Hybrid Coal Gasification

November 12, 2007 pukul 4:09 am | Ditulis dalam Coal Gasification | 21 Komentar
Tag: , , ,

Hybrid Coal Gasification

Batu bara tetap menjadi sumber energi murah yang paling stabil, namun kualitas rendahnya menantang penggunanya untuk memenuhi peraturan lingkungan yang semakin ketat.

Namun setiap modifikasi atau penggantian bahan bakar untuk boiler, membutuhkan pengkajian yang mendalam agar tidak malah melanggar peraturan emisi yang ada. Jika modifikasi yang dilakukan dinilai meningkatkan emisi pembangkit itu, maka modifikasi itu dapat dianggap melanggar peraturan yang dapat berujung pada pada tindakan denda, pe-non-aktifan pembangkit, atau kewajiban untuk meng-upgrade perangkat pengendali emisi dengan perangkat pengendali yang paling modern dan yang terbaik di pasaran. Hal ini membuat pemilik boiler seringkali was-was untuk mengaplikasikan teknologi baru untuk mengurangi biaya operasi; misalnya penggantian bahan bakar, peningkatan efisiensi, atau bahkan perbaikan dan pemeliharaan peralatan boiler.

Setiap kesempatan untuk mengurangi biaya operasi, pertama kali harus menunjukkan bahwa emisi yang dihasilkan dari hasil modifikasi peralatan pembangkit akan berkurang dan memenuhi peraturan lingkungan pemerintah.

Konsep Clean Combustion System (CCS) berangkat pertemuan antara pengalaman pemodelan pembakaran tingkat lanjut, pengalaman gasifikasi batubara dan operasi & perancangan boiler dengan wet-bottom (slag tap).

Pada boiler bahan bakar batu bara konvensional dengan pembakaran udara berlebih, bahan bakar dioksidasi total menjadi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). nitrogen dan belerang di batu bara juga teroksidasi menjadi polutan yaitu SO2 dan NOx.

Lain halnya pada gisifikasi batubara, pembakaran batubara dilakukan dengan udara terbatas yang memerlukan oksidasi parsial hidrokarbon untuk menghasilkan gas panas dengan komposisi utama adalah hidrogen (H2), korbon monoksida (CO), nitrogen (N2) dan sejumlah karbon yang tidak terbakar. Pada kondisi gasifikasi tertentu, telah terbukti bahwa pembentukan NOx dan SO2 dapat dicegeh pembentukannya.

CCS adalah gasifier temperatur tinggi dengan aliran udara yang dikontrol yang menggantikan burner pada boiler masa kini. CCS beroperasi seperti burner PC (pulverized coal) konvensional, menggunakan perangkat pada umumnya telah dikenal oleh operator. CCS membakar batubara yang telah digerus di pulverizer bersama batu kapur (satu – satunya “bahan kimia” yang dibutuhkan), supaya menghasilkan kalsium yang cukup untuk mengikat belerang, untuk kemudian menghasilkan gas panas yang bersih, panas, dan kaya bahan bakar ke ruang bakar boiler. Berikutnya pemasukan udara bertingkat di boiler menyempurnakan pembakaran dengan prinsip udara berlebih, membuat kinerja ruang bakar akan sama dengan sebelum dilakukan modifikasi.

CCS schematic

Desain Fluidized Bed Combustor (FBC) yang telah lebih dulu ada telah dengan jelas menunjukkan proses penangkapan sulfur pada reaksi pembakaran. FBC Boiler membakar batubara bersama batu kapur pada temperatur yang agak rendah (< 1.600 F) dan dengan waktu residen yang cukup lama (+ 2 detik). Kalsium dari batu kapur bereaksi dengan belerang selama pembakaran membentuk CaSO4 padat, yang memenuhi standar EPA.

Kontras dengan FBC, CCS menangkap sulfur pada rezim pembakaran yang berbeda. CCS menggasifikasikan PC pada temperatur tinggi dengan reaksi pembakaran terjadi dalam mili detik. Dengan oksigen yang terbatas atau tanpa oksigen, belerang bereaksi dengan kalsium membentuk kalsium sulfida (CaS), yangberupa padatan, dan akan membersihkan sulfur pada aliran gas. Temperatur CCS yang tingi juga melelehkan abu batubara, antara lain alumina (Al2O3) dan silika (SiO2), yang kemudian akan bergabung dengan CaS padat. Abu yang meleleh berpisah dari aliran gas dan dialirkan ke bak berisi air untuk didinginkan, sebelum dibuang. Gas panas hasil gasifikasi memiliki komponen utama berupa nitrogen, karbon monoksida, dan hidrogen. Abu terbang yang terbawa akan memadat menjadi partikel abu terbang yang tidak lengket. Karena belerang telah dihilangkan, SO3 di cerobong hampir tidak ada.

