MODIFIKASI
BOILER
INDUSTRI BERBAHAN BAKAR
MINYAK MENJADI BERBAHAN BAKAR BATUBARA
MENGGUNAKAN PEMBAKAR SIKLON
SUMARYONO, STEFANO MUNIR, YENNY SOFAETY, NANA HANAFIAH, TATANG KOSWARA, EDI SOMADI, LELY AGUSTINA, E. KOSASIH DAN AAT
Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara
Jalan Jenderal Sudirman 623 Bandung 40211, Telp. (022) 6030483, Fax. (022) 6003373
SARI
Dengan dikuranginya subsidi BBM secara drastis maka banyak industri beralih dari penggunaan BBM ke batubara sebab harga BBM naik lebih dari 300%. Banyak diantaranya yang membeli boiler baru dengan bahan bakar batubara, sementara boiler lama dengan BBM tidak digunakan karena tidak ekonomis lagi. Dalam kegiatan penelitian ini dicoba untuk memanfaatkan boiler BBM dengan memodifikasinya menjadi boiler batubara dengan cara mengganti pembakar BBMnya dengan pembakar batubara. Dalam percobaan ini boiler BBM yang dimodifikasi adalah jenis boiler vertikal berkapasitas 2 ton uap/jam. Pembakar batubara yang digunakan adalah pembakar yang karakteristiknya mirip dengan pembakar BBM, yaitu pembakar siklon. Pembakar siklon yang digunakan berkapasitas pembakaran 220 kg batubara ukuran partikel –30 mesh per jam dengan blower 4 in, 0,7 pk, 3000 rpm. Pembakar siklon dipasang di bagian atas boiler. Pengoperasian boiler yang telah dimodifikasi dengan sistem terbuka dicapai kapasitas boiler 585 kg uap basah/jam, konsumsi batubara 5537 kkal/kg adalah 75 kg/jam dan efisiensi energi rata-rata 86,7%. Masih rendahnya kapasitas yang dicapai disebabkan natural draft yang lemah sehingga kapasitas siklon juga rendah, sebab banyaknya hambatan (friction head) dalam
boiler sistem vertikal ini. Untuk meningkatkan kapasitas perlu dorongan draft (forced draft), jadi perlu dimodifikasi sistem tertutup dengan tekanan positif dalam sistem. Untuk itu diperlukan blower siklon yang berdaya lebih tinggi seperti sistem BBM sebelumnya yang menggunakan blower 3 pk. Selain itu perlu pengumpan sistem tertutup yaitu pengumpan ulir. Namun demikian, dengan dicapainya efisiensi energi yang baik (86,7%) menunjukkan interaksi yang baik dari sistem pembakar siklon dengan boiler eks BBM tersebut. Proses perpindahan panas dari api pembakaran batubara ke dalam boiler berlangsung dengan efisien.
Kata kunci : boiler batubara, pembakar batubara, pembakar siklon, efisiensi energi
ABSTRACT
Paralel with the drastic reduction of the subsidy of fuel oil, there are a number of industries changing their fuel from oil into coal since the fuel oil price increases more than 300%. Many of them install new coal based boilers, while the former fuel oil based boilers are not operated as they are now uneconomical. This experi- ment was aimed to beneficiate those fuel oil based boilers by modifying them into coal based boilers. Their oil burners were altered by coal combustors. In this experiment a vertical boiler of 2 ton/hour steam capacity was used. The coal combustor characteristic resembles to the oil burner. In this case a cyclone combustor of 220 kg/hour, -30 mesh coal capacity and 4 inch, 0.7 pk 3000 rpm air blower were used. This combustor was installed at the top of the boiler to alter the position of the oil burner. The operation under atmospheric system (open system) produced 585 kg/hour wet steam, consumed 75 kg/hour of 5537 kcal/kg coal, attained average energy efficiency of 86.7%. The steam product was still low since the opened system produced weak natural
draft, therefore the cyclone capacity was low, due to the friction heads in this vertical boiler. A forced draft is required in this vertical boiler using closed system. A higher air blower capacity was required as in the former fuel oil system which used 3 pk blower. A closed system feeder such as screw feeder was also required. A fairly good energy efficiency attained, (86,7%) indicates that the interaction of the boiler with the cyclone combustor was good and the heat transfer to the boiler tube was fairly efficient.
