Oleh : Dimas Setiawan ( ) Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT.

Transkripsi

1 Karakterisasi Proses Gasifikasi Downdraft Berbahan Baku Sekam Padi Dengan Desain Sistem Pemasukan Biomassa Secara Kontinyu Dengan Variasi Air Fuel Ratio Oleh : Dimas Setiawan ( ) Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT.

2 Ketergantungan terhadap Minyak Bumi LATAR BELAKANG Indonesia Sebagai Negara Agraris Krisis Energi Sekam Padi Melimpah Tuntutan Penggunaan Energi Alternatif Yang Renewable Sumber Energi Baru

3 Biomassa Sekam Padi Gasifikasi Energi Renewable Downdraft Kelebihan : Mampu menghasilkan gas yang rendah Tar

4 Perumusan Masalah Bagaimana melakukan konversi biomassa menggunakan reaktor gasifikasi downdraft Mencari desain sistem pengumpan bahan baku yang optimal Bagaimana mengidentifikasi zona tahapan proses gasifikasi

5 Tujuan Penelitian Karakterisasi proses gasifikasi meliputi : 1. distribusi suhu, 2. identifikasi zone proses, 3. kesetimbangan massa dan energi selama proses, 4. komposisi gas yang dihasilkan 5. efisiensi thermal Korelasi kecepatan suplai udara terhadap distribusi temperatur di dalam reaktor, kesetimbangan massa, laju alir massa syngas, dan pengaruh terhadap AFR Mendapatkan combustible gas hasil proses gasifikasi dengan kandungan tar rendah

6 Batasan Masalah Penelitian tidak dibahas mengenai desain pembuatan reaktor Bahan baku yang digunakan adalah sekam padi dari penggilingan dengan moisture content 9%, dengan penyimpanan tertutup dari udara luar Penelitian ini tidak dibahas mengenai proses radiasi pada instalasi Aliran udara sekitar melintasi reaktor secara cross flow

7 Tinjauan Pustaka Biomass Energy

8 Karakteristik Sekam Padi (Firsta Dita, 2009) Analisa Ultimate & Proximate Kandungan (%) Moisture Content Parameter Proximate Volatile Matter Ash Content Fixed Carbon LHV (kj/kg) Kandungan (%) Parameter Ultimate C H O N S Kandungan karbon dan oksigen menunjukan jumlah yang cukup dominan, unsur-unsur ini menjadi komponen utama dalam reaksi pembentukan syngas

9 Gasifikasi Teknologi Proses Konversi Biomassa Pemberian Panas Oksigen Terbatas AFR < 1,5 Synthetic Gas CO, CO 2, H 2, dan CH 4

10 Reaktor Downdraft Tahapan Proses : 1. Drying Zone Evaporasi 2. Pyrolisis Dekomposisi Menghilangkan Kandungan air Mengeluarkan Volatile 3. Partial Oxidation Eksoterm Menghasilkan Panas 4. Reduction Endoterm Menyerap Panas

11 Kesetimbangan Energi dan Massa Kesetimbangan Massa Energi Masuk Kesetimbangan Energi Dimana : Energi Keluar

12 Efisiensi Gasifikasi Heat Loss q conv = h A (T s - T ) V. D R e P r Nu h. L k

13 PENELITIAN TERDAHULU Hydrogen-rich gas production from biomass air and oxygen/steam gasification in a downdraft gasifier Pengmei, dkk 2007 Tren distribusi temperatur yang terjadi pada zona pembakaran atau zona oksidasi yang berfluktuatif. Fenomena itu terjadi akibat distribusi oksigen pada reaktor yang tidak merata atau distribusi lokal. Hal ini menunjukkan bahwa apabila reaktor dijalankan dengan menggunakan uap atau O 2, maka aliran oksigen harus diatur dengan bertahap untuk menanggulangi akumulasi oksigen yang tibatiba, sehingga mampu memastikan kondisi proses gasifikasi berjalan pada tiap tingkatannya.

