da jenis bahan bakar yang lain seperti biogas yang memiliki kandungan sulfur tinggi. Untuk bahan bakar gas, kita bisa mengetahui jenis senyawanya dan kita bisa memisahkan mereka.
Untuk bahan bakar cair, hal ini sulit dilakukan mengingat susunan rantai kimianya lebih rumit dibandingkan gas. Adapun bahan bakar padat, kita juga menemukan kandungan mineral di dalamnya dan ditunjukkan hanya dalam persen (%).
Semua jenis bahan bakar ini memiliki air. Semua jenis bahan bakar ini bisa mengandung sulfur dalam bentuk yang berbeda-beda. Sulfur dioksida dihasilkan setelah pembakaran dan terikat dengan regulasi emisi. Sulfur dioksida tidak boleh dilepas langsung ke udara atau pembangkit harus memiliki unit desulfurisasi.
Tabel 5. Himpunan Bahan Bakar Padat, Cair dan Gas
Himpunan Bahan Bakar
HIMPUNAN BAHAN BAKAR
Karbon dioksida, nitrogen dan sejenisnya tidak akan terbakar akan tetapi gas tersebut akan menambah volume bahan bakar.
Bahan bakar padat memiliki tambahan abu (ash). Ash pada mulanya digunakan sebagai pupuk tanaman. Mereka mengandung mineral, terutama dalam bentuk senyawa metal oksida seperti besi oksida, magnesium oksida, kalsium oksida dan seterusnya.
Apabila bahan bakar ini berasal dari kayu, maka ash nya bisa digunakan sebagai pupuk. Akan tetapi apabila ash berasal dari hard coal, dia bisa mengandung logam berat seperti lead dan tidak aman untuk penyubur tanaman.
Gambar 16. Korosi pada Bilah Turbin akibat Vanadium (Contributors, 20 January 2017)
HIMPUNAN BAHAN BAKAR
29
Vanadium (V) adalah jenis metal yang digunakan untuk membuat baja menjadi sangat keras. Ada kemungkinan jejak vanadium dalam bahan bakar cair. Apabila vanadium ini terpapar dalam boiler maupun turbin gas, maka vanadium akan menyentuh komponen metal disana. Ketika vanadium bereaksi dengan oksigen dan membentuk ikatan oksida, senyawa ini akan merusak bilah turbin. Hal yang sama bisa terjadi pada piston di motor bakar.
Kita membutuhkan oksigen untuk proses oksidasi. Dalam proses oksidasi, karbon akan menjadi karbon dioksida, hidrogen menjadi air, sulfur menjadi sulfur dioksida dan seterusnya. Gas buang (flue gas) yang tersisa setelah pembakaran akan keluar. Gas ini dianalisis dalam persentase. Nitrogen menjadi konstituen flue gas yang utama, dengan rasio sebesar 80%.
Sulfur dioksida dapat menyebabkan hujan asam. Efek yang sama bisa ditimbulkan oleh gas NOx. Abu terbang (fly ash) merupakan butiran halus yang dibawa oleh gas panas pada pembangkit. Fly ash ini disaring dan ada aturan terkait pembuangan emisinya.
Soot (jelaga) terjadi apabila bahan bakar tidak terbakar dengan sempurna dan ada karbon tertinggal sebagai residunya, membentuk gumpalan molekul karbon yang lebih besar. Efek samping jelaga mirip dengan efek samping abu. Jelaga merupakan partikel yang juga bisa mengganggu pernapasan, oleh karena itu ia tidak bisa dilepaskan begitu saja ke atmosfer terbuka.
HIMPUNAN BAHAN BAKAR
30
Gambar 17. Pendekatan Langsung Bahan Bakar
Bahan bakar harus diklasifikasikan berdasarkan karakteristiknya masing-masing, untuk memastikan apabila kita mengganti bahan bakar tersebut dengan jenis yang lain, bahan bakar pengganti ini tetap bisa bekerja dengan baik.
Hal ini bisa dilakukan dengan pendekatan analisis kimia lengkap.
