Training Batubara

BATU BARA

ANALISA BATUBARA UNTUKLABORATORIUMPT DSS SERANG

Disampaikan Oleh : Yusuf

PENGERTIAN BATUBARA• The International Hand Book of Petrograpy 1963 :

Batubara adalah sedimen yang mudah terbakar yang terbentuk dari sisa-sisa tanaman dalam tingkat variasi pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan dipengaruhi oleh proses methamorfosis terutama tekanan dan temperature.

• Thiesen 1958 : Batubara adalah benda padat yang complek dari berbagai unsur yang mewakili banyak komponen kimia berupa benda padat dari sisa tanaman.

• Spackman 1958 : Dari sudut geologi dan botani, batubara merupakan benda padat karbon yang berkomposisi marcel yang diawali dari Gambut, Lignite, Subbituminus, Bituminus, Semi Antracite dan Antracite.

KESIMPULAN

Batubara adalah suatu carbonan yang terbentuk dari akumulasi sisa tanaman bersama hasil dekomposisinya yang terawetkan dalam bentuk sedimen, hal mana disebabkan oleh pengaruh suhu, tekanan dan microorganisme selama berjuta-juta tahun.

KLASIFIKASI BATUBARA

Berdasarkan Carbon dan Hydrocarbon :

• Lignite

• Bituminus

• Carboneous

• Antracite

TUJUAN SAMPLING

• Mengambil sebagian kecil barang tersebut secara acak dan teratur sesuai dengan standard yang berlaku dari suatu partai barang untuk keperluan analisa fisika / kimia.

• Dari hasil pemeriksaan /analisa ini dapat dianggap memenuhi mutu / quality barang tersebut.

PROXIMATE

• Tujuannya untuk mengetahui apakah batubara tersebut bisa dipakai atau tidak

• Analisa yang dilakukan meliputi Inherent moisture, Ash content, Volatile matter dan fixed carbon

• Ditambah Total moisture, HGI,Sulfhure dan Calori value.

ULTIMATE

• Tujuannya untuk mengetahui kebutuhan jumlah oxygen dalam pembakaran batubara dan untuk menentukan gas berbahaya yang dihasilkan dari pembakaran yaitu SOx dan NOx.

• Parameter yang dianalisa Carbon, Hydrogen, Nitrogen, Sulphure dan Oxigen dll.

SPESIFIKASI BATUBARA DI CO-GEN

1. Total Moisture (weight), % (arb) ---- max.162. Inherent Moisture (weight), % (arb), ---- max. 113. Ash Content , % (adb), ---- max. 104. Volatile Matter, % (adb), ---- 38 ~ 455. Fixed Carbon, % (adb), ---- 40 ~ 506. Total Sulphure, % (adb), ---- max.0.67. Gross Calorific Value, kcal/kg, ---- min. 63008. Hard Grove Grindability Index, HGI ---- min. 439. Size > 50mm (weight), % ---- max. 1010. Size < 2mm (weight), % ---- max. 1511. Ash Fusion Temperature OC ---- min. 1270

QUALITAS BATUBARA YANG PERLU DIPERHATIKAN YANG DAPAT

MEMPENGARUHI PROSES PRODUKSI :

Total Moisture Ash Content Total Sulphur Gross Calorific Value Hardgrove Grindability Index Ash Fusion Temperature Sizing

MOISTUREPengertian :• Surface moisture: ialah

kandungan air dipermukaan batubara

• Total moisture : ialah jumlah kandungan air dalam batubara

• Inherent moisture: ialah kandungan air dalam batubara pada saat analisa

Efeknya :• Kehilangan quantity• Sering tersumbat pada

saat suplly• Membutuhkan panas

yang lebih besar di pulverizer

• Level Coalbin sulit dicapai

• Energy loss dipembakaran

ASH CONTENT• Untuk mengetahui

jumlah abu dari sisa pembakaran batubara

Efeknya :• - System pembakaran

tidak stabil• - Performance menjadi

rendah• Over capacty terhadap

Electropresitator dan equipment Ashsilo

• Limbah abu lebih banyak• Mengganggu lingkungan/

pencemaran

SULPHURE

Tujuannya :• Untuk mengetahui

jumlah kandungan sulphure dalam batubara

Efeknya :• Corrosion terhadap

equipment system• Effesiensi rendah akibat

flue gas temperatur tinggi• Tidak ramah lingkungan /

pencemaran

CALORIFIC VALUE

Tujuannya :• Untuk menentukan

jumlah kalori yang dihasilkan dari pembakaran batubara, atau

• Untuk mengetahui jumlah panas yang dihasilkan dari batubara

Efeknya :• Pemakaian batubara

akan lebih banyak• Effesiensi produksi

rendah

HGI

Tujuannya :• Untuk mengetahui

nilai Index point ( HGI )

