bab iii.boilerdoc
Post on 20-Jul-2015
78 Views
Preview:
TRANSCRIPT
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 1/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
3.1. Identitas Mata KuliahJudul Mata Kuliah : Boiler
Nomor Kode / SKS : 2 sks
Semester / Tingkat : 3
Prasyarat : Termodinamika
Jumlah Jam / Minggu :2 jam/minggu
3.2. Ringkasan Topik / Silabus
Proses pembakaran, Bahan bakar Padat, Bahan Bakar Cair,Bahan Bakar Gas, Udara
pembakaran, Ruang Bakar
3.3. Kompetensi Yang Ditunjang
Mampu memilih dan menggunakan bahan bakar, serta mampu mejelaskan cara
melakukan pembakaran pada boiler.
3.4. Tujuan Pembelajaran Umum
Mahasiswa akan mampu menjelaskan syarat terjadinya pembakaran.
Mahasiswa akan mampu menjelaskan cara bahan bakar untuk boiler
Mahasiswa akan mampu menjelaskan cara melakukan pembakaran
3.5. Tujuan Pembelajaran Khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan cara Mengoperasikan sistem pembakaran pada
boiler.
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 25
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 2/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
3.1 Pembakaran Pada Boiler
Combustion atau pembakaran adalah proses reaksi kimia antara oksigen yang
terkandung dalam udara dengan carbon dan hydrogen yang ada pada bahan bakar,
dengan kecepatan reaksi tertentu yang menghasilkan energi serta gas hasil
pembakaran (flue gas).
Waktu, temperatur dan turbulensi merupakan tiga unsur yang diperlukan dalam
pembakaran. Waktu yang cepat, temperatur yang tinggi dan nyala yang turbulen
menunjukkan proses pembakaran yang baik.Apabila bahan bakar dengan udara telah bercampur dengan baik dan semua
bahan bakar terbakar dalam waktu yang singkat, maka temperatur pembakaran akan
tinggi, apabila waktu pembakaran proses reaksi pembakaran lebih lama maka
temperatur yang dihasilkan akan turun. Sedangkan Apabila bahan bakar dengan
udara tidak bercampur dengan baik, dapat menghasilkan pembakaran yang tidak
sempurna, temperatur pembakaran rendah dan pembakaran memerlukan waktu
yang lebih lama.
Udara dan bahan bakar disebut sebagai reaktan, reaksi kimia tersebut menghasilkan
gas-gas baru seperti carbon monoksida, karbon dioksida dan uap air, dan panas, gas
hasil pembakaran disebut sebagai Produk.
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 26
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 3/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
Beberapa contoh perbandingan bahan bakar dan udara seperti pada table .3.1Tabel.3.1Bahan bakar
Perbandingan udara dan bahan bakar akan menghasilkan Temperatur gas buang
yang berbeda seperti pada tabel di bawah
Gambar 3.1 Perbandingan Udara dan bahan bakar.
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 27
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 4/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
3.2 Proses Kimia Pembakaran
Proses pembakaran merupakan reaksi oksidasi dari hidrogen dan karbon
yang terdapat dalam bahan bakar dengan oksigen (O2) dari udara. Nitrogen (N2)
dan unsur-unsur bahan bakar yang tidak terbakar tidak berubah selama
berlangsungnya proses pembakaran, akan tetapi sejumlah kecil nitrogen dalam
udara akan beraksi dengan oksigen sehingga terbentuklah NOx yang merupakan
polutan. Belerang (S) akan membentuk sulfur oksida (SOx) yang juga polutan.
Proses pembakaran dapat digambarkan dalam bentuk kimiawi sebagai
berikut:
1.2
222 COCOQCOOC
−+→+ QCO-CO2 = 283180 kJ/kg molCO
2. QH O H O H 222222+→+ 2286472 molH kg kJ QH =
3. QS SOOS +→+22 molS kg kJ QS 296774=
Sumber: Syamsir A. Muin, Ir., Pesawat-Pesawat Konversi Energi (Ketrel Uap),
Rajawali Pers, 1988, Hal. 156-157.
