BAHAN BAKAR DAN TEKNIK PEMBAKARAN
Pertemuan 1 PENDAHULUAN
PENDAHULUAN Listrik yang dihasilkan oleh PLTU adalah merupakan hasil yang diperoleh dari proses merebus air (pada suhu tinggi) menjadiuap, yang selanjutnya memutar generator. Energi yang dipakai untuk merebus air berasal dari bahan bakar (minyak, batu bara, atau gas).
Jadi, untuk dapat mengoperasikan PLTU secara optimal, berarti termasuk didalamnya proses pembakaran bahan bakar, proses pembuatan uap (boiler), proses kondensasi dan lain-lain, harus berlangsung dengan baik/ sempurna. Proses-proses diatas merupaka proses kimia dan fisika, oleh karena itu perlu diketahui sifat kimia dan fisika dari bahan-bahan yang dipergunakan di PLTU antara lain, bahan bakar (minyak, gas dan batu bara), minyak (minyak lumas, minyak trafo)
3
• Harapan Bahan Bakar : 1. mudah ditangani 2. tidak korosi terhadap logam 3. proses pembakaran baik 4. stabil pada saat penyimpanan 5. mempunyai nilai kalor yang tinggi
4
Sekilas Mengenai Kimia
Unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia biasa
SIMBOL
Satu Huruf
O = Oksigen C = Karbon N = Nitrogen
Dua Huruf Na = Natrium Ca = Kalsium Ba = Barium
5
UNSUR-UNSUR PENTING DALAM BAHAN BAKAR Nama
Simbol
Berat Atom
Karbon Hidrogen Oksigen Nitrogen Belerang (Sulfur) Fosfor Kutor Barium Kalsium Natrium Vanadium Besi (Ferum) Nikel Seng Timah Hitam (Timbal) Kalium Silika Tembaga Bismut Magnesium Mangan
C H O N S P Cl Ba Ca Na V Fe Ni Zn Pb K Si Cn Bi Mg Mn
12 1 16 14 32 31 35,5 137 40 23 51 55,5 59 65,4 207 39 28 63,5 209 24 55
6
SENYAWA ADALAH ZAT MURNI YANG DISUSUN OLEH 2 UNSUR ATAU LEBIH
BASA
ASAM Hcl HNO3 H2SO4 H2CO3 H3PO4 H2 S
= Asam Khlorida = Asam Nitrat = Asam Sulfat = Asam Karbonat = Asam Fosfat = Asam Sulfida
NaOH Ca(OH)2 K(OH) Ba(OH)2 AgOH Fe(OH)2
= Natrium Hidroksida = Kalsium Hidroksida = Kalium Hidroksida = Barium Hidroksida = Farak Hidroksida = Besi (II )Hidroksida
GARAM NaCl K2SO4 BaCO3 Na2SO4 CaCl2 Ca(NO3)
= Natrium Hidroksida = Kalium Sulfat = Barium Karbonat = Natrium Sulfat = Kalsium Khlorida = Kalsium Nitrat
7
Pertemuan 2
MOLEKUL
= Bagian terkecil dari senyawa
Berat Molekul = Jumlah berat atau unsur penyusun senyawa Berat Molekul Air H2O = 2 x B.A.H + 1 x B.A.O = 2 x 1 + 1 x 16 = 18 Berat Molekul CaCO3 = 1 x BA.Ca + 1 x BA.C + 3 x BA.O = 1 x 40 + 1 x 12 + 3 x 16 = 100 Berat Molekul NaOH = 1 x BANa + 1 x BA.O + 1 x BA.H = 1 x 23 + 1 x 16 + 1 x 2 = 40 Berat Molekul H2SO4 = 2 x BA H + 1 x BA.S + 4 x BA.O = 2 x 1 + x 32 + 4 x 16 = 98 9
Mol =
Banyaknya Senyawa ( g ) Berat Molekul ( Berat Atom)
1 Mol C 1 Mol NaOH 1 Mol CaCO3 1 Mol H2SO4 1 Mol NaOH
= 12 g = 40 g = 100 g = 98 g = 40 g
C + O2 CO2 (Reaksi seimbang) C + O2 CO (Tidak seimbang) 2C = O2 2CO (Reaksi seimbang) p.A + qB nC + mD A, B = Zat Pereaksi C, D = Zat Hasil Reaksi p, q, n & m = Koefisien Reaksi
