Boiler adalah sebuah bejana tertutup yang berfungsi untuk mengubah wujud suatu fluida dari cair menjadi gas. Perubahan wujud tersebut terjadi karena penambahan kalor. Kalor yang
ditambahkan dapat diperoleh dengan cara pembakaran bahan bakar fosil maupun non fosil, reaksi inti atom ataupun merupakan gas buang dari sisa ekspansi turbin gas.
Sampai dengan saat ini, secara umum dikenal dengan dua macam jenis boiler, yaitu fire tube boiler boiler pipa api dan water tube boler boiler pipa air. Water tube boiler
mempunyai efisiensi lebih tinggi daripada fire tube boiler, khususnya yang membutuhkan panas tinggi tekanan tinggi. Oleh karena itu, boiler jenis ini banyak digunakan oleh industri
yang dalam prosesnya membutuhkan tekanan tinggi. http:kampongpergam.wordpress.comtagboiler,2010
Proses pemanasan air untuk mendapatkan steam merupakan proses yang sangat umum dilakukan. Secara termodinamika, cukup dengan menaikkan suhu air tersebut hingga
mencapai titik yang diinginkan, hal ini dibutuhkan energy untuk menaikkan suhu sehingga merubah fase dari liquid menjadi fase gas. Contoh yang sederhana mengenai ini adalah alat
kettle boiler. Faktor teknis dan ekonomi yang sangat diperhatikan untuk menghasilkan steam dengan tekanan yang diinginkan adalah seberapa kecil energy yang dibutuhkan untuk
mendapatkan steam yang sesuai. Elonka,1982
1.2. Permasalahan
1. Berapakah nilai kalori batubara yang sesuai digunakan untuk menghasilkan steam
yang maksimal pada boiler jenis pipa air Water Tube Boiler . 2.
Bagaimana pengaruh nilai kalori batubara terhadap nilai steam yang dihasilkan oleh boiler jenis pia air Water Tube Boiler
1.3. Pembatasan Masalah
1. Boiler yang digunakan jenis boiler pipa air WaterTube Boiler
Universitas Sumatera Utara
2. Penelitian dilakukan di PT. Sinar Mas Agro Resources and Technology Tbk.
3. Alat yang digunakan untuk mengukur kalori batubara adalah Parr oxygen Bomb
Calorimeter 6400
1.4. Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui pengaruh nilai kalori batubara terhadap steam boiler yang dihasilkan oleh boiler jenis pipa air Water Tube Boiler
1.5. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi tentang penggunaan Parr Oxygen Bomb Calorimeter 6400 . 2. Memberikan informasi range kalori batubara yang sesuai digunakan untuk boiler
jenis pipa air Water Tube Boiler
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini berupa eksperimen laboratorium. Ada beberapa tahapan penelitian. 1.
Tahap pertama adalah penyiapan batubara, dihaluskan , dan diayak dengan menggunakan saringan atau ukuran partikel serbuk 18 mm.
2. Tahap kedua adalah proses analisa nilai kalori batubara dengan menggunakan
Parr Oxygen Bomb Calorimeter 6400 sehingga di peroleh beberapa range batu bara yang dihasilkan oleh batu bara yang berbeda
3. Tahap ketiga mengamati pengaruh dari kalori batubara terhadap steam yang
dihasilkan oleh boiler.
Variabel yang digunakan adalah :
Vriabel tetap a.
Berat serbuk batubara setelah dihaluskan g b.
Ukuran partikel serbuk batubara mm
Variabel bebas
a. Nilai kalori Batubara kalg
Universitas Sumatera Utara
b. Suhu Steam Boiler °C
c. Tekanan Bar
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium PT.SinarMas Agro Resources and Technology , Tbk
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Batubara
Batu bara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan
dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hydrogen dan oksigen.Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika
dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk.Analisis unsur memberikan rumus formula empiris seperti C
137
H
97
O
9
NS untuk bituminus dan C
240
H
90
O
4
NS untuk antrasit.
