PENYUSUN BATUBARAKonsep bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan diperkuat dengan ditemukannya cetakan tumbuhan di dalam lapisan batubara. Dalam penyusunannya batubara diperkaya dengan berbagai macam polimer organik yang berasal dari antara lain karbohidrat, lignin, dll. Namun komposisi dari polimer-polimer ini bervariasi tergantung pada spesies dari tumbuhan penyusunnya.LigninLignin merupakan suatu unsur yang memegang peranan penting dalam merubah susunan sisa tumbuhan menjadi batubara. Sementara ini susunan molekul umum dari lignin belum diketahui dengan pasti, namun susunannya dapat diketahui dari lignin yang terdapat pada berbagai macam jenis tanaman. Sebagai contoh lignin yang terdapat pada rumput mempunyai susunan p-koumaril alkohol yang kompleks. Pada umumnya lignin merupakan polimer dari satu atau beberapa jenis alkohol. Hingga saat ini, sangat sedikit bukti kuat yang mendukung teori bahwa lignin merupakan unsur organik utama yang menyusun batubara.KarbohidratGula atau monosakarida merupakan alkohol polihirik yang mengandung antara lima sampai delapan atom karbon. Pada umumnya gula muncul sebagai kombinasi antara gugus karbonil dengan hidroksil yang membentuk siklus hemiketal. Bentuk lainnya mucul sebagai disakarida, trisakarida, ataupun polisakarida. Jenis polisakarida inilah yang umumnya menyusun batubara, karena dalam tumbuhan jenis inilah yang paling banyak mengandung polisakarida (khususnya selulosa) yang kemudian terurai dan membentuk batubara.ProteinProtein merupakan bahan organik yang mengandung nitrogen yang selalu hadir sebagai protoplasma dalam sel mahluk hidup. Struktur dari protein pada umumnya adalah rantai asam amino yang dihubungkan oleh rantai amida. Protein pada tumbuhan umunya muncul sebagai steroid, lilin. Material Organik LainResinResin merupakan material yang muncul apabila tumbuhan mengalami luka pada batangnya.TaninTanin umumnya banyak ditemukan pada tumbuhan, khususnya pada bagian batangnya.AlkaloidaAlkaloida merupakan komponen organik penting terakhir yang menyusun batubara. Alkaloida sendiri terdiri dari molekul nitrogen dasar yang muncul dalam bentuk rantai.PorphirinPorphirin merupakan komponen nitrogen yang berdasar atas sistem pyrrole. Porphirin biasanya terdiri atas suatu struktur siklik yang terdiri atas empat cincin pyrolle yang tergabung dengan jembatan methin. Kandungan unsur porphirin dalam batubara ini telah diajukan sebagai marker yang sangat penting untuk mendeterminasi perkembangan dari proses coalifikasi.

HidrokarbonUnsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid. Sebagai tambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik polinuklir dalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam pembentukan batubara. Ini menandakan bahwa struktur rangka tetap utuh selama proses pematangan, dan tidak adanya perubahan serta penambahan struktur rangka yang baru.Konstituen Tumbuhan yang Inorganik (Mineral)Selain material organik yang telah dibahas diatas, juga ditemukan adanya material inorganik yang menyusun batubara. Secara umum mineral ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu unsur mineral inheren dan unsur mineral eksternal. Unsur mineral inheren adalah material inorganik yang berasal dari tumbuhan yang menyusun bahan organik yang terdapat dalam lapisan batubara. Sedangkan unsur mineral eksternal merupakan unsur yang dibawa dari luar kedalam lapisan batubara, pada umumya jenis inilah yang menyusun bagian inorganik dalam sebuah lapisan batubara.

Secara lebih rinci, proses pembentukan batu bara dapat dijelaskan sebagai berikut:

a.      Pembusukan, yakni proses dimana tumbuhan mengalami tahap pembusukan (decay) akibat adanya aktifitas dari bakteri anaerob. Bakteri ini bekerja dalam suasana tanpa oksigen dan menghancurkan bagian yang lunak dari tumbuhan seperti selulosa, protoplasma, dan pati.

b.      Pengendapan, yakni proses dimana material halus hasil pembusukan terakumulasi dan mengendap membentuk lapisan gambut. Proses ini biasanya terjadi pada lingkungan berair, misalnya rawa-rawa.

c.       Dekomposisi, yaitu proses dimana lapisan gambut tersebut di atas akan mengalami perubahan berdasarkan proses biokimia yang berakibat keluarnya air (H20) clan sebagian akan menghilang dalam bentuk karbondioksida (C02), karbonmonoksida (CO), clan metana (CH4).

d.      Geotektonik, dimana lapisan gambut yang ada akan terkompaksi oleh gaya tektonik dan kemudian pada fase selanjutnya akan mengalami perlipatan dan patahan. Selain itu gaya tektonik aktif dapat menimbulkan adanya intrusi/terobosan magma, yang akan mengubah batubara low grade menjadi high grade. Dengan adanya tektonik setting tertentu, maka zona batubara yang terbentuk dapat berubah dari lingkungan berair ke lingkungan darat.

e.       Erosi, dimana lapisan batubara yang telah mengalami gaya tektonik berupa pengangkatan kemudian di erosi sehingga permukaan batubara yang ada menjadi terkupas pada permukaannnya. Perlapisan batubara inilah yang dieksploitasi pada saat ini.