Keywords : coal based boiler, coal combuster, cyclone combustor, energy efficiency
1. PENDAHULUAN
Dengan dicabutnya subsidi BBM untuk industri maka harga BBM naik sampai lebih dari 300%, khususnya BBM untuk boiler industri. Batubara berpeluang besar untuk menggantikan posisi BBM sebagai bahan bakar
boiler industri. Kerugian pengoperasian boiler BBM berkapasitas 16 ton/jam adalah lebih dari Rp 30.000.000,- per hari jik a dibandingkan pengoperasian dengan boiler batubara, sehingga mengakibatkan banyak industri yang beralih ke boiler
batubara dan meninggalkan boiler BBM-nya.
Boiler BBM dapat dimanfaatkan dengan dimodifikasi menjadi berbahan bakar batubara dengan cara mengganti pembakar BBM-nya dengan alat pembakar batubara. Pembakar batubara yang digunakan disesuaikan dengan karakteristik pembakar BBM sebelumnya. Jenis-jenis pembakar batubara yang dapat digunakan antara lain pembakar siklon, un- derfeed stoker, unggun terfluidakan dan pembakar batubara halus (pulverized fuel combustor). Karakteristik pembakar siklon mendekati pembakar BBM, jadi dalam penelitian ini dipilih sebagai alat pembakar batubara yang akan digunakan untuk mengganti posisi pembakar BBM dalam boiler
(H.M.S.O, 1963 dan Sumaryono, 1999).
Keuntungan lain dari teknik pembakar siklon adalah batubara yang dibakar berupa bubuk –30 mesh. Di masa depan akan semakin sulit untuk mendapatkan batubara bongkahan di Indonesia karena sebagian besar batubara Indonesia berperingkat muda yang mudah hancur baik dalam proses penambangan, pengangkutan maupun penyimpanannya.
Maksud kegiatan ini adalah mencoba penggunaan pembakar siklon untuk mengganti pembakar BBM dalam boiler BBM dengan meneliti parameter-pa- rameter yang berpengaruh sehingga dicapai efisiensi yang baik dan meneliti efek negatif yang timbul serta cara mengatasinya.
Saat ini proses modifikasi tersebut telah ditawarkan di kalangan industri. Modifikasi yang ditawarkan
menggunakan pembakar batubara sistem kisi berjalan dengan efisiensi energi turun menjadi sekitar 50%. Diharapkan modifikasi dengan pembakar batubara jenis siklon ini dapat mencapai efisiensi energi yang lebih baik, paling sedikit 70% (Reka Boiler Utama, 2002).
2. TINJAUAN TEKNIS
Dalam boiler yang akan dimodifikasi, BBM dibakar dalam ruang pem bakaran dalam silinder I (Gambar 1) dengan cara disemprotkan berupa kabut menggunakan tekanan atau tiupan bertekanan kemudian bercampur dengan udara dan terbakar dalam volume pembakaran tertentu. Karakteristik pembakaran BBM dalam silinder I ini harus dapat disam ai atau didekati dengan karakteristik pembakaran batubara yang harus berlangsung dalam ruang pembakaran yang sama.
Karena ruang pembakaran dalam silinder I dilengkapi oleh pipa air maka dalam suasana bertemperatur rendah ini sulit dilakukan proses pembakaran batubara yang efektif. Pembakaran batubara dapat dilakukan dalam tungku lain, kemudian api pembakarannya dikirim ke ruang pembakaran silinder I yang sebelumnya adalah ruang bakar BBM.
Dalam percobaan ini pembakaran batubara dilakukan dalam tungku siklon. Pembakar siklon merupakan alat pembakar yang efektif karena batubara berukuran kecil (-3 mm) dibakar dalam silinder bertemperatur tinggi dalam suasana turbulensi yang tinggi. Dalam kondisi demikian dapat dicapai efisiensi pembakaran yang tinggi sehingga limbah yang dihasilkan sudah tidak banyak mengandung bahan dapat terbakar lagi (Elliot, 1981).
