TEORI PENUNJANG 2.1 Proses Pembakaran Pada Boiler

Boiler digunakan untuk menghasilkan uap yang akan menggerakkan turbin uap yang terkoneksi dengan generator. Sering kali proses pembakaran dan perpindahan panas pada boiler tidak efisien yang menyebabkan pemborosan pada bahan bakar dan uap yang dihasilkan tidak optimal, sehingga daya listrik yang dihasilkan berkurang.

Dengan memonitor gas buang dari boiler, combustion efficiency pembakaran dapat dikontrol untuk menghemat bahan bakar. Combustion efficiency merupakan kalkulasi tentang seberapa efektif proses pembakaran yang terjadi. Pembakaran sempurna terjadi ketika semua energi yang ada di batubara terbakar seluruhnya dan kandungan karbon dan hidrogen terbakar secara keseluruhan tanpa terkecuali. Pembakaran sempurna terjadi ketika jumlah udara untuk pembakaran bernilai tepat dalam hal ini disebut air fuel ratio (AFR) dan juga terjadi mixing yang tepat antara udara dan bahan bakar serta tempetatur untuk pembakaran.

Untuk mendapatkan nilai efisiensi pembakaran dapat dilihat dari emisi yang terbentuk darai gas buang. Selain untuk menghitung nilai efisiensi, emisi perlu dikontrol karena faktor lingkungan. Emisi dari hasil pembakaran ini menghasilkan gas beracun yang berbahaya terhadap lingkungan. [10]

a. Menghitung nilai HHV dan LHV

𝐻𝐻𝑉 = 14500 𝐶 + 62000 (𝐻 −^𝑂₈) + 4000 𝑆 Btu/Ib (1) 𝐿𝐻𝑉 = 𝐻𝐻𝑉 − 9720 𝐻 − 1110 𝑊 Btu/Ib (2) b. Menghitung excess air (E)

Untuk mengetahui kandungan flue gas dari O2, N2 dan CO. excess air yaitu udara berlebih yang dimasukkan pembakaran.

𝐸 = 𝐾2_21−𝑂2^{𝑂2 (3)}

c. Menghitung wet flue gas produced (W)

𝑊 = [𝐴(1 + 0,01𝐸) +_𝐻𝐻𝑉¹⁰⁶]^𝐻𝐻𝑉₁₀₆ Ib/Ib (4) d. Menghitung wet flue gas loss (L)

𝐿 = 24 𝑤 ^𝑇𝑓−𝑇_𝑎

𝐻𝐻𝑉 100 % (5) 𝐿 = 𝑤 𝐶_𝑝^𝑇𝑓−𝑇_𝑎

𝐿𝐻𝑉 ^{100 % (6)} 2.2 Proses Pencampuran Batubara

Jenis atau kualitas batubara ditentukan berbeda disetiap pertambangan, maka diperlukan sistem pencampuran batubara di tempat penimbunan batubara (coal stockyard) untuk memperoleh kualitas batubara campuran yang seragam, konsisten dan siap untuk disalurkan ke PLTU atau Industri Semen. Ada 2 sistem pencampuran batubara yang dapat digunakan yaitu bin blending dan bed blending.

Tujuan blending adalah untuk menyeragamkan kualitas berbagai sumber batubara dengan kondisi ukuran partikel yang sama (- 50 mm crushed coal) sehingga diperoleh satu kualitas batubara campuran (blend coal = B/C) yang memenuhi persyaratan kualitasnya.

Pencampuran batubara (coal blending) adalah proses pengadukan (mixing) bersama dari dua tipe/kualitas batubara yang berbeda atau lebih dimana perbandingan setiap tipe batubara yang

7 dicampur terkendali supaya kualitas produk batubara campuran (blend coal) yang dihasilkan. Parameter kualitas batubara yang biasa ditinjau dalam proses pencampuran batubara tergantung pada spesifikasi batubara yang disyaratkan yaitu dapat dipandang dari segi sifat kimia batubara sebagai pengotor seperti air lembab (Moisture = M) dan abu (Ash = A) atau sifat fisiknya seperti nilai kalori sebagai nilai komersial dari batubara itu sendiri

2.3 Gas Buang

Sistem udara dan gas buang merupakan sistem yang yang mendukung terjadinya proses pembakaran di dalam boiler, hal ini dilakukan agar proses pembakaran dapat dikontrol secara optimal sehingga terjadi proses pembakaran yang sempurna dan efisien.

Sistem udara secara umum adalah sistem yang berfungsi sebagai media transport batubara menuju boiler (udara primer) sekaligus menambahkan oksigen untuk proses pembakaran dan membuat turbulensi (udara sekunder). Sistem pembakaran pada pembangkitan listrik tenaga uap khususnya pembangkit yang menggunakan bahan bakar batubara merupakan system yang berfungsi memutus ikatan-ikatan hidrokarbon dari batubara untuk menghasilkan heat atau energy panas dengan melibatkan oksigen dari udara seperti pada persamaan kimia berikut.

C + O2–> CO + energy panas (7) Karena di dalam batubara terdapat ikatan-ikatan kimia antara karbon, hidrogen, nitrogen, dan sulfur maka pada proses pembakaran juga akan timbul reaksi kimia antara oksigen dengan ikatan-ikatan kimia tersebut yang ditunjukkan pada reaksi kimia sebagai berikut.

2H2 + O2–> 2H2O (8)

N

2

+ O

2

–> NO

X

(9)

S + O

2

–> SO

2

(10)

Konsentrasi oksigen pada gas buang merupakan parameter penting untuk menentukan status proses pembakaran karena dapat menunjukkan kelebihan O2 yang digunakan. Secara kuantitatif udara lebih dapat ditentukan dari :

a. Komposisi gas buang yang meliputi N2, CO2, O2dan CO b. Pengukuran secara langsung udara yang disuplai Rumus

untuk menghitung udara berlebih dari komposisi gas buang adalah :

% Udara berlebih =

𝑘 (

_{21−%𝑂𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛}²¹

− 1)𝑥100%

(5) Pada dasaranya proses pembakaran sempurna ini tidak pernah terjadi. Untuk mengkondisikan agar proses pembakaran terjadi lebih sempurna, maka proses pembakaran dibuat dengan kondisi kelebihan udara. Jumlah udara berlebih dibutuhkan untuk proses pembakaran yang disebut dengan Excess Air. [6]

Gambar 2. 2 Proses pembakaran

2.4 Jaringan Saraf Tiruan (JST)

Jaringan Syaraf Tiruan diilhami oleh struktur jaringan biologi, khususnya jaringan otak manusia. Jaringan syaraf tiruan terdiri dari beberapa neuron, dan terdapat suatu hubungan antara neuron-neuron tersebut. Neuron akan mentransformasikan informasi yang diterima melalui sambungan keluarnya menuju ke neuron-neuron yang lain. Sistem jaringan syaraf tiruan dicirikan dengan adanya proses pembelajaran (learning) yang berfungsi untuk mengadaptasi parameter-parameter jaringannya. Secara sederhana jaringan saraf tiruan adalah sebuah alat pemodelan data statistik non-linear. Jaringan saraf tiruan dapat digunakan untuk memodelkan hubungan yang kompleks antara input dan output untuk menemukan pola-pola pada data. [8]

9 Dibawah ini merupakan bentuk dasar dari suatu neuron.

Gambar 2. 3 Bentuk dasar neuron

1. Input, merupakan masukan yang digunakan baik saat pembelajaran maupun dalam mengenali suatu objek.

2. Weight, beban yang selalu berubah setiap kali diberikan input sebagai proses pembelajaran.

3. Processing Unit, merupakan tempat berlangsungnya proses pengenalan suatu objek berdasarkan pembebanan yang diberikan.

4. Output, keluaran dari hasil pengenalan suatu objek.

Adapun keuntungan penggunaan jaringan saraf tiruan yaitu sebagai berikut:

1. Perangkat yang mampu untuk mengenali suatu objek secara non-linier.

2. Mempermudah pemetaan input menjadi suatu hasil tanpa mengetahui proses sebenarnya.

3. Mampu melakukan adaptasi terhadap pengenalan suatu objek. 4. Perangkat yang memiliki toleransi terhadap suatu kesalahan

dalam pengenalan suatu objek.

5. Neural Network mampu diimplementasikan pada suatu Hardware atau perangkat keras.

Output Input

Procesing Unit Weights

2.5 Arsitektur Jaringan Syaraf Tiruan

Pemodelan dari suatu struktur pemrosesan informasi terdistribusi dilakukan dengan cara menentukan pola hubungan antar neuron dari model yang akan dibuat atau bisa disebut arsitekturnya. Pola hubungan yang umum adalah hubungan antar lapisan (layer).

a. Jaringan syaraf dengan banyak lapisan (multilayer net) Multi-Layer Perceptron adalah jaringan syaraf tiruan feed-forward yang terdiri dari sejumlah neuron yang dihubungkan oleh bobot-bobot penghubung. Neuron-neuron tersebut disusun dalam lapisan-lapisan yang terdiri dari satu lapisan input (input layer), satu atau lebih lapisan tersembunyi (hidden layer), dan satu lapisan output (output layer). Lapisan input menerima sinyal dari luar, kemudian melewatkannya ke lapisan tersembunyi pertama, yang akan diteruskan sehingga akhirnya mencapai lapisan output

Contoh jaringan syaraf dengan multilayer akan ditunjukkan