STUDI EKSPERIMENTAL PEMBAKARAN SERBUK BATUBARA PADA PEMBAKAR SIKLON
EXPERIMENTAL STUDY ON COAL POWDER COMBUSTION
IN A CYCLONE BURNER
Yohanes Gunawan , Guntur Tri Setiadanu, Subhan Nafis
Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi Jl. Cileduk Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, 12230
Abstrak
Studi ekperimen pembakaran serbuk batubara kalori rendah menggunakan Pembakar Siklon telah dil-akukan untuk mempelajari pengaruh variasi aliran massa udara dan bahan bakar terhadap karakteristik pembakaran yang terjadi, dimana titik-titik temperatur diukur pada sepanjang badan Pembakar Siklon yang dibagi menjadi 4 titik pengukuran. Peningkatan suplai udara mengakibatkan konsentrasi gas hasil pembakaran cenderung naik dan mengakibatkan nilai equivalent ratio (ER) melebihi 1, dimana dengan nilai ER lebih dari 1 pembakaran akan kaya udara (lean). Emisi CO2, CO, NO dan NOx yang mempu-nyai nilai terendah dihasilkan dari campuran udara dan bahan bakar dengan nilai ER 1,09 atau nilai air
fuel ratio (AFR) 7,6. Temperatur tertinggi untuk semua variasi campuran udara dan bahan bakar
ter-jadi pada area inlet udara dan bahan bakar (T1). Pembakaran stabil terjadi pada komposisi emisi gas (O2 dan CO) terendah, dan nilai temperatur yang hampir sama pada setiap titik pengukuran, yaitu pada variasi feeder batubara 0,78 kg/menit dan blower udara 4,323 m3/menit dengan nilai AFR = 6,6 dan ER = 0,95.
Kata kunci : pembakar siklon, batubara kalori rendah, emisi, AFR, ER Abstract
Experimental studies burning low calorie coal powder in a cyclone burner have been conducted to study the effect of variations in the mass flow of air and fuel to the combustion characteristics that occurred, where the temperature points measured at the whole body of the cyclone burner is divided into four measurement points. Increased air supply result in concentrations of combustion gases tend to rise and result in ER exceeds 1, where if the value of ER more than 1 combustion air would be rich (lean). Emissions of CO2, CO, NO and NOx which have the lowest value resulted from the mixture of air and fuel by the ER value is 1.09 or the value of AFR 7.6. The highest temperature for all variations
of a mixture of air and fuel occurs in the area of air and fuel inlet (T1). The most stable combustion
occurs on lowest gas emission composition(O2 and CO) and the temperature at each measurement
point are almost the same, it's reached on variation of coal feeder 0.78 kg/min and air blower 4.323 m3/min with AFR value = 6.6 and ER = 0.95.
PENDAHULUAN
Cadangan batubara di Indonesia cukup besar dan tersebar hampir diseluruh pulau. Akan tetapi, kualitas batubara yang cukup be-sar tersebut sebagian bebe-sar mempunyai kalori sedang dan rendah, yaitu mencapai 91,37 %.[1] Klasifikasi batubara dengan peringkat rendah adalah batubara yang mempunyai nilai kalor lebih kecil dari 5.100 kkal/gr (adb).[1] Untuk tujuan ketahanan energi, diversifikasi energi perlu dilakukan, daripada menjualnya langsung ke luar negeri. Namun, penggunaan batubara sebagai bahan bakar masih mengalami beberapa kendala, diantaranya penyalaan awal yang masih sulit dilakukan dan dikendalikan, mengeluarkan asap dan abu, dan membutuhkan alat pembakaran khusus.[2] Sebagai usaha un-tuk menjawab kendala tersebut, Puslitbang tekMIRA telah mengembangkan teknologi Pembakar Siklon sebagai tungku pembakaran batubara, selain untuk memanfaatkan potensi batubara kalori rendah yang banyak terdapat di Indonesia, juga sebagai pengganti sistem pembakaran berbahan bakar minyak.Pembakar Siklon adalah berupa tungku berbentuk silinder. Batubara serbuk dan udara ditiupkan bersama dengan udara pembakar secara tangensial, sehingga serbuk batubara berputar (swirl) dan terbakar dalam ruang siklon tersebut secara intensif sebab tingkat turbulensi yang tinggi tercipta dalam ruang bakar siklon. Dengan kondisi ini menjadikan alat pembakar tersebut mampu mendekati karakteristik api yang mirip dengan pembakar minyak dan efisiensi pembakaran yang maksimal. [3,4] .
