Coal, Batubara

Batubara merupakan suatu campuran padatan yang heterogen dan terdapat dialam dalam tingkat (grade) yang berbeda mulai dari lignit, subbitumine, antrasit. Berdasarkan atas kandungan zat terbang (volatil matter) dan besarnya kalori panas yang dihasilkan batubara dibagi menjadi 9 kelas utama.

Dalam perdagangan dikenal istilah Hard Coal dan brown Coal. Hard Coal adalah jenis batubara yang menghasilkan gross kalori lebih dari 5.700 kcal/kg dan dibagi :a. Kandungaan zat terbang (volatile matter) hingga 33 %, termasuk klas 1-5.b. Kandungan zat terbang (volatile matter) lebih besar 33 %, termasuk klas 6-9.

Hard coal merupakan jenis batubara dengan hasil kalori yang lebih tinggi dibandingkan dengan bitumine / subbitumine dan lignit (brown coal).

Sifat batubara jenis Antrasit :

1. Warna hitam sangat mengkilat dan kompak2. Nilai kalor sangat tinggi, kandungan karbon sangat tinggi.3. Kandungan air sangat sedikit.4. Kandungan abu sangat sedikit.5. Kandungan sulfur sangat sedikit.

Sifat batubara jenis bitumine / subbitumine :

1. Warna hitam mengkilat, kurang kompak.2. Nilai kalor tinggi, kandungan karbon relatif tinggi.3. Kandungan air sedikit.4. Kandungan abu sedikit.5. Kandungan sulfur sedikit.

Sifat batubara jenis lignit (brown coal) :

1. Warna hitam, sangat rapuh.2. Nilai kalor rendah, kandungan karbon sedikit.3. Kandungan air tinggi.4. Kandungan abu banyak.5. Kandungan sulfur banyak.

Sifat-sifat batubara dapat dilihat dengan analisa sebagai berikut :a. Analisa Proksimate, terdiri dari :

1. Lengas (moisture) yang berupa lengas bebas (free moisture), lengas bawaan (inherent moisture), Lengas total (total moisture)

2. Kadar Abu (ash)3. Carbon (Fixed carbon)4. Zat terbang (volatile matter)

b. Analisa Ultimate, terdiri dari analisa unsur C, H, O, N, S, P dan Cl

c. Nilai kalor, terdapat 2 macam nilai kalor yaitu :

1. Nilai kalor net (net calorific value atau low heating value), yaitu nilai kalor pembakaran dimana semua air (H2O) dihitung dalam keadaan ujjud gas.

2. Nilai kalor gross (grosses calorific value atau high heating value), yaitu nilai kalor pembakaran dimana semua air (H2O) dihitung dalam keadaan ujud cair. Nilai kalor ini dinyatakan dalam cal/gram, Btu/lb atau Mj/kg.

d. Total sulfur

Sulfur atau belerang dalam batubara dapat dijumpai sebagai mineral pirit, markasit, calsium sulfat atau belerang organik yang pada saat pembakaran akan berubah menjadi SO2.

e. Analisa abu

Abu yang terjadi pada pembakaran batubara akan membentuk oksida-oksida sebagai berikut : SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, Mn3O4, CaO, MgO, Na2O, K2O. Abu inilah yang terutama akan secara padatan bercampur dengan klinker (pada industri semen) dan akan mempengaruhi kualitas semen.

f. Indeks gerus (Hardgrove Index)

Merupakan suatu bilangan yang dapat menunjukan mudah atau tidaknya batubara digerus menjadi bahan bakar serbuk. Makin kecil bilangannya makin keras keadaan batubaranya. Harga hardgrove index untuk batubara Indonesia berkisar antara 35-60.

g. Sifat batubara kaitannya dengan volatile matter

Sesuai dengan sifatnya, batubara umumnya dibagi atas 4 macam :1. Antrasit, mengandung sedikit volatile matter2. Bitumine, mengandung medium volatile matter

3. Lignit, mengandung banyak volatile matter4. Gambut (peat).

Hubungan jenis batubara dan pembakaran :

JenisVolatile matter

Nyala Suhu Keterangan

Antrasit sedikitLebih panjang

Relatif pendek

Tak disukai, walapun nilai kalor tinggi

Bitumine cukup Pendek Tinggi Disukai

Subbitumine

banyakLebih panjang

Relatif rendah

Tak disukai

Lignit banyak -Relatif rendah

Tak disukai

(sumber: Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Ph.D)

Kualitas Batubara, Coal Quality

Batubara merupakan endapan organic yang mutunya sangat ditentukan oleh beberapa factor antara lain tempat terdapatnya cekungan, umur dan banyaknya kontaminasi. Didalam penggunaannya perancangan mesin yang mempergunakan batubara sebagai bahan bakar harus menyesuaikan dengan kualitas batubaranya agar mesin yang dipergunakan tahan lama.

