Sistem Kontrol Pembakaran Batubara pada
Sistem Kontrol Pembakaran Batubara pada
Boiler
by Onny Apriyahanda ·
Pada sebuah boiler dengan bahan bakar batubara, sistem kontrol pembakaran yang ada menjadi
satu hal yang sangat krusial. Untuk memaksimalkan efisiensi operational, proses pembakaran
harus diatur secara akurat, sehingga bahan bakar yang digunakan harus pada jumlah yang tepat
sesuai dengan kebutuhan uap air. Selain itu, proses pembakaran harus dilakukan dengan aman,
sehingga tidak membahayakan para pekerja, pabrik, serta lingkungan sekitar.
Jumlah batubara dengan udara sehingga didapatkan proses pembakaran yang sempurna di dalam
furnace boiler diatur sesuai dengan air-fuel ratio teoritis. Namun secara prakteknya, untuk
mendapatkan pembakaran yang sempurna tersebut tidaklah mudah. Karena faktor kerugian dari
proses pembakaran tidak mungkin dapat dihindari. Yang dapat dilakukan yaitu mengatur proses
pembakaran dengan menekan serendah-rendahnya kerugian/losses yang mungkin terjadi.
Ada dua faktor kerugian yang muncul pada saat proses pembakaran batubara dilakukan. Jika
jumlah udara (oksigen) kurang dari kebutuhan pembakaran, maka jumlah bahan bakar yang tidak
terbakar akan semakin banyak sehingga terbuang sia-sia melalui cerobong (stack). Namun jika
sebaliknya, jumlah oksigen semakin banyak yang ditandai dengan jumlah excess air juga
semakin banyak, maka akan semakin banyak pula energi panas yang ikut terbuang keluar karena
diserap oleh excess air tersebut. Kerugian yang kedua ini sering disebut dengan heat loss. Oleh
karena adanya dua macam kerugian inilah maka dicari kerugian total yang paling rendah. Untuk
lebih memahami kerugian-kerugian dari proses pembakaran batubara tersebut mari kita
perhatikan grafik di bawah ini. Sesuai dengan grafik tersebut kerugian total yang paling rendah,
didapatkan pada jumlah excess air “A”.
Heat Losses dan Unburned Losses Pada Furnace
Berikut adalah contoh sistem-sistem kontrol proses pembakaran batubara pada boiler mulai dari
yang paling sederhana hingga yang kompleks:
1. Sistem Kontrol Paralel
Cara yang paling sederhana dalam mengontrol proses pembakaran batubara adalah dengan
mengatur jumlah batubara dan udara yang masuk ke boiler secara paralel. Jumlah batubara yang
masuk ke dalam boiler diatur oleh sebuah control valve sedangkan jumlah udara diatur oleh
damper, keduanya dihubungkan secara mekanikal sehingga setiap perubahan jumlah batubara
yang masuk akan selalu diikuti oleh jumlah udara yang masuk ke boiler.
Sistem Kontrol Paralel Pembakaran Batubara
Sistem kontrol ini cocok digunakan pada boiler-boiler berukuran kecil. Dan akan semakin tidak
cocok jika digunakan pada boiler yang berukuran semakin besar. Kelemahan mendasar dari
sistem kontrol ini adalah adanya asumsi bahwa jumlah dari batubara dan udara yang masuk ke
boiler adalah konstan sesuai dengan yang diharapkan, jika posisi control valve dan damper pada
posisi tertentu. Sehingga jumlah excess air serta jumlah aktual batubara yang masuk ke boiler
tidak diketahui secara tepat.
2. Flow Ratio Control
Pada sistem kontrol yang kedua ini, digunakan sensor pembacaan debit aliran udara dan bahan
bakar sebagai input untuk mengontrol jumlah udara yang masuk ke boiler. Sistem kontrol ini
juga menggunakan persamaan teoritis untuk memproses sinyal input dari debit aliran batubara
sehingga didapatkan kontrol udara yang lebih mendekati teoritis.
