BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.10 Kondisi Visualisasi Api di Burner
Pengamatan terhadap kondisi api berguna untuk penilaian terhadap kualitas api. Pengamatan dilakukan secara langsung dengan cara manghitung lama waktu pengapian di burner, waktu transisi api, pola dan warna api yang terjadi, dan lamanya pengoperasian. Penentuan waktu pengapian (akhir dryng di reaktor) merupakan bagian pengamatan yang paling sulit dilakukan. Hal ini disebabkan karena perbedaan kondisi bahan bakar akan memberikan variasi waktu
drying di reaktor sehingga penguji harus terus menyulut syngas sejak awal
pengujian agar diperoleh data waktu yang tepat. Air dan tar biasanya akan muncul dari ujung burner walaupun pengapian belum terjadi. Dari pengamatan tersebut ternyata kobaran api terus membesar ketika flow rate udara pengujian terus ditambah. Bersamaan dengan munculnya api, asap putih selama waktu transisi juga akan semakin menipis seiring dengan semakin meningkatnya suhu.
Waktu (menit)
Flow rate 50 lpm Flow rate 64 lpm Flow rate 90 lpm
Flow rate udara 50 lpm
• Pengeringan di reaktor = 40 menit • transisis = 45 menit
Flow rate udara 64 lpm
• Pengeringan di reaktor = 25 menit • transisi = 30 menit
Flow rate udara 90 lpm
• Pengeringan di reaktor = 30 menit • transisi = 25 menit 30
60
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian updraft gasifikasi dengna menggunakan kayu karet, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Gasifikasi updraft dapat bekerja dengan baik walaupun terjadi kebocoran pada bagian sambuanganya.
2. Dari ketiga pengujian, flow rate udara 50 lpm memiliki tekanan yang paling stabil dibandingkan flow rate udara yang lain
3. Semakin tinggi flow rate udara yang diberikan maka akan semakin tinggi pula suhu yang dihasilkan.
4. Lama pengoperasian ditentukan oleh kondisi bahan bakar, lama penjemuran, suhu lingkungan, flow rate udara yang diberikan, kondisi bara api saat pengapian awal, dan metode pengujian yang digunakan.
5. Waktu transisi api akan semakin pendek apabila flow rate udara ditingkatkan sedangkan waktu pengeringan di dalam reaktor tidak tentu karena pengaruh kondisi lingkungan dan bahan bakar yang tidak sama. 6. Semakin besar flow rate udara yang diberikan maka akan menghasilkan
nilai SGR dan SGPR yang semakin besar.
7. Setiap kenaikan flow rate udara, maka nilai ER akan terus bertambah pula. Bersamaan dengan peningkatan nilai ER, persentase gas bakar Co dan H2 terus meningkat sedangkan CH4 akan terus berkurang.
8. Suhu yang dibutuhkan untuk drying pada ketika suhu lingkungan ± 30o
C adalah 500-650oC.
9. Flow rate yang besar akan menghasilkan efisiensi yang semakin tinggi. Dari hasil pengujian, flow rate udara 50 lpm menghasilkan efisiensi 56% sedangkan flow rate udara 64 dan 90 lpm secara berurutan menghasilkan efisiensi 62 dan 76%.
10. Updraft gasifikasi memiliki kandungan tar yang lebih tinggi dari pada downdraft gasifikasi.
5.2 Saran
Beberapa perbaikan yang perlu dilakukan terhadap sistem gasifikasi dan proses pengujiannya adalah :
1. Kebocoran syngas dapat memengaruhi nilai kesimbangan sehingga perlu dilakukan perbaikan pada sambungan pipa atau reaktor.
2. Dibutuhkan alat pembaca delta h manometer atau tekanan fluida agar dapat dihasilkan nilai flow rate udara yang akurat.
3. Diperlukan perbaikan laboratorium gasifikasi agar sirkulasi syngas tidak menggangu para praktikan.
4. Sistem keamanan dan keselamatan harus diperbarui untuk menghindari kecelakaan dan keracunan saat pengujian berlangsung.
