8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
1/51
BAB 1
SISTEM COAL HANDLING
Coal handling system berfungsi menangani mulai dari pembongkaran batubara dari
kapal/tongkang (unloading area/Jetty/pelabuhan khusus bongkar), penimbunan/penyimpanan
di stock area atapun pengisian ke bunker (power plant). Batubara dikirim melalui jalur laut
menggunakan burge/tongkang kemudian dari unloading jetty (dermaga) batubara dipindahkan
ke coal yard area dengan menggunakan belt coneyer.
!ersediaan batubara ditampung dilapangan terbuka (coal yard area) dan untuk
melayani kebutuhan pembakaran di boiler, batubara ditampung pada coal bunker (silo) di tiap
boiler yang berfungsi menimbun batubara siap pakai atau yang sudah di giling. "ntukmemecah batubara menjadi ukuran yang lebih kecil sebelum dihaluskan lagi oleh puleri#er
digunakan suatu alat yang disebut crusher .
!emasokan batubara dari bunker ke burner ruang bakar dilakukan melalui coal feeder,
mill puleriser, dan coal pipe. "ntuk menghasilkan pembakaran yang efisien, batu bara yang
masuk ruang pembakaran harus digiling terlebih dahulu hingga berbentuk serbuk/tepung
(puleri#ed coal). !enggilingan atau penggerusan batu bara menjadi serbuk dilakukan dengan
mill puleri#er yang dikenal juga dengan nama bowl$mill. %isebut bowl$mill karena di
dalamnya terdapat mangkuk (bowl) tempat batu bara ditumbuk dengan grinder. !emasukan
batu bara dari coal bunker ke puleri#er diatur dengan coal feeder. &edang untuk membawa
serbuk batubara ke burner, dihembuskan udara primer ke mill. "dara primer dihasilkan oleh
primary air fan (!') dan bergabung dengan udara sekunder dari secondary air fan (&')
didalam burner lalu terbakar dalam ruang bakar boiler. Jumlah produksi uap pada boiler
tergantung pada panas hasil pembakaran batubara serbuk tersebut.
1. KOMPONEN COAL HANDLING SYSTEM
UNLOADING JETTY (DERMAGA)
Jetty merupakan dermaga atau tempat merapat kapal laut pengangkut batubara
dengan daya dukung maksimal tongkang *.+++ -. %ilengkapi dengan buah ship
unloader yang berkapasitas masing$masing + ton/jam. &hip "nloader adalah suatu
peralatan yang digunakan untuk pembongkaran batubara dari kapal yang tidak
mempunyai peralatan bongkar sendiri (non self "nloading) peralatan ini dilengkapi
1
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
2/51
dengan 0rab (bucket) dengan kapasitas bongkar 12 ton. 0rab mempunyai 2 motor yang
menggerakan yaitu 3
. Close otor Brake berfungsi sebagai gerakan 0rab membuka dan menutup
(open$close)
*. 4old otor Brake berfungsi sebagai gerakan 0rab naik dan turun ("p$%own)
2. -rolly otor Brake berfungsi sebagai gerakan 0rab maju dan mundur.
COAL YARD AREA
Coal yard adalah tempat penampungan batubara yang ditempatkan di lapangan
terbuka. Coal 5ard di !6-" 7embang memiliki !anjang 1**,8 meter dan lebar 9,8
meter dengan ketinggian maksimal lie stock pile ,+ meter dan ketinggian makasimal
untuk dead stock pile *,+ meter.
STACKER RECLAIMER
2
0ambar 1.* 0rab
0ambar 1.2 Coal 5ard 'rea
PILE
A
PILE
B
:apasita Coal 5ard 3
6;C: !;6= ' 3 1,9 -
6;C: !;6= B 3 29,+ -
%='% &->C: !;6= 3 *9,12 -
->-'6 3 28,+2* - (19 hari)
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
3/51
!eralatan ini digunakan untuk penimbunan (stacking) dan pengerukan
(reclaiming) batubara di stock area. Batubara yang dikeruk kemudian ditransfer ke Belt
Coneyor untuk dilakukan proses transfer selanjutnya menuju !ower !lant. :apasitas
&tacker 7eclamer di !6-" 7embang +/+++ ton/jam dengan radius of slewing 22 .
TELESCOPIC CHUTE
erupakan alat pembongkaran batubara dalam keadaan darurat. %ilengkapi
dengan corong yang dapat memanjang dan memendek untuk mencegah debu batubarayang berterbangan saat pembongkaran. !eralatan ini bisa naik secara otomatis jika leel
batubara di bawahnya sudah mempunyai jarak sesuai setting tertentu.
JUNCTION TOWER
3
0ambar 1.1 &tacker 7eclaimer
0ambar 1. -eleschopic Chute
-eleschopic Chute
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
4/51
!engaturan arah aliran batubara dilakukan disuatu bangunan yang memuat alat
pemindah arah aliran yang pengendaliannya dapat dikendalikan dari Control 7oom Coal
4andling Control Building (C4CB). Bangunan ini dikenal dengan nama Junction -ower.
CRUSHER
Berfungsi untuk menghancurkan batubara sehingga batubara berukuran 2+mm.
!eralatan ini dirancang hanya untuk menghancurkan batubara, bukan untuk batu atau
material lain. peralatan ini dilengkapi dengan beberapa alat pengaman diantaranya 3
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
5/51
Berada di sisi depan coneyor. emiliki bentuk yang lebih besar dan berfungsi
untuk menampung batubara dengan kuantitas relatif banyak sebelum diarahkan ke
coneyor. Bunker dilengkapi dengan chute yang memudahkan batubara untuk meluncur,
sehinnga tidak menggumpal maupun terjadi penyumbatan. &etiap "nit di !6-" 7embang
dilengkapi buah Bunker.
BELT CONVEYOR
ungsi dari Belt Coneyor adalah untuk membawa material batubara. Belt
Coneyor berbentuk semacam sabuk besar yang terbuat dari karet yang bergerak
melewati 4ead !ulley dan -ail !ulley, keduanya berfungsi untuk menggerakkan Belt
Coneyor, serta -ansioning !ulley yang berfungsi sebagai peregang Belt coneyor.
"ntuk menyangga Belt Coneyor beserta bobot batubara yang diangkut dipasang ;dler
pada jarak tertentu diantara 4ead !ulley dan -ail !ulley. ;dler adalah bantalan berputar
yang dilewati oleh Belt Coneyor.
Batubara yang diangkut oleh Coneyor dituangkan dari sebuah bak peluncur
(Chute) diujung -ail !ulley kemudian bergerak menuju ke arah 4ead !ulley. Biasanya ,
muatan batubara akan jatuh ke dalam bak peluncur lainnya yang terletak dibawah 4ead
!ulley untuk diteruskan ke coneyor lainnya atau masuk ke bak penyimpan. %isetiap
belokan antar Coneyor satu denagn yang lain dihubungkan dengan -ransfer 4ouse.
5
->-'6 6"=1 @ 88 @ 2* @ 9 A 82 m2:'!'&;-'& ;;"82+.9 A 1D+ -on
0ambar 1.9 Bunker
Berbentuk "pper 4eap
dengan
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
6/51
&elain itu pada belt Coneyor ditambahkan juga beberapa aksesori yang
bertujuan untuk meningkatkan fleksibilitasnya, antara lain3
. etal %etector
erupakan alat untuk mendeteksi adanya logam$logam didalam batu bara yang
tercampur pada proses pengiriman.
*. agnetic &eparator
"ntuk memisahkan logam$logam yang terkandung dalam batubara pada proses
pengiriman. !rinsip kerja nya berdasarkan induksi elektromagnetik logam besi yang
terbawa pada aliran batubara akan ditarik oleh medan elektromagnetik lalu menempel
pada coneyor kemudian logam akan jatuh pada sisi penampungan.
2. Belt &cale/Belt ?eigher"ntuk mengetahui jumlah tonnase berat batubara yang diangkut oleh Belt Coneyor.
'lat ini akan menimbang batubara yang akan disalurkan ke stock area atau ke unit dan
untuk mengetahui flow rate yang melewati coneyor tersebut.
