SKRIPSI PERFORMANSI CO-GASIFIKASI SIRKULASI FLUIDIZED BED BATU BARA DAN LIMBAH BAMBU DENGAN VARIASI LAJU ALIRAN BAHAN BAKAR Oleh I GEDE WIGYA NATA NIM : 1319351006 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK NON REGULER UNIVERSITAS UDAYANA 2015
PERFORMANSI CO-GASIFIKASI SIRKULASI FLUIDIZED BED BATU BARA DAN LIMBAH BAMBU DENGAN VARIASI LAJU ALIRAN BAHAN BAKAR Oleh : I Gede Wigya Nata Pembimbing : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya,ST.MASc.Ph.D Cok Istri Putri Kusuma K.,ST, MT ABSTRAK Teknologi co-gasifikasi sirkulasi fluidized bed merupakan salah satu teknologi terbaik mengkonversi bahan bakar padat menjadi gas yang mampu bakar secara termokimia dalam sebuah reaktor. Proses ini hanya memerlukan sekitar 50% udara pembakaran. Limbah bambu adalah biomassa yang dapat digunakan sebagai sumber energi ramah lingkungan sebagai energi alaternatif. Dalam penelitan ini dianalisis pengaruh variasi laju aliran bahan bakar batubara dan limbah bambu terhadap performansi alat co-gasifikasi sirkulasi fluidized bed. Variasi laju aliran bahan bakar batubara dan limbah bambu yang digunakan adalah 63 kg/jam, 70kg/jam, 75kg/jam. Temperatur operasi dalam penelitian ini adalah 600 0 C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin cepat bahan bakar terkonversikan menjadi gas maka nilai FCRa (fuel consumption rate actual), efisiensi gasifikasi dan kandungan gas mampu bakar meningkat. Kata Kunci : Co-gasifikasi, limbah bambu, Sirkulasi Fluidized Bed. PERFORMANCE OF CO-GASIFICATION
CIRCULATING FLUIDIZED BED COAL AND WASTE BAMBOO WITH VARIATION OF FUEL FLOW RATE Author Guidence : I Gede Wigya Nata : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya,ST.MASc.Ph.D Cok Istri Putri Kusuma K.,ST, MT ABSTRACT Co-gasification circulation fluidized bed technology which is the best alternative technologies to convert solid fuels became the gas capable burned with thermochemistry in a reactor. This process requires only about 50% of combustion air. Bamboo waste is biomass that can be used as an environmentally friendly energy source, and alternative energy. In this research analyzed the influence of variations in fuel flow rate of coal and waste bamboo to the performance of co-gasification circulating fluidized bed. Variation of coal and bamboo waste of flow rate that is applied is 63 kg/hour, 70 kg/hour, 75 kg/hour Operating temperature in this research was 600 0 C. The results showed that the faster the fuel converted to gas then on fuel causes the value of FCRa (fuel consumption rate actual), efficiency of the gasification and the gas capable burned was increased. Keywords: Co-gasification, bamboo waste, Circulating Fluidized Bed
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul: PERFORMANSI CO-GASIFIKASI SIRKULASI FLUIDIZED BED BATU BARA & LIMBAH BAMBU DENGAN VARIASI LAJU ALIRAN BAHAN BAKAR Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dariberbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST. MASc.Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Udayana dan juga selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan skripsi ini. 2. Ibu Cok Istri Putri Kusuma K,ST,MSi., selaku Dosen Pembimbing II 3. Bapak Si Putu Gede Gunawan Tista, ST, MT., selaku Koordinator Skripsi 4. Bapak I Ketut Astawa, ST, MT., selaku sekretaris Teknik Mesin FT. UNUD 5. Bapak/Ibu Dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Universitas Udayana. 