Rabu, 20 April 2011

PENGEMBANGAN SISTEM PEMBAKARAN PADA FBC BERBAHAN BAKAR LIMBAH PADAT INDUSTRI KERTAS

Muhammad Affendi,  Mamat, Sugiyatno
INTISARI
Menumpuknya limbah padat organik berupa lumpur (sludge) yang berasal dari unit instalasi pengolahan air limbah (IPAL) industri kertas, sering menyebabkan pencemaran terhadap resapan air tanah pada  lingkungan  pabrik. Sludge mempunyai komposisi rata-rata: kandungan padatan  25%, kadar air 75%, dimana kandungan padatan terdiri dari bahan organik 78% dan anorganik 22% serta nilai kalor ± 3000 kkal/kg. Penelitian yang telah dilakukan adalah memanfaatkan limbah padat (sludge) sebagai bahan bakar padat pada tungku FBC (proses pembakaran secara fluidisasi), sehingga dapat mengurangi tumpukan limbah padat dan akan diperoleh bahan bakar padat  alternatif. Telah dilakukan pengembangan sistem pembakaran pada tungku FBC (fluidized bed combustion) dengan bahan bakar limbah padat (sludge) industri kertas dengan kapasitas pembakaran ± 15 kg/jam. Uji-coba pembakaran pada tungku FBC, diawali dengan pembakaran serbuk kayu yang dipakai sebagai kontrol, memberikan performansi pembakaran kontinyu pada kisaran temperatur 350 - 550°C di bagian freeboard (ruang bakar diatas unggun pasir), dilanjutkan dengan pembakaran limbah padat (sludge) industri kertas juga memberikan performansi pembakaran kontinyu pada kisaran temperatur 300 - 450°C (temperaturnya lebih rendah dari pembakaran serbuk kayu, karena nilai kalor sludge lebih rendah dari pada nilai kalor serbuk kayu). Hambatan yang masih terjadi adalah kontinyuitas laju alir umpan sludge pada screwfeeder menyebabkan kapasitas bahan yang terbakar kurang terpenuhi, juga abu hasil pembakaran sludge banyak tertumpuk pada unggun pasir sehingga mengganggu proses pembakaran secara fluidisasi. Hal ini akan dievaluasi dengan melakukan percepatan putaran pada screwfeeder sehingga laju umpan bahan bakar lebih besar, juga tertumpuknya abu hasil pembakaran dapat diatasi dengan memperbesar laju alir blower tiup sehingga proses pembakaran fluidisasi dapat terjaga. Penelitian selanjutnya adalah memanfaatkan panas hasil pembakaran sludge sebagai pembangkit uap panas (steam) yaitu unit Fluidized Bed Boiler.

Kata kunci:        FBC, fluidized bed combustion, biomass waste combustion, incineration, sludge incineration, solid waste incineration, pembakaran lumpur organik padat


1.  PENDAHULUAN

1.1   Latar Belakang

Industri pulp dan kertas pada umumnya menghasilkan limbah padat (sludge) yang tidak dapat langsung dibuang di lingkungan. Dalam upaya meningkatkan kemampuan pengendalian dampak lingkungan, industri pulp dan kertas saat ini dihadapkan pada masalah penanganan limbah padat (sludge). Sludge, sebagian besar adalah serat dan bahan organik lain, merupakan limbah padat yang berasal dari unit proses produksi dan unit pengolahan air limbah pabrik pulp dan kertas. Karena sludge terdiri dari serat dan bahan organik, pemanfaatannya sebagai landfill dapat dilakukan, tetapi dalam jumlah besar dan dalam waktu yang panjang, hal ini akan menimbulkan masalah terhadap pemanfaatan tanah bagi pemukiman dan akan menimbulkan pencemaran bagi air tanah.
Salah satu cara penanggulangan sludge tersebut adalah dengan cara memanfaatkannya sebagai bahan bakar padat. Agar sludge dapat terbakar sempurna dan efisien, maka teknik pembakaran yang sesuai adalah dengan tungku unggun fluidisasi (fluidized bed combustion, FBC), karena adanya unggun pasir yang berfungsi sebagai pengaduk bahan bakar dan penahan panas. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan uji-coba pembakaran serbuk gergaji kayu, sekam padi dan sampah kota dengan tungku unggun fluidisasi (FBC) yang mempunyai luas penampang unggun pasir 0,5 m2 dan 6 nosel pancar untuk kapasitas 250 kg/jam yang berada di UPT BPT TG - LIPI, Subang.