Sumber utama NOx pada pembangkit batubara bersumber oksidasi nitrogen yang terkandung di batubara (biasanya sekitar 1%) dan menyumbang sekitar 85% emisi NOx dari pembakaran batubara. Tambahan NOx didapat dari oksidasi temperatur tinggi nitrogen di udara, yang merupakan fungsi waktu dan profil temperatur pada daerah ruang bakar boiler.

Gasifikasi dengan metode CCS dengan mudah mencegah pembentukan NOx dari nitrogen yang terkandung di bahan bakar. Meskipun bertemperatur tinggi, kadar NOx pada exit gasifier CCS sangat rendah. Selanjutnya gas bersih yang kaya bahan bakar kemudian masuk ruang bakar boiler dengan perkiraan waktu yang mencukupi agar temperatur gas turun dan dapat membentuk uap. Pada temperatur ruang bakar yang rendah, pembentukan NOx secara thermal membeku, namun gas masih cukup panas untuk menghasilkan pembakaran CO dan H2 yang sempurna. Udara kemudian ditambahkan ke dalam api melalui jalur khusus yang tepat untuk menyempurnakan pembakaran dengan udara berlebih sekitar 3% dari kadar oksigen.

Temperatur tinggi di dalam gasifier melelehkan abu yang dihasilkan dari batubara, kemudian lelehan abu ini kemudian dicampur dengan air lalu dialirkan ke melalui konveyor. Dalam kondisi ini, beleran terikat kuat dan tidak dapat dilepaskan dengan oksodasi atau dilarutkan dengan air. Limbah kemudian aman untuk ditimbun, dan bahkan masih memiliki nilai jual. Limbah ini dibeli seharga $3 per ton oleh industri metal. Limbah abu terbang kemudian dapat ditangkap dengan mudah dengan bag-house atau electrostatic precipitator, yang mengendalikan emisi cerobong dan partikulat.

Teknologi CCS dikembangkan oleh Rockwell International dan berkembang dari teori pembakaran yang dapat meramalkan kemungkinan pengendalian NOX dan SO2 dari pembakaran batubara secara simultan. Hal ini mendorong kemajuan program R&D dari pengujian konseptual dan pengoperasian skala percobaan, sampai ke demonstrasi di kawasan industri di Alberta, Kanada. Selama periode ini, bimbingan, pendanaan, dan pengkajian di dukung oleh gabungan perusahaan pembangkit listrik yaitu Southern California Edison, Houston Light & Power, Niagara Mohawk, Wisconsin Public Service and TransAlta Utilities.

TransAlta Resources Investment Corp., anak perusahaan TransAlta Utilities, memulai pengujian lapangan yang kemudian disebut dengan Low NOX/SOX – Coal Applications Pilot (LNS-CAP) Project di ESSO Resources Cold Lake – Mahihkan di fasilitas pengolahan minyak Alberta.

Grafik Emisi

Figure 2, dengan judul “LNS-CAP – 3 T/hr Burner / Boiler Emissions”, menunjukkan bahwa data pengukuran emisi cerobong pada saat pengujian. Emisi SO2 sekitar 0.2 SO2 lb. /106 British thermal units (Btu). Emisi NOX terukur pada 0.15 lb. NOX /106 Btu. Abu terbang yang tertangkap di bag-house sekitar 0.1 percent, yang menunjukkan konversi karbon yang baik.

Ditemukan fakta menarik lainnya bahwa emisi yang dihasilkan dengan menggunakan gasifikasi batubara ternyata lebih rendah dari pada emisi ketika menggunakan gas alam.