6
0ambar 1.D Belt Coneyor
0ambar 1.*+ etal %etector
Belt Coneyor
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
7/51
1. %ust Collector
Berfungsi untuk mengumpulkan debu batubara dengan sistem acum, secara garis
besar peralatan ini terdiri dari blower penyedot debu.
. %ust &uppresion
Berfungsi untuk 3
'ir !olution kontroller yaitu dengan menyemprot batubara yang baru
dibongkar dari kapal atau dikeruk dari reclaimer untuk mengurangi debu yang
berterbangan, supaya tidak menimbulkan polusi udara
enyemprot ait pada batubara yang berupa air pengolahan limbah
enghemat batubara agar tidak menjadi debu , apabila telah terjadi abu maka
batubara harus segera dipisahkan/diisolasi.
enghalangi terjadinya percikan api akibat debu panas dari batubara. !ercikan
api ini akibat sifat dasar batubara yang mudah menyala (
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
8/51
*. Belt &way &witch
Berfungsi untuk memberhentikan Belt Coneyor/belt feeder apabila terjadi
unbalance/jogging (belt bergerak ke kiri atau kanan tidak pada posisi tengah)
2. Chute Block
Berfungsi untuk memberhentikan coneyor secara otomatis yang ada di belakang (di
sisi inlet) plugged chute apabila terjadi penumpukan di dalam chute.
1. !ush Button =mergency &top 6ocal BoE-ombol switch untuk memberhentikan jika ada gangguan atau kelainan dilokal, juga
pada saat dilakukan pemeliharaan/perbaikan. 'lat ini lokasinya di dekat motor
penggerak.
2. KONSTRUKSI BELT CONVEYOR
Bagian F bagian dari Belt Coneyor yaitu 3
1. Belt Conveyor
erupakan ban berjalan yang berfungsi untuk membawa material
8
0ambar 1.*1 Belt &way
&witch
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
9/51
2. Carrying idler
Berfungsi untuk menjaga belt pada bagian yang berbeban atau sebagai roll
penunjang ban bermuatan material. :omposisinya terdiri dari 2 buah roll penggerak
berbentuk
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
10/51
3. SKEMA KERJA COAL HANDLING SYSTEM
10
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
11/51
"ntuk system unloading Batubara (tongkang menuju ke coal yard atau bunker)
menggunakan stream ,*,2
"ntuk system loading batubara (coal yard menuju ke bunker) menggunakan stream
1,.
&-7='$
&kema stream menunjukan proses pengangkutan batubara dari &hip "n$6oader
langsung menuju &tacker 7eclaimer. %isini batubara melewati Belt Coneyor ,*,,
dan 8 serta melewati Junction -ower ,*, dan 1 yang berfungsi sebagai peralihan arah
coneyer. &tream digunakan ketika kapal batubara datang namun kondisi unit belum
memerlukan pasokan Batubara.
* &-7='$*
&kema stream * menunjukan proses pengangkutan batubara dari &hip "n$6oader
menuju -elescopic Chute yang berfungsi untuk menumpahkan batubara melewati Belt
Coneyor ,*, dan serta Junction -ower dan *. &tream * digunakan ketika stream
mengalami gangguan pada proses pengangkutan.
2 &-7='$2
&tream 2 merupakan sistem pengangkutan batubara dari &hip "n$6oader hingga
mencapai Coal Bunker. !roses ini cukup panjang yaitu melewati Belt Coneyor
,*,2,+, dan D serta Junction -ower ,*,8,dan .&tream 2 digunakan ketika kapal
pengangkut Batubara datang dan unit sedang membutuhkan pasokan Batubara.
1 &-7='$1
Berbeda dengan &tream,*,2 pada &tream 1 Batubara dari &tacker 7eclamer diangkut
menuju Coal Bungker. &tacker 7eclaimer berfungsi untuk mengambil dan
menumpahkan batubara (loding$unloading). &ehingga bila &tream 1 dilakukan berarti
unit sedang membutuhkan pasokan Batubara untuk pembakaran sedangkan kapal tidak
datang untuk memasok Batubara.
&-7='$
11
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
12/51
!ada &tream Batubara diambil dari 7eclaim 4oper atau tempat penampungan
Batubara sementara dan di salurkan menuju Coal Bunker. &tream dipakai bila terjadi
gangguan pada stream 1.
BAB II
GASIFIKASI BATUBARA
0asifikasi batubara adalah proses mengkonersi batubara dari bentuk solid ke bentuk gas.
1. Pr!"! G#!$%$!$
%alam proses gasifikasi batubara akan mengalami beberapa tahapan proses yang dilaluinya
yaitu3
#. P"'"r$'#' (Dr$"r)
Batubara memiliki sifat menyerap uap air (porosity). !ada saat pemanasan batubara maka
moi(ture yang terdapat didalam batubara tersebut akan menguap pada suhu rendah (G++ H
C). :arena proses penguapan menyerap energi yang dilepaskan dari proses pembakaran,
12
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
13/51
maka hal ini akan menurunkan suhu dalam pembakaran di ruang bakar sehingga
memperlambat proses pembakaran. %alam boiler berbahan biomass, telah ditemukan bahwa
proses pembakaran tidak dapat dipertahankan jika kelembabannya melebihi 8+ persen pada
basis basah (&et )a(i(). Biomass atau batubara basah sangat membutuhkan banyak energi
untuk menguapkan uap air yang terkandung didalamnya, dan suhu pembakaran yang
dikehendaki menjadi lebih rendah dari batasan suhu minimal yang persyaratkan dalam proses
pembakaran.
. P$r*$!$!
0ambar 2. "rutan reaksi untuk proses gasifikasi batubara atau biomass (2).
P$r*$!$!merupakandekomposisi kimiabahan organikmelalui prosespemanasantanpa atau
sedikit oksigen atau reagenlainnya, di mana material mentah akan mengalami pemecahan
struktur kimia menjadi fase gas. %idalam proses gasifikasi seiring dengan naiknya suhu
pemanasan di dalam reaktor/ gasifier, unsur hidrogen yang ada dalam batubara akan menguap
(deolatilasi) dan pada suhu diatas 29+ $ 2+ Celcius unsur hidrogen dalam uap air akan
terlepas karena bereaksi carbon. &elanjutnya karena pembakaran yang terjadi dengan jumlah
oksigen yang minim (lean com)u(tion) sehingga carbon dalam batubara yang terlepas
bereaksi menjadi karbonmonoksida (C>) dan sebagian lagi membentuk karbondioksida
(C>*). !roduk dari proses pirolisis terutama tar dan arang karbon (car)onaceou( c'arcoal),
dan gas$gas dengan berat molekul yang rendah seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.
&elain itu, C> dan C>* juga terbentuk dalam jumlah yang cukup besar, terutama dari bahan
bakar yang kaya oksigen (o*ygen+ric' ,uel), seperti biomassa.
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
14/51
&ifat yang heterogen dari batubara serta kompleksitas dari proses pirolisis tersebut
mengakibatkan kesulitan mengamati kecepatan dan mekanismenya dengan akurasi yang baik.
!irolisis dapat dibagi ke dua kelompok yaitu nilai rendah dan nilai tinggi. !ada awal mula
penelitian penelitian pirolisis ditujukan untuk meningkatkan produksi kokas, dimana kondisi
yang dekat dengan proses yang digunakan ini adalah tingkat pemanasan yang rendah,
tumpukan yang rapat dan dengan kondisi udara inert. &aat ini, tingkat pemanasan yang tinggi
telah digunakan, karena lebih realistis untuk kebanyakan proses pemanfaatan batubara.
:ebanyakan pada proses gasifikasi partikel batubara dipanaskan pada suhu tinggiI laju
pemanasan umumnya melebihi +2 :/s pada entrained+,lo& reactor seperti halnya dalam
proses ,luidi(ed+)ed reactor.