10
Konsentrasi Larutan
Catatan : grek = gram ekivalen Untuk asam, 1 grek asam = (1/(jumlah H+)) mol asam 1 grek basa = (1/(jumlah OH-)) mol basa 1 grek garam = (1/(jumlah garam)) mol garam
Pertemuan 3
Definisi Bahan Bakar Bahan bakar adalah zat yang dapat dibakar dengan cepat bersama udara (oksigen) dan akan menghasilkan panas. Oleh karena itu bahan bakar harus mengandung satu atau lebih unsur yang dapat terbakar. Biasanya unsur-unsur pokok dalam bahan bakar adalah karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), belerang (S), nitrogen (N). Selain itu bahan bakar juga mengandung logam-logam mineral, yang merupakan ikutan dari tambang seperti, natrium (Na), besi (Fe), aluminium (Al), mangan (Mn), Silika (Si), Vanadium (V), Kalsium (Ca), Timah hitam (Pb), dsb. 13
JENIS BAHAN BAKAR BAHAN BAKAR PADAT
ALAM Kayu Gambut Batubara
BUATAN Arang Kokas Briket
CAIR
ALAM Minyak Bumi (Bensin) (Solar) (HSD) (IDO) (Residu)
GAS
BUATAN Terbatubara Minyak Distilasi
ALAM
BUATAN
Gas Alam
Gas Batubara
14
Pertemuan 4 BAHAN BAKAR CAIR
PENYULINGAN MINYAK BUMI
16
• Kilang minyak di Indonesia : 1. Pelembang 2. Balikpapan 3. Cilacap 4. Pangkalan Berandan 5. Dumai 6. Cepu
Bahan bakar cair (minyak residu) yang dipakai sebagai bahan bakar PLTU adalah merupakan hasil pengolahan minyak bumi secara distilasi bertingkat. Adapun fraksi minyak bumi adalah sebagai berikut
NO
NAMA FRAKSI
TITIK DIDIH (ºF)
KOMPOSISI
PENGGUNAAN
C1 - C4
Gas alam, bahan bakar gas dalam tabung
sampai 160
C5 - C6
Pelarut, minyak cat, pembersih
Gasolin (bensin)
160 - 400
C7 - C8
4.
Kerosin (minyak tanah)
400 - 575
C9 - C15
Bahan bakar motor, pelarut Minyak untuk penerangan, bahan bakar diesel bahan bakar jet, bahan perengkahan
5.
Minyak ringan (light oil)
575 - 850
C16 - C30
Minyak lumas, minyak trafo
6.
Minyak berat (heavy oil)
850 - 1100
C30 - C50
Minyak bakar, minyak lumas
7.
Residue
> 1200
> C80
Ter, aspal, lilin, pengawet kayu
1.
Gas hidro Karbon
2.
Petroleum eter
3.
18
Bahan Bakar Minyak : Bensin Solar (HSD) adalah Automotive Diesel Oil, yaitu bahan bakar untuk mesin diesel putaran tinggi
Minyak Diesel (IDO) Adalah industrial diesel oil untuk bahan bakar mesin diesel putaran menengah dan rendah
Minyak Bakar (Residu) (MFO) ≈ Marine Fuel Oil 19
SOLAR Sebenarnya solar merupakan istilah umum untuk menyatakan praksi minyak bumi dengan jarak titik didihnya antara kerosin dan minyak pelumas 250ºC - 300ºC, tetapi batas yang pasti dari minyak jenis ini tak dapat ditentukan. Bensin yang bermutu baik dapat diperoleh dari solar dengan jalan merengkah memakai katalis. Komponen-komponen solar dapat diperoleh dengan jalan : Penyulingan langsung minyak bumi Proses dari perengkahan katalitik Penggunaannya : Bahan bakar untuk mesin diesel mobil.
