Analisis Numerik Proses Co-Firing Pulverized Coal dan Biomass Pada Boiler Kapasitas 300 MW

Achmad Faisal, Fauzun Fauzun

Abstract

Solusi numerik untuk proses pembakaran dalam ruang bakar sebuah boiler memerlukan perhitungan yang sangat kompleks dan rumit. Teknik penyelesaian secara numeris berkembang sangat pesat dan dapat diandalkan sebagai peralatan (tool) dalam proses desain, modifikasi, maupun penelitian. Salah satu metode yang mampu memprediksi fenomena pembakaran dalam ruang bakar adalah metode CFD. Penelitian ini dilakukan dengan membuat model 3D boiler berkapasitas 300 MW dengan menggunakan ANSYS Fluent. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari  karakteristik pembakaran batubara serbuk (pulverized coal) dan biomasa yang terjadi pada boiler.

Pembuatan model 3D boiler 300 MW dilakukan dengan membuat geometri boiler, membangun mesh, dan menentukan persamaan-persamaan atur yang digunakan dalam permodelan. Setelah dilakukan simulasi, didapatkan data yang menggambarkan distribusi temperatur, particle pathlines, nilai temperatur pada pembakaran.

Dari simulasi ini dapat disimpulkan bahwa berdasarkan hasil simulasi temperatur inlet bahan bakar dan udara yaitu 333 K, temperatur rata-rata tertinggi berada pada sumbu simetri boiler (bagian tengah), Temperatur FEGT simulasi mencapai 1.326 K. Waktu terjadinya devolatilisasi dan char burnout masing-masing partikel tidak sama. Faktor ukuran partikel sangat mempengaruhi hal tersebut. Ukuran partikel yang lebih kecil akan lebih cepat terurai dalam proses devolatilisasi dan kemudian segera mengalami char burnout. Untuk partikel yang lebih besar waktu yang dibutuhkan akan lebih lama. 

References

Anderson, J. D., 1995, Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications, McGraw-Hill, New York.

ANSYS, Inc., 2020, ANSYS Fluent 2020 R1 Theory Guide, Southpointe, Canonsburg.

ANSYS, Inc., 2013, ANSYS Fluent 15.0 User’s Guide, Southpointe, Canonsburg.

ANSYS, Inc., 2010, ANSYS Meshing 13.0 User’s Guide, Southpointe, Canonsburg.

Cengel, Y. dan Cimbala, J. M., 2006, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, McGraw-Hill, New York

Ariningtyas, N. (2014). Studi Numerik Pengaruh Konfigurasi Pengumpanan Dua Jenis Batubara dengan Metode In-Furnace Blending terhadap Proses Pembakaran pada Boiler Tangensial.

Riza, A. N. (2009). Simulasi Numerik Batubara Serbuk (Pulverized Coal) dalam Boiler Furnace 400 MW.

Asotani, T., Yamashita, T., Tominaga, H., Uesugi, Y., Itaya, Y., & Mori, S. (2008). Prediction of ignition behavior in a tangentially fired pulverized coal boiler using CFD. Fuel, 87(4–5), 482–490

Bilirgen, H. (2014). Slagging in PC boilers and developing mitigation strategies. Fuel, 115, 618–624

Febyanasari, R. (2014). Pembakaran Pada Tangentially Fired Menggunakan OxyFuel Pada Kasus Coal Blending Antara Medium Rank Coal ( Mrc ) Dan Low Rank Coal ( Lrc ) Numerical Study of Flow and Combustion Characteristics in a Tangentially Fired Pulverized Coal Boiler Using Oxy-Fuel.

Rousseau, P., & Laubscher, R. (2020). Analysis of the impact of coal quality on the heat transfer distribution in a high-ash pulverized coal boiler using cosimulation. Energy, 198.

Zaid, M. Z. S. M., Wahid, M. A., Mailah, M., Mazlan, M. A., & Saat, A. (2019). Coal combustion analysis tool in coal fired power plant for slagging and fouling guidelines. AIP Conference Proceedings 2062 (January).

Zhu, C., Tu, H., Bai, Y., Ma, D., & Zhao, Y. (2019). Evaluation of slagging and fouling characteristics during Zhundong coal co-firing with a Si/Al dominated low rank coal. Fuel, 254(March), 115730.

Echi, S., Bouabidi, A., Driss, Z. dan Abid, M. S., 2019, CFD simulation and optimization of industrial boiler, Energy, 169, 105-114.

Fu, W., Zhang, Y. dan Han, H., 1989, A general model of pulverized coal devolatilization, Fuel, 68, 505–10.

Heikkinen, J. M., Venneker, B. C. H. dan di Nola, G., 2008, CFD-simulation and experimental validation of co-combustion of chicken litter and MBM with pulverized coal in a flow reactor, Fuel Process Technol, 89, 874–89.

Sarkar, D. K., 2015, Thermal Power Plant Design and Operation, Radarweg, Amsterdam.

Tu, J., Inthavong, K. dan Ahmadi, G., 2013, Computational Fluid and Particle Dynamics in the Human Respiratory System, Springer Dordrecht Heidelberg, London.

Bhatt, B. I., dan Vora, S. M., 1979, Stoichiometry, Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, New Delhi

Bindar, Y. dan Irawan, A., 2009, Training Industrial Combustion and Burner, PT. Indonesia Power UBP Suralaya

Borman, G. L., dan Ragland, K. W. , 1998, Combustion Engineering, Mc Graw-Hill, New York.

Desain Manual Vol. BD06 Suralaya Power Plant

Filkoski, R.V., Petrovski, I. J., Karas, P., 2006 , Optimisation of Pulverised Coal Combustion by Means of CFD/CTA Modelling, Thermal Science, vol. 10, No. 3, pp. 161-179.

Fluent Inc., 2003.

Indrusiak, M. L. S., Beskow A. B., Da Silva, C.V., 2009, Thermal Power Plant Boiler Misoperation-Case Study Using CFD, diambil dari http://www.combustion.org.uk/ECM_2009/P810081.pdf , diakses bulan September 2009.

International Energy Agency (IEA), 2009, Key World Energy Statistics.

International Energy Agency(IEA), 2002, World Enenrgy Outlook.

Kitto, J. B., dan Stultz, S. C., 2005, Steam Its Generation and Use, Edisi 41, Babcock and Wilcox Company, Barberton, Ohio, U.S.A.

Kyle, B. G., 1984, Chemical and Process Thermodynamics, Prentice Hall, Englewood Cliffs.

Kurniawan, A. D., 2009, Simulasi Numerik Modifikasi Slot Furnace untuk Proses Post Weld Heat Treatment pada Header Harp HRSG di PT. Alstom Power Energy Systems Indonesia, Skripsi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

Makhfud, 2008, Simulasi Numerik Karakteristik Burner Tipe Low-Nox Dengan Bahan Bakar Bertingkat, Skripsi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

Refbacks

  • There are currently no refbacks.