1.2. Tujuan kegiatan
Melakukan pengembangan sistem pembakaran pada tungku FBC yaitu: perancangan, konstruksi, instalasi FBC (Fluidized Bed Combustion), serta pengujian sistem pembakaran limbah padat industri kertas (dalam bentuk sludge).
1.3. Sasaran
Memanfaatkan limbah padat industri kertas (dalam bentuk sludge) sebagai bahan bakar padat pada tungku FBC sehingga dapat mengurangi dampak pencemaran lingkungan.
1.4   Lingkup Kegiatan
Penelitian tersebut dilakukan dalam beberapa kegiatan, antara lain :
v  Koordinasi dengan industri penghasil limbah padat sludge, yaitu melakukan sampling di industri kertas (Jawa Barat)
v  Pengolahan (pencetakan dan pengeringan) sludge menjadi bahan bakar padat
v  Perancangan dan konstruksi sistem pembakaran pada FBC
v  Uji pembakaran limbah padat sludge pada FBC
v  Analisis dan pelaporan

2.. TINJAUAN PUSTAKA
2.1   Sumber Limbah Padat berupa Sludge
Limbah padat yang dikeluarkan oleh industri pulp dan kertas salah satunya berasal dari unit pengolahan limbah cair yang menghasilkan lumpur (sludge). Adapun proses pengolahan lumpur cair menjadi lumpur padat (cake) adalah sludge dari thickener dan sludge dari settling tank dipompakan ke mesin belt press atau mesin screw press menjadi sludge padat dalam bentuk cake
Tungku FBC dipengaruhi oleh dua hal pokok yang saling berkaitan, yaitu:
a.    masalah yang berhubungan dengan pembakaran bahan padat, yaitu faktor-faktor yang tergabung di dalam laju pembakaran menyeluruh
b.        masalah yang berhubungan dengan hidrodinamika unggun pancar/ fluidisasi atau sering dikenal dengan karakteristik unggun pancar/fluidisasi, yaitu faktor-faktor yang akan menentukan laju sirkulasi dan laju elutriasi
2.2.   Pembakaran Bahan Bakar Padat(9)
Pembakaran limbah organik padat/biomassa dalam insinerator fluidisasi didasarkan pada kontak gas‑padat melalui tahap pengeringan, pirolisa dan oksidasi, selanjutnya menghasilkan zat terbang (volatile matter) dan arang.  Tahap pirolisa untuk bahan bakar padat berukuran kecil sejenis serbuk berlangsung sangat cepat dan terkonversi menjadi zat terbang.   Zat terbang terbakar dan menyala dalam waktu singkat dan terlihat sebagai lidah api.  Proses pembakaran arang relatif lebih lambat dari proses pembakaran zat terbang. Kayu atau biomassa kering bebas abu mempunyai rumus empiris C6H8,39O3,54 terdiri dari 52,5 % massa karbon; 6,16 % hidrogen; 41,24 % oksigen dan 0,1 % nitrogen. Panas pembakaran neto (Net Heating Value) biomassa kering bebas abu  20900 kJ/kg.
Persamaan stoikhiometri pembakaran biomassa menyeluruh :
          C6H8,39 O3,54 + 12,3 O2  ‑‑‑‑‑>  6 CO2 + 4,2 H2O
Dari persamaan di atas, secara teoritis pembakaran 1 kg kayu/biomassa kering membutuhkan 5,38 m3 udara.  Sering juga diperlukan udara lebih, supaya pembakaran  sempurna.

