Evaluasi Distribusi Suhu dan Aliran Flue Gas dalam Furnace Kedua Insinerator Limbah Medis Berkapasitas 150 kg/jam Menggunakan CFD

Muhamad Farhan, Dr. Ir. Andang Widi Harto, M.T., IPU., ASEAN Eng.; Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc.

2024 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Insinerasi adalah salah satu metode yang banyak digunakan untuk mengelola limbah medis. Tim peneliti LKFT UGM dan PT Adil Makmur Sentosa telah merancang dan membangun sebuah prototype insinerator limbah medis dengan furnace yang memiliki dua ruang pembakaran. Performa furnace dapat diketahui dengan mempelajari distribusi suhu dan alirannya. World Health Organization mensyaratkan waktu tinggal minimal 2 detik dengan suhu minimal 1200 °C pada furnace kedua. Penelitian ini mengevaluasi distribusi suhu dan aliran, serta waktu tinggal pada furnace kedua insinerator limbah medis menggunakan simulasi CFD.

Reaksi pembakaran pada kedua furnace dihitung berdasarkan data komposisi limbah medis dan kondisi operasi insinerator. Pembakaran pada furnace kedua dimodelkan terjadi sebelum memasuki furnace kedua. Geometri domain komputasi dibuat berdasarkan geometri furnace pada prototype. Hasil simulasi digunakan untuk menghitung pathlines fluida.

Berdasarkan pathlines dalam furnace kedua, interaksi antara flue gas dari furnace pertama dan hasil pembakaran LPG kurang maksimal. Terdapat lintasan aliran yang langsung keluar dari furnace tanpa membentuk pusaran di bagian tengah furnace. Rerata waktu tinggal flue gas dari furnace pertama dalam furnace kedua hanya 0,198 detik, sehingga furnace kedua belum memenuhi persyaratan waktu tinggal minimum. Penambahan baffle di dekat outlet dapat meningkatkan waktu tinggal menjadi 3,74 detik.

Incineration is a widely used method to manage medical waste. Research team from LKFT UGM and PT Adil Makmur Sentosa have designed and built a prototype of medical waste incinerator with the furnace consists of two combustion chambers. The furnace performance can be known by studying the temperature and flow distribution. World Health Organization requires a minimum residence time of 2 seconds with minimum temperature of 1200 °C in a secondary furnace. This study evaluates the temperature and flow distribution, as well as the residence time of the secondary furnace using CFD simulation.

The combustion reaction inside the furnace was calculated based on medical waste composition and the incinerator operating condition. The combustion inside the secondary furnace was modeled to be completed before entering the chamber. The computational domain geometry was created based on the furnace geometry from the prototype. The simulation results were used to calculate pathlines.

According to the pathlines inside the secondary furnace, the interaction between flue gas from the primary furnace and LPG combustion products was not optimal. There were several flow paths that went directly out of the furnace without forming vortices in the middle part of the furnace. The average residence time was only 0.198 seconds, so the secondary furnace didn’t meet the minimum residence time requirements. Addition of baffle near the outlet could increase the residence time residence time to 3.74 seconds.

Kata Kunci : insinerator limbah medis, furnace, komputasi dinamika fluida, distribusi suhu, distribusi aliran