Secara sederhana persamaan stoikiometri dari reaksi pembakaran bahan
bakar adalah sebagai berikut:
x(αCAHB + α1 N2 + α2 H2O + α3 CO2) + a O2 + 3,76 a N2 + c H2O → d CO2 + e
O2 + f N2 + g H2O
Sumber: Thuman Albert (edited), Guide To Improving Efficiency of Combustion
System, The Fairment Press. Inc., 1983, Hal 13.
Keterangan:
x = mol bahan bakar =21
α α +
d
α = mol untuk CAHB
α1 = mol untuk N2
α2 = mol untuk H
α3 = mol untuk CO
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 28
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 5/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
a == Mol dari oksigen yang terdapat dalam udara yang digunakan dalam
proses pembakaran.
= (f – x α1) / 3,67
g = jumlah mol dari uap air yang disediakan dari proses pembakaran.
= x (α b/2) + α2 + c – f
c = jumlah mol uap air yang terdapat dalam udara yang digunakan untuk
pembakaran.
= a
ramoldariuda
moluapair umidty 76,4××
3.2.1 Udara Pembakaran
Apabila dalam pembakaran hanya disediakan udara teoritis saja maka
sebagian bahan bakar tidak terbakar sehingga pembakaran tidak sempurna dan
panas pembakaran menjadi rendah. Agar pembakaran sempurna, diperlukan
udara berlebih (excess air) sehingga setiap molekul akan tersedia sejumlah
oksigen yang sesuai untuk pembakaran sempurna.
Oksigen yang ada di gas asap dapat dipakai untuk menghitung persentase
dari excess air, yaitu dengan cara:
Excess air = K
−
−1
21
21
200 O
Keterangan: K = 0,97 untuk bahan bakar batu bara atau excess air dapat dicari
pada lampiran C.
Oksigen terdapat pada udara sehingga ketika kita memerlukan oksigen maka
kita dapat mengambil dari udara sekitar, dengan demikian maka unsur gas lain
yang terdapat dalam udara akan ikut terbakar atau terpanasi oleh energi hasil
pembakaran, sehingga kelebihan udara yang terlalu banyak akan
mengakibatkan kehilangan energi yang besar.energi tersebut dibawa dibuang
oleh udara kelingkungan sekitar.
Adapun komposisi dari udara adalah:
N2 78,3 %
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 29
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 6/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
O2 20,99 %
Ar 0,94 %
Co2 0,03 %
Xe, Ne 0,01 %
3.3 Bahan Bakar Boiler dan Spesifikasinya
3.3.1 Bahan Bakar Padat
Bahan bakar padat untuk ketel uap diklasifikasikan sebagai berikut:a. Kayu, sampah, ampas tebu, kulit kelapa, kulit biji teh, dan lain-lain.
b. Macam-macam batu bara: turf, batu bara coklat, steam coal, gas coal,
antrasit , dan lain-lain.
c. Macam-macam kokas: gas cokes, high furnace cokes, casting cokes.
Bahan bakar padat berasal dari zat-zat organik yang mengandung unsur
Carbon(C), Hidrogen(H), Oksigen(O2), Nitrogen(N2), Belerang(S), abu dan air
yang semuanya terikat dalam suatu persenyawaan kimia.
Untuk mengetahui sifat-sifat dari berbagai macam bahan bakar padat,
dapat dilihat pada Lampiran Tabel.
3.3.2 Bahan Bakar Cair
Bahan bakar cair berasal dari minyak mentah yang terjebak pada batuan
yang berada di laut. Minyak mentah memiliki komposisi kimia dengan
perbandingan 84 %C, 3 % S, 0,5 % N, 0,5 % O2. Minyak mentah diolah
dengan proses destilasi, cracking, reforming dan pemisahan impurities sehingga
dihasilkan:
BBM dan gas alam
a. Destilat ringan : bahan bakar motor, solvent naphta, bahan bakar jet,
kerosene, minyak penerangan.
b. Destilat sedang : minyak bakar berat, minyak diesel, gas oil.
c. Destilat berat : minyak mineral berat, heavy floating oil , lilin, minyak
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 30
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 7/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
pelumas.d. Residu : minyak pelumas, minyak bakar, aspal, arang.