Disarikan dari Power Engineering International, Oktober 2007

21 Komentar »

RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

  1. bagaimana perbandingan efisiensinya antara
    gasifikasi dengan pembakaran langsung

    trim tanggapannya

  2. Gasifikasi batubara bertujuan untuk mengoptimalkan proses pembakaran dari pembakaran tidak terkendali (batubara solid) ke pambakaran terkendali (batubara gas). Seharusnya efisiensi thermalnya meningkat dengan dilakukan proses gasifikasi, namun belum tentu secara biaya lebih hemat, mengingat biaya investasi teknologi yang belum ekonomis. Gasifikasi batubara juga lebih bermanfaat jika batubara yang digunakan adalah batubara muda muda, low calorie, atau batubara dengan kualitas campuran. Dengan gasifikasi, pembakaran dapat diarahkan ke proses pembakaran yang lebih efisien.

  3. bagaimana pengaruh posisi inlet batubara, steam dan oksigen terhadap proses gasifikasi?

  4. Kalau dari posisi, cukup sulit untuk menggambarkannya, karena melibatkan reaksi kimia dan mekanika fluida. Kalau secara teori pembakaran, yang dihitung sebatas volume, temperatur dan komposisi material.
    Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dilakukan pemodelan pembakaran dengan software pemodelan, misalnya Fluent.
    Dari pemodelan akan didapat kesimpulan, posisi mana yang akan memberi efisiensi pembakaran terbaik.

  5. Mhn diinformasikan apakah di indonesia sdh ada gasifikasi plant dan sdh produksi. Kira2 total investasinya berapa ya?

  6. Plant gasifikasi yang sederhana sudah banyak, terutama untuk menggantikan penggunaan BBM /G menjadi Batubara. Biasanya digunakan dikawasan industri yang memerlukan proses pemanasan, pembakaran di boiler, dll, belum untuk aplikasi pembangkitan listrik.

  7. Bisa lebih spesifik

  8. Pak Rekosa, maksudnya lebih spesifik?
    Yang sederhana dan sudah diaplikasikan antara lain pembakaran batubara “setengah matang” sehingga menghasilkan combustible gas. Combustible gas ini akan dialirkan ke peralatan yang membutuhkan bahan bakar.
    Efisiensi gasifikasi relatif rendah, karena batubara tidak dibakar habis.
    Combustible gas ini penting uagar tidak perlu banyak modifikasi mesin. Mesin masih menggunakan mesin yang telah ada, yang ditambahkan hanya instalasi gasifikasi yang nantinya bisa dipakai bersama oleh beberapa mesin.
    Aplikasi untuk pembangkitan listrik masih dalam tahap pengkajian, pilot project bisa dilihat disini : http://www.tekmira.esdm.go.id/berita_detail.asp?News_ID=126.

  9. Iya nih… bisa lebih detail nggak???
    Saya orang awam yang kepingin tahubanyak tentang sumber energy buat boiler. Batubara saat ini paling masuk akal dipakai tetapi polusinya…weleh..weleh…

    kenapa anda bilang biaya investasinya belum ekonomis?

    Bisa kasih contoh nggak di pabrik mana atau kawasan industri mana yg pake gasifikasi batubara di Indonesia?? Saya berlokasi di Karawang, Jawa Barat.

    Terima kasih.

  10. Jadi kalo sebelumnya coal itu kan dibakar di burner seluruhnya begitu ya pak. Tapi di coal gasifikasi ini hanya dipanaskan setengah mateng utk menghasilkan gas ya (kalo tdk salah gas N2). Maksudnya apa sdh ada yg memanfaatkan gas tsb (misal utk pabrik pupuk dll) atau sdh dikomersialkan ya pak.

  11. Setelah di panaskan setengah mateng dan keluar gas, gas inilah yg dipakai untuk pembakaran.
    Lalu batubaranya dipanaskan setengah mateng terus sampai habis??
    Limbahnya bagaimana?? dalam bentuk apa saja limbahnya??

    Terima kasih.

  12. Sabar ya…nanti akan saya uraikan lebih detail lagi.
    Saya sudah post sedikit uraian tentang proses gasifikasi batubara : https://beritaenergi.wordpress.com/2008/03/25/proses-gasifikasi-batubara/

    Dulu pernah ada vendor gasifier batubara datang ke tempat kerja saya untuk presentasi dan dia bilang sudah memasang alat sejenis di kawasan industri di Jawa Barat, tempat dan perusahaannya apa, nanti saya cari lagi, semoga bisa ketemu.