Gambar 2.1 Rumus bangun batubara USGS, 2012
Reaksi pembentukan batubara dapat diperlihatkan sebagai berikut : 5C
6
H
10
O
5
C
20
H
22
O
4
+ 3CH
4
+ 8H
2
O + 6CO
2
+ CO Cellulosa
lignit gas metana air Sukandarrumidi,2006
Universitas Sumatera Utara
Pembentukan batu bara memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada era-era tertentu sepanjang sejarah geologi. Zaman Karbon, kira-kira 340 juta tahun
yang lalu jtl, adalah masa pembentukan batu bara yang paling produktif dimana hampir seluruh deposit batu bara black coal yang ekonomis di belahan bumi bagian utara
terbentuk.
Pada Zaman Permian, kira-kira 270 jtl, juga terbentuk endapan-endapan batu bara yang ekonomis di belahan bumi bagian selatan, seperti Australia, dan berlangsung terus
hingga ke Zaman Tersier 70 - 13 jtl di berbagai belahan bumi lain. Krevelen ,1993
Coal gasification adalah sebuah proses untuk mengubah batu bara padat menjadi gas batu bara yang mudah terbakar combustible gases, setelah proses pemurnian gas-gas
ini karbon monoksida CO, karbon dioksida CO
2
, hydrogen H, metan CH
4
, dan nitrogen N
2
– dapat digunakan sebagai bahan bakar. hanya menggunakan udara dan uap air sebagai reacting-gas kemudian menghasilkan water gas atau coal gas, gasifikasi secara
nyata mempunyai tingkat emisi udara, kotoran padat dan limbah terendah.
Tetapi, batu bara bukanlah bahan bakar yang sempurna. Terikat di dalamnya adalah sulfur dan nitrogen, bila batu bara ini terbakar kotoran-kotoran ini akan dilepaskan ke
udara, bila mengapung di udara zat kimia ini dapat menggabung dengan uap air seperti contoh kabut dan tetesan yang jatuh ke tanah seburuk bentuk asam sulfurik dan nitrit,
disebut sebagai hujan asam. Disini juga ada noda mineral kecil, termasuk kotoran yang umum tercampur dengan batu bara, partikel kecil ini tidak terbakar dan membuat debu
yang tertinggal di coal combustor, beberapa partikel kecil ini juga tertangkap di putaran combustion gases bersama dengan uap air, dari asap yang keluar dari cerobong beberapa
partikel kecil ini adalah sangat kecil setara dengan rambut manusia.
Sulfur adalah zat kimia kekuningan yang ada sedikit di batu bara, pada beberapa batu bara yang ditemukan di Ohio, Pennsylvania, West Virginia dan eastern states lainnya,
sulfur terdiri dari 3 sampai 10 dari berat batu bara, beberapa batu bara yang ditemukan di Wyoming, Montana dan negara-negara bagian sebelah barat lainnya sulfur hanya sekitar
1100ths lebih kecil dari 1 dari berat batu bara. Penting bahwa sebagian besar sulfur ini dibuang sbelum mencapai cerobong asap.
Satu cara untuk membersihkan batu bara adalah dengan cara mudah memecah batu bara ke bongkahan yang lebih kecil dan mencucinya. Beberapa sulfur yang ada sebagai
Universitas Sumatera Utara
bintik kecil di batu bara disebut sebagai pyritic sulfur karena ini dikombinasikan dengan besi menjadi bentuk iron pyrite, selain itu dikenal sebagai fools gold” dapat dipisahkan
dari batu bara. Secara khusus pada proses satu kali, bongkahan batu bara dimasukkan ke dalam tangki besar yang terisi air , batu bara mengambang ke permukaan ketika kotoran
sulfur tenggelam. Fasilitas pencucian ini dinamakan coal preparation plants yang membersihkan batu bara dari pengotor-pengotornya. Geankoplis,2003
Tidak semua sulfur bisa dibersihkan dengan cara ini, bagaimanapun sulfur pada batu bara adalah secara kimia benar-benar terikat dengan molekul karbonnya, tipe sulfur
ini disebut organic sulfur, dan pencucian tak akan menghilangkannya. Beberapa proses telah dicoba untuk mencampur batu bara dengan bahan kimia yang membebaskan sulfur
pergi dari molekul batu bara, tetapi kebanyakan proses ini sudah terbukti terlalu mahal, ilmuan masih bekerja untuk mengurangi biaya dari prose pencucian kimia ini.