5. Untuk kedepannya diperlukan SOP di laboratorium gasifikasi mengenai penggunaan alat, perawatan, dan lain sebagainya sehingga semua kegiatan dan peralatan dapat terorganisir dengan baik.
DAFTAR PUSTAKA
Adi Surjosatyo dan Fajri Vidian, “Studi Eksperimental Cogasifikasi Tandan Kosong dan Tempurung Kelapa Sawit Menggunakan Downdraft Gasifier”, Jurnal Teknologi, edisi No.4. tahun XIX, Desember 2005.
Bridgwater, Tony. “Biomass for Energy.” Journal of the Science of Food and
Agriculture. Vol 86: June 2006
Carlos Lucas*, Dariusz Szewczyk, Wlodzimierz Blasiak, Ruchira Abeyweera,”Gasification of Biomass in Updraft Fixed Bed Gasifier with High
Temperature Air and Steam”,RCETCE, 12-14 February 2003 - Phuket, Thailand. Christopher Higman and Maarten van der Burgt, “Second Edition Gasification”, Gulf Professional Publishing is an imprint of Elsevier, 2008
Fajri Vidian, “Gasifikasi Tempurung Kelapa menggunakan Updraft Gasifier pada beberapa Variasi Laju Alir Udara Pembakaran”, Jurnal Teknik Mesin, vol.10, No 2, Okt 2008.
G. Schuster, G. Lo.er *, K. Weigl, H. Hofbauer, “Biomass steam gasification - an
extensive parametric modeling study”,Bioresource Technology 77 (2001) 71±79
Prabir Basu, “Biomass Gasification and Pyrolysis Practical Design”, Gulf
Professional Publishing is an imprint of Elsevier, 2010.
Sommas Kaewluan, Suneerat Pipatmanomai*, “Preliminary Study of Rubber
Wood Chips Gasification in a Bubbling Fluidised-Bed Reactor : Effect of Air to Fuel Ratio”. PSU-UNS International Conference on Engineering andEnvironment - ICEE-2007, Phuket May10-11, 2007 Prince of Songkla University, Faculty of EngineeringHat Yai, Songkhla, Thailand 90.
V. Belgiorno, G. De Feo*, C. Della Rocca, R.M.A. Napoli,” Energy from
Tabel 1. Hasil pengolahan data pada pengujian delta manometer U 2 mm
Delta 2 23-Nov-11
Waktu ∆h udara T 4 ∆h gas P1-P2 P1-P2 Q udara Q gas Massa udara Massa partikel
(menit) (m) (kelvin)*data DAQ (m) (Pa) (Pa) (lpm) (lpm) (kg) syngas (kg)
0 0.002 333.163 0.007 15.89 55.62 60.08 126.26 0.36 0.60 5 0.002 334.072 0.009 15.89 71.51 60.08 143.36 0.36 0.68 10 0.0015 352.328 0.011 11.92 87.41 52.03 162.77 0.31 0.73 15 0.0015 363.734 0.011 11.92 87.41 52.03 165.38 0.31 0.72 20 0.0015 385.046 0.01 11.92 79.46 52.03 162.24 0.31 0.67 25 0.0015 410.617 0.009 11.92 71.51 52.03 158.94 0.31 0.61 30 0.0015 446.642 0.009 11.92 71.51 52.03 165.77 0.31 0.59 35 0.0015 476.075 0.009 11.92 71.51 52.03 171.14 0.31 0.57 40 0.0015 532.855 0.009 11.92 71.51 52.03 181.06 0.31 0.54 45 0.0015 594.827 0.009 11.92 71.51 52.03 191.30 0.31 0.51 50 0.0015 652.694 0.009 11.92 71.51 52.03 200.39 0.31 0.49 55 0.0015 701.855 0.009 11.92 71.51 52.03 207.80 0.31 0.47 60 0.001 741.142 0.009 7.95 71.51 42.49 213.54 0.25 0.46 65 0.001 773.924 0.009 7.95 71.51 42.49 218.21 0.25 0.45 70 0.001 812.529 0.007 7.95 55.62 42.49 197.18 0.25 0.38 75 0.001 824.319 0.006 7.95 47.68 42.49 183.87 0.25 0.35 80 0.001 850.57 0.006 7.95 47.68 42.49 186.78 0.25 0.35 85 0.001 863.894 0.006 7.95 47.68 42.49 188.24 0.25 0.35 90 0.001 847.997 0.006 7.95 47.68 42.49 186.50 0.25 0.35 95 0.001 840.897 0.006 7.95 47.68 42.49 185.71 0.25 0.35 100 0.001 832.438 0.006 7.95 47.68 42.49 184.78 0.25 0.35 Total 6.14 10.56