Bahan bakar yang dipakai dalam
Pembakar Siklon adalah berupa serbuk batubara dengan ukuran rata-rata -30 mesh. Serbuk batubara dalam Pembakar Siklon mengalami turbulensi sehingga pembakaran lebih baik. Pembakar Siklon mempunyai karakteristik pembakaran yang memungkinkan campuran udara dan bahan bakar mempunyai waktu yang cukup untuk terbakar sempurna dan mempunyai aliran turbulensi yang besar.
Meskipun teknologi pembakaran dengan batubara serbuk (pulverized coal) sudah mapan sejak lama, namun penelitiannya masih terus berlangsung, karena karakteristik pembakaran yang sebagian besar dipengaruhi oleh spesifikasi batubara.[5] Sistem pembakaran pa-da Pembakar Siklon pa-dapat melokalisasi lelehan abu yang menjadi salah satu permasalahan di dalam pembakaran batubara serbuk.[6]
Proses pembakaran memerlukan oksigen (O2). Pada Pembakar Siklon, oksigen yang digunakan berasal dari udara yang ada di seki-tarnya. Sebagai sumber oksigen, udara diasum-sikan mengandung campuran gas yang lain yaitu nitrogen (N2). Untuk menjamin proses pembakaran berlangsung sempurna maka pem-bakaran harus dilakukan dengan menggunakan udara berlebih (excess air), dan dengan menghitung Air Fuel Ratio stoikiometrik (AFRst) untuk mendapatkan nilai ER. Persa-maan kimia pembakaran yang sempurna dise-but sebagai persamaan stoikiometri. Sedangkan pembakaran tidak sempurna, umumnya terdapat unsur N2, CO, NOx, dan H2. Berikut ini adalah persamaan umum dalam reaksi pem-bakaran:
aCxHy + b(O2+3.76N2) → dCO2 + eH2O + fN2 + gCO + hNOx + iH2.
Koefisien stoikiometri menandakan pro-porsi mol dimana tidak ada kelebihan maupun kekurangan dari semua unsur pokok yang ada. AFRst diketahui dari analisis ultimate dari sen-yawa bahan bakar serbuk batubara tersebut yai-tu diantaranya senyawa S, H2, C, O2, dan N2 dari suatu reaksi pembakaran. Persamaan pembakaran untuk elemen yang mudah terbakar adalah sebagai berikut :
S + O2 SO2 H2 + O2 H20 C + O2 CO2
Oksigen teoritis dihitung dengan asumsi kom-posisi bahan bakar adalah 100 kg/molar :
kmol O2 air/100 kg fuel = kmol O2 required/100 kg fuel - kmol O2/100 kg-fuel
(1)
AFRst = [kmol O2 air/100 kg fuel+ Kmol O2 air/100 kg fuel(3.76)] 28.97/100
(2)
ER didefinisikan sebagai perbandingan antara rasio AFR dengan AFRst, atau:
(3)
dimana:
= Equivalence ratio = Air to fuel ratio aktual
= Air to fuel ratio stoikiometri
Keterangan:
Φ > 1 reaksi lean, campuran miskin bahan bakar
Φ < 1 reaksi rich, terdapat campuran kaya bahan bakar
Φ = 1 stokiometri atau pembakaran sempurna
Tujuan yang hendak dicapai pada penelitian ini adalah mempelajari pengaruh variasi aliran massa udara dan bahan bakar (batubara) terhadap karakteristik pembakaran di dalam Pembakar Siklon yang meliputi dian-taranya: distribusi temperatur, gas buang hasil pembakaran dalam pembakar siklon yaitu CO2, CO, NOx, dan SOx.
METODOLOGI Material Bahan Bakar.
Bahan bakar yang dipakai dalam penelitian ini adalah batubara kalori rendah. Batubara yang digunakan dalam ekperimen ini adalah batubara yang sudah tersedia di Laboratorium P3TKEBTKE. Eksperimen dilakukan di Laboratorium Boiler P3TKEBTKE. Sedangkan persentase ukuran serbuk batubara terbanyak terdapat pada ukuran -32 +80 (lihat Gambar 4), sehingga rata-rata material bahan bakar yang dipilih diasumsikan berukuran 30 mesh.