MINYAK BAKAR (FUEL OIL) Pada umumnya minyak bakar ini terdiri dari sisa penyulingan asmoferik dan penyulingan hampa, juga dapat diperoleh dari sisa-sisa proses perengkahan, biasanya dicampur dengan minyak pengencer untuk memenuhi syarat spesifikasi titik tuang dan kekentalannya. Penggunaannya : Bahan bakar industri Bahan bakar pembangkit tenaga
20
Pertemuan 5 SPESIFIKASI BAHAN BAKAR
Minyak Solar (HSD) BATASAN
METODE TEST
SIFAT MIN Specific Gravity at 60/60ºF Colour ASTM Cetana Number or Alternatively Calculated Cetana Index Viscosity Kinematic at 100ºF or Viscosity SSU at 100ºF Pourpoint Sulphur Content Copperstrip Corrosion, (3 hrs/100º) Conradson Carbon Residue (on 10% vol. bottom) Water Content Sediment Ash Content
0.820
MAX 0.870 3.0
45 48 cS secs ºF % wt
35
% vol % wt % wt
Neutralization Value Strong Acid Number Total Acid Number Flashpoint P.M. C.C.
mg KOH/gr mg KOH/gr ºF
Distillation Recovery at 300ºC
% vol 40
150
1.6 5.8 45.0 65 0.5 No.1
ASTM
LAIN
D - 1298 D - 1500 D - 613 D - 976 D - 445 D - 88 D - 976 D - 1551/1552 D - 130
0.1 0.05 0.01 0.01
D - 189 D - 95 D - 473 D - 82
Nil 0.6
D - 974 D - 93
22
Minyak Bakar (MFO/ Marine Fuel Oil) BATASAN
METODE TEST
SIFAT MIN Specific Gravity at 60/60ºF Viscosity Redwood 1/100ºF Pourpoint Calorific Value Gross Sulphur Content Water Content Sedimen
secs ºF BTU/lb % wt % vol
400
MAX 0.990 1250 80
18000 3.5 0.75 0.15
ASTM
LAIN
D - 1298 1)
D - 445 D - 97 D - 240 D - 1551/1552 D - 95 D - 473
IP - 70
Neutralization Value Strong Acid Number Flashpoint P.M. Conradson Carbon Residue
mg KOH/gr ºF % wt
Nil 150 10
D - 93 D - 189
23
SIFAT BEBERAPA MINYAK BAKAR DI NEGARA ASEAN
SINGAPORE 0.990
MALAYSIA
Density @ 15ºC
Kg/I
Max.
0.975
0.990
0.975
0.990
V.K. @ 50ºC
cSt
Min.
35
Max.
58
180
380
80
180
THAILAND
0.990
PHILIPPINA 0.978
0.975
0.975
67
135
380
80
160
75
80
180
1.5
3.5
%M
Max.
2.0
4.0
4.0
3.5
3.9
3.5
3.0
3.2
2.5
Pour Point
ºC
Max.
21
21
21
21
24
27
21
24
21
Cal. Value Gross
MJ/Kg
Min.
43.0
-
-
42.7
42.4
41.9
Flash Point
PM.CCºC
Min.
68
62
62
68
68
66
68
Water
%V
Max.
0.75
1.0
1.0
0.75
0.75
0.5
Sediment
%M
Max.
0.15
0.25
0.25
0.15
0.15
0.15
Vanadium (V2O5)
mg/Kg
Max.
75
-
-
75
-
150
Strong Acid Number
mg/KOH/g
Carbon R. Ramsbottom
%M
Max.
Carbon R. Conradson
%M
Max.
12
Sodium
mg/Kg
Max.
100
Ash
%M
Max.
Nil
-
14
0.1
0.990 30
Sulphur
-
INDONESIA
24
-
39.8
41.9
68
62
62
65
0.5
0.5
0.75
0.75
0.75
0.15
0.15
0.15
0.15
0.15
Nil
Nil
Nil
14
0.1
24
Pertemuan 6
Bilangan Oktan (Octane Number) • Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk nheptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30% nheptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan: = (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70 • Bilangan oktan suatu bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin untuk memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran dari berbagai campuran nheptana dan isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam campuran n-heptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji.