14 Budiartha, 2010 PENELITIAN TERDAHULU Dengan pemberian suplai udara yang besar, maka akan dihasilkan laju alir gas yang besar pula dengan kepekatan kandungan komposisinya bisa dikatakan sangat encer (CO 2 tinggi). Keadaan saat gas bercampur dengan udara sekitar dan mulai terbakar akan menghasilkan warna lebih dominan rona merah yang memiliki jelaga dan radiasi panas tinggi, sehingga saat terbaca di termokopel, api pada variasi AFR tinggi ini akan menghasilkan temperatur yang paling tinggi pula.

15 Aplikasi Water Pump Electric Generator Diesel Engine

16 Skema Instalasi Scrubber

17 Flowchart Percobaan Mulai A Pengolahan Biomassa Studi Literatur : 1. Jurnal 2. Text Book Pengujian Nilai Kalor Ash, Char, dan Syngas Pengujian Propertis Sekam Padi Pengolahan Data Data Awal : - T udara ambient - T reaktor dan pipa Perhitungan : - Kesetimbangan Massa - Kesetimbangan Energi - Heat Loss Perpindahan Panas - Efisiensi Gasifikasi Pengaturan Variasi AFR dengan dimmer Proses Pengujian Gasifikasi Grafik : - Distribusi Temp = f (dimmer) - Air Fuel Ratio = f (dimmer) - Kesetimbangan Massa = f (dimmer) - Laju Alir Massa Gas = f (dimmer) - η gasifikasi = f (dimmer) Pencatatan Data Proses : - Distribusi Temp. - Laju Alir Massa Udara - Laju Alir Massa Gas Analisa Grafik Kesimpulan Pencatatan Data Akhir : T sepanjang reaktor, Laju alir udara dan biomassa Selesai A

18 Hasil dan Pembahasan Profil Distribusi Temperatur Reaktor

19 Prosentase AFR Pada Masing-masing Dimmer

20 Kesetimbangan Massa Dim Massa masuk (kg/100menit) Massa Keluar (kg) Bio Udara 1 Udara 2 Total Char Ash Syn-gas Total Selisih (kg) ,

21 Prosentase Laju Alir Massa Syngas

22 Visualisasi Api Saat Stabil

23 Sankey Diagram Heat Loss Energy (konveksi) 5 % Losses Energy (char+ash) 10,7 % Biomassa 97,8 % P R O S E S Useful Energy (syngas) 43 % Udara 2,2 % Losses Energy (unknown) 41,3 %

24 Efisiensi Gasifier = 43,68 %

25 Kesimpulan 1. Air Fuel Ratio terbaik pada kondisi 1,25 dengan menghasilkan syn-gas yang combustible, yaitu ditandai dengan nyala api stabil 2. Penurunan suplai udara mengakibatkan penurunan juga pada laju alir massa syngas dan distribusi temperatur di reaktor 3. Losses energi cenderung semakin besar dengan semakin menurunnya suplai udara 4. Secara keseluruhan, efisiensi gasifikasi mencapai hingga 43,68 % pada AFR 1,25 5. Komposisi syngas yang dihasilkan dari proses didapatkan kadar H 2, O 2, N 2, CO 2, CO, CH 4, C 2 H 6 berturut-turut adalah sebesar 14,22 %, 8,29 %, 51,12 %, 8,82 %, 15,33 %, 1,52 %, dan 0,22 %, serta Low Heating Value (LHV)-nya sebesar 3289,38 kj/kg.

26 Saran 1. Perlu pendesainan ulang reaktor terkait dengan sistem pembuangan yang seharusnya kontinyu pula 2. Proses sampling syngas hasil gasifikasi membutuhkan perlakuan yang lebih hati-hati untuk mendapatkan hasil pengukuran yang sempurna dan mewakili keadaan syngas sesungguhnya 3. Agar syngas yang dihasilkan bisa termanfaatkan dengan sempurna, maka pembuatan pipa keluaran diletakkan pada posisi yang lebih rendah dari reaktor agar seluruh syngas mengalir keluar 4. Adanya penelitian lebih lanjut mengenai proses pembersihan gas hasil gasifikasi 5. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan gas hasil gasifikasi agar nantinya bisa menjadi komoditi energi alternatif yang potensial untuk dikembangkan

27 Kritik dan Saran Sangat Kami Harapkan Demi Kesempurnaan Tugas Akhir