Fasilitas Eksperimen
Fasilitas eksperimen yang dipakai dapat dilihat pada Gambar 1. Sedangkan langkah-langkah eksperimen, ditunjukkan pada flow chart Gambar 2. Prinsip kerja Pembakar Siklon dapat dijelaskan sebagai berikut:
Udara pembakaran adalah udara primer yang bersama-sama dengan batubara masuk ke dalam Pembakar Siklon dengan arah tangensial.
Gambar 1. Fasilitas eksperimen. (a) Blower dengan damper; (b) Venturimeter; (c)
Hopper;(d) Screw feeder; (e) Pipa fleksibel; (f) Inlet udara dan batubara; (g) Pembakar Siklon;
(h,i,j,k) Titik Pengukuran Temperatur
Gambar 2. Flow cart eksperimen
Untuk memasukkan serbuk batubara ke dalam Pembakar Siklon, digunakan screw feeder. Sebelum digunakan screw feeder dikalibrasi terlebih dahulu untuk mendapatkan
hubungan antara kecepatan putaran screw dengan output serbuk batubara dalam satuan berat. Kecepatan putaran screw feeder diatur dengan inverter dalam satuan hertz. Penguku-ran laju aliPenguku-ran serbuk batubara, menggunakan persamaan sebagai berikut:
(4)
dimana :
Mbb= laju pemakaian bahan bakar (kg/ s) mbb = massa bahan bakar untuk tiap eksperimen (kg)
t = waktu yang diperlukan untuk proses pembakaran(s)
Blower berfungsi meniupkan serbuk batubara bersama-sama dengan udara pemba-kar yang cukup untuk proses pembapemba-karan yang sempurna. Laju udara pembakaran diukur menggunakan venturimeter, lihat Gambar 3.
Gambar 3. Pengukuran aliran udara blower menggunakan Venturimeter, a = Blower ; b =
Venturimeter ; c = U-tube.
(Parameter Venturi meter : Diameter tube = D1 = 4 inchi; Diameter throttle = D2 = 2 inchi; Sudut inklinasi 1 = α1 = 21o ; Sudut
ink-linasi 2 = α2 = 6o)
Venturimeter berguna untuk mengukur laju udara dari perbedaan tekanan air pada pi-pa U-tube yang mempunyai keakurasian yang Mulai
Pengumpulan kayu bakar(batok kepala) untuk proses penyalaan awal
Penyalaan awal Pengoperasian Siklon Burner
Kondisi operasi siklon burner steady?
tidak
Pengaturan variabel supplay udara pembakaran ya
Pengaturan variabel supplay bahan bakar (batubara) Nyala api
stabil? tidak
Emisi gas buang Terukur konstan? ya tidak Pengambilan Data Selesai t m M bb bb
baik tanpa mengalami penurunan tekanan ali-ran yang signifikan, dengan persamaan sebagai berikut:
(5) dimana :
v1 = kecepatan aliran penampang pipa lebar (m/s)
A1 = Luas penampang pipa besar (m2) A2 = Luas penampang pipa kecil (m2) ρ’ = massa jenis fluida dalam manometer (kg/ m3)
ρ = massa jenis fluida yang diukur (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2)
Umumnya, secara visual, pada pemba-karan sempurna apinya akan terlihat bersih, tidak berasap, api yang terang dan temperatur yang maksimum. Kondisi ini dapat diperoleh dengan melakukan tune up pada inverter blow-er dan feedblow-er. Proses ini akan menentukan nilai AFR dan ER. Tune up dilakukan saat pemba-karan awal maupun setelah dicapai proses pembakaran yang stabil. Pembakar Siklon ber-diameter dalam 65 cm panjang 185 cm, kapasi-tas pembakaran 100 kg/jam batubara kalori rendah.
Pengukuran temperatur menggunakan thermokopel tipe K (Chromel-Alumel) yang terpasang pada 4 titik pengukuran pada Pembakar Siklon, seperti terlihat pada Gambar 4, dan terkoneksi dengan data logger dan aquisition. Titik pengukuran 1, terletak di area inlet udara dan bahan bakar.
Gambar 4. Titik pengukuran temperatur pada Pembakar Siklon, T1= area inlet bahan bakar dan udara; T2 = area tengah pembakar siklon ; T3 = area akhir ruang bakar ; T4 = area outlet.
Untuk pengukuran gas hasil pembakaran, digunakan flue gas analyzer Bacharack yang terpasang di saluran sebelum ID fan dan chimney.
