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

5

Sekilas Mengenai Kimia

Unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia biasa

O = Oksigen

C = Karbon

N = Nitrogen

Na = Natrium

Ca = Kalsium

Ba = Barium

Satu Huruf Dua Huruf

SIMBOL

6

UNSUR-UNSUR PENTING DALAM BAHAN BAKAR

Nama Simbol Berat Atom Karbon C 12

Hidrogen H 1

Oksigen O 16

Nitrogen N 14

Belerang (Sulfur) S 32

Fosfor P 31

Kutor Cl 35,5

Barium Ba 137

Kalsium Ca 40

Natrium Na 23

Vanadium V 51

Besi (Ferum) Fe 55,5

Nikel Ni 59

Seng Zn 65,4

Timah Hitam (Timbal) Pb 207

Kalium K 39

Silika Si 28

Tembaga Cn 63,5

Bismut Bi 209

Magnesium Mg 24

Mangan Mn 55

7

SENYAWA ADALAH ZAT MURNI YANG DISUSUN OLEH 2 UNSUR ATAU LEBIH

ASAM BASA GARAM

Hcl = Asam Khlorida

HNO3 = Asam Nitrat

H2SO4 = Asam Sulfat

H2CO3 = Asam Karbonat

H3PO4 = Asam Fosfat

H2S = Asam Sulfida

NaOH = Natrium Hidroksida

Ca(OH)2 = Kalsium Hidroksida

K(OH) = Kalium Hidroksida

Ba(OH)2 = Barium Hidroksida

AgOH = Farak Hidroksida

Fe(OH)2 = Besi (II )Hidroksida

NaCl = Natrium Hidroksida

K2SO4 = Kalium Sulfat

BaCO3 = Barium Karbonat

Na2SO4 = Natrium Sulfat

CaCl2 = Kalsium Khlorida

Ca(NO3) = Kalsium Nitrat

Pertemuan 2

9

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

MOLEKUL = Bagian terkecil dari senyawa

10

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

)(

)(

AtomBeratMolekulBerat

gSenyawaBanyaknyaMol =

1 Mol C = 12 g

1 Mol NaOH = 40 g

1 Mol CaCO3 = 100 g

1 Mol H2SO4 = 98 g

1 Mol NaOH = 40 g

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 CAIR GAS

ALAM BUATAN ALAM BUATAN ALAM BUATAN

Kayu Gambut Batubara

Arang Kokas Briket

Minyak Bumi (Bensin) (Solar) (HSD) (IDO) (Residu)

Terbatubara Minyak Distilasi

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

1. Gas hidro Karbon C1 - C4Gas alam, bahan bakar gas

dalam tabung

2. Petroleum eter sampai 160 C5 - C6 Pelarut, minyak cat, pembersih

3. Gasolin (bensin) 160 - 400 C7 - C8 Bahan bakar motor, pelarut

4. Kerosin (minyak tanah) 400 - 575 C9 - C15

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

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

22

MIN MAX ASTM LAIN

Specific Gravity at 60/60ºF 0.820 0.870 D - 1298

Colour ASTM 3.0 D - 1500

Cetana Number or 45 D - 613

Alternatively Calculated

Cetana Index 48 D - 976

Viscosity Kinematic at 100ºF cS 1.6 5.8 D - 445

or Viscosity SSU at 100ºF secs 35 45.0 D - 88

Pourpoint ºF 65 D - 976

Sulphur Content % wt 0.5 D - 1551/1552

Copperstrip Corrosion, No.1 D - 130

(3 hrs/100º)

Conradson Carbon Residue

(on 10% vol. bottom) 0.1 D - 189

Water Content % vol 0.05 D - 95

Sediment % wt 0.01 D - 473

Ash Content % wt 0.01 D - 82

Neutralization Value

Strong Acid Number mg KOH/gr Nil D - 974

Total Acid Number mg KOH/gr 0.6

Flashpoint P.M. C.C. ºF 150 D - 93

Distillation

Recovery at 300ºC % vol 40

SIFATBATASAN METODE TEST

Minyak Solar (HSD)

23

Minyak Bakar (MFO/ Marine Fuel Oil)

MIN MAX ASTM LAIN

Specific Gravity at 60/60ºF 0.990 D - 1298

Viscosity Redwood 1/100ºF secs 400 1250 D - 4451) IP - 70

Pourpoint ºF 80 D - 97

Calorific Value Gross BTU/lb 18000 D - 240

Sulphur Content % wt 3.5 D - 1551/1552

Water Content % vol 0.75 D - 95

Sedimen 0.15 D - 473

Neutralization Value

Strong Acid Number mg KOH/gr Nil

Flashpoint P.M. ºF 150 D - 93

Conradson Carbon Residue % wt 10 D - 189

SIFATBATASAN METODE TEST

24

SIFAT BEBERAPA MINYAK BAKAR DI NEGARA ASEAN

Density @ 15ºC Kg/I Max. 0.975 0.990 0.990 0.975 0.990 0.990 0.975 0.975 0.978 0.990