Alat pembakar siklon standar membakar batubara berukuran sampai –5 mm, khususnya batubara dengan titik leleh abu rendah. Lelehan abu pada dinding bagian dalam siklon akan melekatkan partikel-partikel batubara yang kasar sehingga kecepatan relatif partikel batubara terhadap aliran
udara pembakar naik. Karena pembakaran akan dilakukan dengan batubara yang banyak terdapat di pasaran, yang biasanya bertitik leleh abu tinggi, maka tidak akan diperoleh lelehan abu pada dinding siklon. Oleh karena itu sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya, untuk membakar batubara bertitik leleh abu tinggi, batubara harus dihaluskan sampai –25 mesh.
3. METODOLOGI 3.1 Alat yang Digunakan 3.1.1 Boiler BBM
Gambar 1 adalah penampang boiler BBM yang akan dimodifikasi. Boiler ini adalah jenis boiler vertikal. Susunan intinya terdiri atas tiga silinder. Silinder pertama (I) paling dalam adalah susunan dari kumparan pipa air. Ruang dalam silinder I ini merupakan ruang pembakaran BBM.
BBM disemprotkan dari bukaan di bagian atas silinder I ini. Api memanaskan permukaan dalam kumparan, gas pembakarannya ke bawah kemudian naik lagi melewati ruang antara silinder I dan silinder II (silinder tengah). Di sini permukaan kumparan luar terpanaskan. Sampai di atas, asap pembakaran masuk ke cerobong pembuangan. Udara pembakar ditiupkan oleh blower melalui ruang antara silinder II dan silinder III (silinder terluar). Di sini udara pembakar terpanaskan oleh dinding silinder II, sehingga pembakaran BBM menjadi lebih baik. Pompa air memasukkan air ke dalam pipa dan produk uap keluar dari bagian atas.
3.1.2 Pembakar Siklon
Pembakar siklon berupa silinder yang dibuat dari susunan bata tahan api. Diameter f dalam = 75 cm, f luar = 100 cm, panjang = 200 cm. Bagian luar adalah pelat besi kemudian di bagian dalamnya dilapisi isolator silikat dan selanjutnya bata api serong yang disusun dengan perekat semen api.
P uap katup pengaman BBM T cerobong nozel pipa air I pompa air III II Blower
Batubara halus dari pengumpan disalurkan ke pipa batubara, ditiup ke dalam ruang siklon oleh blower
secara tangensial. Di dalam siklon batubara menelusuri dinding bagian dalam siklon, maju sambil berputar dan terbakar dalam ruang silinder siklon. Api pembakaran sebagian besar di dalam siklon dan sebagian lainnya ke luar ruang siklon, dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan industri.
3.2 Bahan Baku
a. Batubara
Batubara yang digunakan adalah batubara sub bituminous. Tabel 1 adalah hasil analisis proksimat dan ultimatnya.
b. Bahan kimia untuk analisis gas
Pyrogalol KOH Cu2Cl2 H2SO4 Methyl Orange 3.3 Tahap Pengerjaan
Pentahapan pekerjaan yang dilakukan dalam kegiatan ini adalah :
a. Persiapan boiler.
Boiler yang akan dimodifikasi dipelajari kinerjanya dan bagian-bagian yang rusak diperbaiki.
b. Pem buatan pem bakar siklon dan uji operasionalnya.
Pembakar siklon dibuat dengan kapasitas sesuai dengan kebutuhan boiler, diuji kinerjanya dan dipasang pada boiler.
c. Pengoperasian boiler dengan pembakar siklon. Dipelajari interaksi antara pembakar siklon dengan batubara dan boiler.
d. Evaluasi kinerja boiler termodifikasi
4. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Persiapan Boiler
Sebelum dilakukan modifikasi perlu dipastikan bahwa kinerja setiap bagian masih baik.
- Sistem BBM
Sistem aliran BBM dan proses pembakarannya dipelajari kemudian dilepas. Sistem spuyer pengkabut dan udara peniup dilepas dari bagian
Tabel 1. Hasil analisis proksimat dan ultimat dari batubara (a.d.b)
No Unsur Kadar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Air lembab Abu Zat terbang Karbon tertambat Nilai Kalori C H O N S 19,1% 2,16% 40,65% 38,08% 5537 kkal/kg 55,3% 4,2% 18,53% 0,6% 0,11%
atas boiler. Tersedia bukaan berdiameter 30 cm (Gambar 2).
Api dari pembakar siklon masuk ke boiler
melalui bukaan ini. Bukaan ini sulit diperlebar karena dibuat dari besi cor.