+. G#!$%$!$
0asifikasi dapat didefinisikan sebagai degradasi termal (devolatili-ation) dengan adanya agen
pengoksidasi eksternal. amun, istilah gasifikasi juga digunakan untuk reaksi oksidasi arang
(carbon) dengan, misalnya, C>* atau 4*>. &ementara pirolisis biasanya dioptimalkan
sehubungan dengan hasil char atau tar yang maksimal, sedangkan gasifikasi dioptimalkan
untuk menghasilkan gas yang maksimum. &uhu digunakan berkisar +2-22 o:. 0as
mengandung terutama C>, C>*, 4*>, 4*, C41 dan hidrokarbon lainnya. 0asifikasi dapat
dilakukan dengan udara, uap oksigen, atau C>*sebagai agen pengoksidasi.
2. Pr!"! R"#&!$ G#!$%$!$
!roses gasifikasi pada arang (c'ar) dapat dijelaskan kedalam lima reaksi kimia dasar
sederhana yaitu 3
. 0asifikasi dengan oksigen atau udara
C @ >* $$$$$$$$$$ C> 4 A *2. kJ/mol KK.. ()
!embakaran dengan oksigen (Com)u(tion &it' o*ygen) 3
C @ >* $$$$$$$$$$ C>* 4 A 1+.D kJ/mol KK... (*)
;ni sebenarnya merupakan pembakaran terkendali dalam suasana oksigen. &ebagian
besar oksigen diumpankan kedalam gasifier, baik berupa oksigen murni atau udara
yang digunakan oleh reaksi ini untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan untuk
mengeringkan batubara, untuk memecah ikatan kimia di batubara, untuk menaikkan
suhu reaksi, dan untuk mendorong reaksi gasifikasi berikut.
14
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
15/51
*. 0asifikasi dengan carbon dioksida (Boudouard reaction)3
C (g) @ C>*(g) $$$$$$$$$$ *C> 4 A D. kJ/mol (2)
7eaksi tersebut merupakan reaksi endotermik. 7eaksi berlangsung sangat lambat pada
suhu dibawah 2+ HC, dan dihambat oleh produk.
2. 0asifikasi dengan uap (&ater+ga( reaction)3
C (s) @ 4*> (g) $$$$$$$$$$C> (g) @ 4*(g) 4 A 9.D kJ/mol KK..
(1)
7eaksi endotermik antara karbon dan uap disukai oleh suhu tinggi dan tekanan yang
berkurang dan, dengan tidak adanya katalis, terjadi secara perlahan pada suhu di
bawah D2+ H C. 7eaksi uncatalysed dihambat oleh produk tetapi umumnya agak lebih
cepat daripada reaksi C$C>*di bawah kondisi yang sama.
1. 0asifikasi dengan hidrogen ('ydro+ga(i,ication reaction)3
C @ *4* $$$$$$$$$$ C41 4 A 9.1 kJ/mol KKK.
()
7eaksi hidro$gasifikasi yang terjadi sangat lambat kecuali pada tekanan tinggi. :edua
reaksi fase gas berikutnya merupakan hal yang menentukan dalam hal Lualitas gas
yang dihasilkan.
7eaksi pergeseran air$gas (&ater+ga( ('i,t reaction) memiliki pengaruh pada, rasio
C>/4*yang menjadi hal penting terutama jika gas tersebut untuk digunakan dalam
sintesis. 7eaksi methanasisasi meningkatkan nilai kalor gas, tetapi sangat lambat
kecuali pada tekanan tinggi dan memakai katalis
. ater+ga( ('i,t reaction3
C> (g) @ 4*> (g) $$$$$$$$ 4*(g) @ C>*(g) 4 A 1+.D kJ/mol K.. (8)
Methanation:
C> (g) @ 24* (g) $$$$$$$$$$ C41 (g) @ 4*> (g) 4 A *+8.2 kJ/mol
()
=ntalpi rekasi diberikan pada kondisi * H C dan +,+2 pa.
!ersamaan yang ditunjukkan di atas memberikan perubahan stokiometri dan energy reaksi
yang terjadi dalam gasifikasi. &eperti pada semua semua reaksi kimia, hal ini cenderung
15
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
16/51
menuju ke keadaan kesetimbangan. &uhu dan tekanan reaktor merupakan hal yang penting
dalam menentukan konsentrasi kesetimbangan dari gas yang dihasilkan.
!ersamaan yang ditunjukkan di atas tersebut memberikan stoikiometri dan perubahan energi
reaksi yang terjadi dalam gasifikasi. &eperti semua reaksi kimia, reaksi tersebut diatas
cenderung mencari kondisi kesetimbangan. &uhu operasi dan tekanan merupakan hal yang
penting dalam menentukan konsentrasi pada kondisi kesetimbangan dari gas yang dihasilkan.
:ura kesetimbangan untuk reaksi (2) sampai () ditunjukkan pada 0ambar 1.
:ecenderungan kesetimbangan untuk sistem C$4$> ditunjukkan berikut3
CO / CO2 H2O / CO / H2
H2O / CO / H2 CO / H2O / CO2/ H2
16
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
17/51
CO / H2/ CH4/ H2O
0ambar 1. 0rafik kesetimbangan gas$gas yang terjadi dalam proses reaksi gasifikasi
&ecara umum, semakin besar rasio oksigen$batubara, konersi yang lengkap akan lebih
mudah tercapai. amun, hal ini juga akan menyebabkan gas yang dihasilkan akan tinggi
dalam bentuk C>*dan 4*>, yang tidak dikehendaki. %engan mengurangi jumlah oksigen,
maka akan memerlukan konersi lanjutan melalui reaksi yang kurang reaktif dari C> * dan
4*> untuk mencapai kinerja yang serupa. !ada leel oksigen tertentu, konersi batubara
menjadi tidak sempurna. >leh karenanya, optimalisasi pada proses gasifikasi, dalam hal
kemudahan operasi, memerlukan pemahaman yang baik tentang batubara dan kinetika reaksiC>* dan 4*> (?eeda, DD). ;a memodelkan untuk gasifikasi dalam uap serta hydrogen
seperti pada gambar . %alam gasifikasi dalam uap air laju reaksi cenderung menurun dengan
meningkatnya jumlah konersi karbon (gambar a). !ada gambar b terlihat adanya hidrogen
yang lebih rendah saat awal proses gasifikasi serta meenghasilkan penurunan reaktiitas yang
gradual pada arang seiring dengan naiknya karbon conersi. !enurunan reaktiitas lebih
terlihat jelas pada suhu yang lebih rendah dan tekanan parsial hidrogen yang lebih tinggi.
17
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
18/51
0ambar . 4ubungan laju reaksi terhadap konersi karbon dalam proses gasifikasi ()
&elama konersi batubara, pemecahan dari jaringan makro$molekul batubara dan
pembentukan produk yang dihasilkan dikendalikan oleh tingkat relatif dari pemecahan ikatan,
cro((+lin$dan transport massa. 4al ini bahwa pembentukan tar mencakup langkah$langkah
berikut3
. %epolymerisasi oleh terputusnya dari jembatan lemah dalam makro$molekul batubara
untuk melepaskan fragmen$fragmen kecil yang membentuk metaplast
*. 7epolymerisasi (cro((+lin$) dari molekul metaplast
2. !erpindahan dai molekul yang lebih ringan dari permukaan butir batubara melalui
gabungan penguapan, koneksi dan difusi fase gas
1. !erpindahan internal dari molekul pada permukaan butir batubara melaui koneksi
serta difusi pada bagian yang lunak dari batubara. 'rang terbentuk dari bagian yang
tidak terlepas atau potongan$potongan yang mencair kembali (renconden(ed ,ragment)
Cro((+lin$ing yang berfungsi untuk repolymeri(e metapla(t yang tersisa diarang selama
pirolisis untuk mencegah eolusi lebih lanjut dari unsur yang mempunyai berat molekul tinggi
pada suhu yang tinggi. !embentukan metaplast, reaksi silang (cro(( lin$) dan perilaku plastik
yang dihasilkan selama pirolisis memainkan peran penting terhadap hasil tarnya. %engan
tidak adanya silang, hasil tar akan terus meningkat karena naiknya tekanan uap yang
diakibatkan adanya kenaikan suhu. amun, cross$linking dampak reaksi hasil akhir tar,
distribusi berat molekul tar, fluiditas dan struktur arang. 4ilangnya bagian tar lebih ringan
dari metaplast ini disebabkan oleh adanya penguapan dan entrainment.