• HGI = Hard Grove Grindability Index

Efeknya :• Merusak equipment di

pulverizer system• Level Coal bin sulit

dicapai• Mempercepat keaus-

an pada Ball mill dan Roll mill

ASH FUSION TEMPERATURE

Tujuannya:• Untuk mengetahui

pada temperature berapa abu batubara meleleh

• Analisa yang dilakukan meliputi: Initial deformation, Hemisferical, spherical dan fluid

Efeknya:• Bila titik leburnya

lebih rendah dari temperatur furnace maka akan terjadi penyumbatan kerak pada furnace/tungku pemanas (pipa)

ASH ANALYSISTujuannya :• Untuk mengetahui

senyawa oksida yang dapat merusak hasil produksi

• Element yang dianalisa : SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O, Na2O, P2O5, SO3 dan Mn3O4

Efeknya :• Contoh P2O5 akan

merusak logam menjadi rapuh dan senyawa Na2O akan menimbulkan penyempitan pada cerobong.

COAL HANDLING SYSTEM

C O A L H A N D L IN G S Y S TE M P U L V E R IZ E R S Y S TE M F L Y A S H S Y S TE M

C H S

COAL HANDLING SYSTEM

1. COAL YARD & DRY COAL SHED

2. COAL CONVEYOR NO.0 ~ 6 AB

3. COAL BUNKER

PULVERIZER SYSTEM

1. BALL MILL

2. ROLL MILL

3. EQUIPMENT BOILER ( BATUBARA)

SC # 1 - 3

FINE SEPARATOR

PULVERIZERAIR FAN

SC # 6

PULVERIZER AIR FAN

POWDERFEEDER

COAL SYSTEM

COAL BUNKER

COAL FEEDER

BALL MILL

COAL BIN

BOILER # 1-3

COARSE SEPA

COAL BUNKER

COAL FEEDER

ROLL MILL

MM

BOILER # 6

M

FLY ASH SYSTEM

1. ELECTROSTATIC PRECIPITATOR UNIT # 1, # 2 DAN # 3

2. ELECTROSTATIC PRECIPITATOR UNIT # 6

3. ASH SILO

SLAGGING FACTOR

• Base / Acid ratio of ash :

= %Fe + %CaO + %MgO + %K2O + %Na2O %SiO2 + %TiO2 + %Al2O3

• Hasilnya dikalikan % Sulfhure in Coal ( db )

FORMULA COAL CONSUMPTION

• LHV (adb) = GCV - 6 ((9xH) + IM)

• LHV (arb) = LHVadb. x ( 100 - TM ) ( 100 – IM )

• Coal Consumption = Ton MS x (h MS –h FW) (LHVarb x

0.88 )

FUEL CONSUMPTION PER 1TON STEAM• QMS = 1000 kg/hr Heat output • TMS = 540 oC Saturated• PMS = 98 kg/cm Pressure• TFW = 220 oC Feed water temp.• hMS = 831 kcal/kg Total heat steam from steam table• hFW = 220 kcal/kg Heat of feed water • GCV = 6300 kcal/kg Coal as dry base

LHVadb = 5578 kcal/kg Coal as dry base LHVarb = 5295 kcal/kg Coal as received base

• Eff = 88 % Boiler efficiency

CAPACITY PENAMPUNGAN BATUBARA

COAL YARD• Panjang : 250 meter• Lebar : 65 meter• Capacity : 80.000 Ton

DRY COAL SHED• Panjang : 112 meter• Lebar : 32.5meter• Capacity : 30.000 Ton

Safety stock batu bara di Co-gen plant yang harus dipertahankan 60.000 Ton.

SAMPLING

SAMPLING

Pengambilan contoh secara acak atau random dan teratur sesuai dengan standard yang digunakan dari sejumlah besar partai barang yang mana contoh yang diambil mewakili dari partai barang tersebut, untuk kemudian diuji secara kimiawi da fisik.