- Sistem Aliran Air
Air masuk ke boiler dengan pemompaan berkapasitas lebih. Air yang berlebih diresirkulasi. Kebocoran pada pompa diperbaiki dengan mengganti seal-nya. Pipa aliran masuk dilengkapi dengan flow-meter.
- Sistem Aliran Uap
Uap yang dihasilkan boiler disalurkan ke pipa produksi uap dan pipa pengaman. Jika tekanan terlalu tinggi, akan terjadi pelepasan uap melalui pipa pengaman.
- Sistem Cerobong
Asap dari pembakaran turun, sampai ke dasar boiler naik melalui ruang antara silinder I dan II (Gambar 1), kemudian berkumpul ke cerobong yang berdiameter 35 cm, berbelok ke atas sepanjang 7 m. Sistem cerobong ini mempunyai hambatan cukup besar, jika belum panas perlu dibantu dengan kipas pengisap.
4.2 Pembuatan Pembakar Siklon dan Uji Operasionalnya
4.2.1 Pembuatan Pembakar Siklon
Pembakar siklon dibuat dengan dimensi seperti telah diuraikan di sub bab 3.1.2. sebelum bata api dipasang, permukaan pelat dilapisi isolator silikat (Gambar 3).
Gambar 3. Pembuatan pembakar siklon
Bata api yang digunakan adalah bata api serong yang dilekat dengan semen tahan api. Pipa pengumpan batubara dipasang tepat menyinggung lingkaran di- ameter dalam siklon. Bagian-bagian dari besi dilapisi kastable.
4.2.2 Uji Operasional Siklon
Pembakar siklon yang telah dibuat diuji untuk pembakaran batubara. Dalam uji ini diamati kecepatan pembakaran, komposisi gas buang dan parameter lainnya. Dari komposisi gas buang dapat dihitung jumlah udara pembakarannya.
- Pembakaran 90 kg/jam
Pembakaran batubara ukuran partikel –30 mesh dengan kecepatan pengumpanan 90 kg/jam, api
di dalam siklon belum terlihat penuh. Lidah api berpusar menyusuri dinding siklon. Ruang tengah (inti) masih kosong. Dalam keadaan pembakaran bersih (bening), komposisi gas buang adalah :
CO = 0,0% O2 = 13,5% CO2 = 5,2% N2 = 81,3%
Berdasarkan hasil analisis ultimat dari batubara, setiap 100 kg batubara memerlukan udara pembakar stoikiometris sebanyak 21,28 kmol atau 615 kg.
Berdasarkan komposisi gas buang di atas, maka jumlah udara pembakar lebih (excess air) adalah 319%. Udara lebih sebanyak ini termasuk berlebihan. W alaupun hasil proses pembakarannya bersih/bening tetapi dapat mengakibatkan turunnya efisiensi. Temperatur di dalam siklon 1190 – 1230°C.
- Pembakaran 130 kg/jam
Dengan kecepatan ini, api berpusar menyusur dinding siklon, kadang-kadang terputus-putus. Udara pembakar dari blower dikurangi sampai api terlihat agak keruh (kuning dengan ujung- ujung lidah api kurang bening). Temperatur 1190 – 1240°C. Dalam suasana ini hasil analisis gas buangnya adalah :
CO = 0,3% O2 = 5,2% CO2 = 21,0% N2 = 73,5%
Berdasarkan komposisi gas buang tersebut, untuk 100 kg batubara dipasok 19,6 kmol udara atau 92% dari seharusnya. Akibatnya masih terbentuk gas CO.
- Pembakaran 180 kg/jam
Dengan kecepatan pembakaran 180 kg/jam, selain menyusuri dinding di bagian tengah siklon juga mulai terisi lidah api pembakaran batubara, walaupun tidak terus menerus. Dengan api oksidasi, hasil analisis gas buang adalah :
CO = 0,0% O2 = 9,2% CO2 = 13,0% N2 = 77,8%
Dengan hasil analisis tersebut, udara pembakar yang ditiupkan adalah 34,11 kmol. Jadi udara lebihnya = 60%. Dengan udara lebih sebesar ini dan api yang belum memenuhi ruang siklon menunjukkan bahwa kapasitas pembakaran siklon masih dapat ditingkatkan.