&uhu di mana batubara menjadi plastik sangat tergantung pada kondisi eksperimental,
terutama tingkat pemanasan dan ukuran partikel. &ifat plastik menjadi lebih jelas pada tingkat
pemanasan tinggi sampai pada suatu titik, dimana jika laju pemanasan terlalu tinggi, batubara
tidak bisa plastis atau karena suhu reaksi silang tercapai dengan cepat sebelum struktur
batubara dapat mengendur dan ,luidi(e. :etika pori$pori batubara mencair dan menggumpal,
selanjutnya terbentuk gas gas ringan dan gelembung uap tar. "nsur olatil berpindah melalui
pembentukan gelembung. &ebaliknya, pada 'ig' range coal biasanya menunjukkan fluiditas
dan plastisitas, dan mempertahankan struktur pori mereka selama devolatili(ation. unsur
olatil yang dipindahkan oleh proses difusi melalui struktur pori.
18
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
19/51
Batubara kelas medium menunjukkan perilaku termoplastik atau fluidise, dan meleleh bila
dipanaskan. luiditas ini biasanya terjadi pada batubara yang mengandung karbon 9 M D*N,
tetapi tergantung pada oksigen dan kandungan hidrogen serta laju pemanasan. Batubara kelas
rendah, seperti lignite(, menghasilkan sangat sedikit metaplast. Beberapa peneliti telah
menemukan bahwa cro((+lin$ingtergantung dari jenis batubara, dengan lignites silang terjadi
pada suhu rendah daripada batubara bituminous
4ubung silang (cro((+lin$ing) pada lignit terjadi sebelum eolusi tar dan cepat hilangnya
hidrogen alifatik. 4ubung silang pada batubara bituminus terjadi pada suhu yang sedikit lebih
tinggi daripada suhu untuk eolusi tar maksimum atau kerugian alifatik hidrogen. Beberapa
penulis telah melaporkan bahwa hubung silang pada suhu rendah yang terkait dengan
batubara berkalori rendah tampaknya berkorelasi dengan berkembangnya C>*, dan bahkan
hubung silang pada suhu moderat yang terjadi untuk batubara bituminus berkorelasi dengan
berkembangnya gas metana (C41). 4al ini menunjukkan hubung silang pada suhu rendah
berhubungan dengan dekomposisi gugus karboksil (yang konsentrasi adalah peringkat-
bergantung) untuk membentuk C>*, sementara hubung silang pada temperatur moderat terkait
dengan pelepasan kelompok metil oleh reaksi substitusi untuk membentuk C41.
%alam proses pirolisis batu bara, hasil dan sifat dari produk yang dihasilkan bergantung dari
struktur batubara serta kondisi reaksi kimia yang terjadi. "ntuk batubara yang sama, tingkat
dan laju reaksi utamanya dipengaruhi oleh suhu pirolisis, tekanan dalam reaktor, jenis
batubara, ukuran partikel batubara, waktu tinggal gas, waktu tinggal padatan, tingkat
pemanasan dan faktor$faktor lain.
Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa massa #at yang menguap (volatile matter)
akan meningkat dengan naiknya suhu pirolisis. &elain itu, laju pemanasan akan
mempengaruhi gas dan tar yang dihasilkan. !enelitian 'rendt dan
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
20/51
dengan pemanasan yang lebih lambat. Cairan yang dihasilkan pada tingkat pemanasan lambat
memiliki berat molekul rendah yang lebih rendah, iskositas, dan kandungan sulfur, dan
dibandingkan dengan laju pemanasan yang cepat. !engaruh dari meningkatnya suhu pirolisis
maksimum (pada tingkat pemanasan konstan yang lambat) adalah untuk meningkatkan gas
produk ringan (terutama 4). 4asil tar tidak nyata dipengaruhi saat puncak pirolisis.
!ada penelitian oleh 7alph J. -yler melihat karakteristik devolatili-ationsepuluh bara aspal
diselidiki dalam kondisi pemanasan cepat pada,luidi-ed+)edpyroly(erskala kecil./yroly(er
dioperasikan secara kontinyu, partikel batubara yang disuntikkan pada dengan laju sampai 2
gram per jam langsung ke tempat tidur panas ('eated )ed) oleh pasir yang terfluidisasi oleh
nitrogen. -ar maksimum diperoleh pada sekitar 8++ HC dan selalu jauh lebih tinggi daripada
yang dari uji yang dilakukan 0ray $ :ing. Jumlah volatil+matter yang dihasilkan secara
substansial juga lebih tinggi dari nilai analisis proEimatenya. -ar maksimum yang dihasilkan
cenderung berbanding lurus dengan rasio atom 4/C batubara. 'nalisis unsur pada tar yang
dihasilkan sangat tergantung pada suhu pirolisis.
Berat volatileakan bertambah selama pirolisis yang berariasi secara linear sesuai dengan
jenis batubaranya (coal ran$). Ou dan -omita (+)mempelajari pirolisis dari jenis batubara
yang berbeda yang dilakukan dalam inert atmosfir dengan menggunakan Curie+point
/yroly(er. 4asil yang diperoleh adalah gas anorganik, hidrokarbon gas dan cairan
hidrokarbon ringan seperti )en-ena toluenadan Eilena pada suhu pirolisis berkisar antara ++
dan *++ +:. 4asil tersebut dibandingkan dengan yang diperoleh menggunakan peralatan lain
seperti ,luidi-ed )eddan pemanas jala (me(' 'eater). -erungkap bahwa profil suhu untuk
produk tertentu adalah serupa untuk semua batubara. %engan kata lain, hasil produk tertentu
antara dua temperatur pirolisis adalah hampir tidak bergantung dari jenis batubara.
%alam gasifikasi batubara ukuran dari butiran batubara mempengaruhi jumlah tar dan arang
yang dihasilkan. 4al ini dilaporkan oleh !ark other (*)yang mempelajari pirolisis batubara
dengan,luidi-edand entrained ,lo&. &emakin besar ukuran butiran batubara, jumlah tar yang
dihasilkan akan menurun menurun dan jumlah char yang dihasilkan menjadi bertambah
meningkat, sementara hasil gas tetap sama. 0PnenQ and &unol menjelaskan pengaruh
diameter partikel terhadap keterbatasan transportasi. "kuran partikel batubara tersebut
mempengaruhi transport unsur volatiledari tempat mana hal itu terbentuk pada permukaanbutiran batubara. &emakin besar ukuran butir batubara maka akan semakin meningkat waktu
20
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
21/51
tinggal (residence time) rata$rata unsur olitil pada tersebut. eningkatnya waktu tinggal
tersebut akan memperbaiki reaksi sekunder dalam butiran.
-ekanan pirolisis memiliki efek analog dengan ukuran partikel. &tudi yang dilakukan oleh
'rendt dan an 4eek menunjukkan dengan jelas bahwa, pada saat tekanan gas eksternal
untuk batubara bituminous partikel meningkat, tar yang diperoleh dari pirolisis akan menurun.
!ada saat yang sama, hasil dari gas ringan meningkat dengan meningkatnya tekanan. =fek
tekanan pada perilaku pirolisis lignit hampir tidak signifikan, karena tar hasil dari lignit cukup
kecil.
3. G#! Pr,-& P#,# Pr!"! Pr*!$!
"nsur$unsur volatileakan bertambah selama pirolisis adalah campuran dengan berat molekul
yang rendah (gas) dan hidrokarbon dengan berat molekul yang lebih tinggi berat (tar). !roduk
gas terutama terdiri dari C>*, C>, 4*>,, C41C*48, C*41, C*4*, C848dan banyak belerang
dan nitrogen yang mengandung gas yang bereolusi oleh dekomposisi termal dari batubara.