PENGENALAN UMUM KUALITAS BATUBARA

Batubara merupakan bahan baku pembangkit energy dipergunakan untuk industry. Mutu dari batubara akan sangat penting dalam menentukan peralatan yang dipergunakan. Untuk menentukan kualitas batubara, beberapa hal yang harus diperhatikan adalah : High heating value (kcal.kg), Total moisture (%), Inherent moisture (%), Volatile matter (%), Ash content (%), Sulfur content (%), Coal size (%), Hardgrove grindability index (<3mm,>

a. High Heating Value (HHV)High heating value sangat berpengaruh terhadap pengoperasian alat, seperti : pulverizer, pipa batubara, wind box, burner. Semakin tinggi high heating value maka aliran batubara setiap jamnya semakin rendah sehingga kecepatan coal feeder harus disesuaikan.

b. Moisture ContentKandungan moisture mempengaruhi jumlah pemakaian udara primernya, pada batubara dengan kandungan moisture tinggi akan membutuhkan udara primer lebih banyak guna mengeringkan batubara tersebut pada suhu keluar mill tetap.

c. Volatile MatterKandungan volatile matter mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan intensitas nyala api. Kesempurnaan pembakaran ditentukan oleh :

Fixed Carbon

Fuel Ratio

=---------------------

Volatile Matter

Semakin tinggi fuel ratio maka carbon yang tidak terbakar semakin banyak.

d. Ash Content dan KomposisiKandungan abu akan terbawa bersama gas pembakaran melalui ruang bakar dan daerah konveksi dalam bentuk abu terbang atau abu dasar. Sekitar 20% dalam bentuk abu dasar dan 80% dalam bentuk abu terbang. Semakin tinggi kandungan abu dan tergantung komposisinya mempengaruhi tingkat pengotoran (fouling), keausan dan korosi peralatan yang dilalui.

e. Sulfur ContentKandungan sulfur berpengaruh terhadap tingkat korosi sisi dingin yang terjadi pada elemen pemanas udara, terutama apabila suhu kerja lebih rendah dari letak embun sulfur, disamping berpengaruh terhadap efektifitas penangkapan abu pada peralatan electrostatic precipator.

f. Coal SizeUkuran butir batubara dibatasi pada rentang butir halus dan butir kasar. Butir paling halus untuk ukuran <3mm,>

g. Hardgrove Grindability Index (HGI)

Kapasitas mill (pulverizer) dirancang pada Hardgrove grindability index tertentu, maka untuk HGI lebih rendah kapasitasnya lebih rendah dari nilai patoknya untuk menghasilkan fineness yang sama.

h. Ash Fusion CharacteristicAsh Fusion Characteristic akan mempengaruhi tingkat fouling, slagging dan operasi blower.

PARAMETER KUALITAS BATUBARA

Cukup banyak parameter untuk menentukan kualitas batubara antara lain :1. Total moisture (%) *) **) ***)2. Inherent moisture (%) *) **) ***)3. Ash content (%) *) **)4. Volatile matter (%) *) **)5. Fixed carbon6. Calorific value (kcal/kg) *) **)7. Total sulphur (%) ***)8. Index hardgrove *) **)9. Index muai bebas ***)10. Roga index ***)11. Gray king ***)12. Diatometri ***)13. Nitrogen (%) **)14. Phosphor *)15. P2O5 *)16. Plastometri ***)

Keterangan :*) Diperlukan datanya untuk PLTU**) Diperlukan datanya untuk bahan bakar***) Diperlukan datanya untuk industry kokas metallurgi

Pemanfaatan suatu jenis batubara tertentu perlu diketahui suatu set data kualitas batubara yang diperlukan untuk suatu keperluan tertentu. Data ini diperoleh dari hasil suatu analisis pengujian. Dari sekian banyak parameter kualitas batubara, biasanya hanya beberapa saja yang bermakna dalam melanjutkan suatu kemanfaatan tertentu. Tetapi dengan mempunyai data lengkap parameter kualitas batubara dari suatu cadangan tertentu, akan lebih terlihat seluruh kemungkinan pemanfaatan batubara tersebut yang dapat membantu industry pemakai.