- Pembakaran 218 kg/jam
Pembakaran dengan kecepatan 218 kg/jam mula-mula dilakukan dengan udara lebih yang cukup besar. Api pembakaran memenuhi ruang siklon, bahkan lidah apinya keluar dari siklon sampai sejauh 1 meter. Temperatur di dalam siklon 1205 – 1250°C. Hasil analisis gas buang: CO = 0,0% O2 = 9,5%
CO2 = 9,5% N2 = 81%
Hasil analisis ini menunjukkan adanya udara pembakar lebih sebanyak 128%. Pembakaran batubara dengan udara lebih sebanyak ini berlangsung dengan baik. Udara lebih ini perlu dikurangi sam pai sekitar 15% dengan memperkecil bukaan blower. Dengan terus memperkecil bukaan blower, mula-mula timbul api agak keruh tetapi kemudian menjadi bening di ujung siklon. Hasil analisis gas buang dalam kondisi ini adalah :
CO = 0,0% O2 = 5,5% CO2 = 17,2% N2 = 77,3%
Jika aliran udara pembakar diturunkan lagi, ternyata terjadi pengendapan batubara, khususnya fraksi berukuran lebih kasar. Jadi kondisi di atas sudah mendekati kapasitas maksimum dari pembakar siklon ini. Pada kondisi tersebut udara pembakar lebihnya adalah 20,2%. Kapasitas pembakaran siklon dapat dinaikkan lagi dengan memanaskan udara pembakar terlebih dahulu (preheated).
Secara singkat hasil-hasil percobaan pembakaran ini dapat dilihat dalam Tabel 2.
4.3 Pengoperasian Boiler dengan Pembakar Siklon
4.3.1 Persiapan
Pembakar siklon y ang telah diuji kinerja
pembakarannya dipasang pada boiler menggantikan fungsi pembakar BBM (Gambar 4).
Api dari pembakaran batubara dalam pembakar siklon yang posisinya mendatar dialirkan ke boiler yang posisinya vertikal melalui bukaan ruang pembakaran
boiler. Untuk itu pembakar siklon dihubungkan ke
boiler dengan terowongan yang dibuat dari susunan bata tahan api yang direkat dengan semen api. Sebelum pengoperasian boiler, disediakan 4500 li- ter air yang sudah dihilangkan kesadahannya dengan resin penukar ion. Air tersebut disimpan dalam tangki. Selama beroperasi proses pengolahan air terus berjalan mengisi tangki yang juga terus digunakan untuk mengisi boiler.
Setelah seluruh rangkaian pembakar siklon, boiler, sistem aliran air, produk uap dan sistem cerobong telah siap dilakukan uji operasionalnya menggunakan bahan bakar kayu. Setelah hasil uji operasional tersebut menunjukkan semua sistem termasuk indikator temperatur, tekanan dan kecepatan aliran air, katup pengaman bekerja dengan normal maka dapat dilangsungkan uji operasional dengan batubara.
Gambar 4. Pembakar siklon dipasangkan ke
boiler
Tabel 2. Hasil percobaan pembakaran batubara dalam siklon
No Kecepatan umpan kg/jam Bukaan blower (cm) CO2 % CO % O2 % N2 % Udara lebih % 1 2 3 4 5 90 130 180 218 218 5 1.5 4 6 4 5.2 21 13 9.5 17.2 0 0.3 0 0 0 13.5 5.2 9.2 9.5 5.5 81.3 73.5 77.8 81 77.3 319 -8 60 128 20.2
4.3.2 Uji Operasional dengan Batubara 4.3.2.1 Uji Coba Pendahuluan
Setelah seluruh sistem bekerja dengan normal, uji operasional dengan batubara dimulai. Pertama kali pompa air dijalankan sehingga pipa air dalam boiler
terisi penuh. Pembakaran batubara dimulai dengan penyalaan awal menggunakan kayu bakar.
Pemasukan batubara dimulai dengan kecepatan 30 kg/jam. Berangsur-angsur dengan semakin habisnya kayu, kecepatan batubara dinaikkan sampai 40 kg kemudian 50 kg/jam. Kecepatan pemasukan air ke dalam pipa boiler distabilkan sehingga air yang keluar sedikit mungkin. Mula-mula 10 liter/menit, terus dikurangi menjadi 9, 8 sampai 7 liter/menit. Proses pembakaran batubara stabil sekitar 50 kg/jam dengan api oksidasi. Tekanan produk uap 1 atmosfer atau lebih sedikit sedangkan temperatur uap sekitar 100°C atau lebih sedikit tergantung pada fluktuasi tekanan produk uap.