7eaksi pembakaran sempurna yang terjadi pada gasifikasi batubara yang meliputi
C(s) @ >*(g) $$$$$C>*(g) @ R4 A $ 2D2,D9 kJ/gmole
*C>(g) @ >*(g) $$$$$$ S *C>*(g) R4 A $88,8 kJ/gmole
*4*(g) @ >*(g) $$$$$$$ S *4*>(g) R4 A $191,* kJ/gmole
7eaksi tersebut merupakan reaksi eksotermik yang melepaskan panas, tetapi produk gas tidak
memiliki nilai energi. &edangkan uap dan reaksi gasifikasi C>* adalah endotermik, yang
berarti bahwa gas produk memiliki nilai energi lebih besar dari reaktan. "ntuk
memaksimalkan nilai kalor (ynga(, maka dilakukan sebanyak mungkin reaksi endotermik
untuk menhasilkan gas yang mempunyai nilai energi. 7eaksi$reaksi ini tidak terjadi secara
spontan, oleh karenanya mengandalkan reaksi eksotermik dengan oksigen untuk menaikkan
suhu campuran untuk suhu gasifikasi yang diinginkan dan untuk menyediakan panas untuk
gas pembentuk reaksi endoterm.
0asifikasi uap endotermik pada reaksi berikut3
C(s) @ 4*> (g) $$$$ C> (g) @ 4* (g) R4 A @2,18 kJ/gmole
21
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
22/51
C(s) @ C>* (g) $$$$ C> (g) R4 A @ *,8 kJ/gmole
adalah reaksi yang dapat digerakkan oleh sumber panas dari luar daripada dengan memberi
oksigen ke gasifier. %engan sumber panas eksternal seperti panas dari matahari, reaksi nuklir,
arang atau panas pembakaran dari luar, maka perpindahan panas adalah hal yang rumit dalam
hal pemilihan bahan perpindahan panas konduktif yang dapat menahan suhu gasifikasi tinggi
dan korosi atmosfer.
Jenis pengumpan untuk gasifier adalah batu bara, oksigen, dan air. >ksigen dapat diberikan
sebagai aliran oksigen hampir murni yang diperoleh dari unit pemisahan udara, atau sebagai
udara. "dara tersebut masuk ke dalam gasifier sebagai uap batubara (coal moi(ture), air bubur
batubara (coal (lurry &ater), atau sebagai uap. 0abungan oksigen dan air yang alirkan harus
dapat mengubah menjadi aliran gas. Jika oksigen berlebihan, maka reaksi menjadi lebih
seperti pembakaran daripada gasifikasi, dan gas dengan kalori rendah akan dihasilkan. &uhu
dikontrol dengan memariasikan rasio keseimbangan oksigen terhadap air (>*/4*>). &emua
reaksi dengan oksigen adalah eksotermik, sehingga oksigen cenderung meningkat suhu
gasifier. 0asifikasi uap bersifat endotermik, sehingga cenderung mengurangi suhu gasifier.
7eaksi gasifikasi uap dengan arang merupakan reaksi endotermik. 7eaksi tersebur cenderung
meurunkan suhu gasifier. >leh karena kedua hal tersebut perlu dioptimalkan dengan baik
rasio (>*@4*>)/coal serta rasio >*/4*>.
/. J"'$! G#!$%$"r
%alam realisasi praktis dari proses gasifikasi berbagai jenis reaktor
telah dan terus digunakan. &ebagian besar jenis reaktor ini dapat
dikelompokkan tiga jenis yaitu3. gasifier unggun bergerak (moving )ed ga(i,ier)
*. gasifier unggun fluida (,luid )ed ga(i,ier)
2. gasifier aliran entrained (entrained+,lo& ga(i,ier)
asing masing ga(i,ier( mempunyai karakteristik masing$masing dapat dilihat pada tabel
dalam kategori lain.
-abel . :arakteristik dari proses gasifikasi untuk berbagai tipe gasifier (1).!ada literature
lain karakteristik gasifier dapat juga dilihat pada table *.
22
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
23/51
-abel *. :arakteristik dari proses gasifikasi untuk berbagai tipe gasifier ().
#) M0$' ", #!$%$"r
23
0ambar 8. oing bed gasifier
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
24/51
0ambar 8 menunjukkan tata letak umum dari gasifier unggun bergerak (moving )ed ga(i,ier).
0asifier dapat dibuat dalam )entu$ updra,t(berlawanan) dan do&ndra,t(co$saat ini). "ntuk
gasifier susunan do&ndra,t, batubara dan oksigen masuk bersama$sama, sehingga suhu
tertinggi terjadi pada pintu keluar, menghasilkan aliran gas buang dengan suhu yang relatif
tinggi (T ++HC). 4al ini ditunjukkan secara skematik oleh suhu profilnya. &uhu tinggi
membantu reaksi gasifikasi sempurna, sehingga menghasilkan tar yang relatif sedikit dari
hasil produknya. Jenis gasifier ini telah digunakan secara luas dalam skala kecil, termasuk
aplikasi kendaraan selama !erang %unia ;;.
%ibandingkan dengan susunan counter,lo&, kerugian dari susunan sealiran (co+,lo&) adalah
bahwa energi yang masuk akal yang lebih tinggi dari gas produk harus diintegrasikan dalam
proses hilir untuk mencapai efisiensi keseluruhan yang dapat dibandingkan.
24
0ambar . !roses yang terjadi pada gasifikasi dengan gasifier updra,t
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
25/51
"ntuk susunan aliran yang berlawanan (counter,lo&) updra,t, batubara memasuki reaktor di
atas melalui pengaturan loc$'opper. Batubara biasanya masuk melalui distributor berputar di
tempat unggun yang disediakan dengan oksigen dan uap dari bawah. 'liran yang berlawanan
yang memungkinkan suhu tinggi reaksi pembakaran menjadi lebih tinggi dengan
mengkonsumsi arang dibagian bawah unggun. !roduk panas mengalir ke atas untuk membuat
gasifikasi batubara dan mudah menguap dibagian unggun. 'bu jatuh ke bawah dari unggun
untuk ditangani lebih lanjut limbah abu tersebut.
:euntungan dari susunan counter,lo& adalah bahwa gas keluar tempat unggundidinginkan oleh bahan bakar yang masuk, sehingga suhu keluar gas biasanya antara
25
0ambar 9. !roses yang terjadi pada gasifier downdraft
Fuel
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
26/51
1* $ 8+ HC, tetapi mungkin bahkan lebih rendah (*+$++ HC), tergantung pada jenis
batubara. 4al ini membuat efisiensi penggunaan energi panas yang dilepaskan oleh oksidasi
beberapa karbon padat. amun, karena suhu rendah ini, tar batubara
dan beberapa senyawa kaya oksigen terbentuk dalam(ynga(.
) F*-$,$", ", G#!$%$"r
%alam kategori 0luidi-ed )ed a(i,ier, ada subkategori dibedakan oleh
kecepatan gas bergerak di bed$nya. &etiap proses ini ditunjukkan secara skematik pada
gambar D. !ada kecepatan gas resirkulasi yang lebih serta transport gasifier menghasilkan
perpindahan panas yang lebih besar untuk partikel bahan bakar. 4al ini meningkatkan lajut
pemanasan sehingga cepat menghasilkan arang (c'ar) lebih reaktif dan lebih disukai untuk
konersi karbon untuk(ynga(.
26
0ambar D. luidi#ed bed 0asifier
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
27/51
&ecara umum,luidi-ed )ed ga(,ierdibedakan atas * jenis yaitu
a. Bubbling Fluidized Bed Gasifier
!ada kecepatan rendah (kurang dari m /s), bed yang ditandai dengan gelembung$gelembung
gas, seperti cairan mendidih. %aerah di atas bed (,ree)oard) adalah jelas berbeda dari bed.
