November 24, 2008

Uji Performansi Down Draft Gasifier

Posted in penelitian pada 4:03 pm oleh Pak Tas

Judul :
Uji Performansi Down Draft Gasifier (Reaktor Gasifikasi) Biomass Tipe Imbert Dengan Gas Cooler Sebagai Salah Satu Unit pemurniannya-Dibawah bimbingan Prof.Dr.1r. Armansyah H. Tambunan, MAgr. dan In Yogi Sirodz Gaos, MT. 2006 (M.06/42)Peneliti :
Rahmad Jakle. F14102052
Tahun2006

RINGKASAN
Biomassa sebagai sumber energi di Indonesia umumnya diperoleh dari areal hutan (limbah tebangan, patahan cabang dan ranting), pertanian, perkebunan, dan areal pemukiman. Energi yang tersimpan itu dapat dimanfaatkan dengan proses gasifikasi, dimana bahan biomassa yang berupa kayu (selulosa) dikonversi menjadi gas oleh suatu reaktor gasifikasi (gasifier). Bahan biomassa dapat diubah menjadi sumber energi listrik dengan cara memanfaatkan teknologi gasifikasi.
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan energi di Indonesia, khususnya energi listrik maka diperlukan sumber-sumber penghasil energi listrik barn. Dengan adanya sistem pembangkit listrik dengan gasifier biomass yang berbahan umpan kayu, maka bahan biomassa dapat dimanfaatkan sebagai bahan umpan untuk proses-proses yang terjadi pada gasifier, sehingga nantinya dapat diperoleh
sehingga
mampu bakar yang dapat digunakan sebagai bahan bakar motor diesel setelah
digunakanZ~melewati beberapa unit pemumian gas dari gasifier. Adapun unit-unit pemurnian gas itu terdiri dari dug (2) unit separator, satu (1) unit gas filter, satu (1) unit gas cooler, satu (1) unit tangki simpan gas sementara, dan satu (1) unit cyclone. Dengan demikian tenaga dari motor diesel ini dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan generator pembangkit listrik. Jadi bentuk energi akhir adalah berupa listrik yang dapat dipergunakan untuk berbagai penggunaan akhir.
Pada saat gas sampai pada separator, gas akan dipisahkan dari debu/kotoran, kemudian gas filter akan menyaring debu/kotoran yang tidak dapat dipisahkan oleh separator. Setelah itu, untuk menurunkan kadar bahan yang bisa dikondensasi (seperti uap), gas mampu bakar didinginkan pada gas cooler. Pada proses ini juga banyak panas yang dilepas dari gas cooler yang juga bisa digunakan untuk pengeringan bahan-bahan pertanian ataupun bahan umpan sebelum masuk ke dalam gasifier. Rancangan gas cooler disesuaikan dengan penurunan suhu yang dikehendaki. Gas cooler dapat dipasang pada posisi sebelum ataupun sesudah gas filter. Umumnya gas cooler didisain berbentuk berkelok-kelok atau spiral, atau tabung dengan sirip-sirip untuk memperluas permukaan pindah panas Setelah itu gas akan masuk ke dalam tangki simpan gas sementara dimana di tempat ini gas  masih akan terkondensasi dari uap-uap air yang terkandung di dala,-n gas. Bagian yang  terakhir adalah cyclone. Cyclone mempunyai fungsi yang dapat dikatakan hampir sama dengan separator yaitu memisahkan debu/kotoran dan tar dari gas. Setelah melewati unit-unit pemurnian gas tersebut, gas mampu bakar itu akhimya benar-benar dapat digunakan sebagai bahan bakar motor diesel. Dalam hal ini, mutu akhir gas yang dihasilkan sangat tergantung pada kinerja masing-masing komponen sistem gasifier biomass tersebut.
