Proses pembakaran melibatkan reaksi oksidasi antara bahan bakar dan oksigen. Untuk pembakaran sempurna, diperlukan pasokan oksigen yang cukup berdasarkan komposisi kimia bahan bakar. Kadar udara yang diperlukan dapat dihitung dari kebutuhan oksigen teoritis ditambah udara berlebih untuk mencapai pembakaran yang baik.

1. Prepared by: anonymous
Ketel Dan Turbin Uap
Bahan Bakar Dan Proses Pembakaran

2. Bahan Bakar
Bahan bakar adalah zat yang dapat dibakar dengan cepat bersama udara (oksigen)
dan akan menghasilkanpanas. Oleh karena itu bahan bakar harus mengandung satu
atau lebih unsur yang dapat terbakar
Biasanya unsur-unsur pokok dalam bahan bakar adalah karbon (C), hidrogen (H),
oksigen (O), belerang (S),nitrogen (N). Selain itu bahan bakar juga mengandung
logam-logam mineral, yang merupakan ikutan daritambang seperti, natrium (Na),
besi (Fe), aluminium(Al), mangan (Mn), Silika (Si), Vanadium (V), Kalsium(Ca),
Timah hitam (Pb), dsb

3. Bahan Bakar
Solar (HSD)
adalah Automotive Diesel Oil, yaitu bahan bakar untukmesin diesel putaran
tinggi
Minyak Diesel (IDO)
Adalah industrial diesel oil untuk bahan bakar mesindiesel putaran
menengah dan rendah
Minyak Bakar (Residu)
(MFO) ≈ Marine Fuel Oil

4. Bahan Bakar
2. Harga pembakaran rendah (LHV) yaitu Jumlah “Kkal” yang dapat dihasilkan oleh 1
kg bahan bakar di kurangi oleh panas penguapan air yang ada dalam bahan bakar
dan air yang selama bahan bakar terbentuk karena persenyawaan H dan O
3. Unsur unsur kimia yang terdapat dala 1 kg bahan bakar misalnya C, H, O, N, S,
H2O dan abu
4. Bagian bagian yang mudah menjadi gas dari bahan bakar pada waktu pembakaran
5. Sifat sifat daribahan bakar kokas , abu dan terak pada waktu pembakaran
6. Banyak nya kadar air dan abu yang dikandung bahan bakar
7. Besarnya butiran butiran batu bara untuk bahan bakar padat.
Hal yang harus diketahui dalam pembakaran bahan bakar :
1. Harga pembakaran yaitu Jumlah “Kkal” yang dapat dihasilkan oleh 1 kg bahan
bakar pada pembakaran sempurna, yang disebut dengan harga pembakaran tinggi
(HHV)

5. Proses pembakaran adalah reaksi oksidasi terhadap unsur-
unsur penyusun bahan bakar dan adanya pemicu.
Oksigen yang diperlukan untuk pembakaran di dalam ketel uap diambil dari
udara Reaksi –reaksi proses pembakaran sempurna :
Unsur C : C + O2 → CO2 + kalor
Unsur H : 4 H + O2 → 2 H2 O + kalor, atau 2 H2 + O2 → 2 H2 O + kalor
Unsur S : S + O2 → SO2 + kalor
Bila unsur – unsur penyusun bahan bakar diketahui dengan pertolongan persamaan –
persamaan reaksi di atas, kebutuhan teoritis gas oksigen untuk pembakaran sempurna
dapat dihitung. Untuk bahan bakar padat & cair komposisinya dinyatakan dengan %
berat dari unsur – unsur penyusunannya.

6. Misalnya :
Berat C = 79%
Berat H2 = 12%
Berat S = 1%
Berat O2 = 3 %
Berat Abu = 5% berat
----------- +
100%
Untuk bahan bakar gas, komposisinya dinyatakan dengan % volume dari macam
macam gas penyusunannya. Misalnya suatu bahan bakar gas terdiri dari
CH4 = 35% volume
C2H6 = 40% volume
C2H4 = 15% volume
C3H8 = 10% volume
100%

7. Reaksi Pembakaran
(Reaksi oksidasi)
7
Jumlah udara
Metode pembakaran
Kualitas BB
Jika << ----- nyala api gelap, asap, sisa partikel & efisiensi ketel <
Jika >> ------ nyala pendek, T<, Gas buang >> & efisiensi ketel <
Untuk mencapai pencampuran BB dan udara yang baik
(Metode berbeda untuk tiap jenis BB)
Menentukan kualitas pembakaran
(kualitas & kuantitas gas panas yang terbentuk)
Furnace
C + 1/2 O2 CO + 29.400 kkal/kmol
CO + 1/2 O2 CO2 + 67.600 kkal/kmol
C + O2 CO2 + 97.000 kkal/kmol
H2 + 1/2 O2 H2O + 57.600 kkal/kmol
S + O2 SO2 + 80.000 kkal/kmol
BBG / BBC / BBP CO
CO2
H2O
SO2/SOx
O2 , N2/NOx
O2 (Udara 21%)
Komposisi Udara
BM -O2 S
C H2 N2
Gas Panas
Api
Kemampuan BB untuk terbakar (combustibility)
Kecepatan pembakaran (firing rate)
Jenis BB
Tipe
Furnace/burner