ARTI KUALITAS BATUBARA PADA PEMANFAATANNYA

Beberapa parameter kualitas yang akan sangat mempengaruhi pemanfaatannya terutama sebagai bahan bakar adalah :

a. Kandungan air

Kandungan air ini dapat dibedakan atas kandungan air bebas (free moisture), kandungan air bawaan (inherent moisture) dan kandungan air total (total moisture). Kandungan air ini akan banyak pengaruhnya pada pengangkutan, penanganan, penggerusan maupun pada pembakarannya.

b. Kandungan abu

Selain kualitas yang akan mempengaruhi penanganannya, baik sebagai fly ash maupun bottom ash tetapi juga komposisinya yang akan mempengaruhi pemanfaatannya dan juga titik leleh yang dapat menimbulkan fouling pada pipa-pipa. Dalam hal ini kandungan Na2O dalam abu akan sangat mempengaruhi titik leleh abu. Abu ini dapat dihasilkan dari pengotor bawaan (inherent impurities) maupun pengotor sebagai hasil penambangannya. Komposisi abu seyogyanya diketahui dengan baik untuk kemungkinan pemanfaatannya sebagai bahan bangunan atau keramik dan penanggulangannya terhadap masalah lingkungan yang dapat ditimbulkannya.

c. Zat terbang (Volatile Matter)

Kandungan zat terbang sangat erat kaitannya dengan kelas batubara tersebut, makin tinggi kandungan zat terbang makin rendah kelasnya. Pada pembakaran batubara, maka kandungan zat terbang yang tinggi akan lebih mempercepat pembakaran karbon padatnya dan sebaliknya zat terbang yang rendah lebih mempersukar proses pembakaran. Nisbah kandungan carbon tertambat terhadap kandungan zat terbang disebut fuel ratio.

Fuel Ratio Berbagai Jenis Batubara :

Jenis Batubara Fuel Ratio

1. Coke 92

2. Antrasit 24

3. Semi antrasit 8.6

4. Bitumen

*) Low volatile 2.8

*) Medium volatile 1.9

*) High volatile 1.3

5. Lignit 0.9

d. Nilai Kalor (Fuel Ratio)

Harga nilai kalor merupakan penjumlahan dari harga-harga panas pembakaran dari unsur-unsur pembentuk batubara. Harga nilai kalor yang dapat dilaporkan adalah harga gross calorific value dan biasanya dengan besar air dried, sedang nilai kalor yang benar-benar dimanfaatkan pada pembakaran batubara adalah net calorific value yang dapat dihitung dengan harga panas latent dan sensible yang dipengaruhi oleh kandungan total dari air dan abu.

e. Hardgrove Grindability Index (HGI)

Hardgrove Grindability Index merupakan petunjuk mengenai mudah sukarnya batubara untuk digerus. Harga Hardgrove Grindability Index diperoleh dengan rumus :

HGI = 13,6 + 6,93 W

W adalah berat dalam gram dari batubara lembut berukuran 200 mesh. Makin tinggi harga HGI makin lunak batubara tersebut. Suatu PLTU biasanya disiapkan untuk menggunakan kapasitas penggerusan terhadap suatu jenis batubara dengan HGI tertentu.

f. Sifat Caking dan Coking

Kedua sifat tersebut ditunjukan oleh nilai muai bebas (free swelling index) dan harga dilatasi, yang terutama memberikan gambaran sifat fisik pelunakan batubara pada pemanasannya.

Harga-harga yang ditunjukan oleh hasil analisis dan pengujian tersebut diperoleh dari sejumlah sample dengan menggunakan tata cara tertentu dan terkendali. Sedangkan pada kenyataannya pemanfaatannya sangat berbeda. Oleh karenanya perlu dilakukan pemantauan oleh pemakai batubara terhadap hasil pembakaran sebenarnya. Dengan demikian akan diperoleh angka-angka yang dapat dikorelasi terhadap hasil analisis dan pengujian dari sampel batubara.

(sumber: Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Ph.D)