1

MANAJEMENBAHAN BAKAR PADAT

DALAM PENGOLAHAN TEH

Achmad Imron RosyadiSosio Ekonomi PPTK

PENDAHULUAN

• Indonesia pengimpor minyak mentah, volume ekspor < volume impor

• Harga BBM Industri sudah tidak disubsidiH BBM d l i k l bih d i• Harga BBM dalam negeri akan lebih dari Rp.6.000,- per liter

• BBM tidak ekonomis untuk Industri teh• Alternatif sumber energi pengganti BBM:

batubara, cangkang sawit, dan kayu bakar

HARGA BBM DI DEPO PERTAMINA WILAYAH JAWA

HARGA BBM BERSUBSIDI HARGA BBM TANPA SUBSIDI TANGGAL/BULAN/ TAHUN

PRE-MIUM

MINYAK TANAH SOLAR PRE-

MIUM MINYAK TANAH

SOLAR TRANSPOR

SOLAR IDUSTRI

MINYAK DIESEL

MINYAK BAKAR

1 Nop. ‘07 4.500 2.000 4.300 6.389 6.860 7.161 6.850 6.457 4.776

1 Okt. ‘07 4.500 2.000 4.300 6.181 6.635 6.908 6.607 6.457 4.489

1 Sep ‘07 4.500 2.000 4.300 5.878 6.313 6.539 6.255 6.065 4.370

1 Ags. ‘07 4.500 2.000 4.300 6.347 6.257 6.469 6.188 5.992 4.250

1 Juli ‘07 4.500 2.000 4.300 6.179 5.926 6.125 5.859 5.677 3.950

1 Juni ‘07 4.500 2.000 4.300 6.401 5.834 6.061 5.797 5.621 3.699

1 Mei ‘07 4.500 2.000 4.300 5.886 5.673 5.773 5.522 5.443 3.587

1 April ‘07 4.500 2.000 4.300 5.459 5.370 5.359 5.126 5.038 3.222

1 Mart ‘07 4.500 2.000 4.300 4.651 5.152 5.210 4.983 4.773 3.205

1 Feb ‘07 4.500 2.000 4.300 4.080 4.813 5.118 4.895 4.273 2.699

1 Jan ‘07 4.500 2.000 4.300 4.838 5.541 5.210 4.983 4.886 2.927

2

ALTERNATIF SUMBER ENERGI TERMAL

Jenis Efs. Pem- Potensi Harga Ba- Harga EnergiBahan Bakar bakaran Energi han Bakar Potensial Terpakai

(%) (kcal) (Rp/unit)* (Rp./kcal) (Rp/kcal)

LPG (kg) 70 12.222 7.000** 0,573 0,818Bensin (ltr) 70 7.206 6.389 0,887 1,267Minyak tanah (ltr) 65 7 954 6 860 0 862 1 327Minyak tanah (ltr) 65 7.954 6.860 0,862 1,327Solar (ltr) 65 8.204 6.850 0,835 1,285Kayu (kg ) 55 3.500 300** 0,086 0,156Batubara (kg) 56 5.600 500 0,071 0,128Minyak Jarak (kg) ? 7.975 ? ? ?Cangkang Sawit ? ? ? ? ?

Sumber : Encyclopedia Americana Vol.12, Hal 143-145 & Vol.10, hal. 346. International ed. Gralier Inc. USA. 1985*) Harga bahan bakar Industri pada bulan Nopember 2007

PEMBANGKIT UDARA PANAS UNTUK PENGOLAHAN TEH

• Pelayuan & pengeringan ⇒ penguapan air dari material (daun / bubuk teh)

• Faktor-faktor yang berpengaruhi pada penguapan air:

• Kelembaban udara• Temperatur udara• Volume udara yang dihembuskan

• Potensi pengeringan (drying potential)• Kapasitas penguapan (evaporation

capasity).

PENGERINGANDua tipe kandungan air pada material padat :

o Air bebas ⇒ mudah diuapkano Air hygroscopic ⇒ agak sulit

di k ( l l i diff i )diuapkan (melalui diffusion process)Pada potensi pengeringan yang sama, kapasitas penguapan akan meningkat jika suhu udara ditingkatkanPemanasan udara ⇒ meningkatkan kapasitas penguapkan air

3

SISTEM PEMANASAN UNTUK PENGERINGAN

1. Pemanasan langsung (direct heaters)

2. Pemanasan tidak langsung (indirect heaters)

o Model terintegrasi (integrated type)o Model individual (independent type)

1. Pembakaran konvensional. Diruang bakar dipasang firebar (roster) sebagai tempat pembakaran. Udara primer dialirkan melalui bagian bawah firebar dihisap oleh induced draught fan (ID fan).