Tabel 2. Hasil pengolahan data pada pengujian delta manometer U 4 mm
Delta 4 24-Nov-11
Waktu ∆h udara T 4 ∆h gas P1-P2 P1-P2 Q udara Q gas Massa udara Massa partikel
(menit) (m) (kelvin)*data DAQ (m) (Pa) (Pa) (lpm) (lpm) (kg) syngas (kg)
0 0.004 316.217 0.009 31.78 71.51 84.97 139.48 0.51 0.70 5 0.003 315.858 0.013 23.84 103.30 73.59 167.54 0.44 0.84 10 0.002 343.921 0.014 15.89 111.25 60.08 181.42 0.36 0.84 15 0.002 361.879 0.014 15.89 111.25 60.08 186.10 0.36 0.81 20 0.002 383.432 0.014 15.89 111.25 60.08 191.56 0.36 0.79 25 0.002 446.026 0.014 15.89 111.25 60.08 206.61 0.36 0.73 30 0.002 496.786 0.014 15.89 111.25 60.08 218.05 0.36 0.70 35 0.002 530.618 0.015 15.89 119.19 60.08 233.26 0.36 0.70 40 0.002 602.125 0.015 15.89 119.19 60.08 248.48 0.36 0.65 45 0.002 682.149 0.015 15.89 119.19 60.08 264.47 0.36 0.61 50 0.002 744.144 0.014 15.89 111.25 60.08 266.86 0.36 0.57 55 0.002 778.172 0.014 15.89 111.25 60.08 272.90 0.36 0.56 60 0.002 814.499 0.012 15.89 95.35 60.08 258.48 0.36 0.50 65 0.002 851.163 0.011 15.89 87.41 60.08 252.99 0.36 0.47 70 0.002 882.331 0.011 15.89 87.41 60.08 257.58 0.36 0.46 75 0.002 855.908 0.011 15.89 87.41 60.08 253.69 0.36 0.47 80 0.002 834.598 0.011 15.89 87.41 60.08 250.51 0.36 0.48 85 0.002 829.403 0.011 15.89 87.41 60.08 249.73 0.36 0.48 90 0.002 830.619 0.011 15.89 87.41 60.08 249.92 0.36 0.48 Total 7.08 11.83
Tabel 3. Hasil pengolahan data pada pengujian delta manometer U 6 mm
Delta 6 7-Dec-11
Waktu ∆h udara T 4 ∆h gas P1-P2 P1-P2 Q udara Q gas Massa udara Massa partikel
(menit) (m) (kelvin)*data DAQ (m) (Pa) (Pa) (lpm) (lpm) (kg) syngas (kg)
0 0.006 328.927 0.013 47.68 103.30 104.07 166.85 0.62 0.84 5 0.006 324.78 0.013 47.68 103.30 104.07 165.79 0.62 0.85 10 0.006 323.217 0.013 47.68 103.30 104.07 165.40 0.62 0.85 15 0.006 323.464 0.013 47.68 103.30 104.07 165.46 0.62 0.85 20 0.004 367.792 0.018 31.78 143.03 84.97 207.61 0.51 0.94 25 0.0035 480.955 0.024 27.81 190.71 79.48 274.13 0.48 0.95 30 0.0035 543.844 0.023 27.81 182.76 79.48 285.37 0.48 0.87 35 0.0035 603.848 0.023 27.81 182.76 79.48 300.70 0.48 0.83 40 0.0035 662.984 0.021 27.81 166.87 79.48 301.07 0.48 0.76 45 0.0035 735.582 0.023 27.81 182.76 79.48 331.88 0.48 0.75 50 0.0035 794.008 0.023 27.81 182.76 79.48 344.81 0.48 0.72 55 0.0035 819.075 0.023 27.81 182.76 79.48 350.21 0.48 0.71 60 0.0035 831.875 0.023 27.81 182.76 79.48 352.94 0.48 0.71 65 0.004 872.347 0.021 31.78 166.87 84.97 345.35 0.51 0.66 70 0.004 914.252 0.02 31.78 158.92 84.97 345.03 0.51 0.63 75 0.004 897.368 0.02 31.78 158.92 84.97 341.83 0.51 0.63 80 0.004 872.61 0.02 31.78 158.92 84.97 337.08 0.51 0.64 85 0.004 868.811 0.021 31.78 166.87 84.97 344.65 0.51 0.66 90 0.0035 873.566 0.022 27.81 174.81 79.48 353.72 0.48 0.67 Total 9.85 14.53