2.3   Hidrodinamika Unggun Pancar/Fluidisasi(9)
Beberapa persamaan yang dapat dimanfaatkan untuk rancangan tungku FBC standar adalah sebagai berikut :
a.       Kecepatan Minimum Pancar, Ums, (minimum spouting velocity) adalah kecepatan superfisial minimum agar unggun tetap terpancar (lihat gambar 2, titik C untuk Ums). Harga Ums dapat diperkirakan dari persamaan:
                                                                         (1)
dimana :
     Dp, Dc, Di           = diameter partikel padat, kolom, nosel
     H                 = tinggi unggun statik (saat tidak terpancarkan)
     g                  = percepatan gravitasi
     rg,  rp          = densitas gas dan partikel padat
     Satuan Ums didalam persamaan di atas tergantung pada satuan H  dan g.  Harga Ums ini digunakan untuk menentukan laju volumetrik gas pancar minimum dan selanjutnya kapasitas blower. Di dalam penggunaan unggun pancar sebagai tungku, kesesuaian Ums dengan kebutuhan udara pembakaran perlu diperhatikan.
b.       Kecepatan superfisial nyata gas di dalam unggun pancar biasanya 2‑3 kali Ums, tetapi harus dibawah kecepatan terminal agar partikel tidak terelutriasi. Untuk kondisi di dalam sebuah unggun pancar/fluidisasi, dengan Re > 2, kecepatan terminal dapat diperkirakan dengan :

                                                                                        (2)
   dimana :
   µ       = viskositas gas, dalam poise (g.cm-1. S-1)
   Dp     = dalam meter;  rp dan  rg dalam kg/m3
Gambar 1.  Kurva karakteristik fluidized bed

c.       Hilang tekan unggun pancar (pressure drop) merupakan salah satu parameter untuk menunjukkan kualitas unggun pancar. Jika pancaran terjadi dengan kualitas baik, hilang tekan unggun pancar,  DPs tidak lagi dipengaruhi oleh laju alir superfisial (gambar 1). Harga  DPs dapat diperkirakan dengan persamaan:
                                                               (3)
dimana :
     h                  = H/Hm ; H = tinggi unggun statik (saat tidak terpancar)
     Hm                               = tinggi unggun maksimum (lihat pasal berikut)
     DPmf = hilang tekan pada saat laju minimum fluidisasi

     Persamaan (3) menunjukkan, bahwa harga  DPmf dapat diperkirakan dengan :

                                                                                  (4)

dimana :
     Îmf                            =   porositas unggun saat awal fluidisasi, sifat khas unggun dengan harga sekitar 0.6
     Walaupun  DPs lebih rendah dari pada  DPmf, awal pembentukan unggun pancar memerlukan tekanan blower tinggi untuk mengatasi peak pressure drop DPM (gambar 1). Harga  DPM kira‑kira adalah :

                                                                                 (5)

dimana : tan y =       koefisien gesek antar permukaan partikel, sifat khas unggun, misalnya: 1,25 untuk biji‑bijian dan 3,2 untuk batubara
Persamaan diatas tidak berdimensi, sehingga satuan DPM tergantung pada satuan H, rb dan g. Dalam praktek, ketinggian harga DPM dapat diatasi dengan jalan operasi awal unggun pancar dengan unggun rendah, kemudian diikuti penambahan material unggun sampai ketinggian yang diinginkan.
d. Tinggi unggun maksimum, Hm (Maximum spoutable bed depth) adalah tingggi unggun statik maksimum yang masih dapat dipancarkan dengan baik. Jika unggun statik lebih dari Hm, pancaran mungkin terjadi hanya dibagian bawah unggun dengan kualitas jelek dan unggun fluidisasi terjadi dibagian atas unggun. Harga Hm dapat dihitung dengan persamaan:
                                                                               (6)
dimana :
Hm                               =   tinggi unggun maksimum, cm
q                  =   faktor bentuk partikel, tak‑berdimensi dan tergantung pada jenis            partikel, misal 1 untuk bola dan 1.65 untuk kerikil
     rp                =   dalam g/cm3 ; Dc, Dp dan Di dalam cm