Bahan bakar yang umum digunakan di boiler adalah diesel oil yang
memiliki sifat: nilai cetane rendah ± 30, flash point 55 oC, viskositas tinggi,
kadar sulfur tinggi dan HHV tinggi.
Untuk mengetahui sifat dari beberapa bahan bakar cair, dapat dilihat pada
Lampiran D.
3.3.3 Bahan Bakar Gas
Bahan bakar gas dihasilkan dari dalam tanah yang dinamakan gas alam.
Timbul pada proses pembentukkan minyak bumi, gas tambang dan gas rawa
ataupun dari proses produksi yang melibatkan reaksi kimia sehingga dari sisi
keluaran menghasilkan gas yang dapat dipakai untuk bahan bakar, gas tersebut
dinamakan off gas. Penggunaan bahan bakar gas dilakukan mengingat makin
menyusutnya cadangan minyak bumi sehingga bahan bakar gas dijadikan bahan
bakar alternatif. Walaupun demikian, bahan bakar gas memiliki beberapa
kelebihan, yaitu:
1. Lebih murah
2. Peralatan pembakar jauh lebih sederhana
3. Tidak memerlukan pengabutan dan pemanasan awal
4. Ketel uap lebih awet karena tidak mengandung Sulfur, Natrium dan
Vanadium.
5. Lebih ramah lingkungan karena pembakarannya berlangsung lebihsempurna dibandingkan bahan bakar lain.
3.4 Sistem Pembakaran
Sistem pembakaran dalam boiler dapat menggunakan semua jenis bahan bakar yaitu
bahan bakar padat, bahan bakar cair dan bahan bakar gas. Pengaturan komposisi
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 31
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 8/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
bahan bakar dan udara pembakaran yang sudah dipanaskan pada air preheater
diharapkan dapat mencapai efisiensi pembakaran yang tingga.
Dengan sempurnanya pembakaran pada combustion box boiler maka pemanasan
terhadap air untuk proses pembuatan steam lebih efektif dan efisien, sehingga beban
boiler menjadi ringan. Boiler dapat dilengkapi dengan Fuel Oil dan Fuel Gas
burners yang dipasang pada dinding depan boiler. Boiler juga dilengkapi dengan
local control panel (LCP) untuk keperluan start up, tetapi jika dalam kondisi
normal, aktifitas boiler akan dikontrol dari panel control process & utility yang
menggunakan sistem kontrol DCS (distributed control system).
Gambar.3.4.1 Diagram flow bahan bakar cair
3.4.1 Sistem bahan bakar cair
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 32
5/17/2018 Bab III.boilerdoc - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/bab-iiiboilerdoc 9/9
BAB III
PEMBAKARAN DAN RUANG BAKAR
Boiler berbahan bakar fluida cair (residu) dari suplai disaring ditangki suplai disini
bahan bakar selain disaring juga ditambah aditif kemudian oleh pompa dialirkan
kepenampung sementara ,kemudian dipompa kan kepada tangki utama,
jika katup dibuka maka bahan bakar akan mengalir ke filter, filter berfungsi
membersihkan bahan bakar dari kotoran dan air, kemudian bahan bakar dipompa ke
preheater disini dipanaskan agar lebih mencair, jumlah bahan bakar residu yang
mengalir dapat diatur dengan menggunakan katup residu, sebelum masuk ke
pompa tekanan tinggi ( pressure jet ) residu dicampur dengan bahan bakar solar,kemudian dipanaskan lagi di fuel oil heater, disini takanan bahan bakar cukup tinggi
dan masuk ke dalam burner, sehingga dapat memancar dari nozel dan keluar berupa
kabut, bahan bakar berupa kabut dan telah mengalami pemanasan awal akan mudah
terbakar di ruang bakar.
Buku Aajar Teknik Konversi Energi
Boiler 33
top related