Laporan kegiatan TAHUN ANGGARAN 2011
PERSIAPAN PENGEMBANGAN GASIFIKASI
BATUBARA UNTUK PLTD SISTIM DUAL FUEL
Oleh :
Didi Heryadi Liston Setiawan Nugroho Edi Prabowo
PUSLITBANG TEKNOLOGI MINERAL DAN BATUBARA -
tek
MIRA
2011
i
SARI
Dalam rangka menindaklanjuti hasil ujicoba pilot plant pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD yang menggunakan mesin Diesel kapasitas 250 kVA sistem non-turbo dan manual telah dilakukan persiapan pengembangan gasifikasi batubara untuk PLTD yang menggunakan mesin Diesel kapasitas 450 kVA sistem turbo dan otomatis. Untuk itu telah dibangun reaktor gasifikasi kapasitas 900 -1000 kg/jam double stage. Gas batubara hasil gasifikasi telah dianalisa dan mempunyai nilai kalor sebesar 169 BTU/cuft.
Lokasi instalasi peralatan gasifikasi terletak di Sentra Teknologi Pemanfaatan Batubara, Palimanan. Kegiatan tersebut merupakan kegiatan litbang batubara yang diutamakan, mengingat penggunaan BBM pada industri termasuk PLTD sudah tidak ekonomis lagi, sedangkan batubara merupakan sumber energi yang masih dapat bersaing untuk kegiatan industri jenis apapun.
ii
KATA PENGANTAR
Kegiatan persiapan pengembangan Gasifikasi Batubara PLTD sistim dual fuel merupakan salah satu kegiatan dari Kelompok Pelaksana Litbang Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara yang dibiayai dari dana DIPA 2011.
Sasaran kegiatan tersebut adalah terbangun instalasi gasifikasi batubara dan pemanfaatan gas batubara pada PLTD 450 KVA sistem dual fuel menggunakan mesin genset turbo dan otomatis. Secara khusus hasil kegiatan tahun 2011 digunakan sebagai persiapan kegiatan tahun 2012 berupa pengembangan penerapan dan sosialisasi pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD.
Semoga hasil kegiatan penelitian dan pengembangan ini bermanfaat dan dapat digunakan untuk pengembangan gasifikasi batubara sebagai substitusi BBM pada PLTD secara nasional selanjutnya yang lebih ekonomis.
Bandung, Desember 2011
Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara,
Ir. Hadi Nursarya, M.Sc. NIP. 19540306 197803 1 001
iii
DAFTAR ISI
Halaman
SARI ………... i
KATA PENGANTAR ………... ii
DAFTAR ISI ………... iii
DAFTAR GAMBAR ………... iv
DAFTAR TABEL ………... iv
1. PENDAHULUAN ………... 1
1.1. Latar Belakang ………... 1
1.2. Ruang Lingkup Kegiatan ………... 3
1.3. Tujuan ………... 3
1.4. Sasaran ………... 3
1.5. Lokasi Kegiatan ………... 3
2. TINJAUAN PUSTAKA ………...……… 3
3. PROGRAM KEGIATAN ... 6
3.1. Pembuatan panel 450 KVA ... 6
3.2. Pemasangan jaringann listrik dari PLTD ke Unit Demo Plant Briket Biobatubara ... 6
3.3. Instalasi peralatan gasifikasi batubara sistem unggun diam ... 7
3.4. Instalasi conversion kit pada PLTD ... 7
4. METODOLOGI ... 8
4.1. Pembuatan panel 450 KVA ... 8
4.2. Pemasangan jaringann listrik dari PLTD ke Unit Demo Plant Briket Biobatubara ... 8
4.3. Instalasi peralatan gasifikasi batubara sistem unggun diam ... 8
4.4. Instalasi conversion kit pada PLTD ... 8
5. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 9
5.1. Hasil Penelitian ... 9
5.2. Pembahasan ... 9
5.3. Instalasi peralatan gasifikasi batubara sistem unggun diam ... 10
5.4. Pemasangan conversion kit ... 15
6. KESIMPULAN DAN SARAN ... 16
6.1. Kesimpulan ... 16