2.4   Perancangan Tungku FBC
Tungku FBC pada umumnya diisi dengan partikel inert (biasanya pasir silika) yang berfungsi sebagai :
a.    media promotor gerak partikel bahan bakar agar terjadi kontak yang baik dengan udara pembakar, mencegah penggumpalan dan merontokkan abu dari permukaan partikel bahan bakar
d.       penyangga panas untuk melayani kejutan-kejutan jika ada bahan bakar dengan kadar air tinggi atau panas pembakaran rendah masuk ke dalam tungku.
Karena jumlah pasir di dalam tungku jauh lebih banyak dari pada jumlah partikel bahan bakar, perhitungan hidrodinamika tungku unggun pancar didasarkan pada sifat partikel inert, bukan sifat partikel bahan bakar. Pada dasarnya, perancangan tungku unggun pancar satu nosel(9) dapat menggunakan persamaan-persamaan empirik yang telah disajikan di Pasal 2.2 dan Pasal 2.3. Aturan empirik lainnya adalah: diameter kolom (Dc) sebaiknya tidak lebih dari 30 cm dan diameter nosel (Di) antara 1-5 cm, posisi pemasukan bahan bakar tergantung pada sifat pembakarannya: pemasukan biomassa dengan banyak volatile matter berbeda dengan pemasukan arang atau batubara. Karena sifat pembakaran tersebut, profil temperatur di dalam tungku juga bermacam-macam. Pembakaran serbuk gergaji atau biomassa lainnya dapat diduga akan menghasilkan temperatur freeboard lebih tinggi daripada temperatur unggun, karena pembakaran fasa gas (volatile matter) lebih dominan daripada reaksi arang-oksigen, perancangan sebuah tungku FBC juga dapat mengikuti petunjuk praktis perencanaan SFBC(10).


Secara garis besar langkah perancangan disajikan pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram Perancangan Tungku FBC

2.5   Mekanisme Pembakaran Pada Tungku FBC
Setelah material pasir dihembus aliran udara (dengan blower) sehingga membentuk lapisan yang mengambang (terfluidisasi), kemudian dipanaskan dengan menggunakan bahan bakar sekunder (gas atau minyak) sampai temperatur sekitar 500°C. Temperatur lapisan mengambang naik secara bertahap sampai mencapai titik bakar bahan bakar primer (limbah biomassa/sludge). Kemudian dilakukan pengumpanan bahan bakar primer secara kontinyu pada kecepatan yang telah ditentukan, sesuai kapasitas pembakarannya sampai dicapai pembakaran tunak (steady state). Pada saat temperatur cukup tinggi (+ 800°C), bahan bakar sekunder dihentikan sehingga yang terbakar hanya bahan bakar primer, yaitu limbah biomassa/organik padat, juga sludge(1).