2. Menggunakan kisi/grate. Disebut juga fixed bed, unggun bahan bakar padat bertumpu pada kisi; kisi bisa bergerak (travelling grate) dan berupa rantai (chain grate); udara pembakaran dialirkan melalui bawah kisi.

3. Bahan Bakar Padat Halus (pulverized). Bahan bakar padat halus dialirkan

JENIS-JENIS TEKNOLOGI PEMBAKARAN

(p ) pbersama-sama udara pembakaran & diinjeksikan kedalam pembakar (burner) khusus yang menghasilkan aliran turbulen.

4. Unggun ter-fluida-kan (fluidized bed). Ukuran partikel bahan bakar padat dikecilkan, dibuat dan dijaga dalam kondisi tersuspensi atau ter-fluida-kan bersama sama material unggun (pasir kuarsa) oleh dorongan udara (ke atas).

5. Gasifikasi. Teknologi gasifikasi, khususnya untuk gasifikasi batubara telah berkembang sangat pesat dan telah diterapkan dengan sistem gasifikasi parsial atau total. Waterwide merupakan tungku dengan bahan bakar kayu dengan sistem pembakaran semi gasifikasi

TEKNOLOGI PEMBAKARAN1. Pembakaran Konvensional2. Menggunakan Chain Grate3. Bahan bakar dihaluskan (Pulverized)4. Unggun ter-Fluida-kan (Fluidized Bed)5. Gasifikasi 2. Chain Grate

4. Fluidized Bed3. Pulverized

4

TYPE HEAT EXCHANGER (HE)1. HE Multitub untuk BBP. Harga BBM murah ⇒

ruang bakar dikurangi 35% + burner, untuk pengeringan teh,

2. HE Tubless dirancang untuk bahan bakar cair + burner ⇒ pelayuan daun tehburner ⇒ pelayuan daun teh

3. HE Benson, konstruksinya berbeda dengan HE Tubless, keduanya dirancang untuk bahan bakar cair + burner ⇒ pelayuan daun teh

4. HE Multitub ⇒ direkondisi sesuai rancangan awal untuk BBP

REKONDISI HE MULTITUB U/ CANGKANG SAWIT

1) Jarak roster ± 6 mm (G1)2) Ducting udara bersih untuk hindari cemaran asap pada

produk teh jadi. Pada saat pengumpan cangkang sawit timbul asap (G2)

3) Instalasi bahan bakar cangkang sawit (G3)– Blower untuk memasukan udara primer (oksigen)

Tekanan dalam ruang bakar meningkat

G1

G2

G3 G4

– Tekanan dalam ruang bakar meningkat– Sebagian panas keluar pada saat dilakukan pengumpan

cangkang sawit ke ruang bakar (G4)

REKONDISI HE MULTITUB UNTUK KAYU BAKAR• Membongkar & memeriksa kerusakan HE ⇒

overhoul (G2)• Memasang rooster dengan lubang udara : 1,5 – 2

cm (G3)• Memasang kisi-kisi pada saluran inlet udara

primer untuk pembakaran(G4)M k d i tid k di l k bl• Memasukan udara primer, tidak diperlukan blower, cukup oleh ID Fan.

• Tidak perlu saluran untuk mrngambil udara bersih.

G1G2 G3

G4

G5

5

PASOKAN DAN STOCK BAHAN BAKAR PADAT

o Pasokan cangkang sawit ⇒ limbah indutri kelapa sawit (Crude Palm Oil)

Cangkang Sawit

kelapa sawit (Crude Palm Oil).o Volume limbah: 7% produksi tandan segar

o 5% untuk proses pengolahan CPOo 2% dapat digunakan untuk pengolahan teh

o Bau minyak ⇒ berpotensi mencemari produk teh

BAHAN BAKAR CANGKANG SAWIT

Fiber Fiber

Fiber dan Cangkang < 2 mm

CangkangUkuran 5 – 30 mm

85,67%Cangkang

Ukuran < 5 mm

Cangkang < 2 mm14,33%

Hasil Analisa Cangkang Sawit

KETERANGAN BATOK MIX SABUT & BATOK KECIL

KAYU GMELINA

1. Kadar Air (% adb) 2,71 12,01 22,60

2. Kadar Abu/Ash (% adb) 2,15 7,63 1,87( ) , , ,

3. Volatile Master (% adb) 76,20 63,57 65,38

4. Fixed Carbon (% adb) 18,94 16,79 10,15

5. Calorific Value (Cal/gr adb) 5.300,00 4.253,00 3.684,00

6

Saat pengumpan Cangkang sawit, keluar asap, radiasi panas tinggi sehingga operator menggunakan helem