0erakan fluida dari bed mendekati reaktor dengan pengadukan kontinyu untuk menjaga suhu
reactor tetap homogeny untuk reaksi batubara. Bed itu sendiri adalah hamper semuanya abu,
dan tujuannya adalah agar karbon meninggalkan bed sebagai(ynga(, meskipun beberapa abu
dengan karbon dan partikel yang tak terbakar terbawa ke daerah ,ree)oard. :unci
pengoperasiannya adalah menghindari kondisi suhu di mana abu akan mencair dan
membentuk gumpalan (aglomerat). 4al ini berarti bahwa suhu di bed harus dijaga di bawah
suhu leleh abu, yang dapat berkisar D+$++ HC untuk batubara, dan bahkan dapat lebih
rendah untuk beberapa jenis abu biomassa. %engan demikian, kontrol dari kondisi bed
tersebut dan pengetahuan tentang sifat$sifat abu menjadi hal yang penting dalam mendesain
sistem ini. 0asifikasi temperatur yang relatif rendah membutuhkan sedikit oksigen
dibandingkan untuk entrained ,lo& ga(i,ier. amun, reaktor pencampuran adukan digunakan
untuk memastikan bahwa sebagian dari abu yang tersaring berisi karbon yang tidak terbakar.
4igman dan
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
28/51
lebih tinggi juga mengurangi terjadinya tar yang terbawa dalam (ynga(. &ebuah sklus daur
ulang itu digunakan untuk mengoksidasi karbon yang tidak terbakar.
b. Circulating Fluidized Bed Gasfier
%ibandingkan dengan pendekatan )u))le )ed, circulating ,luiddi-ed )eddapat memberikan
konersi karbon yang lebih besar dan pembentukan tar yang jauh lebih kecil. &eperti
ditunjukkan dalam gambar +, naiknya kecepatan fluidisasi gas (biasanya sampai 9 m / s)
akan membawa partikel yang lebih kecil, yang diubah di atas bed atau dipisahkan dalam
cycloneuntuk kembali ke tempat bed (yaitu, circulating )ed). !artikel batubara yang lebih
besar akan tetap tinggal dibed di mana teroksidasi. :ecepatan yang lebih tinggi akan
meningkatkan tingkat pemanasan batubara, yang tentunya akan menurunkan produksi tar.
&istem circulating ,luidi-ed )ed (CB) yang banyak digunakan untuk aplikasi beberapa
biomassa. %alam banyak instalasi gasifier, tekanan operasi gasifiers CB adalah tekanan
atmosfer dan udara digunakan sebagai oksidator. !endekatan ini relatif sederhana, dan di
mana bahan bakar yang digunakan untuk panas proses (pembakaran) adalah sangat efektif.
Beberapa literatur menunjukkan beberapa aplikasi komersial gasifiers jenis CB digunakan
menyediakan bahan bakar gas untuk pembakaran tekanan ambien seperti pada $ilnkapur, atau
ketel. C0B ga(i,ierjenis bertekanan telah digunakan untuk demonstrasi biomassa berbahan
bakar ;0CC di
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
29/51
+) Entrained FlowSlaggingGasifiers
ntrained 0lo& ga(i,ierdapat dilihat pada gambar +.
0ambar +. =ntrained ,lo& ga(i,ier
-idak seperti moving )ed atau ,luid )ed ga(i,ier, entrained ,lo& ga(i,ierdirancang untuk
beroperasi pada suhu cukup tinggi yang dapat melelehkan abu batubara, yang suhu kerjanya
pada umumnya diatas *+ HC. 4al ini dapat dicapai dengan menggunakan lebih banyak
oksigen untuk mendapatkan suhu yang lebih tinggi dalam gasifier. %ibandingkan dengan
29
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
30/51
pendekatan lain, jenis ini menggunakan lebih banyak energi bahan bakar untuk gasifikasi, dan
menurunkan efisiensi keseluruhannya dalam mengkonersi bahan baku menjadi (ynga(.
&emakin tinggi suhu biasanya untuk memastikan bahwa gas produk bebas dari tar, dan
konersi karbon menjadi sangat tinggi. 4ampir semua jenis bahan bakar padat dapat
digunakan dalam gasifiers ini, asalkan dasar untuk sistem pengumpan benar, ukurannya
biasanya kurang dari ++ mikron. %alam beberapa desain, (laggingmudah dieleminir, atau
untuk produk yang dapat dijual. :euntungan ini menjelaskan mengapa banyak pembangkit
jenis Integrated a(i,ication Com)ined Cycle (;0CC) baru telah diusulkan untuk
menggunakan tipentrained 0lo&.
0ambar + menunjukkan skema sederhana dari berbagai jenis aliran entrained ga(i,ier.
%alam sistem tinkat tunggal ((ingle (tage), semua batubara dan oksidan masuk pada salah
satu ujung gasifier, dan panas yang dilepaskan oleh pembakaran yang berfungsi untuk
membuat gasifikasi batubara. 'liran dapat diatur naik atau turun, dengan terak ((lagging)
mengalir keluar di bagian bawah. :ecukupan waktu tinggal sangat diperlukan untuk dapat
mengoksidasi karbon batubara menjadi C>, yang biasanya membutuhkan waktu tinggal
kurang dari + detik.
%i bagian bawah dari gambar +, gasifier dengan dua tingkat (t&o (tage) menggunakan
produk dari #ona gasifikasi batubara tingkat pertama untuk mengubah menjadi gas yang
disuntikkan pada tingkat kedua. !roses tersebut dapat diatur dengan konfigurasi aliran
kebawah atau keatas. 7eaksi gasifikasi endotermik pada tahap kedua berfungsi agar suhu
yang keluar lebih rendah dibandingkan dengan desain gasifier satu tingkat. 4asilnya adalah
kebutuhan oksigen yang lebih rendah per massa batubara, dan konersi efisiensi yang lebih
tinggi untuk undapatkan (ynga(. Jika gasifier dua tingkat ini dioperasikan dengan batubara
berlebih, sebagian tar dan hidrokarbon dapat terbentuk, tetapi hal ini dapat dihindari dengan
desain dan operasi yang tepat.
30
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
31/51
. HASIL4HASIL
%ari studi literature karakterisitik dapat dijelaskan bahwa teknologi gasifikasi dapat dibagi
menjadi 2 besar seperti yang dijelaskan pada gambar .
31
0ambar . :lasifikasi teknologi gasifikasi (1).
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
32/51
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
33/51
$ !endekatan alternatif lain
!ada entrained ,lo& dan ,luidi-ed )ed ga(i,ier batubara diangkut ke reaktor dengan
menggunakan conveyor , namun pada moving )ed ga(i,ierbahan bakar batubara ditopang
oleh grate, dan batubara dimasukkan ke dalam gasifier dari atas ke bawah. ;nestasi gasifier
jenis movingrelatif murah dibanding model lain untuk kapasitas kecil, dan banyak digunakan
diberbagai belahan dunia.
amun pada jenis moving )ed ga(i,ier, pencampuran dan perpindahan panas dalam
bed$nya relatie rendah/ buruk, sehingga sulit untuk mendapatkan distribusi yang seragam
dari bahan bakar bahan bakar, suhu, dan komposisi gas di seluruh penampang dari gasifier.
%engan demikian, bahan bakar yang rentan terhadap untuk menggumpal selama proses
gasifikasi. >leh karenanya moving )ed gasifiers tidak sangat efektif untuk gasifier
berkapasitas besat dengan batubara yang mempunyai ca$ingindeks yang tinggi.
:onsentrasi debu batubara yang tinggi (G8mm) dapat menimbulkan ketidak stabilan kondisi
operasi gasifier serta dapat menyebabkan jatuh tekanan (pre((ure drop) di bed. 4al ini
meyebabkan losis traksi pada grate, leutrasi padatan, saluran terbakar serta suhu gas outle dan
komposisi gas di gasifier berfluktuasi.
&ecara umum moving )ed ga(i,iermemiliki beberapa keuntungan antara lain 3
. &edikit memerlukan oksidan
*. 0as sintetis ((ynga() yang dihasilkan mengandung gas methane yang relatie tinggi
2. enghasilkan tar yang relatie banyak. !ada jenis updra,tgas sintetis yang dihasilkan
((ynga() masih mengandung tar berkisar +$*+N berat, sehingga memerlukan
treatmentmembersihkan gas lebih lanjut sebelum digunakan untuk gas engine, gas
turbine atau untuk aplikasi lainnya
1. =fisiensi untuk Vcold ga(W relatie tinggi apabila nilai kalor cairan hydrocarbon
dimasukkan.