Kebanyakan pembangkit tenaga listrik modern dan semua fasilitas yang dibangun setelah 1978 — telah diwajibkan untuk mempunyai alat khusus yang dipasang untuk
membuang sulfur dari gas hasil pembakaran batu bara sebelum gas ini naik menuju cerobong asap. Alat ini sebenarnya adalah flue gas desulfurization units, tetapi banyak
orang menyebutnya scrubbers — karena mereka men-scrub menggosok sulfur keluar dari asap yang dikeluarkan oleh tungku pembakar batu bara. Smith,1959
2.1.1 Materi pembentuk batu bara
Hampir seluruh pembentuk batu bara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batu bara dan umurnya menurut Diessel 1981 adalah sebagai berikut:
a.
Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat
sedikit endapan batu bara dari perioda ini. b.
Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga.
Sedikit endapan batu bara dari perioda ini. c.
Pteridofita, umur Devon Atas hingga Karbon Atas. Materi utama pembentuk batu
bara berumur Karbon di Eropa dan Amerika utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
d.
Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah.
Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah resin tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan
glossopteris adalah penyusun utama batu bara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
Universitas Sumatera Utara
e.
Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah
yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.
Wahyudiono,2003
2.2 Batu bara di Indonesia
Di Indonesia, endapan batu bara yang bernilai ekonomis terdapat di cekungan Tersier, yang terletak di bagian barat Paparan Sunda termasuk Pulau Sumatera dan Kalimantan,
pada umumnya endapan batu bara ekonomis tersebut dapat dikelompokkan sebagai batu bara berumur Eosen atau sekitar Tersier Bawah, kira-kira 45 juta tahun yang lalu dan
Miosen atau sekitar Tersier Atas, kira-kira 20 juta tahun yang lalu menurut Skala waktu geologi.
Batu bara ini terbentuk dari endapan sisa tumbuhan dan fosil pada iklim purba sekitar khatulistiwa yang mirip dengan kondisi kini. Beberapa diantaranya tegolong kubah
gambut yang terbentuk di atas muka air tanah rata-rata pada iklim basah sepanjang tahun. Dengan kata lain, kubah gambut ini terbentuk pada kondisi dimana mineral-mineral
anorganik yang terbawa air dapat masuk ke dalam sistem dan membentuk lapisan batu bara yang berkadar abu dan sulfur rendah dan menebal secara lokal. Hal ini sangat umum
dijumpai pada batu bara Miosen. Sebaliknya, endapan batu bara Eosen umumnya lebih tipis, berkadar abu dan sulfur tinggi. Kedua umur endapan batu bara ini terbentuk pada
lingkungan lakustrin, dataran pantai atau delta, mirip dengan daerah pembentukan gambut yang terjadi saat ini di daerah
timur Sumatera dan sebagian besar Kalimantan.Sukandarrumidi,2006
Kualitas batubara adalah sifat fisika dan kimia dari batubara yang mempengaruhi potensi kegunaannya. Kualitas batubara ditentukan oleh maseral dan mineral matter
penyusunnya, serta oleh derajat coalification rank.
Umumnya, untuk menentukan kualitas batubara dilakukan analisa kimia pada batubara yang diantaranya berupa analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis
proksimat dilakukan untuk menentukan jumlah air moisture, zat terbang volatile matter, karbon padat fixed carbon, dan kadar abu ash, sedangkan analisis ultimat dilakukan
untuk menentukan kandungan unsur kimia pada batubara seperti : karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, unsur tambahan dan juga unsur jarang.
Universitas Sumatera Utara
Kualitas batubara ditentukan dengan analisis batubara di laboraturium, diantaranya adalah analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis proksimat dilakukan untuk
menentukan jumlah air, zat terbang, karbon padat, dan kadar abu, sedangkan analisis ultimat dilakukan untuk menentukan kandungan unsur kimia pada batubara seperti :
karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, unsur tambahan dan juga unsur jarang. Kualitas batubara ini diperlukan untuk menentukan apakah batubara tersebut
menguntungkan untuk ditambang selain dilihat dari besarnya cadangan batubara di daerah penelitian.
2.3 Sumberdaya batu bara