Fraksi bensin dari menara distilasi umumnya mempunyai bilangan oktan ~70. Untuk menaikkan nilai bilangan oktan tersebut, ada beberapa hal yang dapat dilakukan: • Mengubah hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi bensin menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming Contohnya mengubah n-oktana menjadi isooktana.
• Menambahkan hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin. • Menambahkan aditif anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin. Dulu digunakan senyawa timbal (Pb). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaannya sudah dilarang dan diganti dengan senyawa organik, seperti etanol dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether).
CETANE NUMBER Yaitu suatu uji untuk mesin diesel.
Diesel High Speed -->
C.N --> 52 – 54 Sp.Sd --> 0.84 S --> 0.5%
Pertemuan 7 BAHAN BAKAR PADAT (BATUBARA)
Klasifikasi Batu Bara Batu bara terbentuk dari tumbuh-tumbuhan karena adanya panas matahari saat awal geologi. Tumpukan tumbuh-tumbuhan karena pengaruh alam, tertimbun tanah dan kotoran-kotoran, sehingga kontak dengan udara luar menjadi tertutup. Dalam kurun waktu yang panjang tumpukan tumbuhan itu terpengaruh oleh air, panas dan tekanan, sehingga zat-zat organik dan selulosa berubah menjadi Carbon dan Hydrogen. Secara bertahap pada kondisi ini kayu berubah menjadi peat, brown coal, lignit, sub bituminus, bituminus dan antracite. 30
Batu bara dapat diklasifikasi dalam beberapa tingkat menurut rankingnya, yaitu : ₋ Antracit ₋ Bituminus ₋ Sub Bituminus ₋ Lignit Dengan mengacu pada hasil analisis, fixed carbon, nilai kalor, volatile matter, kita dapat membedakan setiap jenis batu bara sesuai tingkatannya.
31
PERTEMUAN 8
Analisis Batu Bara TOTAL MOISTURE Kadar air dalam batu bara terdapat dalam 2 bentuk, yaitu: Free Moisture atau Surface Moisture Kadar air ini terdapat pada permukaan/ bagian luar batu bara, dapat dihilangkan dengan mengangin-anginkan di udara terbuka dalam ruangan tertutup pada suhu kamar.
Inherent Moisture Kadar air ini tertambat pada struktur bagian dalam batu bara, dapat dihilangkan dengan memanaskan di dalam alat pengering pada temperatur 105-110 °C dalam suasana non oksidan.
KADAR ABU Abu merupakan zat yang tidak dapat terbakar yang berasal dari tumbuh-tumbuhan aslinya dan lapisan tanah, lumpur, batuan yang masuk ke dalam tumpukan batu bara tersebut. VOLATILE MATTER Yaitu zat gas yang mudah menguap, berupa methane, acetyline, hydrogen dan senyawa hidrokarbon lainnya. Volatile matter sangat berperan dalam proses penyalaan batu bara. Batu bara yang mempunyai volatile matter tinggi akan semakin mudah terbakar.
33
FIXED CARBON Fixed carbon merupakan carbon yang tertambat dalam batubara yang tidak ikut menguap saat pemanasan dan tersisa setelah kadar air. Volatile matter dan kadar abu. GRINDABILITY INDEX (HGI) HGI ditentukan untuk mengukur tingkat kesulitan didalam menggiling batubara. Tingkat kesulitan dinyatakan dalam suatu angka. Makin tinggi angka tersebut berarti makin lunak, sebaliknya bila makin rendah angka tersebut berarti batubara itu makin keras atau makin sulit untuk digiling. NILAI KALOR Nilai kalor merupakan hasil pembakaran (oksidasi) bahan bakar. Dengan mengetahui hasil analisis nilai kalor kita dapat menghitung neraca kalor dari suatu ketel, sehingga kita dapat menghitung efficiency ketel. BERAT PER KUBIC (BERAT JENIS) Berat jenis batubara ditentukan untuk menghitung total berat batubara yang digunakan selama proses operasi, karena alat ukur yang tersedia berupa satuan volume.