Flow Ratio Control
Sistem kontrol ini disebut dengan sistem kontrol fuel-lead, karena sistem ini menjadikan debit
batubara sebagai nilai acuan untuk mengatur besar aliran udara yang akan masuk ke boiler. Pada
sistem ini perintah utama kebutuhan pembakaran batubara yang diatur oleh master demand,
dikirimkan hanya kepada control valve batubara. Kebalikan dari sistem ini adalah sistem airlead, dimana debit aliran udara menjadi nilai acuan sistem kontrol.
3. Sistem Kontrol Bersilangan
Sistem kontrol ini mirip dengan sistem kontrol paralel, hanya saja sudah dipergunakannya sensor
pembacaan debit aliran batubara dan udara sebagai sinyal feed-forward. Masing-masing sistem
kontrol bahan bakar dan udara mendapatkan sinyal perintah utama dari master demand, namun
nilai kontrol-nya masih dipengaruhi juga oleh kondisi aktual debit aliran batubara dan udara.
Hasil akhir dari sistem kontrol ini adalah diharapkan terjadi proses pembakaran yang lebih
responsif untuk perubahan nilai beban boiler serta lebih akurat.
Sistem Kontrol Bersilangan
4. Penggunaan Sensor Excess Air
Satu parameter yang dapat digunakan untuk lebih mempresisikan sistem kontrol pembakaran
batubara pada boiler adalah jumlah excess air pada gas buang hasil pembakaran. Pembacaan
excess air pada gas buang menggunakan oxygen analyzer. Pembacaan excess air digunakan
sebagai sinyal feed forward pada sistem kontrol pembakaran batubara.
Pembacaan Excess Air Sebagai Sinyal Input Sistem Kontrol
5. Penggunaan Sensor Gas Buang Lainnya
Sistem kontrol pembakaran batubara pada boiler yang terakhir adalah dengan melibatkan
parameter-parameter lain selain excess air. Salah satu parameter penting tersebut adalah gas
karbon monoksida. Kandungan karbon monoksida dalam gas buang menunjukkan jumlah gas
yang tidak terbakar di ruang bakar. Sehingga sistem kontrol ini secara nyata berusaha untuk
meminimalisir kerugian terbuangnya bahan bakar yang tidak dapat dibakar, serta kerugian (heat
loss) akibat excess air yang terlalu besar.
Pembacaan Gas CO dan O2 Pada Sistem Kontrol Pembakaran Batubara
Boiler
by Onny Apriyahanda ·
Pada sebuah boiler dengan bahan bakar batubara, sistem kontrol pembakaran yang ada menjadi
satu hal yang sangat krusial. Untuk memaksimalkan efisiensi operational, proses pembakaran
harus diatur secara akurat, sehingga bahan bakar yang digunakan harus pada jumlah yang tepat
sesuai dengan kebutuhan uap air. Selain itu, proses pembakaran harus dilakukan dengan aman,
sehingga tidak membahayakan para pekerja, pabrik, serta lingkungan sekitar.
Jumlah batubara dengan udara sehingga didapatkan proses pembakaran yang sempurna di dalam
furnace boiler diatur sesuai dengan air-fuel ratio teoritis. Namun secara prakteknya, untuk
mendapatkan pembakaran yang sempurna tersebut tidaklah mudah. Karena faktor kerugian dari
proses pembakaran tidak mungkin dapat dihindari. Yang dapat dilakukan yaitu mengatur proses
pembakaran dengan menekan serendah-rendahnya kerugian/losses yang mungkin terjadi.
Ada dua faktor kerugian yang muncul pada saat proses pembakaran batubara dilakukan. Jika
jumlah udara (oksigen) kurang dari kebutuhan pembakaran, maka jumlah bahan bakar yang tidak
terbakar akan semakin banyak sehingga terbuang sia-sia melalui cerobong (stack). Namun jika
sebaliknya, jumlah oksigen semakin banyak yang ditandai dengan jumlah excess air juga
semakin banyak, maka akan semakin banyak pula energi panas yang ikut terbuang keluar karena
diserap oleh excess air tersebut. Kerugian yang kedua ini sering disebut dengan heat loss. Oleh
karena adanya dua macam kerugian inilah maka dicari kerugian total yang paling rendah. Untuk
lebih memahami kerugian-kerugian dari proses pembakaran batubara tersebut mari kita
perhatikan grafik di bawah ini. Sesuai dengan grafik tersebut kerugian total yang paling rendah,
didapatkan pada jumlah excess air “A”.