HASIL DAN PEMBAHASAN.
Temperatur lingkungan rata-rata saat eksperimen berlangsung adalah 31,7 0C dengan kelembaban rata-rata 61%. Distribusi ukuran partikel bahan bakar dapat dilihat pada Gambar 5. Analisa proximate dan ultimate batubara untuk penelitian ini, dapat dilihat pada Tabel 1.
Gambar 5. Distribusi ukuran ayak serbuk batubara. (Tanda – mengindikasikan partikel
lolos dari ayakan, tanda + mengindikasikan partikel tidak lolos dari ayakan).
Tabel 1. Analisa proximate dan ultimate batubara
Serbuk batubara tidak dilakukan preheat sebelum dibakar. Penyalaan awal pada Pembakar Siklon membutuhkan waktu sekitar 30 – 40 menit sampai keadaan stabil. Pemantik awal yang digunakan dalam penyalaan awal ini adalah batok kelapa. Batok kelapa dibakar, dengan ditambahkan sedikit solar, sampai temperatur didalam Pembakar Siklon mencapai temperatur 480 s.d. 500 oC. Setelah tercapai temperatur tersebut, serbuk batubara dimasukkan bersama dengan udara sedikit demi sedikit, fenomena ini dapat dilihat pada Gambar 6(3) dan 6(4). Setelah temperatur ruang bakar mencapai sekitar 980 s.d. 1010 oC, serbuk batubara dapat terbakar dengan stabil dan fenomena swirl dapat terlihat (Gambar 6 (5).
Untuk penyalaan awal, selain menggunakan batok kelapa, juga dapat menggunakan kayu bakar yang banyak tersedia di pasaran atau ranting kayu kering yang tidak terpakai. Kecepatan penyalaan awal tergantung pada kondisi batok kelapa atau kayu yang digunakan, semakin kering batok kelapa atau
kayu penyalaan awal akan lebih cepat. Gambar 6. Temperatur dan penampakan ruang
Pembakar Siklon saat penyalaan awal sampai pembakaran stabil.
Dari data analisa ultimat batubara dihi-tung AFRst sebagai berikut :
kmol C/100 kg bahan bakar = 53,96/12 = 4,49 kmol H2 /100 kg bahan bakar = 6,53/2 = 3,26 kmol N2/100 kg bahan bakar = 1,03/28 = 0,036 kmol S/100 kg bahan bakar = 0,18/32 = 0,0056
kmol O2/100 kg bahan bakar = 35,24/32 = 1,1
Persamaan reaksi dari pembakaran untuk mendapatkan jumlah oksigen teoritis yang dibutuhkan adalah seperti berikut :
4,48 C + 4,49 O2 4,49 CO2 3,26 H2 + 1,63 O2 3,26 H20 0,0056 S + 0,0056 O2 0,0056 SO2
Jumlah kandungan kmol O2 yang dibutuhkan setiap 100 kg bahan bakar 0,0056 + 1,63 + 4,49 = 6.12 kmol O2/kg bahan bakar, seperti tertera pada persamaan (1), adalah 6,12 – 1.1 = 5,02. Dengan demikian, dari persamaan (2) diketahui nilai AFRst = 6.93 kg-udara / kg-bahan bakar.
Pengaruh variasi laju aliran batubara dan udara terhadap pembakaran
Eksperimen pengaruh laju aliran udara terhadap konsentrasi CO, O2, dan CO2 dil-akukan dengan mengatur frekuensi motor in-verter blower dan inin-verter feeder. Inin-verter blower diatur dengan frekuensi 25 Hz, 30 Hz, 35 Hz, 40 Hz, 45 Hz, dan 50 Hz. Sedangkan frekuensi motor inverter feeder adalah 10 Hz, 13 Hz, dan 16 Hz. Konversi nilai frekuensi motor ke nilai laju pengumpanan bahan bakar dan udara serta hasil perhitungan berdasarkan persamaan (3), (4), dan (5) ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil perhitungan laju bahan bakar dan udara, AFR, dan ER.
Seperti terlihat pada Gambar 7, konsentrasi O2 semakin menurun dengan bertambahnya suplai udara. Menurunnya konsentrasi O2 mengindikasikan O2 telah bereaksi dengan bahan bakar, artinya pembakaran stabil ditunjukkan dengan nilai O2 yang semakin rendah. Nilai ini tercapai pada variasi feeder 16 Hz (laju bahan bakar = 0,78 kg/menit) dan blower 50 Hz (debit udara = 4,27 m3/menit).
