Analisis Numerik Pengaruh Properti Batubara terhadap Karakteristik Pembakaran pada Boiler Berbahan Bakar Batubara

Natalia, Sandrina Bintang (2024) Analisis Numerik Pengaruh Properti Batubara terhadap Karakteristik Pembakaran pada Boiler Berbahan Bakar Batubara. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201077-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pemanfaatan batu bara peringkat rendah di sejumlah pembangkit listrik berbahan bakar batu bara telah menjadi area minat yang signifikan di kalangan peneliti. Secara umum, batu bara peringkat rendah menawarkan berbagai keunggulan dibandingkan dengan batu bara peringkat tinggi, termasuk biaya produksi yang lebih rendah, kandungan zat volatil yang lebih tinggi, dan berkurangnya kotoran yang berkontribusi terhadap emisi polutan. Kualitas batu bara memengaruhi suhu pembakaran, khususnya suhu gas yang keluar dari tungku, serta hasil pembakaran, distribusi suhu gas buang, karakteristik nyala api, dan geometri dinding air tungku. Batu bara dengan nilai kalor yang lebih tinggi menghasilkan nyala api yang lebih intens dalam kondisi kehalusan batu bara bubuk dan waktu tinggal yang serupa. Studi ini bertujuan untuk memperkirakan dan menganalisis karakteristik dan kecepatan pembakaran di seluruh tungku, dari elevasi pembakar batu bara terendah hingga elevasi udara di atas api. Secara khusus, studi ini membandingkan kondisi antara pembakaran batu bara rancangan konvensional dan pembakaran batu bara peringkat rendah, dengan mempertimbangkan variasi sifat batu bara dan laju aliran batu bara. Studi ini merangkum penyelidikan numerik ke dalam parameter khusus aliran gas buang-partikel dalam boiler tungku yang dipanaskan secara tangensial superkritis dalam pengaturan pembangkit listrik. Ada tiga batubara yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Batubara A dengan nilai kalor 5680 kkal/kg, Batubara B dengan nilai kalor 5402 kkal/kg, dan Batubara C dengan nilai kalor 4700 kkal/kg. Batubara A dengan peringkat lebih tinggi membutuhkan lebih sedikit massa untuk terbakar yaitu 77,1 kg/s, Batubara B 83,1 kg/s, dan Batubara C 93,1 kg/s. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Batubara dengan nilai kalor lebih rendah menghasilkan panjang nyala api yang lebih panjang dan area pembakaran yang lebih luas karena kandungan oksigen yang tinggi dan kandungan karbon yang lebih sedikit sementara Batubara A dengan nilai kalor tertinggi cenderung terbakar lebih sempurna di bawah area FEGT. Lintasan kecepatan gas buang Batubara B dan C menunjukkan bahkan sedang hingga tinggi 18 m/s di sepanjang area tungku dan penukar panas yang mengurangi waktu tinggal gas buang di penukar panas yang membatasi jumlah penyerapan panas yang menghasilkan suhu outlet yang lebih tinggi. Batubara B menunjukkan suhu keluar yang lebih merata yakni sebesar 700°C sementara Batubara C menunjukkan suhu keluar yang bertahap dalam kisaran 700-900°C, sedangkan Batubara A menunjukkan suhu keluar yang paling merata yakni sebesar 700°C.
========================================================================================================================
The utilization of low-rank coal in numerous coal-fired power plants has become a significant area of interest among researchers. Generally, low-rank coal offers various advantages over higher-grade counterparts, including lower production costs, higher volatile substance content, and reduced impurities that contribute to pollutant emissions. The quality of coal affects combustion temperature, particularly the temperature of gases exiting the furnace, as well as combustion outcomes, temperature distribution of flue gases, flame characteristics, and the geometry of furnace water walls. Higher heating value coal generates more intense flames under similar conditions of pulverized coal fineness and residence time. This study aims to forecast and analyse combustion characteristic and velocity throughout the furnace, from the lowest coal burner elevation to the elevation of overfire air. It specifically compares conditions between the combustion of conventional design coal and that of low-rank coal, considering variations in the coal properties and coal flowrate.
This study summarizes a numerical investigation into custom parameters of the flue gas-particle stream in a supercritical tangentially fired furnace boiler within a power plant setting. There are three coals used in this study namely Coal A with calorific value of 5680 kcal/kg, Coal B with calorific value of 5402 kcal/kg, and Coal C with calorific value of 4700 kcal/kg. Coal A with higher rank required less mass to burned which is 77.1 kg/s, Coal B 83.1 kg/s, and Coal C 93.1 kg/s. The result showed that Coal with lower calorific value created an extended flame length and broader combustion area due to high oxygen content and less carbon content while Coal A with the highest calorific value tends to burn more complete under the FEGT area. The flue gas velocity trajectories of Coal B and C showed an even moderate to high of 18 m/s along the furnace and heat exchangers area reducing the residence time of the flue gas in the heat exchangers limiting the amount of heat absorption resulting a higher outlet temperature. Coal B exhibits a more even outlet temperature of 700°C while Coal C exhibits a gradually outlet temperature in a range of 700-900°C, while Coal A exhibits the most even outlet temperature of 700°C.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Coal, Combustion, Boiler, Furnace Exit Gas Temperature, Efficiency, Batubara, Pembakaran, Boiler, Temperatur Gas Keluar Tungku, Efisiensi.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ254.7 Combustion chambers T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263 Heat exchangers T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263.5 Boilers (general)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Sandrina Bintang Natalia
Date Deposited:	12 Aug 2024 01:51
Last Modified:	12 Aug 2024 01:51
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/113459

Actions (login required)

View Item