Usaha meningkatkan konsumsi batubara terus dilakukan, dengan selalu m enjaga proses pembakaran batubara berlangsung dengan baik. Ternyata kecepatan pembakaran 50 kg/jam sulit ditingkatkan lagi karena pada kecepatan 60 kg/jam mulai terbentuk asap dan terjadi kebocoran pada lorong penghubung dari siklon ke boiler. Sebagian udara juga keluar melalui penutup siklon. Pada kondisi ini jumlah air yang diuapkan adalah 6,6 li- ter/menit menghasilkan uap basah bertekanan 1 atmosfer, temperatur 100°C.
Efisiensi energi :
Temperatur air mula-mula = 27°C. 6,6 x 60 x 613
Σ = x 100% 50 x 5537
= 87,6% Pembahasan :
Efisiensi energi yang dicapai sebesar 87,6% relatif cukup tinggi, lebih tinggi dari sasaran semula yaitu paling sedikit 70%. Hal ini dapat dipahami karena dalam sistem termodifikasi tersebut banyak faktor penunjang yang positif antara lain :
- Pembakaran batubara dengan pembakar siklon dikenal sebagai alat pembakar yang efisien
karena tingkat turbulensinya yang tinggi. Hal ini ditunjukkan dengan emisi asap yang tipis berwarna putih dan tidak berbau hidrokarbon hasil proses pembakaran oksidasi.
- Proses perpindahan panas ke pipa boiler
berlangsung efisien karena ½ bidang pipa m enghadap bagian dalam silinder I (Gambar 1) terpanaskan oleh api yang turun dari siklon ke dalam boiler dan ½ bidang pipa lainnya di bidang luar silinder I terpanaskan oleh api yang naik di antara silinder I dan II menuju cerobong. Hal ini sangat berbeda dengan modifikasi yang dilakukan PT Reka Boiler Utama menggunakan kisi berjalan yang dimasukkan ke dalam ruang pembakaran boiler
eks BBM – horisontal. Di sini pipa boiler yang terekspose api dari kisi berjalan secara efektif adalah pipa di atas kisi saja, sehingga luas permukaan untuk perpindahan panas jauh lebih kecil dan efisiensi yang dicapai 50%.
- Emisifitas api pembakaran batubara tinggi karena api dari batubara bersifat “luminous” sehingga perpindahan panas secara radiasi tinggi. - Temperatur gas buang di cerobong sekitar 60 –
80°C adalah termasuk tidak tinggi menunjukkan penyerapan panas oleh sistem berlangsung dengan baik.
4.3.2.2 Usaha Peningkatan Produksi Uap
Hasil percobaan pendahuluan, produksi uap basah hanya 6,6 kg/menit atau 396 kg/jam. Hal ini disebabkan kapasitas pembakaran batubara yang masih terlalu kecil, 50 kg/jam padahal pembakar siklon yang digunakan mampu membakar 220 kg batubara/jam.
Hal ini disebabkan oleh rendahnya kecepatan udara pembakar, yang disebabkan oleh :
- Draft yang tidak cukup kuat.
- Kipas pengisap (exhaust fan) kurang besar daya isapnya. Aliran ke cerobong terlalu banyak berbelok-belok. Mula-mula dari siklon berbelok 90° ke bawah (ke ruang pembakaran silinder I), kemudian berbalik ke atas 360° di antara silinder I dan II, kemudian berbelok 90° menuju cerobong. Setelah 2 m berbelok lagi 90° ke atas sejauh 7 m. Banyaknya belokan-belokan ini menyebabkan hambatan yang tinggi sehingga diperlukan kipas berdaya lebih besar.
Percobaan berikut dilakukan setelah kebocoran- kebocoran disambungan siklon dengan boiler
Lorong penghubung siklon – boiler dibongkar, dipasang lebih banyak bata api serong dengan mengurangi penggunaan semen api. Penutup siklon diperkuat sehingga udara pembakar yang ditiupkan seluruhnya masuk ke boiler.