. Cocok dengan batubara dengan kandungan moisture tinggi (lo& ran$ coal)
8. emerlukan penangangan khusus bila menggunakan ca$ing coal
. 0asifier dengan dry+a(' (y(temhanya dapat memproses batubara dengan suhu abu
lebur abu (a(' ,u(ion) diatas suhu operasional gasifier (sekitar +++ +C).
9. -eknologinya sudah banyak digunakan.
33
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
34/51
"ntuk teknologi entrained ,lo& ga(i,ier, pengaturan rasio bahan bakar terhadap udara sangat
sulit apabila terjadi perubahan bahan bakar secara cepat. 4al ini dikarenakan untuk menjaga
stabiltas nyala api yang berada dekat injektor serta untuk stabilitas operasi. ?aktu tinggal gas
yang pendek, memerlukan batubara yang dihaluskan untuk mendapatkan konersi karbon
yang maksimal. :emampuan dari bubuk batubara yang akan diukur dengan ;ndeks
rinda)ility ardgrove(40;). Batubara dengan 40; tinggi lebih disukai karena kepadatan
produksi bubur tinggi untuk digunakan entrained ,lo& ga(i,ier. !engukuran mampu bubur
batubara (coal (lurrya)ility) adalah parameter untuk memperhitungkan untuk entrained ,lo&
ga(i,ier. Slurrya)ilityberhubungan erat dengan grinda)ilityyang bergantung dari sifat$sifat
batubara seperti moi(ture, kandungan karbon tetap, permukaan ikatan karbon/oksigen indeE
pembengkakan (,ree (&elling inde*).
ntrained ,lo& ga(i,ier merupakan (lagginggasifier yang mempunyai karakteristik sebagai
berikut3
. :andungan abu rendah
*. &uhu operasi(laggingtinggi, sehingga perlu liner pada untuk melindungi raktor dari
suhu tinggi berkisar ,9++ o $2,++ o dan tekanan 2++ psi$9+ psi, sehingga
menghasilkan(ynga(dengan nilai kalor yang medium dan bebas tar dan phenol.
2. 'danya ikutan(laggingyang mencair pada(ynga(yang dihasilkan
1. emerlukan oksidan yang relatie besar
. !ada gasifier kapasitas kecil, sering dijumpai penyumbatan pada katub (laggingyang
terletak dibagian bawah pada pembukaan 22N dari diameter dalamnya. 4al ini dapat
dilakukan dengan memakai )urnerkerosene untuk melelehkan slag. amun ini tidak
efektif, jika katub slag dibuka lebar maka heat loss dari gas panas besar dan akan
banyak unburn carbon yang terbentuk (9).
8. emerlukan liner pada re,ractoryakibat suhu tinggi. aterial burner juga harus tahan
suhu tinggi.
. =nergi sensible pada (ynga(masih tinggi, sehingga perlu alat penukar panas untuk
mendinginkannya. 4al ini merupakan tambahan biaya yang mahal.
9. -idak direkomendasikan digunakan untuk batubara dengan abu tinggi serta batubara
dengan suhu abu yang tinggi (), namun beberapa literature menyebutkan bahwa
gasifier jenis ini dapat digunakan untuk semua jenis batubara (8).
34
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
35/51
D. -idak ekonomis untuk skala kecil karena tingginya biaya inestasi, yang terutama
karena kebutuhan unit oksigen untuk pembakaran digasifier dan alat penukar panas
membutuhkan khusus yang tahan suhu tinggi dan tahan korosi.
:onsentrasi batubara kering pada slurry berkisar + $+ N berat tergantung pada in'erent
moisture.
!ada literature lain, entrained ,lo& ga(i,ier( yang paling fleksibel dan banyak digunakan
dalam skala besar untuk pembangkit listrik di belahan dunia.
0luidi-ed+)ed ga(i,ier biasanya memakai hembusan udara atau oksigen kedalam reaktor,
)u))le atau recirculatingdengan ukuran batubara +,$ milimeter. !artikel batubara yang
diperkenalkan ke dalam atas aliran gas yang fluidi#es tempat tidur dan menyediakan bahan
bakar untukga(i,yingreaktan yang partikel batubara. -empat tidur ini biasanya terbentuk dari
pasir, char, sorbent, dan abu. ?aktu tinggal partikel batubara biasanya dalam urutan +
sampai ++ detik.0luidi-ed+)ed ga(i,ierberoperasi pada suhu yang lebih rendah dari aliran
ntrained ,lo& ga(i,ier lakukan, dan jauh di bawah suhu leleh abu untuk menghindari
mencairnya abu. ereka !ada umumnya beroperasi pada suhu berkisar .1++$*.+++ o dan
tekanan kerjanya antara $1+ psi. 'pabila menggunakan "dara yang dihembuskan ke
gasifier maka nilai kalor (ynga(nya rendah akan tetapi jika memakai oksigen yang
dihembuskan ke gasifier maka(ynga(yang dihasilkan akan mempunyai nilai menengah.
Beberapa ,luidi-ed )ed ga(i,ieryang bekerja pada tekanan atmosfer, yang dikenal sebagaireformis uap ((team re,ormer) seperti (proses -C; dan =7C>), yang
dipanaskan secara tak langsung dan uapny digunakan sebagai gas fluidi#ing primer. 0asifier
seperti ini mampu menghasilkan gas hidrogen yang kaya, dengan nilai kalor(ynga(menengah
tanpa memerlukan sebuah unit oksigen.
!ada gasifier :7? (:ellogg 7ust ?estinghouse) yang bekerja dengan sistem ini beroperasi
pada suhu 9++ F ++ Celcius, dijumpai karbon dalam bentuk abu terbang didaerah
penangkap debu yaitu cyclone. 4al ini akan menurunkan cold ga( e,,iciencydibandingkan
35
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
36/51
dengan entrained ,lo& dan moving )ed ga(i,ier. &istem hibrid dapat menjadi solusi untuk
mengatasi hal tersebut yaitu gasifikasi yang diikuti dengan pembakaran dari arang karbon.
:onsekwensi dari temperature operasi yang rendah, batubara yang reaktif seperti )ro&n coal,
lignite, subbituminous, 'ig' volatilebituminous biasanya dianjurkan menggunakan,luidi-ed
)ed ga(i,ication (y(tem.
0luidi-ed )ed ga(i,ierdapat memproses batubara dengan sulfur tinggi, dengan penambahan
absorben yaitu lime (tone. &emakin banyak kandungan sulfurnya maka akan banyak pula
dibutukan absorben. 4al ini mengakibatkan tambahan biaya. &tudi yang dilakukan terhadap
(ynga( dengan ,luidi-ed ga(i,iermenunjukkan bahwa adanya gas korosif seperti 4*& yang
dijumpai pada sisi do&n(tream ga(i,ier dapat diminimalisir dengan sistem ini. 4al ini
tentunya memberikan keuntungan bahwa gasifier dapat beroperasi pada suhu yang relatof
jauh lebih rendah dibandingkan dengan entrained ,lo& ga(i,ier, sehingga gasifier dapat dibuat
dengan material yang lebih murah untuk peralatan VcleaningW dan penukar panas.
%alam literatur lain (9)dijelaskan perbandingan dari ketiga jenis gasifier yang dirangkum
dalam tabel 8.
-abel 8. :elebihan dan kekurangan dari berbagai jenis gasifier
36
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
37/51
%ari tabel tersebut jelas terlihat bahwa suhu gas yang keluar dari entrained gasifier lebih
tinggi dibandingkan pada gasifier lainnya.
'dapun untuk gasifier yang memakai oksidan untuk gas pembakaran akan menghasilkan nilai
kalor(ynga(yang berbeda$beda yang secara umum dijelaskan oleh tabel berikut (1)3
-abel . !erbandingan media gasifikasi terhadap nilai(ynga(yang dihasilkan.