Sebagian besar abu (ash) sisa pembakaran cangkang sawit menjadi crinkle

Abu dari sisa pembakaran campuran kayu dan Cangkang sawit

Pasokan & Efisiensi Cangkang sawit• Rasio konsumsi cangkang sawit: 1,5 kg/kg teh jadi• Kebun teh 1000 ha, produktivitas 2500 kg teh jadi/ha,

membutuhkan cangkang sawit : 3,75 juta kg/tahun, dapat diperoleh dari kebun Kelapa sawit 2.159 ha, dengan produktivitas 18 ton tandan segar/ha/tahun.

• Jika harga cangkang sawit Rp.500,- ; biaya pemakaiang g g p , ; y pRp.50,-, ⇒ biaya energi termal Rp.825,-/kg teh jadi.

• Jika menggunakan BBM harga Rp.6.000,-/ liter, rasio konsumsi BBM 0,34 liter/kg teh jadi ⇒ biaya energi termal Rp.2.040,-/ kg teh jadi.

• Potensi efisiensi biaya Rp.1.215,- per kg teh jadi. • Penyempurnaan teknologi pembakaran: pulverized,

fluidized bed, dan Gasifikasi

7

BATUBARAMerupakan harga riil (tidak bersubsidi), palingmurahCadangan batubara Indonesia ± 38,9 milyartonProduksi batubara Indonesia 108,9 juta ton(th 2005), konsumsi dalam negeri 22,2 jutaton, dan ekspor sebesar 54,7 juta ton.Telah dikembangkan teknologi pembakaranbatubara dan model tungkuUkuran batubara harus > 2,5 cm ⇒ efisiensipembakaran. Batubara berdiameter < 2,5 cm:15 – 20 %.

Batubara Untuk Pengeringan Teh

PARAMETER Adaro Arutmin(TBI-100) (TBI-10)

Air Total, % a.r. 23 - 25 11,2Ai L b b % d b 14 16 5 2 Air Lembab, % a.d.b 14 - 16 5,2 Abu, % a.d.b. 1 12,1 Zat Terbang, % a.d.b. 43 - 44 42 Karbon Padat, % a.d.b. 37 - 39 39 - 42 Belerang, % a.d.b. 0,08 - 0,10 0,2 - 1 Nilai Kalor, kal/g a.d.b. 5.800 - 6.005 6.300 - 6.600

Hasil analisis & uji indrawi teh hijauDATE SUPPLIER GRADE GRAM % TOTAL

PRICE US$ HARGA

DALAM RP Pekoe2 80 0.27 PS 404 30 0.10 PS 402 50 0.17 CM 18 0.06 GP 5 0.02 SM 20 0.07

15-11-2006

Dr. A. Imron, PPTK

BT 20 0.07 Bahan SM/BT 35 0.12 Fann 21 0.07 Bubuk/Pwd 4 0.01 Tulang 17 0.06

300 1.00 0.97 8766

Keterangan hasil uji indrawi : Evaluation : C/3,2/43/c Leave app. : Cukup bagus, polesan cukup Cup Liq. : Hijau kekuning-kuningan, cerah, nice astringent. Aroma : Cukup bagus, tidak ada aroma asing/bt bara. Ampas : Hijau cerah.

8

Tahapan analisa

ayak

4,0 cm

Fraksi ke-1- 4 + 2,5 cm

Bongkahan+ 4,0 cm

Sampel

ybatubara

2,5 cm

0,9 cm

Halusan-0,9 cm

Fraksi ke-2- 2,5 + 0,9 cm

Pasokan & Efisiensi Batubara• Rasio konsumsi batubara, teh hijau: 1 kg/per kg teh

jadi, teh hitam: 0,6 kg/kg teh jadi. Jika nilai batubara Rp.500,- & biaya operasional Rp.50,-, maka biaya energi termal teh hitam Rp.330,-/kg teh jadi.

