98,5 dan efisiensi boiler 81 sampai 85, di samping itu pembakaran sistem fluidisasi berlangsung pada suhu pembakaran relatif rendah 800 – 950
C akibatnya emisi NO
x
yang rendah. Hal ini dapat dilihat sebagai akibat sentuhan langsung sangat efektif antara gas dan partikel padat.
Selanjutnya Anthony dalam Patumsawad [10] menyatakan teknologi pembakaran sistem fluidisasi telah menunjukkan teknologi yang unggul mampu
membakar praktis sembarang bahan bakar campuran dengan emisi rendah. Saxena dan Jotshi dalam Patumsawad [10] mengemukakan keunggulan ruang bakar sistem
fluidisasi dibanding dengan ruang bakar konvensional meliputi ruang bakar kompak, desain sederhana, efektif penggunaan secara luas untuk bermacam-macam bahan
bakar, suhu relatif merata dan berkemampuan menurunkan emisi nitrogen oksida NO
x
serta sulfur dioksida. Sistem fluidisasi dapat mempergunakan hampir semua bahan bakar padat,
semi-padat atau cairan tanpa menggunakan suplemen bahan bakar, sepanjang nilai kalor yang tersedia mampu memanaskan bahan bakar, mengurangi kelembaban bahan
bakar, dan serta memanaskan awal udara pembakaran.
2.2. Sifat-Sifat Batubara dan Sekam Padi
Perkiraan cadangan batubara di Indonesia merupakan sumber energi dengan cadangan sumber energi terbesar, yaitu 137,2 x 10
9
SBM Setara Barel Minyak, tetapi penggunaannya masih sangat sedikit. Bila dilihat dari rasio cadangan dibagi
produksi RP Ratio maka batubara masih mampu untuk digunakan selama lebih
Universitas Sumatera Utara
dari 500 tahun. Sedangkan gas alam dan minyak bumi mempunyai RP Ratio masing-masing sebesar 43 tahun dan 16 tahun. Oleh karena itu, diperkirakan bahwa
di masa depan batubara mempunyai peran yang besar sebagai penyedia energi nasional. Tabel 2.1 menampilkan cadangan dan produksi beberapa sumber energi di
Indonesia. Tabel 2.1 Potensi Teknis Beberapa Sumber Energi [11]
Sumber Energi Produksi
10
9
SBM Cadangan
10
9
SBM Batubara
Gas Alam Minyak Bumi
0,24 0,55
0,58 137,2
23,9 9,1
Dari Tabel 2.2 tampak bahwa 59,00 batubara Indonesia adalah jenis Lignit yang merupakan batubara peringkat rendah. Pada umumnya batubara lignit
mengandung uap air, sulfur, karbon tertambat dan abu dengan kadar yang relatif tinggi sehingga nilai kalor dari batubara ini menjadi rendah 5.000 kkalkg.
Tabel 2.2 Cadangan Batubara Berdasarkan Tingkat Kualitas [12]
Jenis Batubara Cadangan
Antrasit Bituminus
Sub Bituminus Lignit
0,50 13,80
27,00 59,00
Sifat-sifat mekanis batubara, seperti: kekuatan, kekerasan, kemampuan giling grindability, jauh lebih baik dibandingkan dengan biomassa atau sekam padi. Hal
Universitas Sumatera Utara
ini dapat dipahami karena batubara pada dasarnya termasuk batuan organik. Batubara memiliki densitas yang lebih tinggi dan termasuk sebagai material yang berongga
porous. Sifat-sifat termal batubara, yang meliputi nilai kalor, kapasitas panas dan konduktifitas termal, dan juga mempunyai harga yang lebih tinggi dibandingkan
dengan sekam padi. Menurut Natarajanj et.al [13] mengemukakan bahwa dibandingkan batubara,
sifat dan karakteristik bahan bakar sekam padi lebih kompleks serta memerlukan persiapan dan pemrosesan yang lebih khusus. Sifat dan karakteristik meliputi densitas