TOTAL CARBON Carbon dalam ultimate analisis merupakan totalnya, yang berasal dari volatil matter, aciltelyne (C2H2), methan (CH4), CO dan Hydrocarbon lainnya, maupun fixed carbon (carbon tertambat) yang tidak ikut menguap saat dipanaskan pada suhu tinggi (950ºC).
34
ASH FUSION Abu dari setiap batubara mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda, baik titik lelehnya (ash fusion) maupun susunan kimianya. Dengan mengacu pada hasil analisis titik leleh abu kita dapat menyimpulkan apakah abu tersebut akan meleleh dalam ruang bakar atau tidak. Dari data-data analisis diatas dapat disimpulkan bahwa abu tidak akan meleleh dalam ruang bakar, karena ash fusionnya 1350 - 1620ºC diatas suhu gas keluar furnance (1230ºC) pada beban puncak. HYDROGEN Hydrogen dalam batubara merupakan zat yang tidak berguna. Hydrogen akan bereaksi dengan oksigen dari dalam batubara itu sendiri membentuk air (H2O), dengan menghasilkan panas 34000 Kcal/Kg H2 sebelum batubara tersebut digunakan dalam proses pembakaran dalam ketel. Kejadian ini sering kita lihat dimana batubara terbakar dengan sendirinya ketika masih berada dalam penimbunan di stock area. NITROGEN Nitrogen dalam batubara tidak berguna sama sekali. Pada saat pembakaran nitrogen akan terosidasi membentuk gas NO2/NOx. Gas ini merupakan sumber pencemar udara. N + O2 == NO2 Gas ini akan teremisi ke udara dan membentuk asaam saat hujan
35
ELEMENT-ELEMENT DALAM ABU BATUBARA Element-element batubara dapat berupa oksidasi dari besi (Fe2O3), aluminium (Al2O3), calsium (CaO), magnesium (MgO), sodium (Na2O), potasium (K2), titanium (TiO2), silica (SiO2), dan phosphor (P2O5). Berdasarkan pada data-data hasil analisis dapat kita evaluasi kemungkinan terbentuknya slagging dalam ruang bakar. Apabila ratio basa dan asam dari oksida elemen-elemen tersebut berkisar antara 0,4 – 0,7 maka akan sangat potensial membentuk slogging didalam ruang bakar. KLASIFIKASI BATUBARA
JENIS
ULTIMATE-DRYASH FREE BASIS %C %H %O
PROXIMATE ARDRY BASIS %MN SHINE
% V.M
% ASH
AIR - DRY CV (Net) Cal/ g kj/kg
Peat
60
6
34
20
70/60
1/10
3500
14.650
Lignite
70
8
22
15
50/40
8/12
5000
20.900
Sub bituminius coal
75/82
6/5
20/12
10
40/30
5/10
5500
23.000
Bituminius coal
82/90
6/4.5
12/3
2
35/20
5
7750
32.440
Semi anthracite
91/93
4
4
1
10
5
8000
33.490
Anthracite
94
3
2
1
8
3
8000
33.490
Coke
95
1
2
2
8
7
7300
36.560 36
Pertemuan 9
METODE ANALISIS BATU BARA
Typical Analytical Data for the Range of Coals, and Coke
A rough preliminary grouping is given in table above, peat ang lignite are no
metallurgical importance, but where available in.