• Rasio konsumsi IDO 0,34 liter/kg teh jadi, harga IDORp 6 000 /liter maka biaya energi termal Rp 2 040Rp.6.000,-/liter maka biaya energi termal Rp.2.040,-/kg teh jadi.

• Efisiensi biaya energi termal Rp.1.710,- / kg teh jadi.• Perlu kerjasama para pengolah teh untuk

membangun system stock batubara• Perlu kerjasama dengan pengolah briket batubara

sebagai penampung batubara yang berdimensi < 25 mm

Sistem Pengumpan continue untuk Batubara

Sirocco Oldbury Chain Grate Stoker

Sirocco S.C.D. Air Heater fitted with “Sirocco

Oldbury Chain Grate Stoker

9

HASIL MONITORING EMISI GAS BUANGPADA UJI COBA TANGGAL 13 JUNI 2005

URAIANPENYALAAN (10.05–10.46

WIB)

PROSES (10.46–23.10

WIB)

PEMADAMAN (23.10–23.06

WIB)Suhu gas buang (OC) 56 86 68K d CO 3 2 106 92 1772Kandungan COx (mg/m3) 2.106 92 1772Kandungan NOx (mg/m3) 15 23 30Kadar SOx (mg/m3) 25 28 25Density Jelaga 1,75 0,58 0,50

Menurut peraturan PemerintahSOx harus kurang dari : 800 mg/m3 NOx harus kurang dari : 1000 mg/m3

KAYUo Efektivitas kayu bakar tergantung tingkat kekeringan.

Panas yang terpakai pada kayu basah < kayu keringo Panas dari hasil pembakaran kayu :

1) Mengeringkan air yang tekandung dalam kayu2) Mengeringkan material (teh)

o Kadar kayu akan turun secara alamiah akibato Kadar kayu akan turun secara alamiah akibat sirkulasi udara horisontal & vertikal di gudang (kasus India) :

Tiga minggu turun dari 50% menjadi 30%Enam minggu turun dari 50% menjadi 20%Tiga bulan turun dari 50% menjadi 14%

o Air hujan tidak meberikan dampak terlalu berat pada peningkatan kadar air Kayu

Nilai Kalori (Calorific Value) Kayu Pada Berbagai Tingkat Kadar Air

Moisture (%)

Gross Calorific Value (BTUs/Lb)

Net Calorific Value (BTUs/Lb)

0 8.000 7.43010 7.200 6.58110 7.200 6.58115 6.800 6.14820 6.400 5.733

30 5.600 4.88540 4.800 4.03650 4.000 3.188

10

Hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan kayu sbg bahan bakar• Kayu dengan kadar air yang tinggi

dapat mendorong terjadinya korosi lebih cepat pada heat exchanger (pipa api) dan cerobongp ) g

• Kayu harus di potong sekitar 12 – 18 inch & maksimum diameter 6 inch

• Dalam kondisi normal 0,8 lbs kayu dapat untuk megeringkan 1 lb of made tea

SUCCESS STORY• PTPN IX• PTPN XII, • PT. Tambi, • PT. Tatar Anyar

KEBUTUHAN LUAS TANAMAN ENERGI

• Sumber kayu bakar, dapat diketahui bahwa untuk

• Kebun teh 1000 ha :P d kti it 2 500 k t h j di h– Produktivitas 2.500 kg teh jadi per ha per tahun, membutuhkan tanaman energi 16 Ha atau 1,6%.

– Produktivitas 3.500 kg teh jadi per ha per tahun, membutuhkan tanaman energi 175 ha atau 17,5%

11

Pasokan & Efisiensi Kayu• Realisasi peranan biaya bahan bakar

Solar/IDO tahun 2006 dan 2007 (s.d. Mei 2007) masing-masing sebesar 49,99% (atau Rp.1.691,-/kg teh jadi) dan 53,49% (atau Rp.1.735,-/ kg teh jadi). Jik S l /IDO di ti d b h b k• Jika Solar/IDO diganti dengan bahan bakar kayu, biaya energi termal tersebut dapat menurun menjadi sekitar Rp.550,- per kg teh jadi.