Tabel 4. Kesetimbangan masa Delta h (mm) Massa Bahan Bakar (kg) Massa Udara (kg) Massa Syngas (kg) Massa Abu (kg) Massa Arang (kg) Massa sisa (kg) 2 6 6.14 10.56 0.15 0.6 0.83 4 6 7.08 11.83 0.2 0.375 0.67 6 6 9.85 14.53 0.2 0.265 0.86
Masa masuk > Masa keluar Tabel 5. Perhitungan LHV dan rho syngas gabungan (mix)
50 lpm 64 lpm 90 lpm
Syngas LHV gas % syngas Hasil Syngas LHV gas % syngas Hasil Syngas LHV gas % syngas Hasil
CO 12.63 14.88 1.88 CO 12.63 17.22 2.17 CO 12.63 20.22 2.55
H2 10.78 7.05 0.76 H2 10.78 8.16 0.88 H2 10.78 7.95 0.86
CH4 35.88 2.05 0.74 CH4 35.88 2.05 0.74 CH4 35.88 1.25 0.45
Total 3.37 Total 3.79 Total 3.86
Syngas Rho (kg/m3) % Uji syngas Rho mix (kg/m3) Syngas Rho (kg/m3) % Uji syngas Rho mix (kg/m3) Syngas Rho (kg/m3) % Uji syngas Rho mix (kg/m3) CO2 1.977 10 1.17 CO2 1.977 11.5 1.20 CO2 1.977 12 1.21 CO 1.25 14.88 CO 1.25 14.88 CO 1.25 14.88 H2 0.09 7.05 H2 0.09 7.05 H2 0.09 7.05 N2 1.25 59.3 N2 1.25 59.3 N2 1.25 59.3 O2 1.49 1 O2 1.49 1 O2 1.49 1 CH4 0.68 2.05 CH4 0.68 2.05 CH4 0.68 2.05
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara yang memiliki letak yang strategis dan kaya dengan sumber daya alam. Jumlah penduduk yang lebih dari 200 juta jiwa
dengan laju pertumbuhan ekonomi yang terus meningkat, membuat Indonesia menjadi salah satu pangsa pasar yang cukup berpotensi untuk dikembangkan. Munculnya industri asing yang tidak dimbangi dengan pelestarian alam akan KARAKTERISTIK KONVENSIONAL UPDRAFT GASIFIER DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR KAYU KARET MELALUI PENGUJIAN
VARIASI FLOW RATE UDARA
Dr. Ir Adi Surjosatyo, M.Eng, Fajri Vidian ,M.T, dan Kurniawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat
ABSTRAK
Isu pemanasan global telah memaksa orang berpikir kritis untuk mendapatkan sumber energi yang bersih. Walaupun bukan sebuah teknologi baru, gasifikasi patut dicoba sebagai solusi energi karena bahan bakar yang digunakan dapat diperbarui dan tidak terlalu merusak lingkungan. Gasifikasi adalah proses kimia yang dapat mengubah bahan bakar padat (biomasa) menjadi gas secara termokimia. Dalam penelitian ini akan dicari pengaruh flow rate udara 50, 64, dan 90 lpm dengan menggunakan bahan bakar kayu karet. Hasil dari pengujian tersebut menunjukan bahwa terjadinya peningkatan nilai ER sebesar 0,2 – 0,32 dan efisiensi gasifier sebesar 56 – 76% setiap kenaikan flow rate udara pengujian. Sedangkan pada gas bakar, CO dan H2 terus bertambah ketika suhu meningkat namun CH4 akan mengalami penurunan persentase saat ER > 0,26.