3.  Alat, Bahan dan Metodologi Penelitian

3.1. Alat
a)    Unit FBC (Fluidized Bed Combustion) dengan spesifikasi sebagai berikut:
§     Sistem pembakaran             : fluidization/bubble
§     Bahan yang dibakar             : sludge (limbah padat industri kertas) dan
serbuk kayu
§     Kapasitas pembakaran         : 10 - 15 kg/jam
§     Pengapian awal                   : burner gas LPG dengan pemantik elektrik
§     Blower tiup, kapasitas          : 2 – 3.5 m3/menit (120 – 210 m3/jam)
Tekanan : 1200 mmH2O
Daya listrik         : 2 HP
§  Blower hisap, kapasitas : 9.5 m3/menit (570 m3/jam)
Tekanan : 195 mmH2O (1950 Pa)
Daya listrik         : 0.5 HP (370 Watt)
§  Pengumpan, sistem                   : Screwfeeder
Kapasitas           : ± 15 kg/jam serbuk biomassa
Daya listrik         : 1 HP
Hopper               : butterfly air lock
§  Panel instrumen ukur     : temperatur (6 kanal, sensor termokopel tipe K)
Tekanan negatif freeboard (0–50 mmH2O)
Saklar-saklar untuk penggerak motor listrik
b)    Pompa air
§     Kapasitas                            : 19 m3/menit
§     Daya listrik                          : 125 Watt
c)    Timbangan, kapasitas                      : 4 kg (untuk menimbang serbuk kayu dan
sludge yang akan dibakar)
d)    Stop watch, untuk pencatatan waktu proses pembakaran
e)    Multi gas detector, menganalisa sisa pembakaran: gas CO; CO2; O2; SO2; NO2

3.2.  Bahan
a)    Serbuk kayu, digunakan sebagai pengujian awal pembakaran pada sistem FBC
b)    Sludge (hasil sampling limbah padat industri kertas di beberapa lokasi pabrik Jawa Barat)
c)    Gas LPG sebagai penyalaan dan pemanas awal tungku FBC
d)    Analisa gas cerobong
  • Liquid refil O2 Bacharach Fyrite
  • Liquid refil CO2 Bacharach Fyrite
  • Drager tube CO
  • Drager tube SO2
  • Drager tube NO2
3.3   Metodologi
Limbah padat berbentuk sludge memiliki karakteristik kurang menguntungkan untuk dibakar di dalam tungku unggun diam yang sederhana. Kelemahan kelemahan bahan bakar berbentuk sludge antara lain  disebabkan oleh :
a. ukuran partikel kecil, menyulitkan aliran udara
b. kadar air tinggi, menurunkan panas pembakaran
c. kadar abu, menghambat kontak bahan bakar dengan udara
d. sifat caking, bridging dan titik leleh abu rendah dapat mengakibatkan
    penggumpalan partikel-partikel
e. densitas curah (bulk density) rendah, memperburuk panas pembakaran
    persatuan volume yang akhirnya menurunkan intensitas pembakaran.
Karena pembakaran sludge tidak efektif dilakukan pada tungku unggun diam yang sederhana, maka teknologi pembakaran yang lebih tepat yaitu dengan tungku unggun fluidisasi/bubbling.
Dengan teknik pembakaran secara fluidisasi pada tungku FBC, akan terjadi kontak padatan (pasir kuarsa) sebagai media pengisi unggun dengan udara pembakar dan menjadikan massa mengambang (terfluidisasi), sehingga sludge sebagai bahan bakar selalu teraduk dalam media pasir yang terfluidisasi di dalam ruang bakar, sehingga proses pembakaran sempurna dapat tercapai pada temperatur ruang bakar (freeboard) 500 – 600oC. Tungku dengan operasional temperatur tersebut diharapkan tidak mengakibatkan terjadinya senyawa NOx.
4. Kegiatan, Analisis dan Pembahasan
4.1    Kegiatan
o  Kegiatan pengambilan contoh/sampling limbah padat industri kertas berupa sludge di beberapa lokasi industri kertas di Jawa Barat (Majalaya, Bogor, Karawang) dan Serang – Banten. Sludge yang diperoleh adalah sludge yang berasal dari instalasi pengolahan air limbah (IPAL) yang telah dipisahkan padatan dan kandungan airnya melalui belt press atau screw press machine berupa sludge yang mempunyai komposisi rata-rata: kandungan padatan 25%, kadar air 75%, dimana kandungan padatan terdiri dari bahan organik 78% dan anorganik 22% serta nilai kalor 2000 – 3600 kkal/kg. Sedangkan persyaratan bahan bakar padat yang dapat terbakar yaitu:
-    kadar bahan terbakar (organik) minimal 66%
-        nilai kalor ± 3300 kkal/kg
-        kadar abu < 40%
Maka contoh/sampling limbah padat (sludge) industri kertas tersebut akan dapat digunakan sebagai bahan bakar pada tungku FBC
o  Kegiatan perancangan/disain pengembangan sistem pembakaran pada FBC berbahan bakar limbah padat industri kertas (sludge) mempunyai bentuk seperti pada Gambar 3.