37
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
38/51
Berikut ini diberikan gambaran dari beberapa gasifier yang telah dilakukan oleh peneliti lain
dan dibuat secara komersil.
1. BRITISH GAS5 SLAGGING LURGI
-ipe 3 Slagging ,i*ed )ed ga(i,ier
!embuat 3 British 0as Corporatio, 2*8 4igh 4olborn, 6ondon ?C< !0
British 6urgi merupakan gasifier jenis updra,t dengan hembusan o*ygen (o*ygen )lo&n)
untuk suplai oksidannya. ;ni beropeasi pada temperature pembakaran yang melebihi suhu
leleh abu batubara, sehingga abu batubara keluar sebagai terak ((lag). >ksigen
dimasukkan/uap dimasukkan pada bagian bawah dan gas keluar pada bagian atas seperti
terlihat pada tabel 9.
:arakteritiknya adalah sebagai berikut3
-abel 9. 4asil percobaan untuk British/ Slagging6urgi gasifier.
38
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
39/51
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
40/51
6. KESIMPULAN
!rosesnya hampir sama dengan!ry Bottom urgi ga(i,ierkecuali abu kering yang digantikan
oleh terak (lag8, yang tidak memiliki masalah pencucian, dan jumlah air limbah yang akan
diolah berkurang karena konsumsi uap yang lebih rendah. &emua
produk sampingan hidrokarbon dan fenol dapat digasifikasi untuk dihilangkan dengan daur
ulang ke gasifier.
2. LURGI
-ipe 3 0i*ed )ed ga(i,ier
40
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
41/51
!embuat 3 6urgi :ohle und ineraloeltechnik 0mb4, Bockenheimer 6andstrasse 1
*, !ostfach D9, %$8+++, rankfurt am ain , 0ermany
0asifier 6urgi adalah gasifier
jenis ,i*ed )ed, beroperasi
pada 2,+$1+ psig. (lihat
gambar + Cangkang (('ell)
gasifier utama dikelilingi oleh
selubung air (&ater 9ac$et).
'ir umpan boiler
disirkulasikan melalui
selubung yang
memanfaatkan panas kembali
setelah keluar dari shell
gasifier. :andungan moisture
batubara yang akan
digunakan untuk gasifikasi
dengan gasifier jenis ini
dibatasi hingga 2+$2 N.
0asifier ini menggunakan
hembusan oksigen (o*ygen )lo&n) dan uap.
"ntuk menghindari pembentukan terak, deformasi awal suhu abu batubara yang
seharusnya tidak lebih rendah daripada suhu pembakaran. !engendalian suhu abu dilakukan
dengan maikkan laju aliran uap atau menaikkan kecepatangrate.
'ir limbah dari pendingin scrubber, unitp'eno(olvan, memiliki kontaminan organik
dan anorganik sehingga memerlukan bio$oksidasi untuk penanganannya. 6imbah padat
anorganik dapat dicampur dengan abu dan dibuang di tempat pembuangan akhir.
:arakteritik gasifier tersebut dapat dilihat pada tabel berikut3
-abel D. :arakteristik untuk 6urgi gasifier.
41
0ambar 2. 6urgi 0asifier
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
42/51
6urgi gasifier sudah banyak diproduksi secara komersil dan digunakan dalam gasifikasi
batuabar. &emua jenis batubara dapat digunakan pada gasifier ini. !enggunaan pada gasifier
ini untuk caking coal dapat menurunkan unjuk kerja gasifier serta akan membutuhkan uap dan
oksigen yang lebih besa. odifikasi 6urgi dengan pengaduk untuk memecahkan gumpalan
dapat digunakan untuk gasifikasi caking coal tanpapre+treatment.
3. RILEY4MORGAN-ipe 3 0i*ed )ed ga(i,ier
42
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
43/51
!embuat 7 7iley &toker Corporation,
0asifier ini bekerja pada kondisi tekanan atmosfir. Campuran "dara dengan uap dimasukkan
dari bawah gasifier menuju ke atas yang berlawanan dengan arah pengumpanan batubara
yang dimasukkan dari atas seperti terlihat pada gambar 1 dan .
0ambar 1. 7iley$organ gasifier
43
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
44/51
0ambar . %iagram proses gasifikasi dengan menggunakan 7iley$organgasifier.
44
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
45/51
4*&, 4*serta C>& dikelola dengan menggunakan proses yang telah teruji. -ar dan minyak
dapat digunakan kembali. %ebu batubara berkisar +. $ 2 N akan terbawa bersama gas dan dapat
dipisahkan oleh cycloneuntuk digunakan kembali. !rinsip pengoperasian serta desain didasarkan
kapasitas, kelancaran operasional serta efisiensi, maka perlu perhatian sebagai berikut3
$ "kuran yang tepat untuk mendapatkan hasil maksimal
$ "ntuk batubara yang membegkak ((&elling coal) suhu keluaran yang optimal dapat
ditentukan dengan mempertimbangkan tinggi bed. &ecara umum semakin tinggi indeks
pembengkakan ((&elling indeE) semakin dangkal bed bahan bakar. :edalaman agitasi
yang optimal untuk ca$ing coaladalah 8 inchi
-abel +. 4asil percobaan untuk 7iley$organgasifier.
45
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
46/51
/. HIGH4TEMPERATURE WR*NKLER (HTW)
-ipe 3 0ldid )ed ga(i,ier
%eeloper 3 7heiLische Braunkohlenwerke '0,&luttgenweg *, 0ermany
0asifier tersebut telah dilakukan uji selama D,8++ jam. :ondisi gasifikasi pada suhu ++ o dan
tekanan 2$* psig dioperasikan selama +++ jam. !engujian dilakukan dengan udara serta
oksigen sebagai oksidan untuk melihat unjuk kerjanya. !ada pembahasan ini gasifier yang yang
memakai hembusan oksigen yang ditampilkan dengan karakteristik dan hasil uji ditunjukkan
pada tabel .
0asifier ini memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan,i*ed )eddan entrained ,lo&
gasifier antara lain adalah kebutuhan oksigen rendah, batubara yang dihancurkan sebelumnya
dengan kandungan debu yang banyak dapat digasifikasi kembali, batubara dengan kandungan
abu tinggi dapat dilakukan dengan gasifier jenis ini, hydrocarbon berat dan impurity organic
pada gas yang dihasilkan sangat rendah sehingga dapat diabaikan.
%olomit juga ditambahkan untuk menangkap sulfur sehingga(ynga(bebas dari sulfur. !ada suhu
operasi yang tinggi 4*& yang dihasilkan mencapai N (olume) dari produk (ynga( namun
dengan ditambahkan limestone dapat ditekan menjadi 2+$8+ ppm di(ynga(nya.
46
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
47/51
47
0ambar 8.ig' #emperature rin$le a(i,ier
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
48/51
-abel . 4asil percobaan untuk 4-? gasifier.
48
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
49/51
0ambar . %iagram proses gasifikasi dengan menggunakanig' #emperature rin$legasifier.
49
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
50/51
. U4GAS
T8" 7 0luid )ed: a(' agglomerating ga(i,ier
D"0"*8"r 7 ;nstitute of 0as -echnology, 21*1 &. &tate &treet, Chicago, ;6 8+88
!ada awalnya gasifier jenis ini digunakan untuk integrated a(i,ication Com)ined Cycle
(;00C) karena memiliki efisiensi yang tinggi serta (ynga(yang bersih. &istem hembusan
yang digunakan pada pengujian terbagi menjadi dua bagian yaitu pertama dengan hembusan
udara, dan pengujian kedua dengan memakai oksigen yang diperoleh dari oksigen plant.
:ecepatan fluidi#ing berkisar *. $1.+ ft/det. 'bu yang dihasilkan dalam bentuk gumpalan.
'bu yang diproduksi oleh gasifier masih mengandung + N karbon. %iagram "$0as gasifier
ditunjukkan oleh gambar 9.
50
0ambar 9. &kema "$0'& 0asifier
8/10/2019 Nur Achmad B-Coal handling.doc
51/51
-abel *. 4asil percobaan untuk "$0'& gasifier.
Top Related