Bahan Bakar Padat (Solid Fuel) [PDF]

Citation preview

Bahan Bakar Padat (Solid Fuel) POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA



What is Fuel ?? 







Merupakan bahan combustible yang pada pembakarannya di udara menghasilkan yang dapat menghasilkan sejumlah panas yang dapat digunakan secara ekonomis untuk domestik dan keperluan industri Contohnya: kayu, batubara, minyak bumi, gas alam, uranium dll



Combustion fuel 



Proses oksidasi eksotermis dari bahan bakar dengan menggunakan udara atau oksigen dengan laju yang cukup cepat disertai dengan temperatur tinggi dan cahaya (flame)



Karakteristik Fuel Pada umumnya bahan bakar mengandung unsur C atau C dan H. Proses pembakaran melibatkan oksidasi C menjadi CO2 dan Hidrogen menjadi H2O  Jika pada bahan bakar terkandung selain C dan H, misalnya S maka sulful akan teroksidasi menghasilkan SO2 sedangkan komponen mineral membentuk ash (abu) Contoh: C + O2 -------- > CO2 CH4 + O2 --------- > CO2 + H2O 



Klasifikasi Fuel



Fuel



Occurence



Physical state



On the basis of occurrence



FUEL



PRIMARY OR NATURAL FUEL



SECONDARY OR ARTIFICIAL FUEL 6



CLASSIFICATION OF FUEL Fuels are classified as  Primary fuels – Fuels which occur naturally such as coal, crude petroleum and natural gas. Coal and crude petroleum, formed from organic matter many millions of years ago, are referred to as fossil fuels.  Secondary fuels – Fuels which are derived from naturally occurring ones by a treatment process such as coke, gasoline, coal gas etc. 7



On basis of physical state



FUEL



SOLID



LIQUID



GAS 8



FUEL



Primary Fuels



Solid Eg. Wood,peat, coal



Gas Eg.Natural gas



9



Liquid Eg.crude oil



Secondary fuels



Solid EgCoke,charcoal



Gas Eg.coal gas ,water gas



Liquid Eg. Petrol ,LPG



Asal Mula Coal



Resources and Use Coal In The Word



Persediaan Coal diperkirakan mencukupi 200-1000 tahun mendatang !!!



Penggunaan Coal 



bahan pembuatan kalsium karbida (CaC2) ---- > asitilen C2H2



Hidrolysis CaC2







Pembuatan karbon aktiv filter udara, penjernih air dll



• Pembangkit Tenaga Listrik dan pemanas



Wood and Coal : Content and Energy • • • • • 



Renewable source Not industrial Fuel Kayu kering --- >1-12% moisture Kayu hijau ----- > 26- 50% moisture Heating value 18,5-21 MJ/Kg



Avaibility Energy in the World: = 270 x 10 9 Ton coal = 2/3 oil resouce Forest stock



Peat (Gambut)







  



Gambut terbentuk dari vegetasi mati yang jenuh dengan air sehingga proses pembusukan bakteri aerobik dapat dihindari Akumulasi 0,7 mm/years ---- > 210 MT carbon Kandungan ---- > selulosa dan air Heating value ----- > 16,3 MJ/kg (dried)



Kegunaan Peat 



Dapat digunakan sebagai bahan bakar pembangkit tenaga listrik contohnya: irlandia 20% listrik dari bahan bakar peat







Pembuatan bahan bakar liquid ---- > Pyrolysis (pemanasan tanpa atau dengan oksigen yang terbatas)



Klasifikasi Coal  Coals



are classified based on their rank from lignite (lowest rank) through subbituminous, bituminous and anthracites (highest rank)  The ASTM system is based on the fraction of fixed carbon (ie. combustible material in the coal) and on heating value



Klasifikasi Coal



Analisis Coal (Proximate analysis) 







Moisture content •



% of moisture in fuel (0.5 – 10%)



•



Reduces heating value of fuel



•



Weight loss from heated and then cooled powdered raw coal



•



Pengeringan dengan oven pada suhu 110 C kemudian ditimbang



Volatile matter •



Methane, hydrocarbons, hydrogen, CO, other



•



Typically 25-35%



•



Easy ignition with high volatile matter



•



Weight loss from heated then cooled crushed coal



•



Dilakukan dengan pemanasan coal hingga suhu 900 C tanpa udara



Analisis Coal (Proximate analysis) 











Ash •



Impurity that will not burn (5-40%)



•



Important for design of furnace



•



Ash = residue after combustion



•



Dilakukan dengan pemanasan pada suhu 900 C + udara



Fixed carbon •



Fixed carbon = 100 – (moisture + volatile matter + ash)



•



Carbon + hydrogen, oxygen, sulphur, nitrogen residues



•



Heat generator during combustion



Heat Content •



Ditentukan dengan bom kalorimeter (dry coal)



•



Digunakan untuk menentukan kandungan kalor dari coal



Analisis Coal (Ultimate analysis)  Ultimate



analysis of coal



•



Determines all coal component elements: carbon, hydrogen, oxygen, sulphur, other



•



Useful for furnace design (e.g flame temperature, flue duct design)



•



Laboratory analysis



Type of Fuels Solid Fuels (Physical properties)  Proximate analysis Typical proximate analysis of various coals (%) Indian Coal



Indonesian Coal



South African Coal



Moisture



5.98



9.43



8.5



Ash



38.63



13.99



17



Volatile matter



20.70



29.79



23.28



Fixed Carbon



34.69



46.79



51.22



Type of Fuels Solid Fuels (Chemical Properties)  Ultimate analysis Typical ultimate analysis of coal (%) Parameter Moisture Mineral Matter (1.1 x Ash) Carbon Hydrogen Nitrogen Sulphur Oxygen



22



GCV (kCal/kg)



Indian Coal, % 5.98 38.63 41.11 2.76 1.22 0.41 9.89



4000



Indonesian Coal, % 9.43 13.99 58.96 4.16 1.02 0.56 11.88



5500



ASH (Content in coal) Golongan material Ash:



Coal and Environments



Polusi Udara



Efek Rumah kaca



Soal latihan: 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Diskusikan mengapa Coal disebut sebagai “dirty Fuel” ? Apakah persamaan dan perbedaan antara charcoal dan coke? Jelaskan bagaimana teknologi pengolahan batubara agar menjadi bahan bakar yang lebih ramah lingkungan? Jelaskan kegunaan dari analisis proximate dan ultimate? Jelaskan mengapa perlu menghilangkan kandungan garam clorida pada coal sebelum dibakar? Jelaskan mengapa komponen dalam abu batubara memiliki kandungan yang relatif berbeda dibandingkan dengan batubara awal?



Soal latihan: 7.



Dimana C,H,N,S, dan O adalah persen berat dari batubara Bandingkan akurasinya dengan tabel berikut :



Tabel kandungan coal







Hitung –ΔHc dengan menggunakan dua rumus Lloyd dan Boie untuk Coal dengan data dari tabel di atas?