Dokumen tersebut membahas beberapa teknologi pembakaran batubara pada boiler untuk pembangkit listrik termasuk pulverized firing, stoker firing, fluidized bed, dan gas firing dari gasifikasi batubara. Teknologi gasifikasi memiliki efisiensi lebih tinggi dan emisi yang lebih rendah dibandingkan pembakaran langsung. IGCC diidentifikasi sebagai teknologi masa depan untuk industri pembangkitan listrik Indonesia.

1. Teknologi Pembakaran
Batubara pada Boiler
(Stocker, PC, CFB,
Gasification)
Adi Surjosatyo
P2M Mesin
FTUI
WORKSHOP:“TEKNOLOGIBOILERBERBAHAN
BAKARBATUBARAUNTUKPEMBANGKITTENAGALI
STRIK”09–10November 2010, Hotel Manhattan Jakarta

2. Agenda Presentasi
1. Pendahuluan
2. Pulverized firing
3. Stoker Firing
4. Fluidized Bed Technology
5. Gas Firing from Coal Gasification

3. 1.Pendahuluan (sambungan)
 Bahan bakar yang digunakan untuk
membangkitkan steam biasanya, batubara, gas
atau biomassa dan sumber panas lainnya,
seperti matahari, waste heat, atau geotermal.
Tetapi yang banyak digunakan adalah
batubara, gas dan bahan bakar minyak.
 Beberapa faktor yang mempengaruhi
pemanfaatan teknologi boiler seperti
karakteristik bahan bakar, perlindungan
terhadap lingkungan, biaya perawatan dan
operasi, kondisi cuaca, dan kondisi geografis.

4. Pendahuluan
 Beberapa teknik dikembangkan untuk menghadapi
tantangan yang ada di dunia, harga bahan bakar
yang selalu naik, perlindungan terhadap lingkungan
mengharuskan desain boiler yang dapat
beroperasi dengan biaya rendah dan ramah
terhadap lingkungan.
 Teknologi yang di aplikasikan: pressurized
fluidized-bed combustion dan integrated
gasification combined cycle system dan sistem
lainnya
 Cara-cara tersebut: untuk mengontrol lingkungan
dimana steam generation dirancang agar dapat
mengurangi emisi dan meningkatkan efisiensi
termal dari power plant.

6. Burner system have the following
characteristics:
 excess oxygen or unburned combustibles in the end
products of combustion
 Low rate of auxiliary ignition energy input to start the
combustion reaction
 An economical reaction rate between fuel and oxygen
compatible with acceptable nitrogen oxide and sulfur oxide
formation
 An effective method of handling and disposing of the solid
impurities introduced with the fuel
 Uniform distribution of the product weight and temperature
in relation to the parallel circuits of the heat-absorbing
surface
 Wide and stable firing range
 Fast response to changes in firing rate

7. Horizontal Firing Coal
 Strong
Rotation of
Air & Fuel
flow
 Degree of air
swirl>>swirl
circulation

8. Flow Pattern
of horizontal
wall Firing
(Opposed
Firing)

9. Tangential Firing pattern
 Fuel and
combustion
fuel
projected
from the
corners
 Intensive
mixing &
rotating
motion

10. II. Pulverized firing

17. III. Stoker Firing

22. 4. Fluidized Bed Technology
 Pembakaran dengan fluidized bed memiliki
kelebihan yang cukup berarti dibanding sistem
pembakaran yang konvensional
 keuntungan rancangan boiler yang kompak,
fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi
pembakaran yang tinggi dan berkurangnya
emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan
NOx.

23.  Bed partikel padat seperti, partikel pasir dalam
keadaan terfluidisasikan dipanaskan hingga ke
suhu nyala batubara,
 batubara diinjeksikan secara terus menerus ke
bed, batubara akan terbakar dengan cepat dan bed
mencapai temperatur yang seragam.
 Pembakaran dengan fluidized bed berlangsung
pada temperatur sekitar 840oC hingga 950 oC.
 Temperatur ini jauh berada dibawah temperatur
fusi abu, maka pelelehan abu dan permasalahan
yang terkait didalamnya dapat dihindari.

25. Statistical Fuel Burning of difference
Furnace, qr , MW/m2
Statistical value of the heat release rate per unit
furnace volume, qv , MW/m3

26. PEMBAKARAN
Source : Garry J Stiegel, US Department of Energy
Excess air 20%
120% Stoiciometri

27. PEMBAKARAN LANGSUNG
Boiler
Source : Barnicki (Eastman)

28. 5. Gas Firing from Coal Gasification
Gasifikasi adalah proses
pengkomversian bahan bakar padat
menjadi gas mampu bakar
(CO,H2,CH4) melalui proses
pembakaran dengan suplai udara
terbatas yaitu 20%-40% udara
stoikiometri .