Pertemuan 10 BAHAN BAKAR GAS
KARAKTERISTIK GAS BUMI Gas bumi merupakan hidrokarbon gas dengan berbagai senyawa pengotor atau kontamian, diantaranya uap air, senyawaan sulfida, hidrokarbon yang lebih berat, dan lain-lain. Campuran hidrokarbon tersebut umumnya terdiri dari metana, etana, propane, butana, pentana dan sejumlah kecil heksana, heptana, oktana dan fraksi yang lebih berat. Gas bumi tidak berwarna dan tidak berasa. Komposisi gas bumi dari tiap-tiap sumber berbeda-beda meskipun berasal dari reservoar yang sama. Perbedaan ini akan mengakibatkan adanya sifat gas bumi yang bervariasi. Demi keamanan, penambahan senyawa odoran sangatlah penting, yaitu suatu senyawa kimia yang dapat memberikan bau pada gas bumi apabila terjadi kebocoran gas. Odoran yang biasa digunakan diantaranya adalah senyawa mekaptan (RSH). Odoran ini sangat penting peranannya, terutama apabila terjadi kebocoran dapat segera dideteksi sebelum sampai pada tingkat yang membahayakan.
42
STRUKTUR MOLEKUL DARI BEBERAPA KOMPONEN GAS BUMI DAPAT DILIHAT PADA GAMBAR 1
43
CONTOH KOMPOSISI GAS BUMI
KOMPONEN
SIMBOL
RUMUS KIMIA
KONSENTRASI (%)
Metana
C1
CH4
88,47
Etana
C2
C2 H6
2,33
Propana
C3
C3 H8
1,10
i-Butana
i-C4
C4 H10
0,24
n-Butana
n-C4
C4 H10
0,25
i-Pentana
i-C5
C5 H12
0,13
n-Pentana
n-C5
C5 H12
0,09
Kesana
C6
C6 H14
0,07
Nitrogen
-
0,49
Karbon dioksida
-
N2 CO2
6,83
44
Pertemuan 11
KOMPONEN PEMBAKARAN
• Komponen pembakaran gas bumi terdiri dari 3 komponen yang penting untuk terjadinya pembakaran, yaitu : bahan bakar, oksigen dan sumber api, biasa disebut sebagai segitiga api, seperti terlihat pada gambar di bawah. Gas bumi akan terbakar pada suhu antara 1100 atau 1200 °F. Bila salah satu dari tiga komponen tersebut ditiadakan, maka pembakaran dapat dicegah atau pembakaran akan terhenti.
• Tetapi baru-baru ini diketahui bahwa ternyata komponen pembakaran bukan segitiga tetapi tetrahedron, dengan adanya tambahan satu komponen penting lain, yaitu reaksi kimia, reaksi kimia yang terjadi antara bahan bakar dan oksigen untuk menghasilkan panas. • Gambaran dari tetrahedron api dapat dilihat pada gambar berikut :
• Jadi terlihat disini ada nilai maksimum dan minimum perbandingan bahan bakar terhadap oksigen yang memungkinkan terjadinya pembakaran. • Jika terlalu banyak oksigen, kurang bahan bakar untuk menyala. Jika terlalu banyak bahan bakar, maka oksigen akan berkurang untuk mendukung penyalaan. • Persentase minimum dari bahan bakar yang diperlukan untuk pembakaran disebut ‘Lower Explosive Limit” (LEL) disebut juga “Lower Flammable Limit” (LFL). Persentase maksimum dari bahan bakar yang menunjukkan pembakaran disebut “Upper Explosive Limit” (UEL) disebut juga “Upper Flammable Limit”.
NILAI KALOR GAS BUMI
Pertemuan 12 TEKNIK PEMBAKARAN
Reaksi-reaksi dalam proses pembakaran sebagai berikut : C + O2 2C + O2 2H2 + O2 S + O2 CH4 + 202 2CO + O2
CO2 2CO 2H2O SO2 CO2 + 2H2O 2CO2
+ 14000 BTU/lb + 4000 BTU/lb + 62000 BTU/lb + 4000 BTU/lb + 23800 BTU/lb + 4345 BTU/lb
Secara teori, pembakaran sempurna dicapai apabila hasil-hasil pembakaran sudah tidak dapat dibakar lagi untuk mendapatkan energi atau semua karbon (C), dalam bahan bakar telah dirubah menjadi karbon dioksida (CO2)
51
KIMIA PEMBAKARAN (COMBUSTION CHEMISTRY)
PEMBAKARAN SEMPURNA Untuk mencapai pembakaran yang mendekati sempurna (pembakaran yang optimal) adalah perlu diperhatikan yaitu : a. Bahan bakar b. Kebutuhan oksigen untuk pembakaran c. Tiga faktor yaitu waktu, turbulensi dan suhu (WTS)
Dalam operasi rutin yang memungkinkan dikontrol adalah mengenai kwalitas bahan (analisa) dan kebutuhan oksigen untuk pembakaran. Kebutuhan oksigen ini dapat dilihat dari kelebihan oksigen untuk pembakaran (excess air). Ini didapat dari perhitungan teoritis oksigen dibutuhkan untuk pembakaran sempurna dan ditambah sedikit kelebihan ± 2,5%.