Gambar 3. Rancangan unit FBC berbahan bakar limbah padat industri kertas (sludge)

Dengan spesifikasi unit FBC sebagai berikut:
§     Sistem pembakaran             : fluidization/bubble
§     Luas unggun pasir               : 300 mm (pasir kuarsa setinggi ± 100 mm)
§     Bahan yang dibakar             : sludge (limbah padat industri kertas) dan serbuk kayu
§     Kapasitas pembakaran         : 10 - 15 kg/jam
§     Pengapian awal                   : burner gas LPG dengan pemantik elektrik
§     Blower tiup, kapasitas          : 2 – 3.5 m3/menit (120 – 210 m3/jam)
Tekanan         : 1200 mmH2O
Daya listrik     : 2 HP
§     Blower hisap, kapasitas       : 9.5 m3/menit (570 m3/jam)
Tekanan         : 195 mmH2O (1950 Pa)
Daya listrik     : 0.5 HP (370 Watt)
§     Pengumpan, sistem             : Screwfeeder
Kapasitas       : ± 15 kg/jam serbuk biomassa
Daya listrik     : 1 HP
Hopper           : butterfly air lock
§     Panel instrumen ukur           : temperatur (6 kanal, sensor termokopel tipe K)
Tekanan negatif freeboard (0–50 mmH2O)
Saklar-saklar untuk penggerak motor listrik
§  Kaca intip (sight glass)     : untuk mengamati proses pembakaran di dalam tungku FBC
o   Kegiatan konstruksi unit FBC dikerjakan di bengkel seperti terlihat pada Gambar 4.



Gambar 4. Konstruksi unit FBC berbahan bakar limbah padat industri kertas (sludge)

o   Kegiatan instalasi unit FBC ditempatkan di lantai V (atap) Gedung 80, kampus LIPI Bandung yang terlihat pada Gambar 5.



Gambar 5. Instalasi unit FBC berbahan bakar limbah padat industri kertas (sludge)

4.2. Hasil dan Pembahasan
Pada tahap konstruksi unit FBC yang telah selesai, dilakukan pengujian pada beberapa bagian peralatan, yaitu:
  • Pengumpan/screwfeeder untuk bahan bakar padat berupa sludge, diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 4.2.1 Kapasitas pengumpan bahan bakar sludge
No.
Jenis
Sludge
Berat Umpan
Sludge
(kg)
Waktu Umpan
Sludge
(menit)
Kapasitas
Umpan
Sludge
(kg/jam)
Keterangan
1
halus
1.60
12.50
7.50

RPM motor  = 1460
RPM screw  = 37
2
halus
2.50
24.22
6.05
3
halus
1.90
21.30
5.32
4
halus
2.65
27.40
5.78
5
halus
2.20
14.77
8.94

RPM motor  = 1497
RPM screw  = 75
6
halus
2.60
11.03
14.14
7
halus
2.25
13.05
10.35
8
kasar
2.30
13.93
9.90

Dari hasil pengujian pengumpan/screwfeeder dengan putaran 37 RPM diperoleh kapasitas maksimum 7.50 kg/jam, sedangkan dengan putaran screwfeeder 75 RPM dapat diperoleh kapasitas pengumpanan 14.14 kg/jam. Sehingga dipilih putaran pengumpan/screwfeeder pada 75 RPM, karena sudah tercapai  kapasitas disain yaitu ± 15 kg/jam.
o   Uji-coba pembakaran limbah padat biomassa berupa serbuk kayu dan limbah padat biomassa berupa sludge dilakukan pada beberapa langkah, diperoleh gambaran sebagai berikut :