Kata kunci : Gasifikasi updraft, kayu karet, flow rate udara dan syngas ABSTRACK
The issue of global warming has forced people to think critically to get a new clean energy sources. Although it’s not a new technology, gasification is worth to try because it’s used a renewable fuel and good for environment. Gasification is a chemical process that can change solid fuel (biomass) into a gas by thermochemical process. This research will look for the influence of flow rate of air at 50, 64, and 90 lpm when rubber wood is used as a fuel. The result of the tests showed that there is an increasing of ER values from 0,2 to 0,32 and also the gasifier efficiency from 56 to 76% because the increasing of flow rate of air. While on the gas fuel, CO and H2 continue to grow when the temperature increase but CH4 will decline when ER > 0,26.
memicu kerusakan pada ekosistem lingkungan. Umumnya industri-industri besar banyak menggunakan bahan bakar minyak dan gas (bahan bakar fosil) sebagai sumber energi untuk industri mereka yang merupakan salah satu penyumbang terbesar polusi udara di dunia. Tentu saja apabila kegiatan itu terus berlanjut akan mengakibatkan habisnya sumber energi alam dan semakin memperparah efek pemanasan global dunia. Oleh karena itu dibutuhkan sumber energi alternatif yang murah dan cocok untuk diterapkan di Indonesia.
Gasifikasi updraft adalah salah satu solusi untuk menjaga kelestarian alam dan ketersediaan sumber energi alam yang sulit diperbarui (bahan bakar fosil). Alat ini sangat cocok dengan Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional yang intinya adalah mencari sumber energi terbarukan sebagai sumber energi alternatif baru di Indonesia yang murah, aman, dan ramah lingkungan. Pengembangan gasifikasi di Indonesia akan memberikan keuntungan ganda dalam penerapannya yaitu disamping sebagai alternatif sumber energi, gaisfikasi updraft juga dapat mengurangi limbah lingkungan yang berlimpah di Indonesia dan dapat membatu pemerintah dalam menyediakan sumber energi listrik di daerah-daerah terpencil yang tidak terjangkau PLN. Alat ini bekerja dengan mengubah bahan bakar padat menjadi kimia secara thermokimia dengan memanfaatkan ruang bakar tertutup untuk memberikan konsentrasi proses oksidasi yang baik sehingga dapat mencapai suhu yang tinggi (>900oC). Suhu tersebut
kemudian digunakan untuk mengubah material berkarbon menjadi gas bakar (syngas) seperti CO, H2, dan CH4 dengan kadar CO2 yang lebih rendah.
METODOLOGI PENELITIAN Pada pengujian gasifikasi updraft ini, bahan bakar yang digunakan adalah kayu karet karena densitasnya yang cukup tinggi dengan kandungan karbon yang besar (43%). Variasi flow rate udara pengujian yang digunakan adalah 50, 64, dan 90 lpm dimana untuk setiap flow rate tersebut dilakukan dalam 1 batch untuk 6 kg bahan bakar. Setiap variasi flow rate udara dilakukan pada hari yang berbeda untuk mendapatkan kondisi reaktor yang sama (suhu reaktor sama dengan suhu lingkungan). Sebelum memulai pengujian, kayu karet harus dipotong kecil hingga berbentuk kubus ukuran 3 cm x 3 cm. Ukuran kayu yang besar dapat membuat rongga pada reaktor sehingga muatan bahan bakar yang dapat diberikan menjadi tidak optimal. kayu karet yang dipakai harus memiliki kondisi yang baik seperti warna kayu terang, bebas rayap, dan tidak berongga. Lalu dilakukan penjemuran pada selama dua jam pada kondisi matahari yang terik (antara jam 10.00 sampai 14.00 siang). Pengujian analisis proximat dan ultimat dilakukan di lab BPPT Tangerang untuk mencari pesentase unsur yang terkandung di dalam kayu karet.