Heat Losses dan Unburned Losses Pada Furnace
Berikut adalah contoh sistem-sistem kontrol proses pembakaran batubara pada boiler mulai dari
yang paling sederhana hingga yang kompleks:
1. Sistem Kontrol Paralel
Cara yang paling sederhana dalam mengontrol proses pembakaran batubara adalah dengan
mengatur jumlah batubara dan udara yang masuk ke boiler secara paralel. Jumlah batubara yang
masuk ke dalam boiler diatur oleh sebuah control valve sedangkan jumlah udara diatur oleh
damper, keduanya dihubungkan secara mekanikal sehingga setiap perubahan jumlah batubara
yang masuk akan selalu diikuti oleh jumlah udara yang masuk ke boiler.
Sistem Kontrol Paralel Pembakaran Batubara
Sistem kontrol ini cocok digunakan pada boiler-boiler berukuran kecil. Dan akan semakin tidak
cocok jika digunakan pada boiler yang berukuran semakin besar. Kelemahan mendasar dari
sistem kontrol ini adalah adanya asumsi bahwa jumlah dari batubara dan udara yang masuk ke
boiler adalah konstan sesuai dengan yang diharapkan, jika posisi control valve dan damper pada
posisi tertentu. Sehingga jumlah excess air serta jumlah aktual batubara yang masuk ke boiler
tidak diketahui secara tepat.
2. Flow Ratio Control
Pada sistem kontrol yang kedua ini, digunakan sensor pembacaan debit aliran udara dan bahan
bakar sebagai input untuk mengontrol jumlah udara yang masuk ke boiler. Sistem kontrol ini
juga menggunakan persamaan teoritis untuk memproses sinyal input dari debit aliran batubara
sehingga didapatkan kontrol udara yang lebih mendekati teoritis.
Flow Ratio Control
Sistem kontrol ini disebut dengan sistem kontrol fuel-lead, karena sistem ini menjadikan debit
batubara sebagai nilai acuan untuk mengatur besar aliran udara yang akan masuk ke boiler. Pada
sistem ini perintah utama kebutuhan pembakaran batubara yang diatur oleh master demand,
dikirimkan hanya kepada control valve batubara. Kebalikan dari sistem ini adalah sistem airlead, dimana debit aliran udara menjadi nilai acuan sistem kontrol.
3. Sistem Kontrol Bersilangan
Sistem kontrol ini mirip dengan sistem kontrol paralel, hanya saja sudah dipergunakannya sensor
pembacaan debit aliran batubara dan udara sebagai sinyal feed-forward. Masing-masing sistem
kontrol bahan bakar dan udara mendapatkan sinyal perintah utama dari master demand, namun
nilai kontrol-nya masih dipengaruhi juga oleh kondisi aktual debit aliran batubara dan udara.
Hasil akhir dari sistem kontrol ini adalah diharapkan terjadi proses pembakaran yang lebih
responsif untuk perubahan nilai beban boiler serta lebih akurat.
Sistem Kontrol Bersilangan
4. Penggunaan Sensor Excess Air
Satu parameter yang dapat digunakan untuk lebih mempresisikan sistem kontrol pembakaran
batubara pada boiler adalah jumlah excess air pada gas buang hasil pembakaran. Pembacaan
excess air pada gas buang menggunakan oxygen analyzer. Pembacaan excess air digunakan
sebagai sinyal feed forward pada sistem kontrol pembakaran batubara.
Pembacaan Excess Air Sebagai Sinyal Input Sistem Kontrol
5. Penggunaan Sensor Gas Buang Lainnya
Sistem kontrol pembakaran batubara pada boiler yang terakhir adalah dengan melibatkan
parameter-parameter lain selain excess air. Salah satu parameter penting tersebut adalah gas
karbon monoksida. Kandungan karbon monoksida dalam gas buang menunjukkan jumlah gas
yang tidak terbakar di ruang bakar. Sehingga sistem kontrol ini secara nyata berusaha untuk
meminimalisir kerugian terbuangnya bahan bakar yang tidak dapat dibakar, serta kerugian (heat
loss) akibat excess air yang terlalu besar.
Pembacaan Gas CO dan O2 Pada Sistem Kontrol Pembakaran Batubara