Akan tetapi, kita memerlukan pendekatan yang lebih praktis sebagaimana dijelaskan pada gambar di atas.
Kata kunci pertama adalah nilai kalor. Berbagai jenis analisis dilakukan untuk mengukur nilai kalor dari batu bara. Akan tetapi, satu hal penting, saat kita memanaskan batu bara pada temperatur 100˚C pada tekanan atmosfer, kandungan air pada batu bara akan menguap. Fakta ini memberikan ide pada kita untuk melakukan drying pada bahan bakar, atau hanya pre-heating untuk menghilangkan semua kandungan airnya.
Langkah selanjutnya adalah mengeluarkan kandungan gas (volatile). Ketika bahan bakar dipanaskan hingga temperatur 800˚C, semua kandungan gasnya keluar. Volatile ini memberikan kita ide mengenai pengapian awal. Volatile bercampur dengan
Debu
(ash) Air
Substansi mentah Substansi bebas air
Substansi bebas air dan debu (ash) Gas
(volatile)
HIMPUNAN BAHAN BAKAR
31
udara dan mereka mudah untuk dibakar. Senyawa yang tersisa setelah itu adalah kokas.
Penjelasan ini menjelaskan berapa banyak energi yang terkandung dalam bahan bakar. Ketika kokas dibakar, sisanya adalah abu (ash). Kandungan ash dalam bahan bakar akan menjadi dasar untuk memutuskan berapa volume dan kapasitas ash removal system dalam pembangkit kita.
Volatile dan kokas merupakan bagian yang bisa terbakar.
Substansi bebas air dan abu (ash) hanya terjadi pada bagian yang bisa terbakar.
Beberapa elemen umum pada batu bara adalah C,H, O, S dan N.
Batu bara dipanaskan pada temperatur 100˚C lalu dibakar. Gas yang dilepaskan ke udara kemudian ditangkap dan dianalisis.
Abu diabaikan dalam analisis ini. Kandungan terbesarnya adalah karbon dan mayoritas sisanya adalah oksigen. Kandungan hidrogen bervariasi hingga mencapai 5%. Hanya pada kokas, hidrogen juga ikut keluar. Kokas terdiri dari hampir 100% karbon.
Karbon pada pembentukan kokas mulai di angka 50% dan berakhir pada persentase mendekati 100%. Kandungan oksigen turun dari 45% menjadi hampir 0%. Pada umumnya, kandungan oksigen akan menurun sejalan dengan umur batu bara. Dengan arti kata lain, kandungan oksigen pada batu bara tua akan lebih rendah daripada batu bara muda. Sedangkan kandungan karbon akan sebaliknya. Kandungan karbon pada batu bara tua akan lebih tinggi dibandingkan batu bara muda sehingga nilai kalornya pun akan meningkat.
Adapun perbedaan kualitas batu bara akan mempengaruhi kandungan sulfurnya. Apabila batu bara memiliki kandungan sulfur yang besar, itu artinya kita akan mendapatkan kandungan
HIMPUNAN BAHAN BAKAR
32
sulfur yang tinggi pada gas buang pembangkit, salah satunya dalam bentuk sulfur dioksida.
Tidak ada cara untuk menanggulangi kemunculan sulfur dalam batu bara. Oleh karena itu, kebanyakan proses pembersihan gas buang akan melibatkan pembangkit yang memiliki kandungan sulfur tinggi dalam batu baranya. Ini berarti, biaya produksi akan meningkat karena proses ini memakan biaya yang mahal.
Untuk nitrogen, ketika atom nitrogen terpecah dari molekulnya, atom ini akan mengikat oksigen untuk membentuk senyawa oksida. Bahan bakar nitrogen pada umumnya akan diubah menjadi gas NOx terutama apabila temperatur pengapian terlalu tinggi. Hal ini juga tidak bisa kita hindari. Cara mengatasinya, udara diambil dari nitrogen. Dengan kata lain, tidak boleh ada terlalu banyak oksigen yang tersedia dalam proses pembakaran.
Analisis yang sama juga bisa dilakukan untuk bahan bakar minyak.
33