PERSYARATAN SAMPLING

• Methoda standard harus benar mengikuti, ISO, BS, ASTM atau JIS

• Penentuan increment harus benar• Peralatan sampling serta ukuran harus

standard• Penentuan titik lokasi harus benar• Pengambilan contoh harus benar

Sebelum Sampling harus diketahui

• Tujuan sampling diambil untuk penentuan analisa apa?

• Top size batubara• Kondisi batubara unclen/clean, blending

/tunggal• Cara pemuatan batubara• Berat / tonage partai barang / batubara

Cara menentukan jumlah increment

• Jumlah increment = n tonage

1000

‘n = faktor pengali

Jumlah Increment per-1000 MT

Lokasi Sampling ASTM ISO BS

TRUCK / LORI TONGKANG

35 24 25

STOCK FILE 35 32 35

BATUBARA BERSIH ATAU TUNGGAL

Jumlah Increment per-1000 MT

Lokasi Sampling ASTM ISO BS

TRUCK / LORI TONGKANG

35 48 50

STOCK FILE 35 64 65

BATUBARA KOTOR BASAH / BLENDING

Contoh menentukan Increment

Misal Tonage = 5000 MT dan top size 50 mm

Jumlah Increment = 35 50001000

= 78 increment

Scoop standard = 0.6 x 50 mm = 3 kg

Total Gross sample yang diambil = 3kg x 78 incr = 234 kg

Peralatan Sampling

• Manual Sampling ( scoop ) dengan ukuran 3 x top size batubara dengan berat sample terambil 0.6 x top size batubara

• Manuasia sebagai operator• Kekurangannya adalah bias mudah terjadi

tergantung operatornya• Kelebihannya adalah perawatannya mudah

PREPARASI

PREPARASI CONTOH

Menyiapkan contoh secara sistimatis untuk keperluan analisa

Prinsip Preparasi contoh

• Mixing atau pencampuran• Air Drying atau pengeringan • Crushing / penghancuran• Division / pembagian• Milling / pembubukan• Penyimpanan sample

Standard Methode

• ISO• BRITISH STANDARD• ASTM ( AMERICAN STANDARD

TESTING MATERIAL )• AS ( AUSTRALIAN STANDARD )• DLL

Air Drying

• Dimaksudkan agar contoh tersebt mudah dipreparasi

• Pada suhu ambient temperature atau tidak lebih dari 40 oC

Hal-hal yang perlu diperhatikan: Untuk sample yang akan dianalisa Calorific

Value suhu Air drying < 30 oC

MIXING

• Dimaksudkan untuk mencampur contoh tersebut lebih homogen

• Dengan cara manual atau mechanical Alat yang digunakan : Manual dengan scoop : coning

quartering selama tiga kali

CRUSHING• Dimaksudkan untuk memperkecil ukuran butir

batubara agar homogen• Ukuran yang didapat bisa dilakukan 11.2 mm,

4.75mm, 2.8 mmatau sesuai dengan kebutuhan analisa

Alat yang digunakan : # Jaw Crusher # Hammermill Crusher # Roll Crusher # Swing Hammermill

DIVISION

• Untuk membagi contoh tersebut agar lebih homogen dan memperkecil volume sample dengan bagian yang sama

Alat yang digunakan:# Manual byscoop : Conical Quartering,

increment Reduction/ scoop sampling dan Riffle devider

# Mechanical : Rotary Sample Devider (RSD)

Penyimpangan yang terjadi pada division

Quartering 6.8

Scoop Sampling 5.1

Riffling 1.0

Rotary Sample Devider 0.1

Methode Standard Deviation %

Berat contoh minimum setelah division

Size (mm) GA ( kg ) TM kg

• 150 2600 500• 125 1700 350• 90 750 125• 63 300 60• 45 125 25• 31.5 55 10• 22.4 32 7•

• 11.2 13 2.5• 8 6 1.5• 5.6 3 1.2• 4 1.5 1• 2.8 0.65 0.65• 2 0.25 -• 1 0.10 -

Size (mm) GA ( kg ) TM kg

Milling

Miling dimaksudkan untuk membubu-kan contoh tersebut lebih halus untuk keperluan analisa, dengan ukuran 0.212 mm

Alat yang digunakan : Raymond Mill

Storage

Storage dimaksudkan untuk menyimpan sample( umpire, Buyer, Shipper ) atau se-suai dengan permintaan dimana ukuran sample yang disimpan yaitu ukuran 0.212 mm dan 4.75 mm

Alat yang digunakan : # Freezer ( lemari es ) # Seal # Nitrogen

Penglabelan

Penglabelan dimaksudkan untuk memudahkan identifikasi contoh agar mudah ditelusuri keberadaanya