Komponen pengukuran di lab terdiri dari tekanan flow rate udara dan
syngas, suhu gasifikasi, dan sisa
pembakaran. Pengukuran tekanan di manometer diamati setiap 5 menit sekali secara langsung. Sedangkan pengukuran suhu dilakukan dengan bantuan modul DAQ setiap detik hingga pengujian selesai. Sisa pembakaran terdiri dari dua jenis yaitu abu dan arang. Berat arang langsung ditimbang ketika pengujian selesai. Sedangkan berat abu ditimbang setelah reaktor telah dingin.
Gambar 1. pengambilan arang panas
HASIL DAN PEMBAHASAN Setiap pengujian pada semua variasi flow rate yang diuji, diupayakan untuk menggunakan metode dan sistem yang sama secara berulang-ulang agar data yang dihasilkan dapat lebih akurat. Pengaruh Flow Rate Udara Pengujian Terhadap Suhu Gasifier
Berdasarkan data yang diperoleh, suhu gasifier akan semakin panas apabila
flow rate udara ditingkatkan. Suhu
tertinggi yang dihasilkan untuk flow rate udara pengujian 50, 64, dan 90 lpm secara berurutan adalah 1054oC, 1133oC, dan 1242oC.
(a)
Gambar 2. grafik suhu untuk flow rate uji: 50 lpm (a) 64 lpm (b) dan 90 lpm (c)
Panjang waktu operasi dapat berbeda-beda walaupun dalam pengujian dengan flow rate udara yang sama. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan kondisi kelembaban bahan bakar dan juga banyak sedikitnya bara api yang dibuat saat pembakaran awal sehingga dibutuhkan waktu berbeda-beda agar bara api dapat tersebar secara merata di dalam reaktor. Panjang waktu pengapian di burner memiliki rata-rata waktu yang relatif sama bila diuji dalam flow rate udara yang tetap. Walaupun terjadi sedikit perbedaan waktu, hal tersebut hanya dipengaruhi oleh densitas bahan bakarnya dan jumlah rongga udara (celah) saat memasukan bahan bakar yang memengaruhi jumlah reverse flow ke
blower sehingga mengganggu masuknya
aliran udara dari blower ke reaktor (terjadi sedikit fluktuasi delta h di manometer U udara).
Setiap grafik flow rate udara, memiliki karakteristik fluktuatif suhunya masing-masing. Pada flow rate udara 50 lpm, terjadi beberapa kali penurunan suhu
tetapi tidak terlalu jauh berbeda dengan titik suhu tertinggi yang terakhir. Kenaikan suhu lebih dominan dari pada penurunan suhu pada awal pengoperasian. Namun setelah bahan bakar semakin menipis, akan terjadi dominasi penurunan suhu dari pada kenaikan suhu sehingga grafik yang terbentuk akan menyerupai bentuk parabola. Pada flow rate udara 64 lpm, fluktuatif suhu memiliki dominasi yang hampir sama. Ketika terjadi fluktuasi, titik tertinggi dan terendah suhu selalu kembali ke posisi yang hampir sama sampai pada jumlah bahan bakar tertentu kemudian menurun .Sehingga grafik yang terbentuk adalah fluktuasi yang lurus. Pada flow rate 90 lpm, fluktuasi suhu cukup sering terjadi. Dari grafik distribusi suhu pada flow rate 90 lpm, kenaikan suhu cukup cepat dan begitu juga dengan penurunan suhunya sehingga grafik yang terbentuk terlihat cukup curam.
Adanya fluktuasi tersebut diperkirakan karena terjadi penyumbatan udara, gas yang terperangkap, dan menempelnya bahan bakar di dinding reaktor. Ketika bahan bakar telah hilang di zona reaksi (oksidasi, gasifikasi, pirolisis) suhu yang terbaca pada termokopel akan menurun. Namun ketika bahan bakar yang menempel di dinding reaktor terjatuh, maka akan terjadi lagi reaksi di dalam reaktor yang membuat suhu kembali meningkat.