V.K. @ 50ºC cSt Min. 35 67 135 30

Max. 58 180 380 80 180 380 80 160 75 80 180

Sulphur %M Max. 2.0 4.0 4.0 3.5 3.9 3.5 3.0 3.2 2.5 1.5 3.5

Pour Point ºC Max. 21 21 21 21 24 27 21 24 21 24

Cal. Value Gross MJ/Kg Min. 43.0 - - 42.7 42.4 41.9 - 39.8 41.9

Flash Point PM.CCºC Min. 68 62 62 68 68 66 68 68 62 62 65

Water %V Max. 0.75 1.0 1.0 0.75 0.75 0.5 0.5 0.5 0.75 0.75 0.75

Sediment %M Max. 0.15 0.25 0.25 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

Vanadium (V2O5) mg/Kg Max. 75 - - 75 - 150

Strong Acid Number mg/KOH/g Nil Nil Nil Nil

Carbon R. Ramsbottom %M Max. - 14 14

Carbon R. Conradson %M Max. 12

Sodium mg/Kg Max. 100

Ash %M Max. - 0.1 0.1

INDONESIASINGAPORE MALAYSIA THAILAND PHILIPPINA

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 n-heptana 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 n-heptana 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

34

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).

35

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

36

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

%C %H %O %MN SHINE % V.M % ASH 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

ULTIMATE-DRYASHPROXIMATE ARDRY BASIS

FREE BASIS

AIR - DRY

CV (Net)

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

42

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.

43

STRUKTUR MOLEKUL DARI BEBERAPA KOMPONEN GAS BUMI DAPAT DILIHAT PADA GAMBAR 1

44

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 - N2 0,49

Karbon dioksida - CO2 6,83

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

51

Reaksi-reaksi dalam proses pembakaran sebagai berikut : C + O2 CO2 + 14000 BTU/lb 2C + O2 2CO + 4000 BTU/lb 2H2 + O2 2H2O + 62000 BTU/lb S + O2 SO2 + 4000 BTU/lb CH4 + 202 CO2 + 2H2O + 23800 BTU/lb 2CO + O2 2CO2 + 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)

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

PROSES PEMBAKARAN

oksigen

bahan bakar Hasil pembakaran

Gas (asap) - CO2 - H2O - N2

Energi (panas)

turbulensi waktu suhu

padat cair gas

-batubara -kayu -gambut

-minyak -gas alam (LPG)

REAKSI PEMBAKARAN

(1) H2 + ½O2 H2O (uap) +57810 Kcal/mol

(2) H2 + ½O2 H2O (cair) +68360 Kcal/mol

(3) C + ½O2 CO +29430 Kcal/mol

(4) CO + ½O2 CO2 +68220 Kcal/mol

(5) C + O2 CO2 +97650 Kcal/mol

(6) CO2 + C 2CO -38790 Kcal/mol

(7) C + H2O CO + H2 -28380 Kcal/mol

(8) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + 192400 Kcal/mol

(9) C2H2 + 2½O2 2CO2 + H2O +312400 Kcal/mol

(10) C2H2 + 3O2 2CO2 + 2H2O +345800 Kcal/mol

(11) H2S + 1½O2 H2O + SO2 +124850 Kcal/mol

(12) S + O2 SO2 +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

58

CONTOH MENGHITUNG KEBUTUHAN UDARA

Cara menghitung kebutuhan oksigen untuk pembakaran sempurna sebagai berikut : Bahan bakar dengan analisa : C = 50% (berat) H2 = 6% O2 = 43% N2 = 0,3% S = 3% Abu = 0,6% Komposisi bahan bakar dalam mol (dalam 100 kg bahan bakar).

C = 50 = 4.166

12

H2 = 6 = 3,00

2

O2 = 43 = 1,25

32

N2 = 0,3 = 0,01

3

S = 28 = 0,09

32

Reaksi yang terjadi

C + O2 CO2 . . . . . . . (1)

2H2 + O2 2H2O . . . . . . . (2)

N2 + 2O2 2NO2 . . . . . . . (3)

S + O2 SO2 . . . . . . . (4)

C = 50 = 4.166

12

H2 = 6 = 3,00

2

O2 = 43 = 1,25

32

N2 = 0,3 = 0,01

3

S = 28 = 0,09

32

Reaksi yang terjadi

C + O2 CO2 . . . . . . . (1)

2H2 + O2 2H2O . . . . . . . (2)

N2 + 2O2 2NO2 . . . . . . . (3)

S + O2 SO2 . . . . . . . (4)

59

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 :