Optimalisasi Proses Pembakaran – Perbandingan Excess Air-Bahan Bakar
Untuk mengetahui pengoperasian boiler yang efisien, maka operator harus mengerti seperti apa proses pembakaran di dalamnya. Pembakaran yang baik akan selalu membutuhkan kombinasi yang tepat antara bahan bakar dan oksigen untuk menghasilkan produk berupa energi panas, karbondioksida, uap air, nitrogen dan gas-gas lain (selain oksigen). Secara teori terdapat pengaturan proses pembakaran yang spesifik untuk menentukan perbandingan antara oksigen dengan bahan bakar sehingga terjadi proses pembakaran yang sempurna, namun aktualnya hal tersebut tidak akan pernah terjadi secara ideal.
Oleh karena itu agar bahan bakar dapat terbakar secara sempurna maka dibutuhkan jumlah udara yang lebih banyak dibandingkan dengan udara pada kondisi yang ideal (udara teoritis), dan jumlah udara yang lebih tersebut dikenal dengan istilah excess air. Excess air dapat dihitung melalui persamaan sebagai berikut :
Excess Air = 100 x (20.9%) / (20.9% – O2%) – 100%
Dimana O2 merupakan unsur Oksigen yang diukur pada outlet boiler (flue gas outlet).
Secara normal prosentase excess air pada sebuah pengoperasian boiler dengan bahan bakar batubara berkisar antara 15% hingga 20%, boiler berbahan bakar minyak 10% – 20%, natural gas 5% – 10%, sedangkan turbine gas membutuhkan excess air yang sangat tinggi yaitu hingga 300%.
Berikut adalah tabel perbandingan dari excess air yang dibutuhkan pada boiler dengan jenis bahan bakar yang berbeda.
| Jenis Bahan Bakar | Excess of Air |
| (%) | |
| Anthracite | 40 |
| Coke oven gas | 05-10 |
| Natural Gas | 05-10 |
| Coal, pulverized | 15 – 20 |
| Coal, stoker | 20 – 30 |
| Oil (No. 2 and No. 6) | 10 to 20 |
| Semi anthracite, hand firing | 70 to 100 |
| Semi anthracite, with stoker | 40 to 70 |
| Semi anthracite, with traveling grate | 30 to 60 |
Untuk menentukan seberapa besar excess air yang akan dibutuhkan dalam proses pembakaran maka dapat dilakukan dengan menghitung perbandingan stoikiometri antara udara dan bahan bakar, atau lebih dikenal dengan pembakaran stoikiometri. Pada saat pembakaran stoikiometri terdapat sebuah proses pencampuran unsur kimia antara udara dan bahan bakar yang menghasilkan H, SOx, NOx, CO2, dll, sehingga dengan memperhatikan hal ini dapat ditentukan seberapa besar unsur kimia yang dihasilkan dalam proses pembakaran dan dapat ditentukan apakah perbandingan udara terhadap bahan bakar telah sesuai ataukah tidak.
Apabila terjadi ketidaksesuaian antara jumlah udara yang disupplai dengan bahan bakar yang ditransfer ke dalam burner, maka akan terbentuk unburned fuel, jelaga (soot), asap dan karbon monoxida yang keluar melalui stack. Sehingga mengakibatkan perpindahan panas di dalam boiler akan terhambat, terjadinya polusi, efisiensi pembakaran menjadi rendah, pola api menjadi tidak stabil dan meyebabkan adanya potensi ledakan. Untuk menghindari proses yang tidak efisien dan kondisi yang tidak aman tersebut, maka secara normal boiler dioperasikan pada level excess air tertentu. Level excess air ini juga akan menjadi sebuah proteksi dari unsur oksigen pembakaran yang terlalu rendah akibat dari perbedaan komposisi bahan bakar dan juga pengoperasian yang kurang baik pada sistem kontrol udara dan bahan bakar.
Refrensi : EngineeringToolBox
Malam minggu @ Patuguran