Heating Value (HV) (calorific value/Nilai kalori)Banyaknya jumlah kalori yang dihasilkan oleh batubara tiap satuan berat dinyatakan dalam kkal/kg. semakin tingi HV, makin lambat jalannya batubara yang diumpankan sebagai bahan bakar setiap jamnya, sehingga kecepatan umpan batubara perlu diperhatikan. Hal ini perlu diperhatikan agar panas yang ditimbulkan tidak melebihi panas yang diperlukan dalam proses industri.

Material utama penyusun batubara adalahkarbon. Jumlah kandungan karbon di dalam batubaraakan menentukan nilai kalori batubara tersebut. Namundi dalam setiap batubara juga terkandung komponenlain seperti air, abu, dan material-material lain yangakan lenyap apabila dibakar (volatile matter). Kadarmasing-masing komponen dinyatakan sebagaiperbandingan berat komponen tersebut terhadap beratbatubara. Dengan demikian jumlah kadar air, abu,Volatile Matter(VM) dan karbon di dalam batubaraadalah 100 % [13]

batubara semi-antrasitmengandung kadar karbon tertinggi (80,6 %), disusul

oleh bituminus (70,1 %), dan yang paling rendah adalahsub-bituminus (46,3 %). Sesuai dengan kadarkarbonnya, maka seperti terlihat pada Gambar 2,nilai kalori tertinggi hasil pengukuran adalahsemi-antrasit (7.885 kkal/kg), disusul bituminus(7.594 kkal/kg), dan yang terendah adalah sub-bituminus(6.453 kkal/kg)Nilai kalori batubara makin rendah, apabila kadarkarbonnya menurun.Hal ini menunjukkan bahwa nilai kaloribatubara tidak hanya tergantung pada kadar karbonnya,tetapi masih tergantung kepada hal-hal lain, seperti umur,asal-usul, kondisi lingkungan pembentukan batubara,dan sebagainya

Boiler atau ketel uap adalah suatu bejana/wadah yang di dalamnya berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas dari fluida tersebut selanjutnya digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti untuk turbin uap, pemanas ruangan, mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, boiler memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja.

2. Fire-Tube Boiler (Boiler Pipa-Api)Pada perkembangan selanjutnya muncul desain bari boiler yakni boiler pipa-api. Boiler ini terdapat 2 bagian di dalamnya, yaitu sisi tube/pipa dan sisi barrel/tong. Pada sisi barrel berisi fluida/air, sedangkan sisi pipa merupakan tempat terjadinya pembakaran.

Boiler Pipa Api

Boiler pipa-api biasanya memiliki kecepatan produksi uap air yang rendah, tetapi memiliki cadangan uap air yang lebih besar.

3. Water-Tube Boiler (Boiler Pipa-Air)Sama seperti boiler pipa-api, boiler pipa-air juga terdiri atas bagian pipa dan barrel. Tetapi sisi pipa diisi oleh air sedangkan sisi barrel menjadi tempat terjadinya proses pembakaran. Boiler jenis ini memiliki kecepatan yang tinggi dalam memproduksi uap air, tetapi tidak banyak memiliki cadangan uap air di dalamnya.

Boiler Pipa-Air

Untuk memanaskan nya ada beberapa tipe boiler– fire tube di mana api berada dalam tubing-tubing dengan cairan berada di luar.– water tube di mana sebaliknya, air berada dalam tubing dengan api berada di luar.

A.       Fire Tube BoilerPada fire tube boiler, gas panas

melewati pipa-pipa dan air umpan

boiler ada didalam shell untuk dirubah

menjadi steam. Fire tube boilers

biasanya digunakan untuk kapasitas

steam yang relative kecil dengan

tekanan steam rendah sampai sedang.

Sebagai pedoman, fire tube boilers

kompetitif untuk kecepatan steam

sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan

sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau

bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers

dikonstruksi sebagai “ paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.

B.       Water Tube Boiler Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam

drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah

uap dalam drum.

Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam

dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada

kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water

tube boiler yang sangat modern dirancang

dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000

kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak

water tube boilers yang dikonstruksi secara

paket jika digunakan bahan bakar minyak

bakar dan gas.

Untuk water tube yang menggunakan bahan

bakar padat, tidak umum dirancang secara

paket.

Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:

      Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran.

      Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.

      Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.