Studi Eksperimental Co-firing Batubara dengan Sekam Padi dan Batok Kelapa dalam Bubbling Fluidized Bed Combustor (BFBC)

FRANSISKO PANDIANGAN, Dr. Eng. Tri Agung Rohmat, B.Eng.,M.Eng

2014 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Fluidized Bed Combustion (FBC) adalah teknologi pembakaran bahan bakar padat yang memilki banyak kelebihan, antara lain efisiensi tinggi, mampu membakar bahan bakar padat dari yang bernilai kalor tinggi sampai rendah, bisa digunakan untuk pembakaran co-firing, serta pembentukan gas emisi NOx yang rendah. Salah satu jenis fluidized bed adalah Bubbling Fluidized Bed Combustor (BFBC). Penelitian ini mempelajari karakteristik pembakaran co-firing biomassa di dalam BFBC. Co-firing yang dilakukan adalah co-firing batubara dan sekam padi serta co-firing batubara dan batok kelapa. Batubara yang digunakan adalah batubara Kalimantan dengan ukuran 2~ 6 mm dan sekam padi yang digunakan adalah biomassa as-recieved. Batok kelapa yang digunakan adalah ukuran 2 ~ 12 mm. Material bed yang digunakan adalah pasir silika dengan ukuran 300 ~ 600 µm dengan ketinggian 25 cm. Ruang bakar dengan diameter 63 cm terdiri dari 2 bagian utama yaitu berbentuk conical dan silindris. Ruang bakar cylindrical dengan tinggi 180 cm dan ruang bakar conical dengan tinggi 60 cm dan diameter kecil 12,5 cm. Batubara dan biomassa dialirkan dengan over bed screw feeder. Kondisi ekperimen dilakukan dengan 3 kondisi, pertama variasi laju massa biomassa dengan laju massa batubara konstan. Kedua adalah variasi laju massa batubara dengan laju massa biomassa konstan dan yang ketiga adalah variasi batubara dan biomassa untuk total laju kalor input yang hampir sama. Hasil penelitian untuk co-firing menunjukkan bahwa penambahan biomassa menaikkan temperatur pembakaran dan menurunkan perbedaan temperatur di freeboard. Penambahan biomassa juga menaikkan emisi CO tetapi menurunkan emisi NO. Penambahan batubara menaikkan temperatur dan menurunkan emisi CO. Penambahan batubara menaikkan emisi NO. Pada laju kalor input yang sama, temperatur maksimum didapatkan pada laju massa batubara tertinggi. Emisi CO relatif lebih rendah pada laju massa batubara tertinggi dan emisi NO lebih rendah pada laju massa biomassa tertinggi.

Fluidized Bed Combustion (FBC) is the solid fuel combustion techonlogy which has some advantages such as high combustion efficiency, ability to burn high heating value to low heating value, can use for co-firing and also low emission of NOx. One of the fluidized bed combustor is Bubbling Fluidized Bed Combustor (BFBC). This research studied the combustion characteristics of biomass co-firing in BFBC. The co-firing conditons were coal co-firing with rice husk and coal co-firing with coconut shell. The coal was from Kalimantan within range of the 2 ~ 6 mm in diameter ad the rice husk was as received fuel. The coconut shell size is 2 ~ 12 mm. The bed material was silica sand of 300 ~ 600 µm and the bed height was 25 cm. The combustion chamber with diameter of 63 cm had two parts: a cylindrical shape with height of 180 cm and conical shape with height of 60 cm and smaller diameter of 12.5 cm. The coal and biomass was supplied by overbed screw feeder. The experimental conditions were set by 3 conditions. The first experimental conditon was set by varying the biomass mass flow rate with the constant coal coal mass flow rate. The second experimental condition was set by varying the coal mass flow rate with the constant biomass mass flow rate. The last experimental condition was set set by varying both of the coal and biomass mass flow rate for the same total heat rate. The results showed that the combustion and freeboard temperatures increase when the biomass increased. The CO emissions increase and the NO emissions decrease when biomass mass flow rate increased. The bed temperatures and the NO emissions increase when the coal mass flow rate increased. The CO emissions decrease when the coal mass flow rate increased. For the same total input heat, the highest temperatures were found for the highest coal mass flowrate. The CO emissions was lower for the highest coal mass flow rate and the NO emissions was lower for the highest rice biomass mass flow rate.

Kata Kunci : Co-firing, combustion characteristics and flue gas analysis