Analisa Numerik Pengaruh Pembakaran Campuran Batubara dan Biomassa Terhadap Temperatur dan Total Stress pada Superheater Tube

Santoso, Diyon Adi (2024) Analisa Numerik Pengaruh Pembakaran Campuran Batubara dan Biomassa Terhadap Temperatur dan Total Stress pada Superheater Tube. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201207-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Upaya memulai mensubstitusi sedikit demi sedikit bahan bakar batubara dengan bahan bakar biomassa yang akan mengurangi kandungan CO2 pada gas buang terus dilakukan. Tantangan awal yang harus dihadapi PLTU adalah kondisi pembakaran yang akan berbeda dengan pembakaran batubara dikarenakan komposisi yang berbeda antara biomassa dan batubara. Selain mempengaruhi efisiensi energi tetapi juga memengaruhi kondisi operasional dan keandalan komponen kritis seperti superheater tube. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh komposisi campuran biomassa-batubara terhadap distribusi temperatur dan total stress pada superheater tube dalam boiler PLTU berkapasitas 400 MW. Metodologi penelitian meliputi simulasi numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent untuk memodelkan proses pembakaran dengan variasi komposisi bahan bakar: 100% batubara, 5% biomassa dengan 95% batubara, dan 10% biomassa dengan 90% batubara. Fokus utama adalah pada tiga tube superheater pada tiga titik pada masing-masing tube. Tube superheater yang memiliki temperatur tertinggi adalah bagian yang mendapatkan eksposur langsung terhadap flue gas hasil pembakaran. Penelitian ini memodelakn boiler 400 MW dengan hasil menunjukkan bahwa penggunaan biomassa mengurangi temperatur FEGT, namun meningkatkan temperatur maksimum di area superheater karena adanya delay combustion akibat densitas biomassa yang rendah sedangkan mass flow bahan bakar semakin meningkat sehingga bahan bakar sebagian terbakar pada area superheater. Sebagai akibatnya, terjadi peningkatan thermal stress pada tube superheater, terutama pada lokasi yang paling terpapar flue gas. Analisis stress dilakukan pada bidang 2D dan hanya terdapat arah radial dan tangential (hoop), sedangkan untuk arah axial diabaikan. Analisis juga menunjukkan bahwa total stress pada tube dipengaruhi oleh kombinasi stress akibat internal pressure dan thermal stress. Peningkatan perbedaan temperatur antara permukaan dalam dan luar tube menyebabkan peningkatan thermal stress, sementara stress akibat internal pressure sangat dipengaruhi oleh geometri dan internal pressure itu sendiri. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai total stress tertinggi terdapat pada tube A variasi 10% biomassa dengan nilai 130,03 MPa. Mengacu pada teori yang digunakan yaitu Distortion Energy Theorem (DET) maka dapat disimpulkan bahwa dengan penambahan biomassa hingga 10% pada pembakaran di dalam boiler tidak akan menghasilkan kegagalan pada tube boiler karena stress yang terjadi tidak melebihi nilai yield strength.
=======================================================================================================

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	combustion, biomass, superheater tube, delay combustion, stress, pembakaran, biomassa, superheater tube, delay combustion, tegangan
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ164 Power plants--Design and construction
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Diyon Adi Santoso
Date Deposited:	09 Aug 2024 03:20
Last Modified:	09 Aug 2024 03:20
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114445

Actions (login required)

View Item