Gambar 6. Uji pembakaran serbuk kayu halus pada unit FBC
Pada Gambar 6 merupakan tahap awal dilakukan pengujian pembakaran serbuk kayu untuk mengetahui performansi/unjuk kerja unit FBC dalam melakukan proses pembakaran secara kontinyu selama 40 menit, diperoleh temperatur pada bagian freeboard (ruang bakar) sebesar 437 - 520°C dengan laju umpan serbuk kayu halus ± 10 kg/jam. Temperatur tersebut memungkinkan pembakaran dalam tungku FBC berlangsung stabil dan tanpa bantuan tambahan bahan bakar lain.




Gambar 7. Uji pembakaran serbuk kayu halus dan kasar pada unit FBC

Dilanjutkan proses pembakaran yang bervariasi dari serbuk kayu halus, kemudian serbuk kayu kasar dan selanjutnya serbuk kayu halus lagi, tampak bahwa pada menit ke 2 sampai menit ke 31 menunjukkan temperatur dalam freeboard (ruang bakar) cenderung naik berkisar antara 360 - 518°C dengan laju umpan serbuk kayu halus rata-rata 10 kg/jam, pada menit ke 33 sampai menit ke 51 mengalami penurunan temperatur pada ruang bakar yaitu sampai batas minimum 219°C, sehingga dilakukan kembali pengumpanan dengan serbuk kayu halus  pada laju umpan rata-rata 10 kg/jam, tercapai pembakaran kontinyu pada temperatur ruang bakar sekitar 400 – 500°C.

 Gambar 8. Uji pembakaran sludge halus pada unit FBC

Uji pembakaran sludge halus (Gambar 8.) menunjukkan kemampuan pembakaran kontinyu dalam ruang bakar (freeboard) FBC pada temperatur 335 – 510°C dengan laju umpan rata-rata 10.5 kg/jam dan kadar air rata-rata 8 % serta tekanan dalam ruang bakar –45 mmH2O. Kondisi tersebut cukup baik untuk operasional pembakaran limbah padat industri kertas berupa sludge pada tungku FBC.




Gambar 9. Uji pembakaran serbuk kayu-sludge-serbuk kayu pada unit FBC
Pada Gambar 9. adalah perlakuan uji pembakaran secara berurutan, yaitu serbuk kayu dengan laju umpan rata-rata 10 kg/jam pada menit ke 4 sampai menit ke 22 yang mencapai temperatur di ruang freeboard 361 - 570°C, dilanjutkan dengan umpan bahan bakar sludge dengan laju umpan rata-rata 4 kg/jam pada menit ke 24 sampai menit ke 52 yang mencapai temperatur di ruang freeboard 312 - 465°C (laju bahan bakar sludge kurang dari setengahnya laju bahan bakar serbuk kayu, dikarenakan bentuk dan ukuran sludge yang kurang lancar pada saat melalui screwfeeder) namun proses pembakaran dapat terus berlangsung tetapi abu hasil pembakaran sludge lebih banyak tertinggal pada unggun pasir sehingga mengganggu terjadinya fluidisasi unggun pasir, maka dilanjutkan pengumpanan dengan bahan bakar serbuk kayu kembali dengan laju umpan rata-rata 5 kg/jam pada menit ke 54 sampai menit ke 68 yang mencapai temperatur di ruang freeboard 306 - 545°C. Sehingga secara keseluruhan proses pembakaran serbuk kayu dan sludge pada unit FBC dapat berlangsung cukup baik.