Uji performansi yang dilakukan terhadap sistem gasifikasi ini terbagi ke dalam beberapa tahap, yaitu memasukkan data-data yang dibutuhkan dari beberapa kali pengujian gasifier (suhu-suhu pada keempat zona pada gasifier, hasil analisis gas chromatography dari gas hasil gasifikasi, analisis proksimat dan ultimat dari bahan umpan, parameter-parameter yang diperlukan untuk uji performansi gas cooler, dan beberapa data-data penting lainnya), menyusun dan mengolah data-data tersebut sehingga dapat diperoleh beberapa parameter penting dalam uji performansi dari gasifier ini, seperti besarnya equivalence ratio dari proses gasifikasi, energi pembakaran dari gas hasil gasifikasi, nilai kalor gas (low heating value), energi bahan umpan/ biomassa, efisiensi gasifikasi, dan lain-lain.
Berdasarkan literatur, kisaran suhu pirolisis dalam gasifier adalah antara 250 °C-900 °C, suhu oksidasi ± 1200 °C, suhu reduksi ± 900 °C, dan kisaran suhu pengeringan 100 °C-250 T. Pada pengujian tanggal 17 Oktober 2005, suhu pirolisis berkisar antara 31.8 °C-65.3 T dengan rataan suhunya sebesar 53.27 °C, suhu oksidasi 263 °C-525 T dengan rataan suhunya sebesar 380.02 °C, suhu reduksi 224.5 °C-459.2 T dengan rataan suhunya sebesar 3 )84.5 °C, dan suhu pengeringan 30.5 °C-43.2 T dengan rataan suhunya sebesar 38.25 T. Untuk pengujian tanggal 24 Oktober 2005, suhu pirolisis berkisar antara 30.6 °C-61.9 T dengan rataan suhunya sebesar 48.53 °C, suhu oksidasi 365 °C-452 T dengan rataan suhunya sebesar 412.71 T. suhu reduksi 214.2 °C-359 T dengan rataan suhunya sebesar 329.84 °C, dan suhu pengeringan 28.7 °C-56.7 °C dengan rataan
😀
suhunya sebesar 43.46 T. Jadi pada kedua pengujian awal ini, suhu-suhu dari keempat zona yang ada di dalam gasifier masih agak jauh dari yang seharusnya. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor seperti ukuran potonganpotongan kayu yang kurang seragam dan kurang kecil yang nantinya dapat membuat aliran kayu ke dalam bagian tenggorok gasifier menjadi kurang lancar sehingga proses oksidasi menjadi terhambat, bagian tenggorok gasifier yang masih kurang lebar, kadar air kayu yang masih agak tinggi, suplai oksigen yang belum ideal yang masuk ke dalam gasifier dan masih kurang terjangkaunya keempat zona yang terjadi di dalam gasifier oleh alai-alai ukur suhu yang digunakan.
Pada pengujian tanggal 04 Desember 2005, suhu pirolisis berkisar antara 52.0 °C -101.2 °C dengan rataan suhunya sebesar 80.26 °C, suhu 656.3 °C1011.0 T dengan rataan suhunya sebesar 898.50 °C, suhu reduksi 264.6 °C450.9 °C dengan rataan suhunya sebesar 395.42 °C, dan suhu pengeringan 30.5 °C-44.5 OC dengan rataan suhunya sebesar 39.71 °C. Pada pengujian tanggal 11 Desember 2005, suhu pirolisis berkisar antara 83.3 ) °C -131.4 °C dengan rataan suhunya sebesar 97.39 °C, suhu oksidasi 616.0 °C-1038.0 °C dengan rataan suhunya sebesar 898.50 °C, suhu reduksi 264.6 °C-450.9 °C, dan suhu pengeringan 30.5 °C-42.2 T dengan rataan suhunya sebesar 37.39 T. dengan rataan suhunya sebesar 957.62 °C. Jadi pada pengujian tanggal 04 dan 11 Desember 2005 ini, suhu-suhu dari keempat zona yang ada di dalam gasifier sudah lebih mendekati dengan yang seharusnya jika dibandingkan dengan dui kali pengujian sebeluninnya, khususnya suhu pada zona oksidasi. Hal ini disebabkan karena sudah dilakukannya modifikasi-modifikasi terhadap gasifier. Selain itu, bahan-bahan umpan yang akin dimasukkan ke dalam gasifier sebelumnya telah dijemur dulu selama situ hari penuh untuk mengurangi tingkat kadar air pada bahan umpan.