6.2. Saran ... 16
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1 Rencana pengembangan gasifikasi batubara untuk PLTD ... 1
2.1 Beberapa jenis teknologi gasifikasi batubara ... 5
3.1 Skema peralatan gasifikasi batubara unggun diam ... 7
5.1 Denah pemasangan jaringan listrik pada kegiatan gasifikasi batubara untuk PLTD dual fuel ... 10
5.2 Tata letak peralatan gasifikasi batubara ... 11
5.3 Pemasangan reactor dan scrubber ... 11
5.4 Tampak atas lubang reactor ... 12
5.5 Rangkaian peralatan gasifikasi ... 13
5.6 Tampak depan rangkaian peralatan gasifikasi ... 13
5.7 Display kontrol proses ... 13
5.8 Pembacaan panel ... 13
5.9 Pengambilan gas batubara ... 14
5.10 Pemasangan converter kit ... 15
5.11 Posisi pipa gas kedalam mesin genset ... 15
DAFTAR TABEL TABEL Halaman 5.1 Hasil analisis batubara ... 14
1
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kegiatan persiapan pengembangan gasifikasi batubara untuk pltd sistim dual fuel merupakan kegiatan lanjutan dari kegiatan litbang gasifikasi batubara yang telah tercantum dalam roadmap unggulan pada Kelompok Pelaksana Litbang Batubara Puslitbang Teknologi Mineral Dan Batubara 2010-2014. Road map tersebut disusun berdasarkan pedoman pada beberapa ketentuan yang tercantum pada Peraturan Perundang undangan antara lain :
• UU no. 30/2007, tentang Energi
• UU No. 4/2009, tentang Pertambangan Mineral dan Batubara
• UU No. 4/2009, pasal 102 – 103, tentang Peningkatan Nilai Tambah Mineral dan Batubara
• PP No. 23/2010, tentang Pelaksanaan Kegiatan Usaha Pertambangan Minerba
• Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional
• Permen ESDM no 4 tahun 2010, tanggal 7 Januari 2010 tentang Renstra ESDM 2010-2014, a.l memuat peningkatan nilai tambah pertambangan
• Kepmen Ristek No. 193/M/Kp/IV/2010 tgl. 30 April 2010 tentang Agenda Ristek Nasional 2010-2014
Disamping peraturan tersebut di atas, terdapat pula beberapa tugas yang sedang dilaksanakan berkaitan dengan pemecahan masalah strategis berupa :
• Peningkatan Nilai Tambah • Kelangsungan pasokan energi
• Kelangsungan pasokan bahan baku industri (gas sintesis untuk industri kimia) • Hasil rakor Ristek tahun 2011
Batubara merupakan sumber energi paling potensial yang diharapkan dapat menggantikan peran minyak bumi sebagai bahan bakar maupun bahan baku industri kimia. Pemerintah telah mengeluarkan kebijakan energi yang mengurangi penggunaan minyak dan mendorong penggunaan batubara. Namun pemanfaatan batubara dalam negeri baru mencapai 30% dari total produksi, terutama sebagai bahan bakar langsung pada pembangkit listrik dan pabrik semen. Sebagai sumber energi alternatif, batubara dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar langsung (padat) atau dikonversikan menjadi bahan bakar gas maupun bahan bakar cair.
2
Pada saat ini bahan bakar minyak merupakan sumber energi utama pembangkit listrik di Indonesia. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), yang kemungkinan bisa dikonversikan menjadi berbahan bakar gas, milik PT. PLN tercatat dengan kapasitas total ± 2800 MW. Belum lagi perusahaan lain milik Pemerintah maupun swasta yang menggunakan mesin Diesel untuk membangkitkan listrik untuk keperluannya sendiri.
Ujicoba pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD yang telah berhasil dilakukan di pilot plant Palimanan adalah dengan menggunakan mesin Diesel (SPD – satuan pembangkit Diesel) kecepatan tinggi buatan Mercy kapasitas 250 kVA (daya maksimum 150 kW) buatan tahun 1985 yang baru direkondisi (overhaul). Mesin milik PT PLN tersebut adalah sistem non-turbo dan dengan pengaturan pemasukan bahan bakar secara manual. Padahal mesin-mesin Diesel kapasitas besar umumnya sistem turbo dan kecepatan menengah/rendah. Untuk mengoptimalkan hasil di Palimanan tersebut maka dilakukan persiapan persiapan penerapan ujicoba dengan menggunakan mesin diesel sistem turbo untuk kapasitas > 1 MW Pada sistem turbo panas dari gas buang dimanfaatkan untuk memanaskan udara pembakaran sehingga dengan jumlah bahan bakar yang dibakar meningkat dan daya mesin juga meningkat. Disamping itu, pemasukan bahan bakar pada mesin sistem turbo adalah secara otomatis.
Rencana pengembangan gasifikasi batubara untuk PLTD dapat dilihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1. Rencana pengembangan gasifikasi batubara untuk PLTD
Optimalisasi Gasifikasi Batubara sebagai Bahan Bakar PLTD (250 KVA, non turbo, manual)
Rp867.954.000,-
Optimasi pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD puteran tinggi (450 KVA, turbo, otomatis) Rp. 850.000.000,- Persiapan Penerapan pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD Persiapan Lanjutan Penerapan gasifikasi batubara untuk PLTD puteran menengah Rp. 700.000.000,-
Pengembangan penerapan dan sosialisasi pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD
Optimasi Pengembangan penerapan gasifikasi batubara untuk PLTD
3
1.2. Ruang Lingkup Kegiatan
Kegiatan penelitian ini mempunyai ruang lingkup sebagai berikut :
Pembuatan Panel 450 KVA
Pemasangan Jaringan Listrik Dari PLTD Ke Unit Demo Plant Briket Biobatubara
Instalasi Peralatan Gasifikasi Unggun Diam
Instalasi Conversion Kit Pada PLTD
1.3. Tujuan
Melakukan persiapan pemanfaatan gasifikasi batubara untuk bahan bakar genset 450 kVA sistem dual fuel
1.4. Sasaran
Terbangun instalasi gasifikasi batubara dan pemanfaatan gas batubara pada PLTD 450 KVA sistem dual fuel menggunakan mesin genset turbo dan otomatis.
1.5. Lokasi Kegiatan
Kegiatan persiapan penerapan gasifikasi batubara untuk PLTD dilakukan di Sentra Teknologi Pemanfaatan Batubara di Palimanan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Gasifikasi batubara adalah proses konversi batubara menjadi produk gas di dalam sebuah reaktor menggunakan pereaksi berupa udara, campuran udara/uap air, campuran oksigen/uap air atau hidrogen. Kualitas gas yang dihasilkan tergantung pereaksi yang digunakan. Penggunaan pereaksi udara akan menghasilkan gas bakar (producer gas) dengan komponen utama gas CO dan H2 serta pengotor utama gas N2. Gas yang dihasilkan
dari gasifikasi yang menggunakan pereaksi campuran udara/uap air disebut gas air (water gas) yang kualitasnya (kadar CO dan H2) lebih baik tetapi dengan kadar nitrogen yang masih
tinggi. Kedua produk gas dari gasifikasi batubara tersebut termasuk gas kalori rendah dengan nilai kalor <200 Btu/ft3. Gasifikasi batubara yang menggunakan pereaksi campuran
oksigen/uap air menghasilkan gas lurgi dengan komponen utama CO dan H2 serta kadar N2
yang rendah. Produk gas dengan nilai kalor rendah seperti gas-penghasil dan gas-air umumnya digunakan sebagai bahan bakar. Gas lurgi termasuk gas kalori menengah dengan
4
nilai kalor 200 – 400 Btu/ft3 (Francis, 1965; Nowacki, 1981). Apabila gas lurgi dimurnikan dan
komposisinya (CO dan H2) diatur maka dihasilkan gas sintesis yang dapat digunakan untuk
bahan baku berbagai industri kimia. Gas sintesis juga dapat diproses lebih lanjut melalui proses metanasi menjadi gas metana yang disebut SNG (synthetic natural gas, substituted natural gas). Gas ini termasuk gas kalori tinggi dengan nilai kalor kurang lebih 1000 Btu/ft3
(Elliot, 1981; Ward, 1984).
Jenis-jenis teknologi gasifikasi batubara umumnya didasarkan atas bagaimana kontak antara batubara dengan bahan pereaksi. Dalam hal ini, sistem kontak tersebut akan menentukan desain reaktor. Teknologi gasifikasi batubara yang sudah komersial umumnya menggunakan tiga sistem yakni unggun-tetap (fixed-bed), unggun-terfluidakan (fluidized-bed) dan entrained bed (Gambar 2). Di antara ketiga teknologi tersebut yang paling sesuai untuk industri kecil dan menengah adalah sistem unggun-tetap (Suprapto, 1995). Saat ini gasifier batubara buatan China yang memproduksi gas bakar dan kapasitasnya sesuai untuk pembangkit mesin Diesel telah banyak di Indonesia. Disamping itu, gasifier buatan China juga dapat menghasilkan gas yang cukup bersih dengan kadar pengotor (tar, partikulat, asam) yang rendah sehingga cocok untuk bahan bakar mesin pembakaran internal (internal combustion engine) seperti mesin Diesel.
Ujicoba pemanfaatan gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel skala pilot plant telah dilakukan oleh Puslitbang tekMIRA di Sentra Teknologi pemanfaatan Batubara Palimanan, Cirebon (Heryadi, 2008). Pilot plant gasifikasi batubara untuk PLTD tersebut terdiri atas unit gasifikasi batubara (buatan China) kapasitas 2,88 MMBtu/jam atau 150-200 kg batubara/jam dan mesin Diesel kecepatan tinggi sistem non-turbo dan manual kapasitas 250 kVA. Hasil ujicoba menunjukkan bahwa gasifier batubara buatan China tersebut dapat memproduksi gas bakar yang cukup bersih dan memenuhi syarat untuk bahan bakar mesin Diesel. Pengoperasian mesin Diesel menggunakan bahan bakar dual fuel solar dan gas bakar dari batubara menunjukkan kinerja yang cukup baik, tidak terdapat kelainan karakteristik mesin Diesel maupun adanya gangguan endapan tar dan partikel batubara.
Modifikasi mesin Diesel menjadi sistem dual fuel dengan bahan bakar solar dan gas alam telah berhasil dilakukan oleh PT PLN di Tarakan dengan perusahan Eropa kemudian diadopsi oleh perusahaan dalam negeri. Mesin yang digunakan adalah buatan Krupp MaK Maschinenbau GmbH tahun 1985 kapasitas terpasang 2.650 MW kecepatan rendah (600
5
rpm) (Clean Energy System). Dalam modifikasi tersebut dipasang alat yang disebut convertion kit yang mengatur pemasukan udara dan bahan bakar. Convertion kit juga berfungsi sebagai alat pengaman, yakni apabila terjadi masalah dalam pasokan gas, maka sistem operasi mesin Diesel langsung berubah ke 100% menggunakan bahan bakar solar, Dengan menggunakan sistem dual fuel antara gas alam dan solar, terdapat penghematan solar yang sangat signifikan yakni dengan komposisi 82-95% gas alam dan 5-18% solar. Mesin Diesel yang berkapasitas 5 MW tersebut sampai sekarang beroperasi dengan baik.
Gambar 2.1. Beberapa jenis teknologi gasifikasi batubara
Pemanfaatan batubara melalui sistem gasifikasi akan menghasilkan tar sebagai buangan atau produk samping sekitar 10% berat batubara. Tar merupakan senyawa hidrokarbon rantai panjang yang memiliki fasa uap pada suhu tinggi dan mengembun pada suhu rendah. Hasil beberapa penelitian menunjukkan bahwa tar batubara mengandung banyak komponen senyawa organik alifatis ataupun aromatis (Lappas et al., 1990). Sementara itu, tar berpotensi menjadi buangan cair yang tidak diinginkan. Penampilan fisik tar adalah berupa cairan pekat berwarna hitam kecoklatan yang berbau sangat penyengat. Ketajaman aroma
6
tar dapat disebabkan oleh adanya senyawa organik sulfur maupun organik nitrogen seperti ammonium dan merkaptan.
Produk samping gasifikasi batubara berupa tar tersebut dapat dipandang sebagai buangan yang perlu penanganan atau dianggap produk samping dapat diproses lebih lanjut menjadi produk akhir yang lebih berharga. Pada industri kimia yang berbasis batubara (coal-chemical), hasil destilasi tar banyak digunakan untuk industri kimia yang berbasis senyawa olefin maupun senyawa aromatis seperti untuk pewarna sintetik, pemanis buatan, (Newman, 1985). Berdasarkan hasil destilasi, diperoleh bahwa senyawa terbanyak dalam tar batubara adalah naftalen. Naftalen adalah senyawa bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar dan memiliki kemiripan sifat yang memungkinkan menjadi aditif bensin untuk meningkatkan angka oktan. Selain itu, naftalen juga digunakan sebagai reaksi intermediet dari berbagai reaksi kimia industri, seperti reaksi sulfonasi, polimerisasi, dan neutralisasi, juga berfungsi sebagai fumigan (misal kamper) dan surfaktan.
Pengembangan pemanfatan tar telah cukup maju, namun dalam beberapa hal memerlukan proses yang cukup panjang dan mahal sehingga kurang ekonomis yang penggunaan skala kecil atau menengah. Apabila kurang ekonomis, beberapa kalangan cenderung membuang dengan cara pembakaran.
III. PROGRAM KEGIATAN
3.1. Pembuatan Panel 450 KVA
Dalam rangka persiapan operasi gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel perlu dibuat panel listrik untuk menyalurkan produk arus listrik yang dibangkitkan dari genset 450 KVA. Pembuatan panel dapat dilaksanakan oleh para anggota tim yang telah menguasai penyaluran arus listrik. Kegiatan tersebut merupakan kegiatan penunjang untuk operasi gasifikasi secara terpadu pada PLTD sistem dual fuel.
3.2. Pemasangan Jaringan Listrik Dari PLTD Ke Unit Demo Plant Briket Biobatubara
Operasi gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel akan menghasilkan daya listrik yang harus digunakan langsung serta diukur output daya yang diproduksi. Obyek konsumen daya
7
output PLTD pada ujicoba gasifikasi saat ini adalah mesin mesin pada demoplant briket biobatubara.
3.3. Instalasi Peralatan Gasifikasi Batubara Sistem Unggun Diam
Inti kegiatan persiapan pengembangan gasifikasi batubara untuk PLTD sistim dual fuel pemasangan sistem proses berupa peralatan gasikasi batubara sistem unggun diam berkapasitas sekitar 800 – 1.000 kg/jam umpan batubara dan disambungkan ke unit genset berkapasitas daya 450 KVA sebagai pembangkit listrik dipadukan dengan obyek permesinan yang mengkonsumsi daya listrik yang diperoleh. Peralatan yang telah terpasang secara terpadu tersebut menjadi sarana ujicoba gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel.
Bagan alir atau rangkaian peralatan gasifikasi terlihat pada gambar 3.1.
8
3.4. Instalasi Conversion Kit Pada PLTD
Dalam rangka operasi gasifikasi untuk PLTD sistem dual fuel yang bersifat otomatis perlu penambahan peralatan yang dapat mengatur komposisi gas batubara dari gasifier dengan sejumlah solar yang akan membakar kedua komponen bahan bakar tersebut. Peralatan penyeimbang tersebut adalah conversion kit. Peralatan seperti ini lazim digunakan pada sistem dual antara gas alam dengan solar.
IV. METODOLOGI
4.1. Pembuatan Panel 450 KVA
Untuk pembuatan panel 450 KVA sebagai pelengkap sistem operasi gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel, dibuat tata letak peralatan utama dan kebutuhan sumber daya listrik. Selanjutnya dibuat design kerangka panel tersebut. Design panel sebagai acuan kerja pembuatan peralatan tersebut.
4.2. Pemasangan jaringan listrik dari PLTD ke Unit Demo Plant Briket Biobatubara
Untuk jaringan listrik dari PLTD ke unit demo plant briket biobatubara sebagai pelengkap sistem operasi gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel, dibuat tata letak atau alur penempatan kabel daya dari lokasi PLTD menuju lokasi peralatan utama demo plant biobatubara. Selanjutnya dibuat design jaringan listrik tersebut. Design jaringan sebagai acuan kerja pembuatan jaringan listrik menuju demo plant briket biobatubara.
4.3. Instalasi Peralatan Gasifikasi Batubara Sistem Unggun Diam
Instalasi peralatan gasifikasi batubara merupakan kegiatan inti kegiatan persiapan pengembangan gasifikasi batubara untuk PLTD sistim dual fuel. Langkah kegiatan diawali dengan penyusunan spesifikasi unit gasifikasi sistem unggun diam yang paling selaras dengan unit genset yang telah tersedia, yaitu kapasitas 450 KVA. Spesifikasi yang telah diperoleh diserahkan kepada P2K untuk direalisasi pengadaan barang dan jasa tersebut. Instalasi peralatan ditempatkan dalam suatu hanggar yang telah tersedia.
4.4. Instalasi Conversion Kit pada PLTD
Instalasi conversion kit diawali dengan suatu studi banding penggunaan peralatan tersebut pada pltd dual fuel Tarakan kaltim. Berdasarkan informasi tersebut diperoleh dasar dasar
9
penting penggunaan conversion kit yang optimal. Spesifikasi peralatan tersebut diajukan kepada P2K untuk direalisasi pengadaan barang dan jasa tersebut.
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Pembuatan Panel 450 KVA
Pembuatan panel 450 KVA tidak diperlukan lagi berhubung adanya penambahan alat conversion kit pada sistem genset yang ada. Jaringan listrik dari output genset disambung langsung pada kabel yang telah disediakan dan dihubungkan dengan panel listrik yang telah tersedia pada unit demo plant briket biobatubara.
Rencana pembuatan panel merupakan rencana penyambungan listrik dari genset 450 KVA ke unit demo plant briket biobatubara jika tanpa alat otomatisasi conversion kit. Konsep tersebut digunakan saat gasifier yang dioperasikan adalah gasifier ex PT CGI. Berhubung genset atau PLTD saat ini telah dilengkapi conversion maka tidak diperlukan lagi panel listrik dan pengerjaan tidak dilaksanakan.
5.2. Pemasangan jaringan listrik dari PLTD ke Unit Demo Plant Briket Biobatubara
Sebagai realisasi ujicoba gasifikasi batubara dimana gas batubara akan digunakan sebagai pengganti sebagian dari BBM pada mesin diesel yang terangkai pada genset maka produk listrik dari genset atau PLTD perlu dialirkan ke suatu obyek pengguna listrik. Jaringan listrik berupa rangkaian kabel dari genset ke unit Demo plant briket biobatubara telah dipasang sesuai jalur yang tertera pada gambar 5.1. Kabel yang dibutuhkan mencapai sekitar 450 meter tipe NYY 4 x 120 mm. Dengan telah terpasang jaringan listrik tersebut maka dalam ujicoba gasifikasi dapat ditentukan hubungan antara output daya dengan input bahan bakar.
10
Gambar 5.1. Denah pemasangan jaringan listrik pada kegiatan gasifikasi Batubara untuk PLTD dual fuel
5.3. Instalasi Peralatan Gasifikasi Batubara Sistem Unggun Diam
Secara umum peralatan gasifikasi terdiri dari reaktor gasifikasi, unit pemisah tar, unit pendingin gas batubara dan saran penunjang berupa kolam air pendingin, penampung tar dan pembakar tar. Tata letak unit unit peralatan terlihat pada gambar 5.2.
11
Gambar 5.2. Tata Letak Peralatan Gasifikasi Batubara
Realisasi pemasangan peralatan gasifikasi diawali dengan memasang infrastruktur untuk mendudukkan perlatan utama seperti reaktor dan unit pencuci gas batubara. Berhubung peralatan gasifikasi cukup tinggi, maka digunakan peralatan berat seperti crane untuk pemasangannya. Gambar 5.3. menunjukan pemasangan reaktor dan unit scrubbing gas batubara.
12
Reaktor gasifikasi sebagai peralatan utama berdiameter 2 meter, terdiri dari dinding berupa plat besi dan diselimuti oleh bahan penahan panas dan isolasi udara seperti terlihat pada gambar 5.4.
Gambar 5.4. Tampak atas lubang reaktor
Reaktor gasifikasi akan menghasilkan gas dingin. Gas dingin ini salah satu persyaratan untuk masuk ke mesin diesel ataupun mesin sistem gas engine. Pada sistem proses gasifier tersebut terdapat dua buah pengeluaran gas yang terletak pada bagian atas reactor, sedangkan tempat pengeluaran gas lainnya terletak pada badan reaktor. Pada pipa pengeluaran gas bagian atas, output gas langsung masuk ke Electric Precipitator selanjutnya menuju indirect cooler.
Untuk jalur pipa pengeluaran gas dari badan reaktor, gas tersebut langsung keluar menuju scrubber dan selanjutnya masuk ke pendingin udara, kemudian kedua output gas masuk ke indirect cooler secara bersama sama. Sebelum masuk ke mesin diesel, gas harus melalui tabung desulfirisasi dan fog drop. Tabung desulfurisasi berfungsi untuk mengurangi senyawa belerang yang ada pada gas batubara agar tidak merusak mesin sedangkan fog drop untuk mengatur suhu gas agar tidak lebih dari 30°C
Reaktor gasifikasi tersebut di atas dilengkapi 2 (dua) buah boiler untuk memasok tambahan steam yang dihasilkan dari water jacket reaktor. Steam yang diperoleh merupakan reaktan pada reaksi gasifikasi dari karbon dan steam. Secara teori dengan kapasitas 900-1000 kg/jam akan menghasilkan gas batubara sebesar 2500 Nm3/jam.
13
Gambar 5.4 dan 5.5. menunjukan rangkaian peralatan gasifikasi mendekati penyelesaian instalasi.
Gambar 5.5. Gambar 5.6.
Rangakaian peralatan gasifikasi Tampak depan rangkaian peralatan gasifikasi
Pengoperasian peralatan gasifikasi dikontrol melalui ruang kontrol seperti terlihat pada gambar 5.7. sampai 5.8. Semua operasi reaktor akan dikendalikan pada ruangan ini dengan memperhatikan gambar gambar di layar monitor.
Gambar 5.7 Display kontrol proses Gambar 5.8. Pembacaan panel
Angka angka pada panel antara lain menunjukan output gas bagian atas dan output gas bagian bawah pada reaktor gasifikasi. Apabila terjadi temperatur proses yang tidak ideal sesuai setting proses maka alarm akan berbunyi secara otomatis. Selanjutnya operator akan bertindak sesuai prosedur untuk menormalkan kondisi proses.
14
Secara umum, peralatan yang sudah terpasang telah dapat dioperasikan dengan baik dan berjalan sempurna. Pada uji coba operasi awal selama 2 hari 2 malam, telah menghabiskan batubara kurang lebih 55 ton dengan spesifikasi terlihat pada tabel 4.1 dan menghasilkan gas batubara dengan komposisi terlihat tabel 4.2. Nilai kalor gas batubara pada komposisi tersebut adalah ((34,37x318) + (14,05x320) + (1,55 x 995))/100 = 109 + 45 + 15 = 169 Btu/ft3.
Pengambilan contoh gas dilakukan apabila proses gasifikasi sudah sempurna dimana akan tampak nyala api (flare) yang biru pada cerobong.
Pengambilan contoh gas dilakukan apabila proses gasifikasi sudah sempurna dimana akan tampak nyala api (flare) yang biru pada cerobong. Kegiatan sampling gas batubara tampak terlihat dalam gambar. 5.9.
Gambar 5.9. Pengambilan sampel gas batubara
Tabel 5.1. Hasil Analisis Batubara Komponen Nilai
Air Total, % ar - Air lembab, % adb 11.04
Abu, %adb 4.81
Zat terbang, %adb 44.61 Karbon padat, %adb 39.54 Nilai kalor, kal/g adb 6.185 Belerang, % adb 0,33
Tabel 5.2. Hasil Analisa Gas Batubara Komponen Nilai Karbonmonoksida, % 34,37 Hidrogen, % 14,05 Metana, % 1,55 Etana, % 0,11 Etilena, % 0,17 Propane, % 0,11 N-Butana, % 0,05 Oksigen, % 0,70 Karbondioksida, % 6,70
15 5.4. Pemasangan Convertion Kit
Alat convertion kit dipasang untuk mengatur jumlah pasokan gas batubara (produk gasifikasi) agar sebanding dengan komposisi kebutuhan pada mesin Diesel penggerak generator listrik. Rangkaian pipa gas masuk (intake) ke mesin dapat dilihat pada gambar 5.10.dan 5.11. Apabila terjadi komposisi gas batubara – solar yang tidak ideal, maka kelebihan gas batubara atau sebaliknya akan terbuang secara otomatik dan kembali menuju komposisi ideal.
Gambar 5.10. Gambar 5.11.
Pemasangan Converter Kit Posisi pipa gas kedalam mesin genset
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
a. Instalasi peralatan gasifikasi berkapasitas 800 – 1.000 kg batubara/jam telah terpasang dan telah dijalankan dengan menghasilkan gas batubara yang langsung dibakar.
b. Gas batubara produk gasifikasi mempunyai nilai kalor 169 Btu/ft3.
6.2. Saran
Kegiatan litbang gasifikasi batubara untuk PLTD sistem dual fuel perlu dintensifkan sebagai upaya menuju pengganti sebagian besar BBM pada PLTD yang masih beroperasi di sejumlah wilayah yang berdekatan dengan lokasi tambang batubara.
16
DAFTAR PUSTAKA
Institute, Stockholm, Seden. Heryawdi, H., Suprapto, S.,Nurhadi, Yusnanto, Saputra, R. dan Ropik, 2008. Optimalisasi gasifikasi batubara sebagai bahan bakar pembangkit listrik tenaga Diesel (PLTD). Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara.
Nowacki, P. (Ed.), 1981. Coal Gasification Process. Noyes Data Corporation Jersey
Suprapto,S., 1995. Gasifikasi batubara peringkat rendah dengan pereaksi udara. Prosiding Seminar Ilmiah Hasil Penelitian dan Pengembangan Bidang Fisika Terapan, Bandung 2-3 Oktober 1995.
