1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Batubara memiliki berbagai penggunaan yang penting di seluruh dunia.

Penggunan yang paling penting adalah untuk membangkitkan tenaga listrik,

produksi baja, pembuatan semen dan proses industri lainnya serta sebagai bahan

bakar cair. Batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya

adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik,

batuan organik yang terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Pada masa sekarang ini telah banyak terdapat industri penambangan

batubara dan industri pemanfaatan batubara, seperti yang telah dijelaskan diatas

bahwa salah satu pemanfaatan batubara adalah untuk membangkit tenaga listrik.

Pembangkit ini dilakukan dengan cara pembakaran batubara dengan berbagai

teknologi pembakaran batubara. Karena pentingnya teknologi pembakaran

batubara dengan cara-cara pembakarannya oleh karena itu penulis membuat

makalah yang berjudul “Teknologi Pembakaran Batubara”. Dengan adanya

makalah ini penulis mengharapkan agar makalah ini dapat menjadi acuan

referensi yang dapat bermanfaat bagi pembaca.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara-cara pembakaran batubara?

2. Bagaimana cara memanfaatkan batubara sebagai sumber energi?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1. Mahasiswa dapat mengklasifikasikan cara- cara pembakaran batubara

2. Mahasiswa dapat menjelaskan klasifikasi dari cara-cara pembakaran

barubara

3. Mahasiswa mengetahui pemanfaatan batubara sebagai sumber energi

2

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Teknologi Pembakaran Batubara

Proses pembakaran batubara akan berlangsung dengan baik jika tersedia

udara dalam jumlah yang cukup. Proses pembakaran dimulai dari terjadinya

oksidasi pada fase uap dan penyalaan volatile matter (zat terbang) yang terlepas

dari batubara yang selanjutnya menyebabkan menyalanya residu bahan padat

(residual char). Tahap penyalaan volatile matter menyebabkan kestabilan flame

(nyala) dan temperatur sehingga residu padat bisa menyala, sementara pada

penyalaan residu padat terjadi mekanisme reaksi-reaksi yang kompleks yang

selanjutnya menghasilkan panas pembakaran.

Pembakaran batubara dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

1. Pembakaran dalam Unggun Tetap

2. Pulverized Coal Combustion

2.1.1 Pembakaran dalam Unggun Tetap

Ada tiga pola dasar pengumpanan batubara dan udara yang telah dikembangkan:

- Overfeed

Pada pola pengumpanan overfeed, aliran batubara dan udara saling

berlawanan (countercurrent). Bahan bakar diumpankan dari atas unggun

(bed) dan mengalir ke bawah sambil dikonsumsi, sementara udara mengalir

dari atas melewati lapisan abu, kokas dan batubara baru. Batubara baru yang

telah diumpankan dipanaskan lewat kontak dengan batubara yang sudah

terbakar yang ada dibawahnya dan juga oleh gas-gas pembakaran yang

mengalir berlawanan arah. Produk-produk sisa pembakaran yang dihasilkan

selanjutnya turun ke bawah sampai berbatasan dengan grate dan secara

periodik produk sisa pembakaran ini dikeluarkan dengan cara dumping,

shaking dan vibrating dari grate atau pada beberapa stoker dengan cara grate

berjalan secara kontinyu.

3

- Underfeed

Pada pola pengumpanan underfeed, aliran batubara dan udara terjadi secara

paralel dan biasanya mengalir ke atas. Volatille matter, air, dan udara

pembakaran mengalir melalui lapisan bahan bakar yang terbakar. Tipe ini

menghasilkan lebih sedikit asap selama pengumpanan dan pengoperasian

beban yang rendah.

- Crossfeed

Pola pengumpanan crossfeed merupakan pola pengumpanan udara dan

bahan bakar yang banyak diterapkan. Dalam hal ini batubara sebagai bahan

bakar bergerak secara horizontal, sementara udara bergerak dari bawah ke

atas dengan sudut yang tepat. Pola pembakaran ini terdiri dari stoker uang

dilengkapi dengan hopper untuk tempat pengumpanan, chain grate,

travelling grate dan vibrating, reciprocating atau oscilating grate.

