TEKNIK PEMBAKARAN DAN BAHAN BAKAR(HMKB 879)

DOSEN: Apip Amrullah,ST.,M.Eng

PRODI TEKNIK MESINUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURA

BANJARBARU2010

BERBAGAI MACAM BAHAN BAKAR

Bahan bakar yang digunakan di dalamketel uap pada umumnya di klasifikasikan sebagai berikut:A. Bahan bakar Padat

kayu, sampah, ampas tebu, kulit kelapa, kulit biji teh, dan lain-lain Macam-macam Batubara: turf atau peat atau lignite, batubara coklat,

steam coal, gas coal atau batubara gemuk, cooking coal, second admiralty coal (batubara untuk menempa besi), first admiralty coal (batu bara setengah kurus) atau house-hold coal, batu bara kurus, dan antrasit (anthracite)

Macam-macam kokas: gas cokes, high furnace cokes, casting cokes.B. Bahan bakar Cair

Berbagai jenis minyak bakarC. Bahan bakar Gas

Gas alam Gas bumi Gas rawa

D. Bahan Bakar Nuklir

A. Bahan Bakar PadatBahan bakar yang terdapat di bumi kita ini berasal dari zat-zat organik. Bahan bakar padat mengandung unsur-unsur antara lain: zat arang atau Karbon (C), Hidrogen (H), zat asam atau oksigen (O), zat lemas atau Nitrogen (N), Belerang (S), Abu dan Air, yang kesemuanya terikat dalam satu persenyawaan kimia.

MACAM-MACAM BAHAN BAKAR PADAT DAN SIFAT-SIFATNYA

Bila di dalam 1 kilogram bahan bakar yang terdiri dari C kg Karbon, H kilogram Hidrogin, O kg Oksigen, N kg Nitrogen, S kg Belerang, A kg Abu, W kg Air, maka dapat dihitung nilai pembakaran atau heating Value dari bahan bakar tersebut, yaitu jumlah panas yang dihasilkan dari pembakaran yang sempurna dari 1 kg bahan bakar yang dimaksud, berdasarkan rumus-rumus sebagai berikut :

QHigh= 33915 C + 144033 ( H - O/8 ) + 10468 S Kilojoule/ kgQlow= 33915 C + 121423 (H-O/8) + 10468 S – 2512 (W+ 9 x O/8)

Dimana :QHigh= Nilai pembakaran tertinggi atau highest heating value yang dalam hal ini uap air yang terbentuk dari hasil pembakaran dicairkan dahulu, sehingga panas pengembunannya turut dihitung serta dinilai sebagai panas pembakaran yang terbentuk.

QLow= Nilai pembakaran terendah atau lowest heating value, uap air yang terbentuk dari hasil pembakaran tidak perlu dicairkan lebih dahulu, sehingga panas pengembunannya tidak ikut serta untuk diperhitungkan sebagai panas pembakaran bahan bakar tersebut.

Disponible Hydrogen atau Hidrogen bebas:Adalah Kandungan hidrogen di dalam bahan bakar, yang tidak terikat oleh oksigen yang ada dalam bahan bakar tersebut.Dari persamaan didapat bahwa 1 kg oksigen akan mengikat 4/32 kg Hidrogen atau Okg Oksigen akan mengikat (4/32) x O kg Hidrogen atau O/8 kg Hidrogen

Sehingga bila didalam 1 kg bahan bakar terdapat H kg Hidrogen dan O kg Oksigen, maka jumlah Hidrogen yang terikat oleh Oksigen adalah sebanyak O/8 kg sedangkan jumlah Hidrogen yang bebas atau disponsible Hidrogen adalah sebanyak (H – O/8) kg“Jumlah Disponsible Hidrogen sangat berpengaruh terhadap harga dari Nilai Pembakaran atau Heating Value”.

CONTOH :Batu bara bukit asam mempunyai komposisi sebagai berikut:

Carbon :63,5 % Hidrogen : 5,8% Oksigen : 15,2%Sulfur : 0,5% Nitrogen : 1% Air :9 % Abu : 5%

Hitunglah HHV dan LHV nya

Jawab:

Qhigh= 33915 x 0,635 + 144033 x (0,058 - 0,152/8) + 10468 x 0,005= 27205 Kilojoule/kgQlow= 33915 x 0,635 + 121423 x (0,058 - 0,152/8) + 10468 x 0,005- 2512x ((0,09+9(0,152/8))= 25668 Kilojoule/kg

SIFAT-SIFAT BAHAN BAKAR PADAT YANG BERUPA BATUBARA

A. Kandungan zat-zat yang mudah menguap (Volatile matter)Didalam bahan bakar padat, terkandung sejumlah zat-zat atau gas-gas yang mudah menguap, yang atara lain terdiri dari Hidrogen dan Zat-zat air arang (CH₄ methan; C₂H₆ ethan; C₂H₂ acetylen; C₂H₄ aethylen; dan sebagainya).Zat-zat atau gas-gas yang mudah menguap tersebut akan terbakar segera setelah bercampur dengan udara pembakar pada temperatur yang tinggi sekitar 1200⁰C atau 1473 K.