Pada pengujian tanggal 22 April 2006, suhu pirolisis berkisar antara 83 ) °C123.7 °C dengan rataan suhunya sebesar 101.66 °C, suhu oksidasi 402.7 °C1100.0 T dengan rataan suhunya sebesar 815.83 °C, suhu reduksi 65 °C-380.4 T dengan rataan suhunya sebesar 261.51 °C, dan suhu pengeringan 38 °C-66.6 T dengan rataan suhunya sebesar 55.41 T. Untuk pengujian tanggal 08 Juni 2006, suhu pirolisis berkisar antara 91.5 °C-171.2 T dengan rataan suhunya sebesar 133.35 °C, suhu oksidasi 612.9 °C-809.2 OC dengan rataan suhunya sebesar 687.23 °C, suhu reduksi 105.7 °C-303.1 T dengan rataan suhunya sebesar 214.14 °C, dan suhu pengeringan 34.8 °C-75.7 T dengan rataan suhunya sebesar 65.44 °C. Jadi, pada kedua pengujian terakhir ini (sudah menggunakan unit-unit pemurnian lengkap) dapat disimpulkan bahwa suhu-suhu dari zona pengeringan, pirolisis, dan reduksi yang ada di dalam gasifier masih agak jauh dari yang seharusnya. Sedangkan untuk suhu pada zona oksidasi sudah lebih mendekati pada kondisi yang seharusnya (± 1200 °C). ini disebabkan oleh lebih diperlebarnya lubang untuk suplai oksigen dengan tetap memperhatikan kondisi suplai oksigen untuk mengusahakan terjadinya pembakaran tidak sempurna di dalam gasifier untuk mengoptimalkan gas karbon monoksida (CO) yang akan dihasilkan.
Besarnya laju energi pembakaran dari gas hasil gasifikasi, paling besar dihasilkan dari pengujian-pada tanggal 17 Oktober 2005 (56.712 kW) dimana bahan umpan yang digunakan adalah kayu Borneo. Kayu Borneo memang mempunyai nilai kalor, kandungan karbon dan nitrogen yang lebih besar daripada kayu Asem dan kayu Lamtorogung. Besarnya efisiensi gasifikasi pada pengujian tanggal 17 Oktober 2005 (55.70 %) juga lebih besar daripada pengujian tanggal 24 Oktober 2005 (42.26 %).
Untuk gasifikasi dibutuhkan nilai equivalence ratio (0) serendah mungkin, patokan yang Bering digunakan untuk memperoleh nilai kalor gas maksimum adalah 0 = 0.25, sedangkan pada pengujian tanggal 17 Oktober 2005 diperoleh 0 = 0.780 dan pada pengujian tanggal 24 Oktober 2005 diperoleh 0 = 0.837. Hal ini menunjukkan bahwa masih perlu dilakukan pengurangan suplai oksigen ke dalam gasifier untuk lebih mengoptimalkan terjadinya proses pembakaran tidak sempurna di dalam gasifier sampai nilai equivalence ratio-nya mendekati 0 = 0.25 agar memperoleh nilai kalor gas maksimum. Pengurangan suplai oksigen ini dapat dilakukan dengan memperkeeil lubang pernasukan udara pada gasifier.
Untuk uji performansi gas cooler, setelah dilakukan perhitungan dari parameter-parameter yang diperlukan, maka diperoleh laju perpindahan pangs sebesar 29 304 kkal/jam, penururian tekanan dari gas yang masuk ke gas cooler 28.4 Pa, dan efisiensi gas cooler sebesar 17.2 %. Besarnya penurunan tekanan gas yang diperoleh dapat digunakan sebagai bahan acuan untuk memperoleh spesifikasi pompa hisap gas yang digunakan dalam sistem gasifikasi. Dalam penelitian ini juga dilakukan pengukuran penurunan tekanan dari gas yang masuk ke gas cooler dengan manometer yang bertujuan untuk melakukan validasi dengan besarnya penurunan tekanan gas dari hasil perhitungan untuk uji performansi gas cooler. Untuk nilai penurunan tekanan yang diperoleh dengan menggunakan Manometer II dari pengujian pada tanggal 08 Juni 2006 sebesar 29.4 Pa. Jadi dari perhitungan penurunan tekanan dari gas yang masuk ke gas cooler, nilainya tidak berbeda jauh dengan hasil pengukuran dengan Manometer 11 pada tanggal 08 Juni 2006.

Sumber: Departemen Teknik Pertanian IPB

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: