Batubara baru yang

telah diumpankan dipanaskan lewat kontak dengan batubara yang sudah

terbakar yang ada dibawahnya dan juga oleh gas-gas pembakaran yang

mengalir berlawanan arah. Produk-produk sisa pembakaran yang dihasilkan

selanjutnya turun ke bawah sampai berbatasan dengan grate dan secara

periodik produk sisa pembakaran ini dikeluarkan dengan cara dumping,

shaking dan vibrating dari grate atau pada beberapa stoker dengan cara grate

berjalan secara kontinyu.

- Underfeed

Pada pola pengumpanan underfeed, aliran batubara dan udara terjadi secara

paralel dan biasanya mengalir ke atas. Volatille matter, air, dan udara

pembakaran mengalir melalui lapisan bahan bakar yang terbakar. Tipe ini

menghasilkan lebih sedikit asap selama pengumpanan dan pengoperasian

beban yang rendah.

- Crossfeed

Pola pengumpanan crossfeed merupakan pola pengumpanan udara dan

bahan bakar yang banyak diterapkan. Dalam hal ini batubara sebagai bahan

bakar bergerak secara horizontal, sementara udara bergerak dari bawah ke

atas dengan sudut yang tepat. Pola pembakaran ini terdiri dari stoker uang

dilengkapi dengan hopper untuk tempat pengumpanan, chain grate,

travelling grate dan vibrating, reciprocating atau oscilating grate.

b. Pulverized Coal Combustion

Secara praktis, batubara diumpankan bersama sebagian udara pembakaran.

Udara yang dimasukkan di bagi dua yaitu udara primer dan udara sekunder.

Udara primer dimasukkan bersama-sama dengan batubara sementara udara

sekunder dimasukkan secara terpisah dari udara primer melewati dua pipa

konsentrik ke dalam boiler atau tanur. Pada umunya udara primer bersama

batubara dimasukkan lewat pipa ditengah, sementara udara sekunder

dimasukkan lewat annulus.

Metode pembakaran pulverized coal hampir tidak tergantung pada karakteristik

batubara. Secara umum hampir semua batubara dapat digunakan dengan sistem

ini dengan sistem yang tepat.

- Dry Bottom Firing

Operasi unit abu kering lebih sedefiana clan lebih fleksibel terhadap

perubahan jumlah clan sifat-sifat batubara dibandingkan dengan unit wet

bottom firing. Kerugian utama unit dry bottom firing ini adalah karena

ukuranya lebih besar (sehingga lebih mahal) dan sekitar 80-90% abu.

Gambar 1. Susunan Burner dan Cara Pemasukan Udara Primer pada

Pembakaran Batubara Pulverized

a. Vertikel firing

b. Tangential firing

c. Opposed inclined firing

d. Horizontal firing

Harus dikeluarkan dari boiler dan presipitaor hopper dalam bentuk debu

yang sangat halus

- Wet Bottom Firing

Unit wet bottom firing ini dikembangkan untuk mengatasi masalah

penanganan debu dengan cara membuat abu lebih berat, berbentuk granular

dan tinggal dalam tanur lebih banyak dibandingkan dalam unit abu kering.

Dalam unit web bottom ini aliran leburan abu yang mengalir dari tanur

disemprot dengan air pendingin sehingga terbentuk produk dengan ukuran

yang diinginkan. Sekitar 80% abu bisa tinggal dalam tanur untuk beberapa

unit desain tertentu.

Dibandingkan dengan dry bottom firing, unit wet bottom firing mempunyai

kerugian-kerugian seperti kurang fleksibel terhadap pemilihan batubara,

lebih banyak terjadi fouling dan korosi eksternal, pembentukan NOx yang

lebih tinggi dan uap yang diperoleh lebih sedikit.

c. Slurry Firing

Pembakaran dalam bentuk slurry bertujuan agar bahan bakar lebih mudah

ditransportasikan, disimpan dan digunakan dibandingkan dalam bentuk padat.

Bahan bakar dalam bentuk slurry ini diantaranya coal-water mixtures(CWM)

dan coal-oil Mixtures (COM).

- Coal- Water Mixture(CWM)

CWM merupakan campuran antara batubara berukuran halus dan air dengan

perbandingan tertentu serta dengan penambahan aditif tertentu untuk

menjaga kestabilan fluida agar batubara tidak dapat mengendap. Tujuan

utama CWM adalah agar dapat ditransportasikan dengan pipa-pipa sehingga

lebih murah biaya transportasinya dibandingkan biaya transportasi batubara

dalam keadaan padat. Yang perlu diperhatikan dalam CWM ini adalah

dalam masalah penyimpanan yang membutuhkan tempat khusus, kestabilan

fluida dalam waktu tertentu, masalah dewatering baik secara termal maupun

mekanik, dan masalah keberhasilan dalam pembakaran.

- Coal-Oil Mixtures(COM)

COM merupakan campuranantara batubarahalus dan minyak dengan

perbandingan tertentu. COM tidak terlalu menimbulkan masalah

menyangkut keberhasilan dalam pembakaran, dibandingkan CWM.

d. Tanur Cyclone

Pengembangan metoda pembakaran pulverized coal diantaranya adlah dengan

menginjeksikan udara dan batubara secara tangensial dan dengan kecepatan

tinggi kedalam tanur cyclone horizontal silindris, kemudian membakar

batubara tersebut bergerak mengikuti bentuk spiral. Dibawah kondisi

aerodinamis yang tepat, tanur ini bisa menghasilkan panas mencapai 500.000

Btu/jam ft3 ruang pembakaran (bandingkan dengan sistem dry bottom yang

hanya menghasilkan panas paling tinggi 150.000 dan sistem slag-tap yang

menghasilkan panas 400.000 Btu). Karena temperatur nyala api yang tinggi

(3000oF) maka dihasilkan sekitar 90% abu sebagai abu lebur (molten slag)

yang cenderung menempel pada dinding tanur dengan lengket sehingga masih

menyisahkan partikel-partikel batubara yang terbakar.

e. Fluidized-Bed Combustion

Dalam pembakaran fluidized-bed, ukuran partikel cukup kecil sehingga bisa

diapungkan oleh aliran udara pembakaran yang bergerak dari baah keatas.

Partikel selanjutnya bergerak keatas dan kebawah secara mengelompok.

Gerakan vertikal yang bolak-balik ini menghasilkan pencampuran yang baik

dan distribusi partikel yang merata sehingga partikel-partikel tersebut ‘teraduk’

dengan baik.

Temperatur beg dikendalikan dengan mengatur kedalaman bed, dengan

menambah atau tidak penukar panas(heat exchanger), clan dengan penggunaan

ballast (bahan inert) dalam bed.

Fluidized bed mempunyai banyak alternatif dalam memecahkan masalah-

masalah diatas, sebagai contoh, apakah sistem dijalankan dengan bed agak

panas atau agak dingin.

Pressurized Fluidized-bed Combustion. Pada pembakaran jenis ini tekanan

pembakaran dinaikkan dan ukuran ruang pembakaran jenis ini tekanan

pembakaran bisa lebih diperkecil sehingga menurunkan biaya investasi. Juga,

pada tekanan pembakaran di atas 4-6 atm, turbin gas dapat dijalankan oleh gas

pembakaran untuk menekan udara pembakaran dan menghailkan daya listrik

hasilnya dapat meningkatkan efisiensi dalam menghasilkan listrik.

f. Pengendalian Polusi

Pada umumnya polutan yang ada di udara berasal dari sumber pembakaran

dalam sekitar 90% dan polutan ini berasal dari hanya lima jenis emisi yaitu gas

karbon monoksida, hidrokarbon, partikulat, nitric oxida dan sulfur oksida.

Emisi yang berasal dari batubara disebabkan oleh abu, nitrogen clan sulfur.

Abu yang dihasilkan oleh pembakaran batubara akan mencemari atmosfir jika

terlepas bersama gas pembakaran dan dapat mencemari air tanah atau sumber-

sumber air jika dikeluarkan dari gas dan dibuang di tempat pembuangan.

Lagipula, meskipun terdapat tekni-teknik penangkapan abu yang sangat efektif,

masih ada sebagian kecil abu yang terlepas. Abu yang terlepas ini umumnya

berupa partikel-partikel halus yang sulit dilepaskan dari gas-gas pebakaran

sehingga sangat berpengaruh pada kesehatan.

Batubara juga mengandung sulfur yang terkonversikan menjadi sulfur oksida

SO2 selama pembakaran. Sulfur dalam batubara dapat sebagai ikatan organik

dan anorganik. Sulfur anorgaik lebih mudah dihilangkan (dengan proses

pencucian dsb). Oksida nitrogen NO dan NO2 (NO2 merupakan sumber

pencemaran nomer tiga yang terdapat dalam pembakaran batubara. NO

terbentuk dari senyawa nitrogen dalam batubara dan dari nitrogen dalam udara

pembakaran.

Emisi dapat dikendalikan dengan salah satu atau lebih dari ke tiga cara berikut

ini:

- Penghilangan substansi yang menyebabkan pencemaran dari bahan bakar

(contoh : de-ashing dan gasifikasi).

- Modifikasi variabel-variabel yang mengendalikan proses pembakaran itu

sendiri.

- Penghilangan substansi yang tidak diinginkan dari effluent.

2.2 PEMANFAATAN BATUBARA

Klasifikasi batubara berdasarkan tingkat pembatubaraan biasanya menjadi

indikator umum untuk menentukan tujuan pengggunaannya. Misalnya, batubara

ketel uap atau batubara termal (steam coal) banyak digunakan untuk bahan bakar

pembangkit listrik, pembakaran umum seperti pada industri bata atau genteng, dan

industri semen, sedangkan batubara metalurgi (metallurgical coal atau coking

coal) digunakan untuk keperluan industri besi dan baja serta industri kimia. Kedua

jenis batubara tadi termasuk dalam batubara bituminus. Adapun batubara antrasit

digunakan untuk proses sintering bijih mineral, proses pembuatan elektroda

listrik, pembakaran batu gamping, dan untuk pembuatan briket tanpa asap.

Gambar 2. Jenis – jenis Batubara dan Pemanfaatannya

(Sumber: The Coal Resource, 2004)

Pemanfaatan Kokas Briket Sebagai Bahan Bakar Industri Pengecoran

Logam

Mengingat kokas merupakan komoditi yang cukup penting, terutama pada industri

logam dan baja, maka usaha pengembangan dan pemenuhan kebutuhan kokas dari

dalam negeri menjadi sangat perlu. Kokas selain digunakan untuk meningkatkan

kandungan karbon dalam besi, juga berfungsi sebagai bahan bakar, bahan

pereduksi maupun penyangga beban. Jadi jelas bahwa batubara bisa diharapkan

sebagai sumber energi alternatif untuk mengurangi ketergantungan pada impor,

yang tentunya dapat menghemat devisa.

KARBONISASI

Proses karbonisasi dapat merupakan reaksi endoterm atau eksoterm tergantung

pada temperatur dan proses reaksi yang sedang terjadi. Secara umum hal ini

dipengaruhi oleh hubungan temperatur karbonisasi, sifat reaksi, perubahan

fisik/kimiawi yang terjadi. Proses karbonisasi dilakukan melalui dua cara, pertama

dengan pemanasan secara langsung dalam tungku Beehive yang berbentuk kubah.

Tungku Beehive merupakan tungku yang paling tua dimana batubara dibakar pada

kondisi udara terbatas, sehingga hanya zat terbang saja yang akan terbakar. Jika

zat terbang terbakar habis, proses pemanasan dihentikan. Kelemahannya antara

lain terdapat produk samping berupa gas dan cairan yang tidak dapat

dimanfaatkan atau habis terbakar, disamping itu produktivitas sangat rendah.