8. Reaksi Pembakaran

9. Proses Pembakaran
9
 Definisi:
 oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan produksi panas/panas dan
cahaya.
 Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi hanya jika ada pasokan oksigen
 BBP / BBC harus diubah ke bentuk gas sebelum dibakar, dengan menggunakan
panas.
 BBG akan terbakar pada keadaan normal jika terdapat udara yang cukup.
 Komposisi udara 79% nitrogen, 21& oksigen.
 N2
 sebagai pengencer yang menurunkan suhu yang harus ada untuk mencapai
pembakaran.
 mengurangi efisiensi pembakaran dengan cara menyerap panas dari pembakaran
bahan bakar dan mengencerkan gas buang.
 mengurangi transfer panas pada permukaan alat penukar panas, juga meningkatkan
volum hasil samping pembakaran, yang juga harus dialirkan melalui alat penukar
panas sampai ke cerobong.
 dapat bergabung dengan oksigen (terutama pada suhu nyala yang tinggi) untuk
menghasilkan oksida nitrogen (NOx), yang merupakan pencemar beracun.

10. Jumlah Udara Yang Di Perlukan Untuk
Pembakaran
Bila Diketahui komposisi campuran bahan bakar maka dapat dihitung
jumlah udara yang di butuhkan pada pembakaran sempurna.

11. Contoh
Hitung kebutuhan teoritis oksigen untuk membakar sempurna bahan bakar
padat yang merupakan komposisi :
C = 78% berat
H2 = 14% berat
S = 2% berat
O2 = 2% berat
Abu = 4% berat
Reaksi – reaksi pembakaran untuk 100 kg bahan bakar

12. Jawab
1. Unsur C
C + O2 → CO2
12 kg C + 32 kg O2 → 44 kg
CO2 78 kg + 208 kg O2 → 286
kg CO2
2. Unsur H
2 H2 + O2 →2H2O
4 kg H2 + 32 kg O2 → 36 kg H2O
14 kg H2 + 112 kg O2 → 126 kg H2O
Reaksi – reaksi pembakaran untuk 100 kg bahan bakar
3. Unsur S
S + O2 → SO2
32 kg S + 32 kg O2 → 64 kg SO2 2 kg S + 2 kg O2 → 4 kg SO2

13. Jawab
Jumlah oksigen yang melakukan reaksi pembakaran terhadap 100 kg bahan
bakar:
Reaksi dengan C = 208 kg
Reaksi dengan H2 = 112 kg
Reaksi dengan S = 2 kg
Jumlah = 322 kg
100 kg bahan bakar mengandung oksigen 2 kg
Kebutuhan teoritis oksigen untuk membakar sempurna 100 kg bahan bakar = 322 kg –
2 kg = 320 kg
Kebutuhan teoritis oksigen = 3,2 kg Oksigen / 1 kg bahan bakar

14. Soal
Hitung kebutuhan teoritis oksigen untuk membakar sempurna bahan bakar gas
yang mempunyai komposis

15. Jawab
Gas oksigen yang diperlukan untuk membakar sempurna 100 ltr bahan bakar =
60 + 140 + 75 +25 = 300 ltr
Kebutuhan O2 teoritis = 3 ltr / 1 ltr bahan bakar
Untuk tekanan 1 atm dan suhu 0oC → 1 mol gas = 22,4m3

16. Kadar uap air di dalam udara disebut kelebaban udara. Kelembaban udara
dinyatakan dengan perbandingan massa uap air dan massa udara kering dalam %.
Bila kelembaban udara telah diketahui dan kebutuhan gas O2 teoritis telah
didapatkan, maka kebutuhan udara teoritis dapat dihitung.
Kebutuhan Udara Teoritis

17. Menghitung Kebutuhan Udara Teoritis dan Excess air
Excess air
Excess air adalah Udara lebih yang yang diberikan pada proses pembakaran,
Bila excess air = %, maka:

18. kebutuhan udara dan komposisi gas asap hasil pembakaran
Diketahui : Komposisi bahan bakar :

19. Penyelesaian

20. Penyelesaian
Untuk Pembakaran Bahan Bakar Kelebihan Udara 25 %
Untuk membakar 1 kg bahan bakar diperlukan udara 17,7391 kg

21. Perhitungan komposisi gas asap
Pembakaran 100 kg bahan bakar dengan kelebihan udara 25%
menghasilkan gas asap yang mengandung :

22. Perhitungan komposisi gas asap

23. Perhitungan komposisi gas asap
Komposisi gas asap dalam mol, hasil pembakaran 100 kg bahan bakar dengan kelebihan
udara 25 % :
Komposisi gas asap dalam %
volume sama dengan dalam % mol

24. Perhitungan komposisi gas asap
Menghitung masssa jenis gas asap pada suhu 150 0C
Menghitung massa jenis gas asap pada suhu 0 0C, 1 atm
(berdasarkan 1 mol gas = 22,4 m3)

25. Perhitungan komposisi gas asap
Menghitung masssa jenis gas asap pada suhu 150 0C

26. Sekian Terimakasih