• Potensi efisiensi biaya energi termal jika menggunakan kayu bakar sekitar Rp.1.000,-per kg teh jadi

SARAN PENGEMBANGAN KAYU ENERGI

A. mearensii, Eucalyptus sp, Mindi (Melia azedarach L.) dan Gmelina arborea cocok dit t k k b t h d h h

Jenis tanaman harus beragam dengan mengutamakan tanaman cepat tumbuh (Fast Growing Species) dan tamanan pengikat N dari udara (Nitrogen Fixing Tree), dengan nilai kadar kalori tinggi, antara lain :

ditanaman untuk perkebunan teh daerah menengah & tinggiA. mangium : ditanaman untuk perkebunan dataranrendah. Mindi (Melia azedarach L.) : ditanam sebagai wind breakerGmelina arboria : ditanam di dataran mrendah dan medium terdapat di perkebunan Parakan Salak

Acasia mearensii

Tanaman NFT,dapat ditanam secara koloniatau sebagai pohon pelin-pohon pelindung semen-tara di daerah yang sering terserang

embun beku (frost)

12

Eucalyptus sp

Eucalyptus di Megawati, ditanaman monokultur terdapat tiga jenis.

Eucalyptus spditanam di lahan yang jauh dari kebun teh

PRODUKSI KAYU UMUR (Tahun)

JML TEGAKAN (Phn/ha)

DIAMATER BATANG (cm)

TINGGI PHN (m) (m3/ha) (m3/ phn

2 680 5 5,0 4 0,006 4 560 13 14,0 48 0,086

Riap Pertumbuhan & Produksi Eucalyptus deglupta

6 440 22 24,0 176 0,400 8 340 26 30,0 239 0,703 10 250 30 34,0 260 1,040 12 200 34 38,0 291 1,455 14 175 37 41,0 315 1,800 16 165 41 44,0 375 2,273 18 180 44 47,0 444 2,467 20 160 46 49.5 502 3,138

Gmelina arborea

13

Tanaman Mindi Umur 4 Tahun

Tanaman Mindi berumur 7 bulan asal bibit berpolibag ( Plances ) dan di Wiwil dengan baik

Tanaman Mindi Umur 1 Tahun

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

LANDASAN TEORI

PENGERINGAN DAN PEMBAKARAN PENGERINGAN DAN PEMBAKARAN (COMBUSTION)

14

REAKSI KIMIA PEMBAKARAN (COMBUSTION)

CXHYSZ (komplek) + (32/12)xO2 + (32/4)yO2 + (32/32)zO2 = (44/12)xCO2+ (18/2)yH2O+ (64/32)zSO2+ VM + Ash(64/32)zSO2+ VM + Ash

Keterangan :x : Berat Carbon (lb) per lb bahan bakary : Berat Hidrogen (lb) per lb bahan bakarx : Berat Sulfur (lb) per lb bahan bakar

PEMBAKARAN (COMBUSTION)

• Membakar 1 lb Carbon perlu Oksigen 32/12 = 2,67 lb. Oksigen di udara 23,2% ⇒ Volume udara yang diperlukan : 2,67/0,232 lb = 11,5 lb

• Membakar 1 lb Hidrogen perlu Oksigen : 32/4 lb = 8 lb ⇒Volume udara : 8/0,232 lb = 34,5 lb

• Membakar 1 lb Sulfur perlu Oksigen : 32/32 lb = 1 lb ⇒Volume udara : 1/0,232 lb = 4,31 lb

• Untuk membakar (X+Y+Z) lb bahan bakar = (11 5X +• Untuk membakar (X+Y+Z) lb bahan bakar = (11,5X + 34,5Y +4,31Z) lb udara

• Dalam pembakaran bahan bakar akan dihasilkan : – 1 lb Carbon ⇒ kabon dioksida 44/12 = 3,67 lb– 1 lb Hydrogen ⇒ air 18/2 = 9 lb– 1 lb Sulfur ⇒ sufur dioksida 64/32 = 2 lb

• Udara selain mengandung Oksigen juga mengandung Nitrogen 0,768 lb per pound udara, sehingga dalam pembakaran juga dihasilkan Nitrogen Oksida

Diagram aliran udara bersih panas HE Produksi GEM Forging Private Ltd.

15

Satuan Energy• btu : British Thermal Unit = jumlah panas yang

diperlukan untuk meningkatkan suhu (temperatur) satu pound (lb) air satu derajat Fahrenheit dari 39,1O dengan tekanan normal dan density maximumdan density maximum.

• 1 btu = 1.055 joule ; 1 cal = 4,18605 joule ;• 1 btu = 252 cal ; 1 kwh = 3,6 x 106 joule • gln = gallon ⇒ 1 gln = 4,546 ltr • lb = pound ⇒ 1 pound = 0,454 kg • 1 kg = 2,2046 pound (lb)

Spesifikasi Teknis HE Produksi GEM Forging Private Ltd.