Kode Label : # Tanggal sampling # Type sample # No. reference # Shpper / nama pengantar sample # Dll data yang diperlukan

SAMPLE PREPARATIONStandard - ASTM/ISO/BS

SAMPLE AS RECEIVED , size > 50 mm

SPOT Size >50mm

TMTop size 50mmMin. = 50 kg

SIZINGSee Prep. 03

SIZINGTop size50mmMin. = 100 kg

GATop size50mmMin. = 250 kg

TWO STAGESee Prep. 04

GA COMPOSITE See Prep. 02

SAMPLE PREPARATION NO-02Standard - ASTM/ISO/BS

GA/COMPOSITE , size > 50 mm

CRUSHER TO 11.2 mm

Topsize 11.2mm = 13kg

Mill to 0.212 mm =60 ~100gr

SISA DIBUANG Crusher to 475 mm

DEVIDING BY RSD

Top size 4.75 mm = 2 kg

DIDING BY RSD


SIZING , size 50 mm, min = 100kg

SIZING WITH SCREEN +50 , +31.5 , +22.4 mm

CATAT BERAT /TIMBANG +50 , +31.5 , dan pass +22.4 mm ( ± 11.2 mm)

CATAT BERAT+11.2,+4.75,+2.0,+1.0,+0.5,-0.5 mm

DRYING PASS 22.4 mm Keringkan kemudian Timbang/ Catat beratnya

SIZING WITH SCREEN+11.2,+4.75,+2.0,+1.02,+0.5,-0.5 mm


TMTop Size 50 mm

Min. Mass = 50 Kg

AIR DRYING <400 C by OvenADL,Record weight till constant

Crushed to 4.75 mmMin mass = 2 Kg

AIR DRYING <400 C by OvenADL,Record weight till constant

Crushed to 2.36 mmMin mass = 500 gR

Determined Residual Moisture

Analisa Batubara۞ Total Moisture۞ Proximate Analisis۞ Ultimate Analisis۞ Calorific Value۞ Crusible Swelling umber۞ Ash Analisis۞ Ash Fusion Temperature۞ Hard Grove Grindability Index۞ dll

Total Moisture

► Direct method ( Oven 1050C )► Bertahap

a. % Free moisture / Air Dry Loss - Suhu Kamar ( 24 h ) - Oven 400C ( 3 h )b. % Residual Misture ( Oven 1050C )

Proximate Analisis

► Moisture Sample as Analysis► Ash Content► Volatile Matter► Fixed Carbon

Moisture Sample Analysis► ± 1,000 gr Coal ,0,212 mm► Oven 1050 C ( 3 h )► Minimum Free Space Oven

WeightCoalBeforeheating

WeightCoalafterheating

Oven 1050C

Ash Content☼ ±1,000 gr Coal ,0,212 mm☼ Muffel/furnace 7500C or 8150C (4h)



Muffel 7500COr 8150C

Volatile Matter ☼ ±1,000 gr Coal ,0,212 mm☼ Muffel/furnace 9000 C or 9500 C (7mnt)



Muffel 9000COr 9500C

Fixed Carbon۞ Karbon Padat۞ Kalkulasi FC = ( 100–M–Ash–VM )

FC

M

Ash

VM

Ultimate Analysis

♦ Total Sulphur♦ Nitrogen♦ Carbon♦ Hydrogen♦ Oxygen

Total Suphur۩ M = (ESCHA,High Temp.Furnace,LECO)

a. ESCHA ( Grafimetri ) 2 x 24 jamb. High Temp. Furnace (Titrimetri) 30 mntc. LECO (Infra Red) 2mnt

۩ Form Sulphur :a. Pyritic Sulphurb. Sulfat Sulphurc. Organic Sulphur

Nitrogen

M = ( ikro & Makro Kjeldal )Tj. % Nitrogen in CoalEfek terhadap Pencemaran Udara( NO2, NOx, NO )

Carbon & HydrogenTotal Carbon & Hidrogen in Coal( High Temp. Furnace & LECO )

Weight Coal& Weight AbsorbenBeforeheating

WeightAbsorbenCO2 & H2O

afterheating

High Temp.13500CLECO

Oxygen

Besarnya kebutuhan oxygen pada pembakaran dan untuk memprediksi gas buangan yang dihasilkan setelah pembakaran batubara