5.  KESIMPULAN DAN SARAN

Pengembangan sistem pembakaran pada FBC telah dilakukan dengan dibangunnya unit FBC skala laboratorium berbahan bakar limbah padat industri kertas berbentuk sludge dengan kapasitas pembakaran  ± 15 kg/jam, proses pembakaran pada tungku FBC diawali dengan bahan bakar serbuk kayu kemudian dilanjutkan dengan sludge yang telah dikeringkan memberikan unjuk kerja proses pembakaran kontinyu dalam freeboard (ruang bakar) cukup baik, tetapi laju umpan sludge kurang besar dikarenakan bentuk dan ukuran sludge yang tidak dapat melalui dengan lancar di screwfeeder menyebabkan temperatur pada freeboard (ruang bakar) menjadi rendah dan kadang-kadang menyebabkan api padam.
Disarankan untuk tahap penelitian selanjutnya adalah memperbaiki sistem pengumpan/ screwfeeder yaitu dengan mempercepat putaran poros pada pengumpan/screwfeeder sehingga kapasitas disain untuk pembakaran sludge ± 15 kg/jam dapat tercapai. Panas hasil pembakaran dari limbah padat/ sludge dapat dimanfaatkan sebagai panas proses antara lain pembangkit uap panas (steam boiler) yaitu Fluidized Bed Boiler.
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan terlaksananya penelitian ini, kami mengucapkan terima kasih kepada Pusat Penelitian Fisika – LIPI yang telah mengalokasikan untuk pembiayaannya, juga kepada seluruh karyawan PPF – LIPI yang terlibat dalam penelitian ini, serta Saudara Jamaludin dan Adi Wicaksono Jurusan Fisika Universitas Pajajaran – Bandung yang telah melakukan eksperimen untuk materi Kuliah Kerja Nyata Profesi.

DAFTAR PUSTAKA
1.        Affendi, M.; Muljadi; Takiyah S.; E. Suryana; Ella K., “Karakterisasi dan Proses Pembakaran Sampah Kota Subang dengan Insinerator FBC”. Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian dan Pengembangan Fisika Terapan & Lingkungan 1995/1996 (Buku II), Bandung 25 - 26 Juni 1996
2.        Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa, “Laporan Penelitian Karakteristik dan Kemungkinan Pemanfaatan Limbah Padat Industri Pulp dan Kertas”, kerjasama BBS – APKI, September 1996
3.        Borman, Gary L.; Kenneth W. Ragland, “Combustion Engineering”, Mc Graw-Hill, Singapore, International editions 1998, pp. 534 – 563
4.        Brink, O.G.; R.J. Flink, (alih bahasa Sobandi Sachri), “Dasar-dasar Ilmu Instrumen”, Penerbit Binacipta, cetakan pertama, Januari 1984
5.        El-Wakil, M.M.; (alih bahasa E. Jasjfi), “Instalasi Pembangkit Daya”, Jilid 1, Penerbit Erlangga, cetakan pertama, 1992, hal. 134 – 138
6.        Holman, J.P., (alih bahasa E. Jasjfi), “Perpindahan Kalor”, Penerbit Erlangga, edisi keenam, 1995
7.        Howard, J.R. “Fluidized Bed Technology”, Principles and Applications. Publised by Adam Hilger
8.        Mamat, Suwarto Martosudirjo, Sugiyatno, “Tungku Fluidisasi Sistem Gelembung (Bubbling System) Untuk Pembakaran Bahan Bakar Partikel”, Prosiding Lokakarya Pembakaran Limbah Biomassa Untuk Kogenerasi Listrik dan Panas Proses Dengan Teknologi Fluidized Bed Combustion (FBC), Jakarta 20 April 1999.
9.         Susanto, H. “Pemodelan Matematik Tungku Unggun Pancar”. Seminar Pemodelan-Simulasi dan Optimasi Sistem Teknik Kimia, Bandung 1990
10.          Wilkinson, R., “Some Insights on the Practical Aspect of FBC Design” in Proceedings of the Second ASEAN Fluidized Bed Combustion Workshop, Philippines, 1989.

0 komentar:

Poskan Komentar

 

Copyright 2008 All Rights Reserved | PPF - LIPI : ENERGY RESEARCH GROUP Designed by Bloggers Template | CSS done by Link Building