Cara kedua adalah karbonisasi batubara dengan pemanasan tak langsung atau

sistem destilasi kering. Dalam hal ini batubara ditempatkan pada ruang tegak

sempit dan dipanaskan dari luar (pemanasan tak langsung). Cara ini selain

menghasilkan kokas juga diperoleh produk samping berupa tar, amoniak, gas

methana, gas hidrogen dan gas lainnya. Gas-gas tersebut dapat dimanfaatkan

sebagai bahan bakar. sedangkan produk cair berupa tar, amoniak dan lain-lain

dapat diproses lebih lanjut untuk menghasilkan bahan-bahan kimia, umumnya

berupa senyawa aromatik.

Kegunaan Batubara

Batubara adalah salah satu sumber energi utama alternatif. Namun

penggunaannya masih kurang popular dibandingkan bahan bakar minyak (BBM).

Akan tetapi dibalik kelemahan tersebut, batubara memiliki keunggulan

yaitu, memiliki cadangan yang besar mencapai 57,8 miliar ton, dapat dipakai

langsung, dapat dikonversikan menjadi bahan bakar gas, kualitasnya baik, ramah

terhadap lingkungan serta jenis briket dapat dipergunakan untuk rumah tangga.

Adapun kegunaan batubara sebagai sumber energi adalah :

• Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Batubara merupakan salah satu sumber energi terpenting

dalam Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pada PLTU, batubara berperan

sebagai sumber energi untuk mendidihkan air sehingga dihasilkan uap air untuk

menggerakan turbin. Misalnya pada PLTU Suralaya ( Banten ) yang menyupalai

listrik untuk wilayah Jawa – Bali.

• Sumber Energi Industri

Beberapa industri – industri menggunakan batubara sebagai

sumber energi baik untuk tenaga penggerak mesin maupun sebagaisumber energi

panas untuk pengolahan bahan baku, seperti pada industri

semen.

• Bahan bakar rumah tangga

Batubara yang digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga disebut briket. Di

negara-negara Korea, Cina dan Eropa, briket batubara sebagai bahan bakar untuk

rumah tangga sudah sangat populer, baik untuk keperluan masak maupun untuk

pemanas ruangan. Batubara umumnya apabila dibakar secara langsung akan

berasap dan berbau. Ini berasal dari zat terbang atau volatile matter dan belerang

yang tidak terbakar secara sempurna. Untuk menghindari masalah tersebut

sebelum di briket, batubara dikarbonisasi atau di arangkan dahulu dengan proses

sebagai berikut : batubara dipanaskan tanpa oksigen, zat terbang yang berupa ter,

minyak dan gas akan diuapkan sehingga tersisa arang batubara (semilokas).

Proses karbonisasi ini hanya sebagaian saja, dan masih disisakan sedikit

zat terbang untuk memudahkan proses pembakarannya. Arang batubara yang

dihasilkan bersifat rapuh dan ukurannya tidak seragam, sehingga diperlukan

proses penggerusan dan pem-briketan dengan pemampatan agar diperoleh bentuk

yang seragam, kompak dan sifat fisiknya kuat.

Bentuk dari briket batubara bermacam-macam tergantung dari bentuk

cetakannya : ada yang berbentuk silinder, kubus, segi empat, segi delapan, dan

sebagainya. Untuk briket yang berukuran besar (honey comb atau sarang tawon)

harus berlubang-lubang supaya mudah dibakar. Briket yang pertama kali

dimasyarakatkan berbentuk seperti telur, jengkol, bantal, atau tiram yang

ukurannya kecil. Briket tipe ini dapat dipergunakan oleh segala jenis anglo, jadi

sangat luwes dan mudah dalam penanganannya. Briket tipe ini sarang tawon

pembakarannya dari atas ke bawah. Bahan bakunya berupa batubara tanpa atau

sebagian saja dikarbonisasi. Bahan-bahan lain perlu ditambahkan agar zat

terbangnya dapat terbakar sempurna.

Manfaat dan keuntungan memasak dengan Briket (Arang) Batubara :

- Lebih irit dan hemat

- Panas dari nyala briket relatif lebih tinggi

- Nyala briket lebih bersih (tidak berjelaga)

- Daya tahan nyala briket cukup lama tidak berbau dan tidakberasap

- Rasa, bau dan aroma dari masakan yang dimasak tetapasli/orisinil

- Aman dan tidak meledak

I. PENUTUP

II.