Download - Bab III.boilerdoc

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



BAB III


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.


Boiler 26



BAB III


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.


Boiler 27



BAB III


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


Boiler 28



BAB III


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 %


Boiler 29



BAB III


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


Boiler 30



BAB III


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


Boiler 31



BAB III


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


Boiler 32



BAB III


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.


Boiler 33

Download - Bab III.boilerdoc

Top Related