Pengaruh Flow Rate Udara Pengujian Terhadap Mass Rate Bahan Bakar.
Berdasarkan hasil pengujian, ternyata bahan bakar akan semakin cepat habis ketika flow rate diperbesar. Hal (c)
tersebut terjadi karena flow rate yang besar akan mengakibatkan terjadinya peningkatan suhu sehingga mass rate yang terbentuk akan semakin besar sehingga penguraian bahan bakar akan semakin cepat.
Gambar 3. mass rate VS flow rate udara pengujian
Gambar 4. suhu VS flow rate udara pengujian Perbandingan Flow Rate Udara Aktual dan Syngas
Berdasarkan pengolahan data, terlihat bahwa terjadi penurunan total flow
rate udara yang diberikan untuk pembakaran sekitar 10% selama pengoperasian. dari hasil pengamatan di lab, terjadi fluktuasi tekanan pada manometer yang membuat terjadinya penurunan tekanan flow rate udara selama
pengujian berlangsung. Hal ini disebabkan karena adanya kebocoran pada sambungan pipa blower dan juga adanya reverse flow di dalam reaktor yang memberikan tekanan balik ke blower akibat terbatasnya celah pada reaktor. Sedangkan flow rate syngas akan terus meningkat setiap terjadi penambahan jumlah udara pembakaran karena akan semakin banyak CO2 dan H2O yang terbentuk yang berguna sebagai peraksi arang karbon untuk membentuk syngas.
Gambar 5. perbandingan flow rate udara aktual dengan syngas
Pengaruh Flow Rate Udara Pengujian Terhadap Komposisi Gas bakar.
Gas bakar dalam pengujian ini terdiri dari CO, H2, dan CH4 yang diperoleh dari reaksi arang karbon dengan air dan karbon dioksida. Dari hasil pengujian untuk flow rate uji 50, 64, dan 90 lpm, gas CO dan H2 yang terus meningkat seiring dengan penambahan jumlah oksigen untuk pembakaran sedangkan CH4 mengalami penurunan secara berlahan. CO terbentuk akibat reaksi antara O2, CO2 dan air terhadap arang karbon. Sedangkan H2 terbentuk hanya dari reaksi arang karbon dan air. Sehingga akan dihasilkan persentasi kadar CO yang lebih tinggi dari pada H2.
Sedangkan persentasi kadar CH4
yang terbentuk dari reaksi air dan H2 terhadap arang karbon akan terus bertambah hingga ER berada di titik 0.26 karena pada titik tersebut mulai terjadi penurunan efisiensi konversi karbon akibat suhu yang terlalu tinggi. Berdasarkan hasil pengujian diperoleh ER yang terus meningkat seiring dengan penambahan jumlah oksigen pembakaran.
Gambar 6. komposisi syngas VS flow rate udara pengujian
Gambar 7. ER VS flow rate udara pengujian
Pengaruh Flow Rate Udara Pengujian Terhadap Efisiensi Gasifikasi Updraft Berdasarkan hasil pengujian, diperoleh nilai efisiensi gasifikasi updraft sebagai berikut:
Gambar 8. efisiensi gasifier VS flow rate udara pengujian
Efisiensi yang dihasilkan dalam pengujian ini menunjukan terjadinya peningkatan ketika flow rate udara pengujian ditambah atau berkisar dari 52-80%. Hal ini dapat terjadi karena efisiensi tergantung dangan flow rate syngas, dan LHV gas. Dimana dari kedua parameter tersebut akan terus meningkat ketika oksigen untuk pembakaran terus bertambah sehingga efisiensi yang dihasilkan juga ikut bertambah. Nilai LHV gas sangat didominasi dengan persentase gas bakar (CO, H2, dan CH4) dimana terlihat pada Gambar 5, persentae gas bakar tersebut masih dalam keadaan meningkat sehingga nilai LHV gas juga ikut bertambah.