29. KIMIA GASIFIKASI
Source : Garry J Stiegel, US Department of Energy
20 – 40%
Stoiciomet
ri

30. Pembakaran :
C + O2 CO2
C + ½ O2 CO
Pirolisa
Biomasa kering
CO,H2,CH4,CO2,Tar,
Arang karbon ,Uap air,
asom organik,
hidrokarbon berat
Pengeringan :
Biomassa basah
biomasas kering + H2O
H2O
Reduksi :
C + CO2 CO
C + H2O H2 + CO
C + 2H2 CH4
Panas
Panas
Panas
Panas
CO,H2,CH4
CO2,Uap air,
asam
organik,
Hidrokarbon
berat
CO,H2,
CH4
CO2,CO
PROSES GASIFIKASI
25 0C s/d 150 0C
150 0C s/d 800 0C
600 0C s/d 900 0C
800 0C s/d 1400 0C
P
A
N
A
S
Gasifeir

31. TIPE GASIFIER
Entrained flow gasifier Moving bed gasifier Fluidized bed gasifier
Source : NTPC

32. INTEGRATED GASIFIER COMBINED CYCLE (IGCC)
POWER PLANT

33. ALIRAN ENERGI PADA IGCC
Source : Ratafia-Brown, J., L. Manfredo, J. Hoffmann, and M.
Ramezan,

34. ADVANCED IGCC
INTEGRATED GASIFICATION FUEL CELL
Efficiency around 60% and CO2 lower 30% than conventional combustion
Source : J-POWER Jepan

35. ADVANCED IGCC
POLYGENERATION
Source : NETL

36. EMISI SO2, NOx
Source: BillTrapp ,Eastman Gasification Service Companay ,Lexinton,KY,Oktobr 12-13 2004
Nox : 95 – 99 % lebih kecil
SO2 : 70 – 93 % lebih kecil

37. EMISI CO2
IGCC- Black Coal
GT CC- Natural Gas
Boiler - LowRank Coal
IDGCC- LowRank Coal
Boiler - Black Coal
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Carbon Dioxide Emission kg/MWh
Source : Terry Johson, HRL Technology Pty Ltd
CO2 : 20 – 35% lebih kecil

38. PERBANDINGAN BIAYA PEMBANGKIT
Source : Bill Trapp, Easman Gasification Service Company
•Biaya Investasi IGCC lebih besar 10 –15% tampa pemisah CO2,
•Biaya Investasi Lebih Kecil jika mengunakan pemisah CO2
•Tahun 2010 biaya investasi akan sama seirimg ketatnya peraturan lingkungan

39. PERBANDINGAN BIAYA
PEMBANGKIT
Biaya Investasi IGCC relatif kompotitip. US DOE
memproyeksikan biaya investaisi IGCC akan bersaing dengan
pembangkit pembakan lansung pada tahun 2010 didasrkan
pada $1000/kW capital cost.
Source : NTPC

40. EFISIENSI
• Efisiensi pembangkit listrik IGCC mempunyai efisiensi
38 – 45%
• 5 – 10 % lebih besar daripada sistem pembangkit listrik
pembakaran langsung
• Pembangunan Instalasi pembangkit dapat dilakukan
bertahap
• Tahap pertama pembangkit turbin gas (gas alam
sebagai bahan bakar)
• Tahap kedua Combyne Cycle (turbin uap)
• Tahap Ketiga Sistem gasifikasi

41. KEUNTUNGAN – KEUNTUNGAN LAIN
• Menghasilkan 30 – 50% lebih kecil limbah padat dan cair
• Biaya penangkapan CO2 sepertiga lebih kecil
• Kebutuhan air 30 – 40 % lebih kecil
• Biaya kehilangan daya untuk utilitas sepertiga lebih kecil
• Tekanan aliran syngas tinggi sehingga memudahkan penangkapan polutan

42. PERKEMBANGAN PEMBANGKIT LISTRIK
GASIFIKASI DUNIA
Source : Garry J Stiegel, US Department of Energy

43. Source: Robert J Wayland Phd, US Environmental Protection Agency
DEMONSTRATED PLANTYANG BERHASIL
Tampa Electric Polk Power Station, 250 MWe (Florida)
Beginning of operation in 1996
Wabas river plant, 262 MWe, (Indiana)
Beginning of operation in 1995
Source: Joe Chaisson, Clean Air Taxe Force, 2004

44. KESIMPULAN
• Tenologi Pembangkit Listrik berbasis gasifikasi (IGCC)
menghasilkan emisi N0x,SO2, dan CO2 lebih rendah masing
– masing 95 – 99%, 70 – 93% dan 20 – 35 % dibandingkan
sistem pembakaran langsung
• Effisiensi Pembangkit IGCC 5 – 10% lebih besar daripada
sistem pembakaran langsung
• Biaya investasi pembangkit IGCC sangat bersaing
dibandingkan sistem pembakaran langsung, tampa
penambahan alat pemisah CO2 biaya investasi IGCC akan
lebih murah
• Pembangkit Listrik Indonesia masih mengunakan sistem
pembakaran langsung yang dimana pada tahun 2015 masa
gunannya akan berakhir

45. TERIMA KASIH