6. Keluarga, serta semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak.sekal ilagi penulis mengucapkan banyak terimakasih dan penulis mohon maaf apabila ada kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Bukit Jimbaran, Agustus 2015 Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BABI PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Rumusan Masalah...2 1.3 Batasan Penelitian...3 1.4 Tujuan Penelitian...3 1.5Manfaat Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Biomassa...4 2.1.1 Pemanfaatan Energi Biomassa...6 2.2.2 Kandungan dalam Biomassa...9 2.2.3 Biomassa Limbah bambu.. 10 2.3 Analisis Nilai Kalor Batu Bara dan Biomassa... 12 2.4 Pasir Silika... 17 2.5 Co-firing... 17 2.6 Co-Gasifikasi... 17 2.6.1 Parameter parameter penting dalam proses Gasifikasi... 18 2.6.2 Jumlah Udara Pembakaran... 20 2.6.3 Efisiensi Proses Gasifikasi... 21 2.6.4 Pembakaran Bahan Bakar Pada Proses Gasifkasi.... 22 2.7 Fluidisasi... 23 2.7.1 Jenis- jenis Fluidisasi... 23 2.7.2 Gasifikasi Fluidized Bed... 25 2.7.3 Gasifier Berdasarkan Mode Fluidisasi... 25
2.7.4 Dasar Proses Gasifikasi Fludized Bed... 27 2.7.5 Rumus-rumus Umum Fluidisasi... 29 2.8 Perhitungan Kandungan Gas Hasil Gasifikasi... 31 2.9 Resikulasi/Cyclonic... 31 3.0 Screw Feeder... 37 3.1 Laju Aliran... 38 BAB III METODE PENELITIAN... 33 3.1 Lokasi Penelitian dan Lokasi Pembuatan Alat...33 3.1.1 Lokasi Penelitian...33 3.1.2 Lokasi Pembuatan Alat...33 3.2 Variabel Penelitian...33 3.3 Rancangan Penelitian...34 3.4 Rangkaian Alat dan Bahan Penelitian...35 3.4.1 Peralatan yang Digunakan...35 3.4.2 Bahan Penelitian...41 3.5 Karakteristik Bahan Bakar... 42 3.5.1 Pengujian Analisis Proximatedan Ultimate Batubara & Limbah bambu... 42 3.6 Prosedur Penelitian...46 3.6.1 Tahap Persiapan...46 3.6.2 Tahap Pengujian...47 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 53 4.1 Data Pengujian Awal.53 4.1.1 Hasil Analisa Prokimat dan Ultimat Limbah Bahan Bakar..53 4.1.2 Hasil Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar....54 4.2 Kebutuhan Udara Gasifikasi Limbah bambu dan Batubara.. 54 4.2.1 Kebutuhan Udara Untuk Gasifikasi Limbah bambu....55 4.2.2 Kebutuhan Udara Untuk Gasifikasi Batubara.56 4.2.3 Menentukan Variasi Laju Aliran.58 4.3 Kecepatan Minimum Fluidisasi (U mf ).60 4.4 Data pengujian hasil gas gasifikasi..62 4.5 Pengolahan Data Hasil Penelitian 64 4.5.1 Perhitungan Fuel Consumtion Rate Actual (FCR a ).64 4.5.2 Perhitungan Air Fuel Rate Actual (AFR a ).64
4.5.3 Distribusi Temperatur Reaktor 66 4.5.4 Perhitungan Gas Gasifikasi.68 4.6 Perhitungan Efisiensi Gasifikasi (η)...70 4.7 Analisis Data Penelitian..73 BAB V PENUTUP 76 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Batu bara... 4 Gambar 2.2 Biobriket... 7 Gambar 2.3 Direct Coal Liquefaction... 7 Gambar 2.4 Biomasa... 10 Gambar 2.5 Skema Pembentukan Biogas... 10 Gambar 2.6 Limbah Bambu... 12
Gambar 2.8 Bom Kalorimeter... 17 Gambar 2.10 Pasir Silika... 18 Gambar 2.11 Gasifikasi... 19 Gambar 2.12 Particulate Fluidization... 25 Gambar 2.13 Bubbling Fluidization... 26 Gambar 2.14 Updraft Gasifier... 29 Gambar 2.15 Cyclonic... 35 Gambar 2.15 Sscrew feeder... 36 Gambar 3.1 Instrument CHN 628... 38 Gambar 3.2 Instrument 628 O... 39 Gambar 3.3 Instrument 628 S... 39 Gambar 3.4 Instrument TGA-701... 40 Gambar 3.5 Bom Kalori meter... 42 Gambar 3.6 Batu bara... 43 Gambar 3.7 Limbah bambu... 44 Gambar 3.8 Pasir silika... 45 Gambar 3.9 Reaktor... 45 Gambar3.10 Plat distributor... 45 Gambar 3.11 Burner... 45 Gambar 3.12 Isolator... 46 Gambar 3.13 Kaca pengamat... 46 Gambar 3.14 Fuel feeder... 47 Gambar 3.15 Dinamo... 47 Gambar 3.16 Gear rasio... 47