Gambar 7. Konsentrasi O2 pada beberapa va-riasi settingan inverter blower
Pada pembakaran sempurna seluruh karbon akan terbakar habis membentuk gas CO2 dan seluruh hidrogen terkonversi membentuk uap air (H2O). Nilai konsentrasi CO2 yang terbentuk bisa dilihat pada Gambar 8, dimana terlihat bahwa nilai CO2 semakin tinggi dengan bertambahnya suplai udara.
Gambar 8. Konsentrasi CO2 pada beberapa variasi settingan inverter blower Secara teori, seiring dengan meningkatnya konsentrasi CO2 maka CO yang terbentuk se-makin kecil.[7] Namun, seperti terlihat pada Gambar 9, konsentrasi CO cenderung mening-kat seiring bertambahnya suplai udara pemba-karan. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi pembakaran pada variasi blower dibawah 45 Hz, reaksi pembakaran belum stabil.
Feeder Blower 1 10 25 0,48 0,022 2,239 0,045 5,62 6,93 0,811 2 10 30 0,48 0,03 2,615 0,052 6,56 6,93 0,946 3 10 35 0,48 0,042 3,094 0,062 7,76 6,93 1,120 4 10 40 0,48 0,054 3,508 0,070 8,80 6,93 1,270 5 10 45 0,48 0,065 3,849 0,077 9,65 6,93 1,393 6 10 50 0,48 0,083 4,349 0,087 10,91 6,93 1,574 7 13 25 0,62 0,023 2,290 0,046 4,45 6,93 0,642 8 13 30 0,62 0,031 2,658 0,053 5,16 6,93 0,745 9 13 35 0,62 0,041 3,057 0,061 5,94 6,93 0,857 10 13 40 0,62 0,052 3,443 0,069 6,69 6,93 0,965 11 13 45 0,62 0,067 3,908 0,078 7,59 6,93 1,095 12 13 50 0,62 0,082 4,323 0,087 8,40 6,93 1,211 13 16 25 0,78 0,022 2,239 0,045 3,46 6,93 0,499 14 16 30 0,78 0,03 2,615 0,052 4,04 6,93 0,582 15 16 35 0,78 0,039 2,981 0,060 4,60 6,93 0,664 16 16 40 0,78 0,05 3,376 0,068 5,21 6,93 0,752 17 16 45 0,78 0,067 3,908 0,078 6,03 6,93 0,870 18 16 50 0,78 0,08 4,270 0,086 6,59 6,93 0,951 AFR Debit Udara (m3/mnt) AFR st ER Laju bahan bakar (kg/mnt) Δ U-tube venturi-meter (m) Laju udara (kg/s) No Inverter (Hz)
Gambar 9. Konsentrasi CO pada beberapa va-riasi settingan inverter blower
Pada variasi inverter blower 50 Hz masih terdapat konsentrasi gas CO, seperti terlihat pada Gambar 10. Konsentrasi CO didalam flue gas mengindikasikan bahwa pembakaran yang terjadi belum sempurna.[8] Sehingga dapat ditarik kesimpulan, variasi feeder untuk nilai inverter blower 50 Hz yang paling rendah menghasilkan CO adalah pada pengaturan feeder 16 Hz.
Gambar 10. Konsentrasi CO pada beberapa variasi settingan inverter blower
Pengaruh suplai udara terhadap konsentrasi CO2 dan CO terbesar untuk ketiga variasi feeder terjadi pada settingan blower 45 Hz dan 50 Hz. Besarnya komponen konsentrasi CO pada settingan blower 50 Hz disebabkan karena kurangnya waktu tinggal batubara di dalam Pembakar Siklon, sehingga serbuk batubara cepat meninggalkan ruang pembakar
konsentrasi CO terbesar terjadi pada settingan blower 50 Hz dan settingan feeder 10 Hz. Hal ini disebabkan karena dengan suplai udara yang besar (cepat) dan suplai bahan bakar yang sedi-kit, serbuk batubara cepat meninggalkan ruang pembakaran sebelum sempat terbakar dengan sempurna didalam Pembakar Siklon, sehingga konsentrasi CO tinggi. Variabel-variabel yang memegang peranan sangat signifikan dalam proses pembakaran salah satunya adalah suplai udara.