2.1.2 Pulverized Coal Combustion (pembakaran batu bara serbuk)

Secara praktis, batubara diumpankan bersama sebagian udara

pembakaran. Udara yang dimasukkan di bagi dua yaitu udara primer dan udara

sekunder. Udara primer dimasukkan bersama-sama dengan batubara sementara

udara sekunder dimasukkan secara terpisah dari udara primer melewati dua pipa

konsentrik ke dalam boiler atau tanur. Pada umunya udara primer bersama

batubara dimasukkan lewat pipa ditengah, sementara udara sekunder dimasukkan

lewat annulus.

Metode pembakaran pulverized coal hampir tidak tergantung pada karakteristik

batubara. Secara umum hampir semua batubara dapat digunakan dengan sistem ini

dengan sistem yang tepat.

- Dry Bottom Firing

Operasi unit abu kering lebih sederhana dan lebih fleksibel terhadap

perubahan jumlah dan sifat-sifat batubara dibandingkan dengan unit wet

4

bottom firing. Kerugian utama unit dry bottom firing ini adalah karena

ukuranya lebih besar (sehingga lebih mahal) dan sekitar 80-90% abu.

Gambar 1. Susunan Burner dan Cara Pemasukan Udara Primer pada

Pembakaran Batubara Pulverized

a. Vertikel firing

b. Tangential firing

c. Opposed inclined firing

d. Horizontal firing

Harus dikeluarkan dari boiler dan presipitaor hopper dalam bentuk debu yang

sangat halus

- Wet Bottom Firing

Unit wet bottom firing ini dikembangkan untuk mengatasi masalah

penanganan debu dengan cara membuat abu lebih berat, berbentuk granular

dan tinggal dalam tanur lebih banyak dibandingkan dalam unit abu kering.

Dalam unit web bottom ini aliran leburan abu yang mengalir dari tanur

5

disemprot dengan air pendingin sehingga terbentuk produk dengan ukuran

yang diinginkan. Sekitar 80% abu bisa tinggal dalam tanur untuk beberapa

unit desain tertentu.

Dibandingkan dengan dry bottom firing, unit wet bottom firing mempunyai

kerugian-kerugian seperti kurang fleksibel terhadap pemilihan batubara,

lebih banyak terjadi fouling dan korosi eksternal, pembentukan NOx yang

lebih tinggi dan uap yang diperoleh lebih sedikit.

- Slurry Firing

Pembakaran dalam bentuk slurry bertujuan agar bahan bakar lebih mudah

ditransportasikan, disimpan dan digunakan dibandingkan dalam bentuk

padat. Bahan bakar dalam bentuk slurry ini diantaranya coal-water

mixtures(CWM) dan coal-oil Mixtures (COM).

o Coal- Water Mixture(CWM)

CWM merupakan campuran antara batubara berukuran halus dan air dengan

perbandingan tertentu serta dengan penambahan aditif tertentu untuk

menjaga kestabilan fluida agar batubara tidak dapat mengendap. Tujuan

utama CWM adalah agar dapat ditransportasikan dengan pipa-pipa sehingga

lebih murah biaya transportasinya dibandingkan biaya transportasi batubara

dalam keadaan padat. Yang perlu diperhatikan dalam CWM ini adalah

dalam masalah penyimpanan yang membutuhkan tempat khusus, kestabilan

fluida dalam waktu tertentu, masalah dewatering baik secara termal maupun

mekanik, dan masalah keberhasilan dalam pembakaran.

o Coal-Oil Mixtures(COM)

COM merupakan campuranantara batubarahalus dan minyak dengan

perbandingan tertentu. COM tidak terlalu menimbulkan masalah

menyangkut keberhasilan dalam pembakaran, dibandingkan CWM.

- Tanur Cyclone

Pengembangan metoda pembakaran pulverized coal diantaranya adalah

dengan menginjeksikan udara dan batubara secara tangensial dan dengan

6

kecepatan tinggi kedalam tanur cyclone horizontal silindris, kemudian

membakar batubara tersebut bergerak mengikuti bentuk spiral. Dibawah

kondisi aerodinamis yang tepat, tanur ini bisa menghasilkan panas mencapai

500.000 Btu/jam ft3 ruang pembakaran (bandingkan dengan sistem dry

bottom yang hanya menghasilkan panas paling tinggi 150.000 dan sistem

slag-tap yang menghasilkan panas 400.000 Btu). Karena temperatur nyala

api yang tinggi (3000oF) maka dihasilkan sekitar 90% abu sebagai abu lebur

(molten slag) yang cenderung menempel pada dinding tanur dengan lengket

sehingga masih menyisahkan partikel-partikel batubara yang terbakar.

