Pemodelan dan Simulasi Pulverized Coal Boiler dengan Menggunakan Computational Fluid Dynamics

CHRISTIAN FELIX N, Muslim Mahardika, S.T., M.Eng., Ph.D.

2020 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pulverized coal boiler merupakan boiler yang paling banyak digunakan pada pembangkit listrik, khususnya di Indonesia. Pulverized coal (PC) boiler memiliki beberapa kelebihan yaitu dapat menggunakan beberapa jenis batubara dan sensitif terhadap perubahan beban. Penggunaan PC boiler pada pembangkit listrik sudah diimplementasikan pada PLTU Paiton 1 & 2 yang menggunakan dua jenis batubara yaitu Medium Rank Coal (MRC) dan Low Rank Coal (LRC). Pencampuran dua jenis batubara ini dilakukan dengan metode in-furnace blending, yaitu penggunaan satu jenis batubara pada setiap nozzle burner. Kajian diawali dengan pemodelan geometri boiler secara tiga dimensi dan penyederhanaan model dengan software Computer Aided Design (CAD) yang kemudian dilakukan meshing yang akan membagi volume boiler menjadi volume-volume kecil dan pendefinisian domain pemodelan. Simulasi menggunakan software Computational Fluid Dynamic (CFD) yang kemudian hasilnya digunakan untuk melihat dan memahami distribusi suhu pada boiler mulai dari furnace hingga memasuki jajaran heat exchanger dimana terjadi penyerapan kalor. Hasil dari kajian ini adalah terjadinya aliran flue gas dengan suhu tinggi mencapai 2500 �°C pada area furnace. Penggunaan batubara yang dicampur (MRC dan LRC) lebih sesuai untuk mendapatkan target beban yang diharapkan daripada hanya menggunakan batubara jenis LRC saja. Pengoperasian dengan pola peletakan 80:20 (MRC:LRC) memiliki suhu yang lebih tinggi pada heat exchanger.

Pulverized coal boiler as a boiler that often used as power generator, especially in Indonesia. Pulverized coal (PC) boiler has several advantages that an use several types of coal, sensitive to change in load. PC boiler technology has been used in PLTU Paiton 1 & 2 using two types of coal, Medium Rank Coal (MRC) and Low Rank Coal (LRC). This two kinds of coal mixed together using in-furnace blending mehod, in this mehod each coal is fired by each nozzle burner The study began with 3D modeling of boiler geometry using software Computer Aided Design (CAD) then proceed with meshing which will divide the boiler into small volume and determine the modeling domain. Simulate using software Computational Fluid Dynamic (CFD) then the results are usedd to understand the temperature distribution inside the boiler starting from the furnace to entering the heat exchanger where heat absorption occurs. The result of this study are the occurerence of flue gas with temperature up to 2500 �°C in the furnace area. The use of blended coal (MRC and LRC) is more suitable to get the expected load target rather than using only LRC. Operation using 80:20 coal laying pattern have a higher temperature on the heat exchanger.

Kata Kunci : CFD, Pulverized Coal Boiler, in-furnace blending, Pembakaran, Perpindahan kalor