Kondisi Visualisasi Api di Burner Setiap flow rate udara pengujian yang dilakukan akan menghasilkan waktu transisi (waktu ketika syngas masih terlihat ketika telah terjadi pengapian) yang berbeda. Dari hasil pengamatan, diperoleh waktu transisi yang semakin pendek apabila flow rate semakin besar. Hal ini disebabkan karena flow rate yang tinggi akan membuat suhu semakin meningkat sehingga reaksi pengeringan bahan bakar akan semakin cepat. Hal tersebut akan memengaruhi komposisi syngas sehingga kandungan uap air pada syngas sedikit berkurang dan kualitas api pun menjadi lebih baik (waktu transisi berakhir).
Gambar 10. perbandingan bentuk api saat waktu transisi pada menit ke 30 : 50 lpm (a) 64 lpm (b) dan 90 lpm (c)
KESIMPULAN
Dari ketiga pengujian, flow rate 50 lpm adalah flow rate dengan tekanan yang paling stabil dibandingkan dengan tekanan flow rate yang lain. Semakin tinggi flow rate yang diberikan maka akan semakin tinggi pula suhu yang dihasilkan, mass rate bahan bakar, LHV gas, dan juga efisiensi gasifier. Lama pengoperasian ditentukan oleh kondisi bahan bakar, lama penjemuran, suhu lingkungan, flow rate yang diberikan, kondisi bara api saat pengapian awal, dan metode pengujian yang digunakan. Waktu transisi api akan semakin pendek apabila flow rate
ditingkatkan sedangkan waktu drying tidak tentu karena kondisi lingkungan dan bahan bakar. Setiap kenaikan flow rate udara, maka nilai ER akan terus bertambah pula. Bersamaan dengan peningkatan nilai ER, persentase gas bakar Co dan H2 terus meningkat sedangkan CH4 akan terus berkurang.
DAFTAR PUSTAKA
1. Carlos Lucas, Dariusz Szewczyk, Wlodzimierz Blasiak, Ruchira Abeyweera,”Gasification of Biomass
in Updraft Fixed Bed Gasifier with High Temperature Air and Steam”,
RCETCE, 12-14 February 2003 - Phuket, Thailand.
2. G. Schuster, G. Lo.er , K. Weigl, H. Hofbauer, “Biomass steam gasification - an extensive parametric modeling study”, Bioresource Technology 77 (2001) 71±79
3. V. Belgiorno, G. De Feo*, C. Della Rocca, R.M.A. Napoli,” Energy from (a)
(b)
gasification of solid wastes”. Waste
Management 23 (2003) 1–15
4. Sommas Kaewluan, Suneerat Pipatmanomai*, “Preliminary Study of Rubber Wood Chips Gasification in a Bubbling Fluidised-Bed Reactor : Effect of Air to Fuel Ratio”. PSU-UNS International Conference on Engineering andEnvironment - ICEE-2007, Phuket May10-11, 2007Prince of Songkla University, Faculty of EngineeringHat Yai, Songkhla, Thailand 90.
5. Prabir Basu, “Biomass Gasification
and Pyrolysis Practical Design”, Gulf
Professional Publishing is an imprint of Elsevier 2010.
6. Fajri Vidian, “Gasifikasi Tempurung
Kelapa menggunakan Updraft Gasifier pada beberapa Variasi Laju Alir Udara Pembakaran”. Jurnal
Teknik Mesin, vol.10, No 2, Okt 2008.
7. Adi Surjosatyo dan Fajri Vidian, “Studi Eksperimental Cogasifikasi
Tandan Kosong dan Tempurung Kelapa Sawit Menggunakan Downdraft Gasifier”, Jurnal Teknologi, edisi No.4. tahun XIX, Desember 2005.
8. Christopher Higman and Maarten van der Burgt, “Second Edition Gasification”, Gulf Professional Publishing is an imprint of Elsevier,2008.
9. Bridgwater, Tony. “Biomass for
Energy.” Journal of the Science of
Food and Agriculture. Vol 86: June 2006