Oxygen = Dari hasil kalkuasi = 100 – ( M+Ash+TS+N+C+H )

O

N

M

Ash

H

C

Calorific Value♦ Kcal/kg, Cal/gr, BTU/lb, MJ♦ Gross CV & Net CV♦ Gross CV

Weight Coal

Calculation Gross CV

BOMB CALORIMETER( DELTA t = 0C )

♦ NET CVASTM Net CV(ar) = GCV (ar)-5,72 (9 x H (ar)) BS/ISO Net CV ( ar ) = GCV J/gr(ar) – (212 x H (ar ))-

(0,8 x O(ar))-(2,45 x TM )

Crusible Swelling Number( CSN )

COAL

Bandingkan dengan Standart ( 0-9 )

FURNACE

Ash AnalisisAsh Composition

ASH COAL

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaOMgOK2O

Na2O

Mn3O4

P2O5

SO3

FURNACE

Ash AnalysisAsh Composition

Slaging Ratio = ( Base / Acid ) x % TS (db)

Fouling Index = ( Base / Acid ) x % Na2O

Ash Fusion Temperature ( AFT )

ASH COAL

Pengamatana. Initial Def temp.b. Sphericalc. Hemisphericald. Flow

AFT FurnaceReduksiOxidasi

Hard Grove Grindability Index( HGI )

COAL

CalculationHGIMachine

Size Analysis+100 mm+50 mm

+32.5 mm+22.5 mm+11.2 mm+6.3 mm

+4.75 mm+2.00 mm+1.00 mm+0.5 mm- 0.5 mm

a %b %c %d %e %f %g %h %i %j %k %

PENGERTIAN BATUBARA• The International Hand Book of Petrograpy 1963 :

Batubara adalah sedimen yang mudah terbakar yang terbentuk dari sisa-sisa tanaman dalam tingkat variasi pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan dipengaruhi oleh proses methamorfosis terutama tekanan dan temperature.

• Thiesen 1958 : Batubara adalah benda padat yang complek dari berbagai unsur yang mewakili banyak komponen kimia berupa benda padat dari sisa tanaman.

• Spackman 1958 : Dari sudut geologi dan botani, batubara merupakan benda padat karbon yang berkomposisi marcel yang diawali dari Gambut, Lignite, Subbituminus, Bituminus, Semi Antracite dan Antracite.

KESIMPULAN

Batubara adalah suatu carbonan yang terbentuk dari akumulasi sisa tanaman bersama hasil dekomposisinya yang terawetkan dalam bentuk sedimen, hal mana disebabkan oleh pengaruh suhu, tekanan dan microorganisme selama berjuta-juta tahun.

KLASIFIKASI BATUBARA

Berdasarkan Carbon dan Hydrocarbon :

• Lignite

• Bituminus

• Carboneous

• Antracite

SPESIFIKASI BATUBARA DI CO-GEN

1. Total Moisture (weight), % (arb) ---- max.162. Inherent Moisture (weight), % (arb), ---- max. 113. Ash Content , % (adb), ---- max. 104. Volatile Matter, % (adb), ---- 38 ~ 455. Fixed Carbon, % (adb), ---- 40 ~ 506. Total Sulphure, % (adb), ---- max.0.67. Gross Calorific Value, kcal/kg, ---- min. 63008. Hard Grove Grindability Index, HGI ---- min. 439. Size > 50mm (weight), % ---- max. 1010. Size < 2mm (weight), % ---- max. 1511. Ash Fusion Temperature OC ---- min. 1270

SC # 1 - 3

FINE SEPARATOR

PULVERIZERAIR FAN

SC # 6

PULVERIZER AIR FAN

POWDERFEEDER

COAL SYSTEM

COAL BUNKER

COAL FEEDER

BALL MILL

COAL BIN

BOILER # 1-3

COARSE SEPA

COAL BUNKER

COAL FEEDER

ROLL MILL

MM

BOILER # 6

M

DIAGRAM ALIR COAL HANDLINGCOAL HANDLING SYSTEM

OGM OJD1CTA

3AGM

2AGM

1BGM

1AJD

2AJD

2BGM3BG

M

1CTB1AG

M

2BJD

2AJD

2STB

2STA

3AJD

3BJD

2CTA

2CTB

SMB

SMA

4AJD

4BJD

5BJD

5AJD

5STB

5STA

6AJD

6BJD

plough

plough

Bunker

Bunker

3CTA

3CTB

Metal Det

Metal Det

Documents

Training Batubara