- Fluidized-Bed Combustion

Dalam pembakaran fluidized-bed, ukuran partikel cukup kecil sehingga bisa

diapungkan oleh aliran udara pembakaran yang bergerak dari baah keatas.

Partikel selanjutnya bergerak keatas dan kebawah secara mengelompok.

Gerakan vertikal yang bolak-balik ini menghasilkan pencampuran yang baik

dan distribusi partikel yang merata sehingga partikel-partikel tersebut

‘teraduk’ dengan baik.

Temperatur beg dikendalikan dengan mengatur kedalaman bed, dengan

menambah atau tidak penukar panas(heat exchanger), clan dengan

penggunaan ballast (bahan inert) dalam bed.

Fluidized bed mempunyai banyak alternatif dalam memecahkan masalah-

masalah diatas, sebagai contoh, apakah sistem dijalankan dengan bed agak

panas atau agak dingin.

Pressurized Fluidized-bed Combustion. Pada pembakaran jenis ini tekanan

pembakaran dinaikkan dan ukuran ruang pembakaran jenis ini tekanan

pembakaran bisa lebih diperkecil sehingga menurunkan biaya investasi.

Juga, pada tekanan pembakaran di atas 4-6 atm, turbin gas dapat dijalankan

oleh gas pembakaran untuk menekan udara pembakaran dan menghailkan

daya listrik hasilnya dapat meningkatkan efisiensi dalam menghasilkan

listrik.

7

- Pengendalian Polusi

Pada umumnya polutan yang ada di udara berasal dari sumber pembakaran

dalam sekitar 90% dan polutan ini berasal dari hanya lima jenis emisi yaitu

gas karbon monoksida, hidrokarbon, partikulat, nitric oxida dan sulfur

oksida. Emisi yang berasal dari batubara disebabkan oleh abu, nitrogen clan

sulfur.

Abu yang dihasilkan oleh pembakaran batubara akan mencemari atmosfir

jika terlepas bersama gas pembakaran dan dapat mencemari air tanah atau

sumber-sumber air jika dikeluarkan dari gas dan dibuang di tempat

pembuangan. Lagipula, meskipun terdapat tekni-teknik penangkapan abu

yang sangat efektif, masih ada sebagian kecil abu yang terlepas. Abu yang

terlepas ini umumnya berupa partikel-partikel halus yang sulit dilepaskan

dari gas-gas pebakaran sehingga sangat berpengaruh pada kesehatan.

Batubara juga mengandung sulfur yang terkonversikan menjadi sulfur

oksida SO2 selama pembakaran. Sulfur dalam batubara dapat sebagai ikatan

organik dan anorganik. Sulfur anorgaik lebih mudah dihilangkan (dengan

proses pencucian dsb). Oksida nitrogen NO dan NO2 (NO2 merupakan

sumber pencemaran nomer tiga yang terdapat dalam pembakaran batubara.

NO terbentuk dari senyawa nitrogen dalam batubara dan dari nitrogen

dalam udara pembakaran.

Emisi dapat dikendalikan dengan salah satu atau lebih dari ke tiga cara berikut ini:

- Penghilangan substansi yang menyebabkan pencemaran dari bahan bakar

(contoh : de-ashing dan gasifikasi).

- Modifikasi variabel-variabel yang mengendalikan proses pembakaran itu

sendiri.

- Penghilangan substansi yang tidak diinginkan dari effluent.

8

ANALISIS DASAR BATUBARA :- Nilai kalor (HHCV, LHCV)

- Analisis proksimat (Kadar air, abu, VM, VC)- Analisis ultimat (C, H, O, N, S)- Hardgrove Index Grindability

- Analisis abu (titik leleh abu, Komponen abu)

KARAKTERISTIK BATUBARA :- Kemampubakaran (Combustibility)

- Pengendalian pencemaran (SO, NO)- Karakteristik Pulverisasi

- Karakteristik Abu

FAKTOR - FAKTOR DESAIN :- Jenis - jenis boiler untuk Pembakaran batubara

- Peralatan - peralatan pengendalian pencemaran- Jenis - jenis Mill untuk Pulverisasi batubara

Keputusan Desain untuk Boiler Pembakaran Batubara

9

2.2 Pemanfaatan Batubara

Klasifikasi batubara berdasarkan tingkat pembatubaraan biasanya menjadi

indikator umum untuk menentukan tujuan pengggunaannya. Misalnya, batubara

ketel uap atau batubara termal (steam coal) banyak digunakan untuk bahan bakar

pembangkit listrik, pembakaran umum seperti pada industri bata atau genteng, dan

industri semen, sedangkan batubara metalurgi (metallurgical coal atau coking

coal) digunakan untuk keperluan industri besi dan baja serta industri kimia. Kedua

jenis batubara tadi termasuk dalam batubara bituminus. Adapun batubara antrasit

digunakan untuk proses sintering bijih mineral, proses pembuatan elektroda

listrik, pembakaran batu gamping, dan untuk pembuatan briket tanpa asap.