Setelah kebocoran-kebocoran diperbaiki, uji coba dilakukan dengan batubara. Dengan kecepatan pembakaran 60 kg/jam, sulit untuk dinaikkan lagi. Kebocoran pada penutup siklon telah dapat diatasi, tetapi kebocoran pada lorong penghubung siklon –
boiler terjadi kembali. Terdapat retakan-retakan yang mengakibatkan api menerobos dari celah-celah. Hal ini disebabkan adanya getaran pada boiler yang disebabkan oleh getaran dari pompa air yang menempel di badan boiler. Adanya getaran mengakibatkan sambungan-sambungan semen api kurang kuat lagi. Dengan kondisi ini kecepatan pembakaran batubara dapat dipertahankan pada 60 kg/jam.
Pada keadaan ini aliran air ke boiler yang dapat diubah menjadi uap basah adalah 468 kg/jam. Efisiensi energi yang dicapai adalah :
468 x 613
Σ = x 100% 60 x 5537
= 86,3%
Usaha berikutnya adalah menutup kebocoran pada lorong penghubung dari siklon – boiler. Untuk keperluan tersebut digunakan semen kastabel yaitu semen refraktori yang lebih tahan getaran. Pemasangan semen dilakukan dengan penguatan menggunakan anyaman kawat.
Setelah lorong penghubung diperkuat dengan kastabel, dilakukan uji pembakaran dengan batubara (Gambar 5).
Kecepatan pembakaran dari 60 kg/jam dapat terus dinaikkan sampai 75 kg/jam. Blower yang digunakan berukuran 4 inci 550 watt, 3000 rpm dibuka maksimum. Setelah pembakaran batubara stabil, kecepatan pembakaran batubara dicoba dinaikkan lagi. Ternyata 75 kg/jam sudah merupakan kecepatan maksimum. Penambahan kecepatan mengakibatkan keluarnya asap dan partikel batubara yang belum terbakar. Hal ini menunjukkan kurangnya udara pembakar. Blower yang digunakan perlu diganti dengan blower yang berdaya jauh lebih tinggi untuk mengatasi hambatan-hambatan (friction head) dalam sistem boiler ini.
Gambar 5. Pengoperasian boiler
termodifikasi dengan batubara menggunakan pembakar siklon
Pada kondisi tersebut di atas dengan umpan batubara 75 kg/jam, produksi uap basah adalah 9,75 kg/menit atau 585 kg/jam. Efisiensi energi : 585 x 613 Σ = x 100% 75 x 5537 = 86,3%
Kapasitasnya yang masih rendah (585 kg/jam) maka perlu upaya yang lebih mendasar untuk dapat mencapai kapasitas sebelumnya dengan BBM yaitu 1 atau 2 ton/jam.
Berbeda dengan boiler horisontal, boiler vertikal ini mempunyai hambatan aliran asap yang besar sehingga perlu adanya tekanan positif dalam ruang pembakaran yang cukup besar.
Beberapa kelemahan dari modifikasi yang telah dilakukan adalah :
a. Sistemnya masih terbuka dengan tekanan atmosfer. Pengumpanan batubara mengandalkan gaya gravitasi.
b. Blower yang digunakan berdaya kecil, sekitar 0,7 pk padahal blower asli sistem BBM menggunakan blower 3 pk.
c. Mengandalkan natural draft dari cerobong yang kurang efektif. Penggunaan kipas pengisap biasa
kurang dapat menolong. Perlu kipas pengisap yang lebih besar dayanya dan tahan panas.
d. Jika dimodifikasi dengan sistem tertutup, dengan tekanan positif di dalam, maka pengumpan batubara dapat dilakukan dengan pengumpan ulir (screw feeder) dan blower yang digunakan berdaya tinggi.
5. KESIMPULAN
1. Setelah boiler dimodifikasi, mengganti burner BBM dengan pembakar siklon batubara ternyata pembakar siklon dapat berinteraksi baik dengan boiler yang ditunjukkan oleh efisiensi energi yang cukup baik, rata-rata 86,7% dan produksi uap langsung normal dalam waktu kurang dari
30 menit setelah penyalaan.
2. Efisiensi energi yang cukup baik menunjukkan proses perpindahan panas dari api pembakaran batubara berlangsung secara efisien. Biasanya efisiensi energi untuk sistem BBM adalah 85 –
95%.
3. Kapasitas boiler termodifikasi masih rendah. Hal ini disebabkan : a. Hasil modifikasi adalah sistem terbuka
