BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Teknologi Pembakaran Sistem Fluidisasi
Teknologi pembakaran sistem fluidisasi Fluidized bed combustion adalah salah satu teknologi terbaik untuk mengkonversikan batubara menjadi energi listrik
karena mempunyai keunggulan mengkonversikan berbagai jenis bahan bakar, seperti sampah, limbah, biomassa ataupun bahan bakar fosil berkalori rendah. Sistem
fluidisasi mempunyai suhu pengoperasian antara 840-950 C sehingga merupakan
teknologi yang ramah lingkungan. Pembakaran sistem fluidisasi telah diperkenalkan sejak abad keduapuluhan
dan telah diaplikasikan dalam banyak sektor industri dan pada tahun-tahun belakangan ini telah diaplikasikan untuk mengkonversikan biomassa menjadi energi
listrik. Efisiensi pembakaran yang lebih tinggi dapat diperoleh dari sistem fluidisasi dibandingkan dengan sistem pembakaran konvensional karena perpindahan panas
yang sangat tinggi di dalam sistem. Sistem fluidisasi adalah pengembangan dari fix bed, dan proses pembakaran
berlangsung berdasarkan pada prinsip-prinsip fluidisasi dengan menggunakan media pasir silikat. Oksidan atau udara pembakaran primer didistribusikan melalui nozel
pada plenum dengan tekanan hingga 1500 mmH
2
O untuk melawan gaya berat dari bahan bakar. Sehingga proses pengeringan, penyalaan dan pembakaran lanjut dari
butiran bahan bakar sepenuhnya akan berlangsung tersuspensi atau melayang di
Universitas Sumatera Utara
ruang bakar freeboard. Pada sistem fluidisasi suhu pembakaran berlangsung di bawah 900
C, sehingga mengakibatkan emisi SO
x
dan NO
x
rendah, kontak bahan bakar dan udara terjamin homogen, turbulensi dapat berlangsung stabil, excess air
menjadi rendah dan dapat digunakan untuk berbagai jenis bahan bakar. Pembakaran sistem fluidisasi adalah pembakaran jenis arus searah. Disamping
itu, pembakaran berlangsung pada suhu relatif rendah dibandingkan sistem pembakaran konvensional, sehingga menghasilkan NO
x
lebih rendah dan dapat
menghindari masalah pembentukan-terak pada beberapa jenis batubara tertentu.
Pembakaran sistem fluidisasi bertujuan menyempurnakan proses dan membandingkan keandalan dan juga segi ekonominya dengan pengukuran SO
2
pasca pembakaran sistem fluidisasi sudah digunakan selama beberapa dasawarsa di dalam
industri kimia yang memerlukan pencampuran atau kontak yang akrab antara bahan- bahan yang bereaksi. Kontak yang demikian di dalam keadaan fluidisasi turbulen
dapat meningkatkan perpindahan panas dan perpindahan massa, sehingga mengurangi waktu reaksi, ukuran instalasi, dan kebutuhan daya.
Menurut El-Wakil [8] menjelaskan beberapa keunggulan sistem pembakaran lapisan partikel padat fluidisasi sebagai berikut:
1. Suhu pembakaran rendah. Dengan suhu pembakaran yang rendah sistem fluidisasi dapat digunakan
batubara kualitas rendah tanpa menimbulkan masalah terak, karena karbon dan abu yang terikat di dalam gas cerobong tidak mengalami suhu yang
terlalu tinggi yang membuatnya menjadi lembek dan mengotori permukaan
Universitas Sumatera Utara
perpindahan panas. Suhu rendah dapat juga mengakibatkan buangan oksida nitrogen NO
x
yang merupakan pencemar udara yang berbahaya juga berkurang, serta memungkinkan penggunaan bahan paduan yang lebih
murah, sehingga biaya konstruksinya pun lebih rumit. Di samping itu, berkurangnya sulfur dioksida dan sulfur dioksida di dalam gas cerobong
berarti suhu gas cerobong boleh lebih rendah karena asam yang terbentuk karena kondensasi air menjadi lebih sedikit. Dengan suhu gas cerobong yang
lebih rendah ini, efisiensi instalasi secara menyeluruh menjadi lebih tinggi. 2. Ruang bakar boiler lebih kompak.
Ruang bakar yang dirancang dapat menempatkan boiler di dalam lapisan partikel bed, karena itu laju perpindahan panas volumetrik menjadi 10
sampai 15 kali lebih tinggi, dan laju perpindahan panas permukaan 2 sampai 3 kali lebih tinggi daripada boiler konvensional. Pembangkit uap lapisan
partikel fluidisasi, menjadikan lebih kompak daripada pembangkit uap konvensional yang kapasitasnya sama.
3. Dapat digunakan pada instalasi daya uap konvensional. Terutama penggunaan pada siklus Rankine atau siklus gabungan instalasi
daya gas uap Brayton Rankine. Dalam penerapan pada instalasi daya konvensional dan lapisan dapat atmosferik atau bertekanan.
Menurut Struthers et. al dalam Abdullah [9] menyatakan bahwa pembakaran dengan sistem fluidisasi menghasilkan efisiensi pembakaran yang tinggi 96,4 sampai
Universitas Sumatera Utara
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