Gambar 2. Jenis – jenis Batubara dan Pemanfaatannya(Sumber: The Coal Resource, 2004)

10

Adapun kegunaan batubara sebagai sumber energi adalah : - Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Batubara merupakan salah satu sumber energi terpenting

dalam Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pada PLTU, batubara

berperan sebagai sumber energi untuk mendidihkan air sehingga dihasilkan

uap air untuk menggerakan turbin. Misalnya pada PLTU Suralaya ( Banten )

yang menyupalai listrik untuk wilayah Jawa – Bali.

- Sumber Energi Industri

Beberapa industri – industri menggunakan batubara sebagai sumber energi

baik untuk tenaga penggerak mesin maupun sebagaisumber energi panas

untuk pengolahan bahan baku, seperti pada industri semen.

- Bahan bakar rumah tangga

Batubara yang digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga disebut briket.

Di negara-negara Korea, Cina dan Eropa, briket batubara sebagai bahan

bakar untuk rumah tangga sudah sangat populer, baik untuk keperluan

masak maupun untuk pemanas ruangan. Batubara umumnya apabila dibakar

secara langsung akan berasap dan berbau. Ini berasal dari zat terbang atau

volatile matter dan belerang yang tidak terbakar secara sempurna. Untuk

menghindari masalah tersebut sebelum di briket, batubara dikarbonisasi atau

di arangkan dahulu dengan proses sebagai berikut : batubara dipanaskan

tanpa oksigen, zat terbang yang berupa ter, minyak dan gas akan diuapkan

sehingga tersisa arang batubara (semilokas). Proses karbonisasi ini hanya

sebagaian saja, dan masih disisakan sedikit

zat terbang untuk memudahkan proses pembakarannya. Arang batubara

yang dihasilkan bersifat rapuh dan ukurannya tidak seragam, sehingga

diperlukan proses penggerusan dan pem-briketan dengan pemampatan agar

diperoleh bentuk yang seragam, kompak dan sifat fisiknya kuat.

11

BAB IIIRINGKASAN

Proses pembakaran batubara akan berlangsung dengan baik jika tersedia

udara dalam jumlah yang cukup. Proses pembakaran dimulai dari terjadinya

oksidasi pada fase uap dan penyalaan volatile matter (zat terbang) yang terlepas

dari batubara yang selanjutnya menyebabkan menyalanya residu bahan padat

(residual char). Pembakaran batubara dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu

pembakaran dalam unggun tetap dan pulverized coal combustion.

Adapun kegunaan batubara sebagai sumber energi adalah :

- Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pada PLTU, batubara berperan sebagai sumber energi untuk mendidihkan

air sehingga dihasilkan uap air untuk menggerakan turbin. Misalnya pada

PLTU Suralaya ( Banten ) yang menyupalai listrik untuk wilayah Jawa –

Bali.

- Sumber Energi Industri

Beberapa industri – industri menggunakan batubara sebagai sumber energi

baik untuk tenaga penggerak mesin maupun sebagaisumber energi panas

untuk pengolahan bahan baku, seperti pada industri semen.

- Bahan bakar rumah tangga

Batubara yang digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga disebut briket.

Batubara umumnya apabila dibakar secara langsung akan berasap dan

berbau. Ini berasal dari zat terbang atau volatile matter dan belerang yang

tidak terbakar secara sempurna. Untuk menghindari masalah tersebut

sebelum di briket, batubara dikarbonisasi atau di arangkan dahulu dengan

beberapa proses.

12

TEKNOLOGI BATUBARA

OLEH

Inda Otaviana 0610 3040 0322Lely Meilani 0610 3040 0324Puput Melati. AD 0610 3040 0330Ristandi 0610 3040 0332Winda Dinniyah Handarini 0610 3040 0334

Dosen Pembimbing : Ir. Fatria, M.T

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYAJURUSAN TEKNIK KIMIA

TAHUN 2012