Didalam eksperimen, bertambahnya suplai bahan bakar, pada suplai udara yang sa-ma, dapat diketahui dengan menurunnya level air yang terukur di pipa U-tube pada venturimeter. Hal ini menandakan bahwa ber-tambahnya serbuk batubara akan mengakibat-kan udara semakin terhambat, sehingga keting-gian air pada U-tube dalam venturimeter akan menurun, walaupun udara yang dihembuskan sama besar.
Proses pembakaran dengan kondisi kekurangan udara (O2) akan menghasilkan karbonmonoksida (CO) sebagai produk dari proses pembakaran yang tidak sempurna, selain produk-produk pembakaran yang lain (karbondioksida, uap air dan nitrogen). Akan tetapi, karena berbagai pengaruh, terutama heterogenisme profil kecepatan dipinggir (diameter terluar ruang Pembakar Siklon) yang rata-rata lebih tinggi mengakibatkan meningkatnya energi kinetik turbulensi yang mempengaruhi temperatur hasil pembakaran, hal ini sesuai dengan teori Arrhenius.
Selain Oksigen (O2), udara juga mengan-dung sekitar 72% N2, sehingga selain CO dan
han suplai udara, seperti terlihat pada Gambar 11, mempengaruhi pembentukan konsentrasi NO dan NOx, dimana dengan bertambahnya suplai udara pembakar, konsentrasi NO dan NOx semakin meningkat.
Gambar 11. Pengaruh suplai udara terhadap NO dan NOx yang dibangkitkan.
Pengaruh suplai udara terhadap tempera-tur didalam Pembakar Siklon
Selain dilihat dari emisi yang dihasilkan dari proses pembakaran, pengaruh suplai udara merupakan faktor kunci untuk mengukur unjuk kerja pembakaran dan perhitungan keekonomian.[9] Oleh karena itu, eksperimen juga difokuskan pada pengaruh suplai udara terhadap temperatur ruang bakar di Pembakar Siklon pada berbagai variasi suplai udara.
Gambar 10(a), 10(b), dan 10(c) memperlihatkan temperatur tertinggi terjadi pada titik pengukuran 1(T1). Fenomena ini ter-jadi karena proses pencampuran sesaat setelah udara dan serbuk batubara masuk Pembakar Siklon terjadi pada aliran turbulensi yang ting-gi, sehingga jika bahan bakar dialirkan bersa-ma udara ke dalam ruang bakar, bersa-maka proses
bakar akan langsung terjadi sehingga memicu pembakaran dalam kondisi temperatur tinggi. Namun, pada Termokopel T2 dan T3 tempera-tur mengalami penurunan seiring menurunnya kecepatan campuran udara dan serbuk batubara (aliran turbulensi) di dalam Pembakar Siklon. Kontur intensitas turbulensi juga dapat digunakan untuk mengamati penggambaran tumbukan yang terjadi di dalam Pembakar Si-klon sesuai besaran persentasenya.[10 ]
Gambar 10(a). Pengaruh suplai udara (inverter blower) terhadap temperatur dan penampakan
api di ujung pembakar siklon pada setelan inverter feeder 10 Hz.
Gambar 10(b). Pengaruh suplai udara (inverter blower) terhadap temperatur dan penampakan
api di ujung pembakar siklon pada setelan inverter feeder 13 Hz.
Gambar 10(c). Pengaruh suplai udara (inverter blower) terhadap temperatur dan penampakan
api di ujung pembakar siklon pada setelan inverter feeder 16 Hz.
Stabilitas pembakaran dilihat dari nilai temperatur pada setiap termokopel sepanjang Pembakar Siklon (T1, T2, dan T3) adalah relatif sama. Dilihat dari Gambar 10(b) dan 10 (c), kondisi temperatur yang sama antara T1, T2, dan T3 terjadi pada variasi inverter feeder batubara 16 Hz (0,78 kg/menit) dan inverter blower udara 50 Hz (4,323 m3/menit) dengan nilai AFR = 6,6 dan ER = 0,95. Nilai ER pada variasi tersebut mengindikasikan bahwa kom-posisi campuran bahan bakar dan udara cenderung mendekati percampuran yang sem-purna (nilai ER mendekati nilai 1) sehingga menyebabkan turbulensi pada aliran pen-campuran di titik tersebut tinggi sehingga tem-peratur antara T1, T2, dan T3 cenderung stabil. Namun pada titik pengukuran 4 (T4) terjadi penurunan temperatur secara signifikan, disebabkan pengukuran temperatur di flame burner harus dengan cara memundurkan Pem-bakar Siklon sehingga pemPem-bakaran yang tadinya terjadi di ruang tertutup menjadi ter-buka dan suhu ruang turut mempengaruhi. Sistem pengadukan pada feeder secara manual juga mempengaruhi distribusi temperatur di
dalam Pembakar Siklon.