Proses Pembakaran oksigen
Energi (panas)
PROSES PEMBAKARAN
Hasil pembakaran
bahan bakar padat -batubara -kayu -gambut
cair -minyak
Gas (asap) - CO2 - H2O - N2
gas -gas alam (LPG)
waktu
turbulensi
suhu
REAKSI PEMBAKARAN (1) H2 + ½O2 H2O (uap) (2) H2 + ½O2 H2O (cair) (3) C + ½O2 CO (4) CO + ½O2 CO2 (5) C + O2 CO2 (6) CO2 + C 2CO (7) C + H2O CO + H2 (8) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (9) C2H2 + 2½O2 2CO2 + H2O (10) C2H2 + 3O2 2CO2 + 2H2O (11) H2S + 1½O2 H2O + SO2 (12) S + O2 SO2
+57810 Kcal/mol +68360 Kcal/mol +29430 Kcal/mol +68220 Kcal/mol +97650 Kcal/mol -38790 Kcal/mol -28380 Kcal/mol + 192400 Kcal/mol +312400 Kcal/mol +345800 Kcal/mol +124850 Kcal/mol +69800 Kcal/mol
Pertemuan 13
MENGHITUNG KEBUTUHAN UDARA Tahapan-tahapan untuk menghitung udara pembakaran, 1. Tulis reaksi tiap unsur bahan bakar dengan ooksigen 2. Ubah (%) analisa bahan bakar menjadi berat, dengan menganggap bahan bakar yang dianalisa 100 kg 3. Ubah berat menjadi mol 4. Hitung O2 dalam tiap reaksi unsur bahan bakar dalam proses pembakaran 5. Ubah mol O2 menjadi volume 1 mol gas = 22,4 liter 6. Hitung volume udara berdasarkan O2 yang dibutuhkan udara = 79% N2 + 21% O2
CONTOH MENGHITUNG KEBUTUHAN UDARA C = 50 = 4.166 12 Cara menghitung kebutuhan oksigen untuk pembakaran sempurna sebagai berikut : H2 = 6 = 3,00 Bahan bakar dengan analisa : 2 C = 50% (berat)
H2 = 6% O2 = 43% N2 = 0,3% S = 3% Abu = 0,6%
O2
=
43 32
= 1,25
N2
=
0,3 3
= 0,01
S 100 = kg bahan 28 = 0,09 Komposisi bahan bakar dalam mol (dalam bakar). 32 C
=
50 12
=
4.166
H2
=
6 2
=
3,00
O2
=
43 32
=
1,25
N2
=
0,3 3
=
0,01
S
=
28 32
=
0,09
Reaksi yang terjadi CO2 C + O2
Reaksi yang terjadi CO2 C + O2 2H2 + O2 2H2O N2 + 2O2 S + O2
. . . . . . .
(1)
.......
(1)
.......
(2)
2NO2
.......
(3)
SO2
.......
(4)
58
Sesuai dengan Dulong, oksigen yang ada dalam bahan bakar akan bereaksi terlebih dulu dengan hidrogen yang ada dalam bahan bakar dengan perbandingan 2 : 1. Sisa hidrogen ini baru bereaksi dengan oksigen dari udara. Jadi dalam pembakaran oksigen dibutuhkan sesuai reaksi adalah : Maka sesuai reaksi diatas, maka O2 dibutuhkan adalah :
59