yang kecil sekitar 122 kgm
3
, jumlah abu hasil pembakaran berkisar antara 16-23 dengan kandungan silika sebesar 95. Titik lebur yang rendah disebabkan oleh
kandungan alkali dan alkalin yang relatif tinggi. Kandungan air moisture pada biomassa umumnya lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar fosil, akan tetapi
kandungan air pada sekam padi relatif kecil karena sekam padi merupakan kulit padi yang kering sisa proses penggilingan. Sekam padi mempunyai panjang sekitar 8-10
mm dengan lebar 2-3 mm dan tebal 0,2 mm. Bahan bakar sekam padi mempunyai kandungan zat volatil yang tinggi high-
volatile matter sekitar 59,7 sedangkan bahan bakar batubara hanya mempunyai 41,3. Energi konversi yang dihasilkan lebih banyak berasal dari zat volatil ini
dibandingkan dengan bara api solid residue biomassa. Uap air adalah komponen zat volatil pertama yang muncul sesaat setelah suhu
mencapai 100 C untuk rentang suhu operasi sampai 600
C. Selanjutnya, komponen H
2
, CO, dan CO
2
akan terbentuk bersamaan dengan formasi hidrokarbon dalam
Universitas Sumatera Utara
jumlah yang banyak seperti CH
4
sampai tar. Biasanya, jelaga soot akan terbentuk selama proses divolitisasi sehingga elemen N dan S akan muncul dalam bentuk NH
3
, HCn, CH
3
CN, H
2
S, COS dan CS
2
. Kalau terjadi ketidaksempurnaan pembakaran sebagai akibat cepatnya evolusi zat volatile akan mengakibatkan deposisi tar, formasi
dioxin di backpass, terutama atmosfir seperti NO
x
, CO, SO
2
dan N
2
O. Tabel 2.3 menampilkan komposisi kimia dan sifat-sifat beberapa bahan bakar padat.
Tabel 2.3 Komposisi Kimia dan Sifat-Sifat Bahan Bakar Padat [14]
Fuel Wood
tip Bark Palm
Fibre Palm
shell PalmEFB Rice
husk Coal Berau
Mvb Coal LHV air dry
MJkg 17.86
17.99 17.61
16.98 16.40
13.94 25.77
30.91 Total moisture
wt 22.5
19.3 12.0
13.7 8.0
10.5 23.5
not measured Proximate
analysis Moisture
Volatile matter
Fixed carbon Ash
wt wt
wt wt
6.5 77.8
15.3 0.4
6.4 68.9
22.3 2.4
6.9 66.3
20.9 5.9
13.0 66.1
19.2 1.7
5.9 71.7
18.6 3.8
9.6 59.7
15.8 14.9
6.8 41.3
48.1 3.8
1.7 28.6
61.3 8.5
Ultimate analysis C
H Obalance
N Stotal
Scombustible
Sincombustible Ash
wt wt
wt wt
wt wt
wt wt
51.3 6.07
42.15 0.08
0.01 0.01
0.01 0.4
51.4 5.85
39.82 0.33
0.02 0.01
0.02 2.6
49.5 5.88
37.10 1.12
0.10 0.01
0.10 6.4
52.7 5,66
39.40 0.34
0.01 0.01
0.01 1.9
46.3 4.93
44.18 0.59
0.01 0.01
0.01 4.00
39.6 4.90
38.57 0.43
0.01 0.01
0.01 16.5
69.4 5.09
19.45 1.55
0.91 0.41
0.50 3.6
77.2 4.86
6.98 1.54
0.82
not measured not measured
8.5
measured reference
Menurut Kwong et.al [5] kandungan air dalam biomassa akan mempengaruhi sifat pembakaran. Kandungan air yang tinggi akan menurunkan suhu pembakaran
maksimum dan menaikkan keberadaan biomassa dalam feedstock dalam ruang bakar, akibatnya menjadikan pembakaran tak lengkap dan menaikkan kadar emisi.
Sedangkan, suhu ruang bakar pada letak 50 mm di atas burners turun dengan bertambahnya ratio sekam padi dalam batubara. Janvijitsakul et.al [15] menyatakan
Universitas Sumatera Utara
bahwa hasil pembakaran sekam padi, suhu ruang bakar menurun dengan bertambahnya kandungan air sekam padi.
2.3. Pembakaran Sekam Padi dengan Teknologi Fluidized Bed Combustion
