Pencampuran Bahan Bakar di Burner

Burner adalah peralatan yang berfungsi untuk membentuk campuran bahan bakar dan udara yang uniform sehingga terjadi proses pembakaran secara efisien. Batubara masuk pada sisi tengah burner dan udara pembakaran pada sisi sekelilingnya. Terbentuk aliran turbulen campuran batubara dan udara pembakaran sehingga terjadi kestabilan pembakaran. Susunan burner didesain dengan konfigurasi secara spesifik untuk memperoleh karakteristik bentuk nyala api tertentu.

Jenis burner berdasarkan arah masuknya batubara terbagi menjadi 3 metode, yaitu :

Vertical atau Downshot Firing

Serbuk batubara diinjeksikan pada area lower furnace. Area lower furnace didesain dengan lining refractory sehingga mempunyai temperatur yang tinggi untuk proses penyalaan.

Gambar 1. Burner dengan metode downshot firing (Chaplin, n.d.)

Proses penyalaan awal batubara dan proses pembakaran terjadi selama bahan bakar mengalir naik menuju area waterwall pada sisi upper furnace seperti ditunjukkan pada gambar 1. Konfigurasi ini cocok untuk jenis batubara yang sulit untuk terbakar, dengan kandungan volatile mater rendah seperti batubara anthracite.

Horizontal Firing

Konfigurasi burner terpasang pada sisi dinding furnace, pada satu sisi front wall maupun kedua sisi front dan back wall seperti ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Boiler horizontal firing

Serbuk batubara diinjeksikan secara horisontal dengan tingkat turbulent swirl yang tinggi untuk menghasilkan pembakaran secara cepat. Masing masing burner membentuk nyala api secara individual dan independent. Perbandingan batubara dan udara pembakaran pada masing masing burner harus tepat untuk menghasilkan pembakaran yang baik.

Tangential Firing

Pembakaran tangensial merupakan salah satu sistem pembakaran yang dilakukan pada pulverized fuel boiler. Menggunakan 4 (empat) buah titik pembakaran (burner) dari masing-masing sudut (corner) yang ditunjukkan pada gambar 2, berfungsi untuk menciptakan bola api (fire ball) pada pusat furnace. Pada masing-masing corner memiliki burner yang bertingkat.

Gambar 3. Burner tangantial firing

Pembakaran tangensial seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. memiliki kekurangan, yaitu pada pengaturan sudut pembakaran dan apabila ada gangguan pada burner akan mengakibatkan ketidakstabilan pembentukan lingkaran bola api (fire ball). Namun juga memiliki beberapa kelebihan yang menjadikannya banyak diminati dalam pemilihan sistem pembakaran pulverizer boiler, yaitu:

  • Pencampuran bahan bakar dan udara yang baik sehingga pembakaran yang terjadi hampir sempurna dan distribusi temperatur lebih rata.
  • Heat flux yang seragam di dinding ruang pembakaran sehingga kegagalan akibat tingginya tegangan termal dapat diminimalis.
  • Aliran udara dan bahan bakar dapat diarahkan, baik keatas atau kebawahsehingga dapat memvariasikan panas yang diserap dinding ruang pembakaran serta mengontrol suhu pada superheater.
  • Vortex motion pada tengah furnace mengurangi terjadinya erosi dan local-overheating pada dinding furnace.
  • Emisi NOx yang dihasilkan lebih rendah dari proses pembakaran lainnya.
  • Menghasilkan fly ash hanya 15% – 40% dari keseluruhan abu.
  • Carbon Loss lebih rendah dan dapat digunakan untuk proses pembakaran bahan bakar yang memiliki nilai kalor rendah.

Burner tersusun vertikal pada empat sudut furnace. Serbuk batubara diinjeksikan pada arah horisontal menuju sisi tengah area furnace (membentuk garis tangensial imaginer dengan lingkaran di titik tengah furnace). Pencampuran bahan bakar dan udara pembakaran terdistribusi secara merata pada combustion zone di dalam furnace. Proses penyalaan dan pembakaran yang terjadi lebih teratur membentuk fireball pada sisi tengah furnace.

Turbulensi pada fireball tersebut menghasilkan vortex motion sehingga terbentuk aliran pembakaran ke atas. Tangential boiler menghasilkan heat flux pada waterwall tube yang lebih merata sehingga meminimalkan potensi overheating maupun thermal stress.

Sumber : Hidayat, R. (2015). Studi Numerik Karakteristik Aliran Gas-Solid dan Pembakaran Tangentially Fired Pulverized-Coal Boiler 315 MWe dengan Variasi Sudut Tilting dan Nilai Kalor Batubara (Studi Kasus PLTU Pacitan Unit 1). Thesis Program Magister Bidang Keahlian Rekayasa Energi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

 

Leave a Reply