PENGARUH KOMPOSISI BAHAN BAKAR BATUBARA DAN SEKAM PADI DENGAN KALOR INPUT KONSTAN TERHADAP KARAKTERISTIK CO-FIRING DALAM BUBBLING FLUIDIZED BED COMBUSTOR

Y. CHRISTIANTOMO PUTANDINTO, Dr. Eng. Tri Agung Rohmat, B.Eng.,M.Eng

2014 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Fluidized bed combustion adalah teknologi pembakaran bahan bakar padat yang menggunakan fluidisasi partikel padat dalam prosesnya. Teknologi ini memilki banyak kelebihan, antara lain fleksibilitas bahan bakar yang tinggi, mampu menggunakan low grade fuel,gas emisi NOx dan SOx yang rendah serta efisiensi pembakaran yang tinggi. Salah satu penerapan fluidized bed adalah pada bubbling fluidized bed combustor. Penelitian ini mempelajari pengaruh komposisi bahan bakar (batubara dan sekam padi) dengan kalor input konstan terhadap karakateristik co-firing dalam bubbling fluidized bed combustor. Karaktersitik pembakaran dilihat dari distribusi temperatur radial ruang bakar, profil temperatur aksial serta karakteristik emisi CO dan NO. Bahan bakar yang digunakan adalah batubara Kalimantan Selatan dan sekam padi dari daerah Bantul, Yogyakarta dengan kondisi as-received. Material bed yang dipakai adalah pasir kuarsa. Ketinggian bed adalah 25 cm. Penelitian dilakukan dengan variasi komposisi bahan bakar dan variasi laju massa udara. Laju massa udara yang digunakan berkisar antara 52,8 kg/jam sampai 81,6 kg/jam dengan variasi laju massa batubara 3,5-5,5 kg/jam dan variasi laju massa sekam padi 2,98 �¢ï¿½ï¿½ 9,2 kg/jam. Hasil penelitian menunjukkan temperatur radial ruang bakar baik di area bawah maupun atas, relatif uniform pada pembakaran excess air dengan variasi komposisi bahan bakar dan variasi laju massa udara. Penurunan temperatur yang relatif kecil terjadi di dekat dinding combustor pada ketinggian <125 cm karena heat losses. Sedangkan pada ketinggian 125 cm hampir tidak menunjukkan adanya penurunan temperatur. Hasil penelitian menunjukkan temperatur aksial mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya excess air. Pada bagian bed, temperatur mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya laju massa sekam padi dalam komposisi co-firing, namun pada bagian freeboard paling atas terlihat peningkatan temperatur seiring dengan penambahan laju massa sekam padi dalam komposisi co-firing. Hasil penelitian mengenai emisi CO dan NO menunjukkan tren polinomial dimana emisi CO dan NO naik ketika laju massa sekam padi naik kecuali emisi NO pada laju kalor input 61,78 kW sebelum mencapai titik maksimum atau minimumnya. Untuk emisi CO mencapai nilai minimum dan emisi NO mencapai nilai maksimum pada kondisi laju massa udara tertentu kecuali untuk emisi CO dengan laju kalor input 53,31 kW yang menunjukkan peningkatan linear seiring dengan peningkatan laju massa udara dan laju massa sekam padi.

Fluidized bed combustion is a solid fuel combustion technology that uses fluidized solid particles in the process. This technology has many advantages, such as high fuel flexibility, capable of using low grade fuel, low NOx and SOx emissions and high combustion efficiency. One application of bubbling fluidized bed is in the fluidized bed combustor. This research, studied the effect of the composition of the fuel (coal and rice husk) with the co-firing process of the specific characteristics of combustion in a bubbling fluidized bed combustor. Seen burning characteristic of the radial temperature distribution of the combustion chamber, the axial temperature profile and the characteristics of CO and NO emissions. Fuel used is coal from South Kalimantan and rice husk from Bantul, Yogyakarta with as-received condition. Bed material used is quartz sand. Height of the bed is 25 cm. The study was conducted with the variation of fuel composition and the variation rate of the air mass. Air mass rate used ranged from 52.8 kg/hr to 81.6 kg/h with a variation rate of the coal mass 3.5-5.5 kg/h and the rate of variation of the mass of rice husk from 2.98 to 9.2 kg/hours. The results show the radial temperature in the combustion chamber either below or above the area, relatively uniform in the burning of excess water with fuel composition variation and the variation rate of the air mass. A relatively small decrease in temperature occurs near the combustor wall at a height of <125 cm due to heat losses. Meanwhile, at a height of 125 cm almost did not show a decrease in temperature. The results show the axial temperature decreased with increasing excess air. On the bed, the temperature decreased with increasing the rate of rice husk mass in the co-firing composition, but at the very top of the freeboard seen an increase in temperature due to the addition of the mass rate of rice husk in the composition of co-firing. Results of studies on CO and NO emissions show a polynomial trend where CO and NO emissions rise when the rice husk mass rate rose except emission of NO at 61.78 kW heat input rate before it reaches the point of maximum or minimum. CO emissions reaches minimum and emissions of NO reaches a maximum value at a particular air mass rate condition except for the CO emission of 53.31 kW heat input rate which shows a linear increase with increasing rate of air mass and mass rate of rice husk.

Kata Kunci : Bubbling fluidized bed, co-firing, komposisi, excess air, karakteristik pembakaran