  13. Dear All,

    Perusahaan Kami akan mengadakan Free seminar mengenai Aplikasi Boiler Batu bara akhir Juni 2008.

    Ini akan membahas bagaimana sistem kerja boiler batubara, perhitungan penghematannya, dan juga mengatasi polusi.

    Jika rekan2 tertarik untuk datang,

    silahkan Hubungi saya di No 0818 865073.

    Terima Kasih.

    Deddy

  14. Diperusahaan saya menggunakan batubara kalori 6000 up, tapi suatu ketika steam boiler itu ngedrop hingga mati..?

    Apakah karena faktor kadar air, atau apa ya…

  15. Pak Nuryamin, penyebab trip (mati tiba-tiba) steam boiler bisa bermacam-macam, bisa mekanikal, elektrikal, atau instrumen kontrolnya, atau kualitas batu baranya.
    Kalau boleh tahu, parameter apa saja yang muncul, dan kondisi boilernya seperti apa, sehingga bisa menyimpulkan dari kualitas batu baranya.
    Pak Nuryamin kerja di perusahaan apa & dimana? Trims

  16. Saya tertarik mengenai Coal gasifikasi yang di gunakan untuk steam boiler.Bisakah saya mendapatkan hitungan mengenai Cost steam per 1ton uap?atau Cost per Kcal berapa Rp?Sebelumnya saya mengucapkan terimakasih.

  17. Menghitung harga steam cukup banyak parameter yang harus dilibatkan, pak.

    Parameter yang terkait dengan teknis antara lain :

    1. Tipe & efisiensi boiler yang digunakan untuk membuat uap.
    2. Nilai kalor dari gas yang dihasilkan oleh peralatan gasifikasi.
    3. Tipe & efisiensi peralatan gasifikasi yang digunakan untuk membuat gas.
    4. Kualitas batubara yang digunakan, berapa nilai kalor, moisture, grindability, dll.
    5. Kondisi lingkungan sekitar, berapa temperatur air pendingin, temperatur udara sekitar, kelembaban, dll.

    Yang terkait dengan biaya antara lain :

    6. Jarak angkut batubara dari tambang dan moda angkutan yang digunakan (truk, kapal, dll)
    7. Biaya investasi peralatan yang digunakan
    8. Biaya lainnya (spare part, pegawai, administrasi, dll)
    9. Harga batu bara itu sendiri.

    Jadi kalau disederhanakan dapat menjadi :

    1. Berapa produksi uap (ton/jam)
    2. Berapa biaya untuk mendapatkan produksi uap, terdiri atas komponen :
    a. Investasi & penyusutan asset peralatan
    b. Biaya bahan bakar
    c. Biaya pemeliharaan (spare part)
    d. Biaya lain-lain (administrasi,pegawai, dll)

    Kemudian dibagi antara produksi dan biaya, bisa dihitung berapa rata-rata ongkos produksi uap.

  18. Perusahaan kami ingin menggunakan ketel batubara sebagai alternatif dari ketel residu yang semakin lama semakin tinggi harga per liternya. Yang saya ingin tanyakan apakah limbahnya dlm kategori mudah atau sulit untuk ditangani? Juga mengenai analisis invenstasinya menggunakan metode analisis apa? Trims.

  19. Bisakah memberi kami beberapa perusahaan produsen coal boiler di Pulau Jawa?

  20. Tolong berikan padangan pak, menegenai perobahan kalori batu bara dan kadar abu yang tinggi terhadap ruang bakar boiler, karena metode pembakaran di PLTU adalah PCC,terima kasih.

  21. Dear All,
    Perusahaan kami bergerak di bidang Thermal spray coating, Pengaplikasianya bisa di wall tube Fbc Coal Boiler, secara sederhana bisa di katakan add Value dari boiler tube ataupun repair boiler tube ( seperti yang kita ketahui kalau wall tube bagian bawah sangat mudah terkikis oleh Limestone)
    bagi yang tertarik silahkan hubungi sayadi :
    Eko yulianto,st
    Pt Frontken Indonesia
    Jl. Raya Serang km 18,8 Cikupa Tangerang
    H/P 081 281 837 577
    Office: 021 5969 687
    email: eko.yt@frontken.com

    Thanks All


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Blog di WordPress.com.
Entries dan komentar feeds.

%d blogger menyukai ini: