BAHAN BAKAR DAN

PEMBAKARAN

Pengertian Umum

Komposisi dan Spesifikasi

Jenis-jenis Bahan Bakar

Proses Pembakaran

Emisi

Contoh penggunan kalor dari proses pembakaran secara langsung: untuk memasak di dapur-dapur rumah tangga,

untuk instalasi pemanas.

Contoh penggunaan kalor secara tidak langsung adalah: kalor diubah menjadi energi mekanik, misalnya pada

motor bakar,

kalor diubah menjadi energi listrik, misalnya pada pembangkit listrik tenaga diesel,tenaga gas dan tenaga uap.

Pengertian

Bahan Bakar:

Bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya,disertai dengan pengeluaran kalor.

Bahan bakar dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor tersebut, untuk digunakan baik secara langsung maupun tak langsung.

Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor.

Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua konstituen yang dapat terbakar di dalam bahan bakar membentuk gas CO2, air (= H2O), dan gas SO2, sehingga tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa.

Koposisi dan Spesifikasi

Bahan Bakar Umumnya Terdiri dari:

C (karbon)

H (hidrogen) combustible matter / BDT

S (belerang)

O (oksigen)

N (nitrogen)

P (fosfor)

Komposisi bahan bakar padat

dinyatakan menurut:

Proximate analysis Untuk

Mengetahui:

%fixed carbon

% air

%abu.

Ultimate analysis yaitu analisis untuk

mengetahui komposisi bahan sampai

unsurunsurnya, seperti kandungan C,

H, O, N, S, abu dan air.

Spesifikasi Dasar Bahan

Bakar

Nilai Kalor atau “Heating Value” atau “Calorific Value” atau NILAI Kalor

Kadar Air

Kadar Abu

Kadar Sulfur

Berat Jenis (Spesific Gravity)

Viskositas atau Kekentalan

Flash Point

Titik Bakar atau “Ignition Point”

Faktor Karakterisasi dan Titik Didih

Spesifikasi Dasar Bahan

Bakar

Pembakaran adalah:

kalor yang dihasilkan oleh

pembakaran sempurna 1 kilogram

atau satu satuan berat bahan bakar

padat atau cair atau 1 meter kubik atu

1 satuan volume bahan bakar gas,

pada keadaan baku (1 atm,250C)

Kandungan Air di dalam Bahan Bakar

Jenis-jenis Bahan Bakar

Bahan Bakar Padat

Bahan Bakar Cair

Bahan Bakar Gas

Bahan Bakar Padat

Bahan bakar padat yang biasa dipakai dalam industri dan transportasi adalah batubara.

Batubara termasuk bahan bakar fosil karena terbentuk dari sisa tumbuhtumbuhan yang mengalami proses geologis dalam jangka waktu jutaan tahun.

Berdasarkan perbedaan umur geologis, berturut-turut dari yang paling tua, batubara dibagi sebagai: antrasit,

semi -bitumen,

bitumen,

sub-bitumen,

lignit.

Klasifikasi Batubara (UNEP, 2006):

Kelas

Batu

bara

Nilai Kalor

(k Kal/kg)

Cangkang

Kemiri

Nilai Kalor

(k Kal/kg)

A > 6200 Karbonisasi 7810

B 5600 – 6200

C 4940 – 5600 Non Karbonisasi 5246

D 4200 – 4940 Produksi Cangkang:

207.908 ton/tahun

≈ 36,715 GW

E 3360 – 4200

F 2400 – 3360

G 1300 – 2400

Bahan Bakar Cair

Bahan bakar cair yang biasa dipakai

dalam industri, transportasi maupun

rumah tangga adalah fraksi minyak

bumi.

Minyak bumi adalah campuran

berbagai hidrokarbon yang termasuk

dalam kelompok senyawa: parafin,

naphtena, olefin, dan aromatik.

Bahan Bakar Cair

Minyak mentah, jika disuling akan

menghasilkan beberapa macam fraksi,

seperti: bensin atau premium, kerosen atau

minyak tanah, minyak solar,dan lain-lain.

Setiap minyak petroleum mentah

mengandung keempat kelompok senyawa

tersebut, tetapi perbandingannya berbeda.

Bensin atau Gasolin atau

Premium

Gasolin dibuat menurut kebutuhan mesin,

seperti avgas (aviation gasoline), premium

dan gasolin biasa, terdiri dari C4 sampai

C12. Sifat yang terpenting pada gasolin

adalah “angka oktana/oktan”.

Angka oktan adalah angka yang

menyatakan besarnya kadar isooktana

dalam campurannya dengan normal

heptana.

Bensin atau Gasolin atau

Premium

Iso Oktana angka oktana = 100,

sedang normal heptana mempunyai

angka oktana = 0.

Makin tinggi angka oktana gasolin

semakin baik unjuk kerjanya.

Kerosen

Termasuk kerosen adalah:

Bahan bakar turbin gas.

Minyak bakar, biasa dipakai untuk dapur rumah

tangga, bahan bakar kapal laut.

Mutu kerosen tergantung pada sifatnya

dalam uji bakar, seperti timbulnya asap dan

kabut putih.

Asap disebabkan oleh hidrokarbon aromatik

sedang kabut putih oleh disulfida.

Bahan Bakar Diesel

Bahan bakar diesel atau minyak diesel

dipakai untuk mengoperasikan mesin diesel

atau “compression ignition engine”.

Mutunya ditentukan oleh angka cetana

/cetan (Cetan Number).

Makin tinggi angka cetana/cetan, makin

tinggi unjuk kerja yang diberikan oleh bahan

bakar diesel.

Angka cetan adalah besarnya kadar volume cetana dalam campurannya dengan metilnaphtalen.

Cetan murni mempunyai angka cetana = 100, sedang aromatik mempunyai angka cetan = 0.

Unjuk kerja adalah persentase rata-rata daya yang dapat diperoleh dari mesin dengan bahan bakar tertentu dibandingkan dengan daya yang diperoleh dari bahan bakar yang mempunyai angka cetana = 100.

Minyak Reisdu

Minyak residu biasa digunakan pada ketel uap, baik yang stasioner maupun yang bergerak. Dalam hal instalasinya, pemakaian minyak residu dalam ketel uap akan lebih murah dibanding batubara.

Disamping itu, pemakaian minyak residu tidak menimbulkan masalah abu. Akan tetapi pada ketel uap tekanan tinggi dan suhu tinggi dapat menimbulkan korosi dan kerusakan pada “superheater tube”.

Minyak Risdu

Pemakaian minyak residu kecuali dalam ketel uap antara lain: Tanur dalam industri baja, tanur tinggi dalam industri

semen dan industri lain yang mempunyai kaitan dengan semen, serta berbagai dapur dalam industri petroleum dan industri kimia.

Mesin diesel, kecuali pada mesin diesel kecepatan tinggi seperti pada truk dan lokomotif, pada mesin diesel kapal serta mesin diesel berkecepata rendah untuk pembangkit tenaga listrik.

Turbin gas.

Bahan Bakar Gas

Asetilin

Digunakan dalam pengelasan dan

pemotongan logam, yang memerlukan

suhu nyala yang tinggi, dapat juga

dipakai untuk lampu karbida.

Dapat membentuk asetilida yang

eksplosif jika dicampur dengan tembaga

(Cu),terlebih-lebih dengan udara.

Bahan Bakar Gas

Blast Furnace Gas

Gas ini merupakan hasil samping peleburan bijih besi dengan kokas dan udara panas di dalam “blast furnace”.

Gas Air Biru (Blue Water Gas)

Dibuat dari reaksi antara kukus (steam) dengan karbon padat yang dipanasi pada suhu tinggi, merupakan campuran antara gas H2 dan gas CO.

Gas Batubara Gas batubara disebut juga gas kota, dibuat dari

dis tilasi destruktif batubara dalam retort tertutup dengan pemanasan tinggi.

Gas Alam Gas alam tersusun dari parafin hidrokarbon,

khususnya gas metana bercampur dengan nitrogen, N2, dan karbon dioksida, CO2, diperoleh dari tambang dengan pengeboran tanah melalui batuan kapur atau batuan pasir. Kandungan metananya di atas 90%.

Gas Petroleum

Gas petroleum diperoleh dari fraksionasi

minyak bumi mentah, dan dapat juga dari

gas alam, mengandung propana dan

butana sebagai komponen terbesar.

Nilai Kalor atau “Heating Value” atau

“Calorific Value” atau Kalor

Pembakaran adalah: kalor yang

dihasilkan oleh pembakaran sempurna

1 kilogram atau satu satuan berat

bahan bakar padat atau cair atau 1

meter kubik atu 1 satuan volume

bahan bakar gas, pada keadaan baku.

Nilai kalor atas atau “gross heating value”

atau “higher heating value/HHV” adalah:

kalor yang dihasilkan oleh pembakaran

sempurna satu satuan berat bahan bakar

padat atau cair, atau satu satuan volume

bahan bakar gas, pada tekanan tetap, suhu

250C, apabila semua air yang mula -mula

berwujud cair setelah pembakaran

mengembun menjadi cair kembali.

Nilai kalor bawah atau “net heating value” atau “lower heating value (LHV)” adalah: kalor yang besarnya sama dengan nilai kalor atas dikurangi kalor yang diperlukan oleh air yang terkandung dalam bahan bakar dan air yang terbentuk dari pembakaranbahan bakar untuk menguap pada 25o C dan tekanan tetap.

Air yang terkandung dalam bahan

bakar menyebabkan penurunan mutu

bahan bakar karena:

menurunkan nilai kalor dan memerlukan

sejumlah kalor untuk penguapan,

menaikkan titik nyala,

memperlambat proses pembakaran, dan

menambah volume gas buang.

Berat Jenis: perbandingan berat bahan

bakar terhadap berat air, diukur pada

600F,yang pada suhu tersebut berat air =

62.4 lb/cuft

Berat jenis dinyatakan dalam gram per ml,

dalam derajat API, dalam lb (baca:“pound”)

per galon, atau lb per cuft, dan derajat

Baume. Berat jenis disingkat sp.gr. atau sg.

Viskositas adalah kebalikan fluiditas atau daya alir. Makin tinggi viskositas makin sukar mengalir. Mengingat kecepatan mengalir juga tergantung pada berat jenis, maka pengukuran viskositas demikian dinyatakan sebagai “viskositas kinematik”.

Viskositas absolut = viskositas kinematik x berat jenis cairan. Satuan viskositas antara lain: poise, gram/cm detik, atau dengan skala Saybolt Universal diukur dalam detik.

LHV = Lower Heating Value

HHV= Higer Heating Value

m = mol air/bahan bakar

Hfg = Panas laten air pada 25oC

= 2440 kJ/kg = 1050 Btu/lbm

fg

fuel

ohh

m

mHHVLHV 2

ContohDoketahui HHV dari metan (CH4) adalah

23.880 Btu/lbm. Hitunglah LHV dari metan

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

1 mol CH4 = 16 lbm, 2 mol H2O = 36 lbm

Jadi =

LHV = 21.518 Btu/lb

mm lbBtulb

lblbBtuLHV /1050

16

36/880.23