B. Temperatur pencetus (flashing temperatur)Menyatakan temperatur pada saat panas reaksi yang dihasilkan sama dengan jumlah panas yang dibuang. Misal bahan bakar yang bersinggungan dengan udara panas yang melebihi atau sama dengan temperatur pencetusan dan sama sekali tidak ada panas yang dibuang atau tidak ada pertukaran panas sama sekali, maka dalam keadaan demikian, bahan bakar tersebut dapat terbakar.

C. Temperatur Penyalaan (Ignition Temperatur)Adalah temperatur pada saat bahan bakar padat atau cair akan terbakar,

setelah menguapkan zat-zat penguapnya. Pada umunya temperatur penyalaan makin tinggi bila susunan bahan bakar makin sederhana. Gas-gas yang terbentuk setelah proses distilasi kering, gas-gas tersebut mengandung banyak Hidrogen dan bahkan bila gas-gas distilasi tersebut mengandung H₂ akan terbakar pada temperatur yang tinggi, dan pembakaran akan berlangsung sempurna dan cepat bila terdapat cukup banyak udara yang tersedia untuk pembakaran.D. Kecepatan Pembakaran

Jika batubara dipanasi sampai 450⁰C atau 723 K, maka pertama-tama akan menguap semua kandungan uap airnya, disusul kemudian dengan penguapan dari zat-zat penguap. Penguapan uap air dan zat-zat penguap tersebut tergantung dari besar kecilnya butiran-butiran bahan bakar, akan berlangsung kira-kira lima menit.

E. Ukuran-ukuran Butiran BatubaraUkuran-ukuran butiran batubara diklasifikasikan sebagai berikut:a. Bongkahan batubara : lebih besar dari 80mmb. Butiran I :antara 80-50 mmc. Butiran II : antara 50-30 mmd. Butiran III : antara 30-20 mme. Butiran IV : antara 20-10mmf. Butiran V :antara 10-5 mmg. Batubara pasir : lebih kecil dari 5 mmh. Serbuk batubara : lebih kecil dari 0,075 mm (atau 75 mikron)Makin kecil butirannya, makin cepat pembakarannya

C. Kecenderungan Untuk MenggumpalYang dimaksud dengan kecenderungan untuk menggumpal dari sesuatu macam batubara, adalah sifat untuk melunak dan saling menggumpal antara butiran-butiran Kokas yang tertinggal setelah berlangsungnya proses penguapan (penguapan air dan zat zat penguap atau volatile matter, atau disebut juga proses distilasi)

F. Kadar AbuKadar abu didalam batubara dapat diturunkan dengan jalan

mencucinya. Bongkahan-bongkahan batubara yang besar-besar lebih banyak mengandung abu. Untuk memperkecil kadar abunya, maka bongkahan-bongkahan batubara diremukan dan dicuci. Kadar abu yang tinggi di dalam batubara tidak mempengaruhi proses pembakaran batubara itu sendiri, namun dapat memperbesar kerugian-kerugian yang disebabkan adanya bahan bakar yang terbuang bersama-sama dengan abu, lagi pula sehabis pembakaran berlangsung, dapat menimbulkan kerak-kerak abu. Disamping itu kadar abu yang tinggi dalam batubara akan mempersulit penyalaan batubara tersebut.

Kemungkinan mencairnya abu pertama-tama tergantung dari susunan abu itu sendiri. Untuk itu prlu diketahui indeks pencairan atau melting index dari batubara itu sendiri, yaitu perbandingan antara (SiO₂ + Al₂O₃) dengan (Fe₂O₃ +CaO + MgO)

Makin tinggi harga indeks pencairan abu, makin tinggi pula temperatur melunaknya abu. Dengan indeks pencairan abu= 0 temperatur melunaknya abu sekitar 1000⁰C atau 1273 K. Sedangkan dengan indeks pencairan abu = 12, maka temperatur melunaknya abu sekitar 1400⁰C atau 1673 K.

G. Kadar airKadar air didalam batubara menjadi bertambah pada saat proses

pencucian batubara sehabis penambangannya. Bertambahnya kadar air di dalam batubara juga dapat disebabkan karena pemnimbunan batubara di udara terbuka, atau bila butiran-butiran batubaranya makin halus. Jumlah kadar air dan abu di dalam batubara akan menurunkan niali pembakaran (heating Value) dari batubara tersebut.

H. Sifat membara Sendiri dan Merusak sendiri (Broeien)Proses merusak dengan sendirinya, berlangsung karena batubara

itumpuk/ ditimbun atau dionggokan secara terbuka di udara bebas untuk jangka waktu yang cukup lama. Hal ini terjadi karena kandungan zat arang atau karbon (C) dan Hidrogen (H) menyusut, sedangkan zat asam (O) justru bertambah, yang disebabkan proses oksidasi secara perlahan-lahan antara udara bebas disekitarnya dengan tumpukan timbunan batubara tersebut, yang berlangsung dalam waktu yang cukup lama.

I. Kemungkinan Penggerusan batubara (Grindability)Untuk pembakaran batubara serbuk, diperlukan waktu hanya beberapa detik. Untuk itu butiran-butiran batubara harus mempunyai bidang singgung yang cukup luas dengan udara pembakar, sehingga pada saat disemburkan ke dalam tungku harus dalam keadaan halus.