KESIMPULAN
Penyalaan awal pada Pembakar Siklon membutuhkan waktu sekitar 30 – 40 menit sampai keadaan stabil, dan tergantung pada pemantik yang digunakan, dimana jika peman-tik yang digunakan semakin kering penyalaan awal bisa lebih cepat.
Gas hasil pembakaran, yaitu CO2, CO, NO dan NOx, cenderung mengalami kenaikan seiring bertambahnya suplai udara. Dengan bertambahnya suplai udara akan mengakibat-kan nilai ER melebihi 1, dimana dengan nilai ER lebih dari 1 pembakaran akan lean (kaya udara). Hasil yang optimal didapatkan pada konfigurasi variasi inverter feeder batubara 16 Hz (0,78 kg/menit) dan inverter blower udara 50 Hz (4,323 m3/menit) dengan nilai AFR = 6,6 dan ER = 0,95, dimana pada variasi terse-but konsentrasi O2 dan CO hasil reaksi pembakaran mempunyai nilai terendah.
Temperatur tertinggi terletak pada titik pengukuran 1(T1). Hal ini terjadi karena proses pencampuran sesaat setelah udara dan serbuk batubara masuk ke ruang bakar pada Pemba-kar Siklon terjadi pada aliran turbulensi yang tinggi, sehingga setelah memasuki area inlet, proses tumbukan antara udara dengan partikel bahan bakar akan langsung terjadi dan memicu pembakaran dalam kondisi temperatur tinggi.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Puslitbang KEBTKE. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Danian Primasatrya D.,
Rizki Hashi Wiyantirta, Mohammad Ridho yang telah membantu melakukan eksperimen.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Pusat Survei Sumber Daya Geologi, 2013., Executive Summary Pemutakhiran Data dan Neraca Sumber Daya Energi., Avail-able at: http://psdg.bgl.esdm.go.id/ Neraca/neracaenergi2014.pdf. (diakses 21 Januari 2015)
[2]. Denny M.S., 2012. Unjuk Kerja Burner Serbuk Batubara Dengan Laju Aliran Masa Udara 0,85 m3/s Dengan Variasi Laju Aliran Masa Batubara. Eksergi, Jurnal Teknik Energi. 8(3):73-77.
[3]. Sumaryono, 2009. Development of Cy-clone Coal Burner for Fuel Oil Burner Substitution in Industries. Indonesian Mining Journal. 12(13):28-33.
[4]. The Babcock and Wilcox Co., 2005. Steam: Its Generation and Use. editor: J.B. Kitto and S.C. Stultz., 41st edition. Ohio, USA.
[5]. Nozomu Hashimoto, Hirome Shirai., 2014. Numerical simulation of Sub-bituminous Coal and Bituminous Coal Mixed Combustion Employing Tabulat-ed-Devolatilization-Process Model. En-ergy. 2014. 71:399-413.
[6]. Slamet Suprapto, 2014. Karakteristik dan Pemanfaatan Batubara. Seri Knowledge Management, Badan Litbang ESDM.
[7]. Hanby, V. I., 1994. Combution and
Po-lution Control in Heating Systems. London: Springer-Verlag London Ltd. [8]. Mahidin, Khairil, Adisalamun, dan Asri
Gani., 2009. Karakteristik Pembakaran Batubara Peringkat Rendah, Cangkang Sawit dan Campurannya dalam Fluidized Bed Boiler. Reaktor. 12(4): 253-259. [9]. Luo Siyi, Xiao Bo, Hu Zhiquan, Liu
Shiming, He Maoyun., 2010. Experi-mental study on combustion of biomass micron fuel (BMF) in cyclone furnace. Energy Conversion and Management. 51:2098-2102.
[10]. EST Hidayat, A., 2009. Analisa Karak-teristik Aliran Dingin (Cold Flow) di Gas Burner Sistem Gasifikasi dengan Metode Computational Fluid Dynamic. Skripsi. Fakultas Teknik Universitas In-donesia.
