Teori pembakaran

1. TEORI PEMBAKARAN
Oleh:
PT. Tracon Industri

2. TEORI PEMBAKARAN BAHAN BAKAR
 Reaksi pembakaran terjadi ketika bahan organik (atom C dan H) dan agen
pengoksidasi (oksigen) bereaksi dan melepaskan panas.
Bahan organik + udara CO2 + H2O + N2 + CO + SOx + NOx + ash + DH

3. CONTOH REAKSI PEMBAKARAN
Bahan bakar + O2 CO2 + H2O + DH  Complete reaction
Bahan bakar + O2
CO2 + H2O + N2 + CO + NOx + SOx + ash
+ sisa bahan bakar + DH
 incomplete

4. Impact dari Reaksi Pembakaran

5. CxHy + (x + 1/4y ) O2 + N2  x CO2 + (y/2) H20 + N2 + Energi
PERS. UMUM REAKSI PEMBAKARAN
 Gas O2 yang diperlukan untuk pembakaran diambil dari udara karena udara
mengandung 20.8 % vol atau 23 % massa.
 Jumlah udara teoritis yang diperlukan untuk pembakaran disebut udara
stochiometri. Namun untuk membakar seluruh bahan bakar diperlukan udara
berlebih atau disebut excess air.

6. RUANG PEMBAKARAN
ruang terbuka
• Pembakaran dapat berlangsung di :
ruang semi terbuka ruang tertutup
Keuntungan pembakaran diruang tertutup adalah lebih efisien karena panas
berpindah (heat trasfer) menjadi lebih baik .

7. RUANG PEMBAKARAN
• Pembakaran yang di motor bakar berlangsung diruang yang kecil dan waktu
yang singkat disebut internal combustion.

8. RATIO UDARA & UDARA BERLEBIH
 Bagaimana menilai suatu pembakaran berlangsung efisien atau tidak ?
Dari perbandingan antara [Jumlah udara aktual : Jumlah udara teoritisnya]
atau dengan melihat seberapa besar kelebihan udara aktual dari kebutuhan udara
teoritisnya (dalam %).
Jumlah udara aktual diukur dari pengukuran kadar
O2 di exhaust gas
% Excess Air =
%O2
21 - %O2
X 100%

9. Jumlah udara aktual tergantung pada faktor-faktor berikut :
• Jenis bahan bakar dan komposisinya
• Disain ruang bakar (furnace)
• Kapasitas pembakaran atau firing rate (optimum: 70-90%)
• Disain dan pengaturan burner

10. Hubungan anatara excess air, CO, CO2 dan O2
A B C D E

11.  Titik A  bila laju udara dibawah kebutuhan teoritisnya, tidak semua atom
karbon, C dalam bahan bakar dapat diubah menjadi CO2, tetapi lebih banyak
CO yang terbentuk
 Titik B  dengan menambah udara, sebagian CO terkonversi menjadi CO2 dan
melepas lebih banyak panas. Kemudian CO dalam gas buang akan berkurang
seiring dengan peningkatan jumlah CO2.
 Titik C  Pada titik dimana jumlah udara teoritis terpenuhi, dimana seluruh
atom C dapat diubah menjadi CO2 (keadaan ideal)
 Titik D  optimum combustion, dicapai dengan cara menambah sedikit udara
diatas kebutuhan stoikiometriknya (excess air) untuk mencapai pembakaran
sempurna. Pada kondisi ini, CO2 pada level maksimumnya, dan produksi CO
pada level minimumnya dalam exhaust gas.
 Titik E  dengan semakin banyak udara yang ditambahkan, level CO2 kembali
turun karena bercampur dengan udara berlebih. Namun udara lebih yang tinggi
juga merugikan karena menurunkan temperatur pembakaran dan menyerap
panas berguna dalam gas buang.

12. HEATING VALUE (PANAS PEMBAKARAN)
 Jika bahan bakar dibakar maka besarnya energi yang dihasilkan tergantung
pada kandungan C, H dan H2O
 Secara teoritis nilai panas yang dihasilkan :
- HHV (kJkg) = 33.820C + 143.050(H–O/8) + 9.304S
HHV (high heating value) dimana C, H, O, S (% mass)
Satuan energi (kJ, kCal atau btu.
 Dalam prakteknya yang sering digunaka adalah LHV (Low Heating Value)
- LHV = HHV – (212 H + 24,4 M ) kJ/kg

13. EFISIENSI PEMBAKARAN
 Efisiensi pembakaran adalah energi yang dihasilkan dari suatu pembakaran
dibandingkan dengan enthalpi yang terkandung (heating value) dalam bahan
bakar tesebut.
 Jika bahan bakar terbakar sempurna (complete reaction) maka efisiensinya
100 %.
 Timbulnya sisa bahan bakar disebabkan oleh berbagai faktor antara lain
atomisasi atau pulverised, burner, exess air dan dimensi ruang bakar.

14. BERBAGAI PROFIL PEMBAKARAN DI BURNER
A
Bahan
bakar
Udara
CO2
Uap Air
N2
Rasio
ideal
Perpindahan panas
ideal/ teoritis
Panas hilang
ideal B
Bahan
bakar
Udara lebih
CO2
Uap Air
N2
Rasio
optimum
Perpindahan panas
maksimum
Panas hilang
minimum
C
Bahan
bakar
Udara berlebih
Panas hilang
bersama udara
berlebih
CO2
Uap Air
O2
N2
Perpindahan panas
tidak merata
D
Bahan
bakar
Udara kurang
Panas hilang
bersama bahan
bakar tak terbakar
Bahanbakar
tak terbakar
Uap Air
CO2
CO
N2
Perpindahan panas
berkurang
<O2

15. KOMPOSISI GAS BUANG (STACK GAS)
KOMPOSISI YANG DIREKOMENDASIKAN PADA GAS BUANG
KOMPOSISI UDARA PEMBAKARAN

16. BURNER
 Nyala api yang stabil
 Pembakaran yang sempurna
 Pengontrolan yang baik
 Perlindungan dari pengoperasian yang berbahaya
 Unjuk kerja yang tetap konsisten
SASARAN YANG DIHARAPKAN :
Suatu alat untuk mensuplai udara dan bahan bakar ke dalam suatu daerah (zone)
pembakaran, sehingga bisa terjadi reaksi pembakaran sempurna
 Liquid fuel burner
 Gas burner
 Pulverized coal burner
3 (TIGA) JENIS BURNER :

17. BURNER GAS

18. BURNER MINYAK

19. BURNER UNTUK PULVERISED COAL