Proses Pembakaran Bahan Bakar Padat

Batubara memiliki nilai kalor yang cukup potensial sebagai bahan bakar padat, dan proses pembakaran bahan bakar padat jauh lebih kompleks daripada bahan bakar cair ataupun gas, dimana pada umumnya bahan bakar padat mengalami 3 tahapan proses pembakaran yang dijelaskan pada Gambar 1 sebagai berikut.

Gambar 1. Proses Pembakaran Bahan Bakar Padat

1. Pengeringan

Pada tahap ini partikel bahan bakar dipanaskan di atas temperatur vaporasi. Proses ini berlangsung secara konveksi dengan melewatkan udara panas pada padatan. Air yang terkandung dalam bahan bakar terdiri dari dua bentuk, yang pertama yaitu air terikat, dimana air tertahan dalam ikatan kimiawi yang lemah atau terperangkap dalam struktur mikro bahan bakar. Tahap kedua adalah air tak terikat yaitu berasal dari air terikat yang berlebih atau air yang terdapat pada struktur makro padatan (pada pori-pori padatan).

2. Devolatilisasi/Pirolisis

Setelah kadar air dihilangkan maka temperatur dari partikel semakin meningkat sehingga partikel mulai terdekomposisi dan terjadi proses pelepasan zat–zat yang mudah menguap (volatile matter). Volatile matter merupakan bagian dari bahan bakar padat yang bisa terbakar. Bagian ini terdiri dari bagian yang ringan sampai berat. Bagian yang ringan akan menguap terlebih dahulu. Volatile matter keluar rongga bahan bakar dan memenuhi pori-pori. Hal ini menyebabkan oksigen dari luar tidak dapat masuk kedalam partikel. Pada tahap ini terjadi pemanasan partikel tanpa kehadiran oksigen yang disebut pirolisis. Sebagian dari gas hasil pirolisis bereaksi dengan air dan gas produk pirolisis lain. Tabel 1.1 menunjukkan reaksi- reaksi yang terjadi selama pirolisis.

Tabel 1.1 Reaksi Kimia pada proses devolatilisasi/pirolisis
Hasil pirolisis terbakar dan membentuk nyala yang memperbesar devolatilisasi. Pada bagian yang lain uap air akan mengalir keluar melewati pori-pori sehingga temperatur pembakaran turun. Setelah seluruh air keluar maka nyala api akan lebih besar dan temperatur naik.

3. Pembakaran Char (Kabon Tetap)

Char atau fixed carbon merupakan gumpalan matriks karbon dengan sedikit hidrogen yang terdapat pada senyawa bahan bakar. Bagian ini sangat berpori yang berarti luas permukaan bagian dalam sangat besar. Jika terdapat oksigen maka akan terjadi pembakaran pada char. Char memiliki nilai kalor yang paling tinggi dibandingkan dengan volatile matter. Ketika terjadi pembakaran pada char, maka temperatur akan naik lebih tinggi dari sekitarnya. Proses ini merupakan tahapan akhir dari proses pembakaran pada bahan bakar padat.

Temperatur nyala adalah temperatur pada saat jumlah zat mudah terbakar meningkat secara cepat dan tepat sebelum bereaksi dengan oksigen secara kimia. Setiap unsur memiliki temperatur nyala yang berbeda, misalnya karbon (C) memiliki temperatur nyala sekitar 343 deg C. Pada kondisi nyata, setiap zat tidak terbakar secara tepat pada temperatur nyala. Bentuk ruang bakar, rasio udara terhadap bahan bakar dan beragam dampak dari campuran zat yang mudah terbakar mempengaruhi temperatur nyala. Temperatur nyala bahan bakar batubara umumnya berada pada temperatur nyala karbon. Komponen volatil pada bahan bakar batubara akan terlepas seiring dengan peningkatan temperatur, namun tidak akan terbakar sebelum temperatur nyala tercapai.

Ditulis Oleh : Dwi Ananto Pramudyo, M.T