Studi Numerik Karakteristik Aliran dan Pembakaran Tangentially Fired Pulverized-Coal Boiler 350 MWe Dengan Variasi Sudut Tilting Burner

Artha, Bachtiar Dhannu (2019) Studi Numerik Karakteristik Aliran dan Pembakaran Tangentially Fired Pulverized-Coal Boiler 350 MWe Dengan Variasi Sudut Tilting Burner. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000188 -Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Peningkatan efisiensi pada sistem pembangkit listrik diperlukan agar bahan bakar batubara dapat digunakan sebaik mungkin. Salah satu upaya menaikkan efisiensi adalah dengan mengatur sudut tilting nozzle agar fireball yang terbentuk memiliki distribusi temperatur yang baik. Pengaturan sudut tilting kearah atas dapat meningkatkan temperatur di daerah superheater panel sehingga kualitas steam yang didapat lebih baik. Sedangkan dengan pengaturan sudut tilting kearah bawah dapat memperpanjang lintasan dari partikel batubara agar memiliki waktu untuk terbakar habis dan meningkatkan penyerapan panas pada walltube, sehingga temperatur dan tekanan pada steam drum juga naik. Hal ini membuat steam yang akan mengalir ke superheater, sudah dalam keadaan suhu yang tinggi. Keadaan tersebut juga dapat mencegah terjadinya slagging akibat ash fusion. Studi numerik ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pengaturan sudut tilting dengan menggunkan batubara low rank coal (LRC) terhadap proses pembakaran, distribusi kecepatan, distribusi temperatur, dan distribusi dari komposisi-komposisi hasil pembakaran. Penelitian ini dilakukan pada boiler berjenis tangentially fired pulverized-coal dengan beban 350 MWe. Metode yang digunakan pada studi ini adalah simulasi numerik tiga dimensi dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent 18.1. Model turbulensi yang dipilih untuk simulasi numerik ini adalah k-ε standart, dengan menggunakan data dari desain boiler dan kondisi pengoperasian yang aktual. Variasi sudut tilting yang disimulasikan adalah mulai dari +5o, -5o dan -10o dengan 0o sebagai kondisi operasi sebenarnya. Pengambilan variasi sudut tilting burner bernilai negatif ini, didasari oleh kualitas batubara yang digunakan yaitu LRC, dimana LRC memerlukan waktu yang lebih lama untuk terbakar habis, sehingga diperlukan lintasan partikel yang panjang agar partikel batubara dapat terbakar habis.
Hasil yang akan didapatkan dari penelitian ini, yaitu karakteristik aliran dan pembakaran yang terjadi pada proses pembakaran di dalam ruang bakar dengan menggunakan boiler berjenis tangentially fired pulverized-coal dengan beban 350 MWe. Hasil simulasi yang didapat berupa distribusi temperatur yang menunjukkan penyerapan panas yang paling baik hingga paling buruk adalah pada kasus I (sudut tilting 0o), kasus II (sudut tilting +5o), kasus III (sudut tilting -5o), dan kasus IV (sudut tilting -10o). Proses pembakaran yang terjadi pada boiler merupakan pembakaran sempurna yang diketahui dari kadar CO yang hampir tidak ada. Dari penelitian ini didapatkan sudut tilting paling optimal pada pengoperasian sudut tilting -5o (kasus III) hal ini disebabkan hasil partikel residence time yang lebih baik daripada sudut tilting 0o dan penurunan temperatur pada FEGT tidak terlalu signifikan.
================================================================================================================================
Increased efficiency in the power generation system is needed so that coal fuel can be used as well as possible. One way to improve efficiency is to adjust the tilting angle of the nozzle to form fireball which has a good temperature distribution. Adjusting the tilting angle upward can increase the temperature in the superheater panel area so that the quality of the steam gets better. Whereas by adjusting the tilting angle downward it can extend the trajectory of coal particles to have time to burn out and increase heat absorption on the walltube, so that the temperature and pressure on the steam drum also increases. This makes the steam enter the superheater, under high temperature conditions. This condition can also prevent slagging due to ash fusion temperature. This numerical study was conducted to determine the effect of tilting angles by using low rank coal (LRC) on the combustion process, velocity distribution, temperature distribution, and distribution of flue gas compositions. This research was conducted on a tangentially fired pulverized-coal type boiler with a load of 350 MWe. The method used in this study is a three-dimensional numerical simulation using ANSYS Fluent 18.1 software. The turbulence model chosen for this simulation is the k-ε standard, by using data from the boiler design and actual operating conditions. The tilting angle variations used in this simulation are + 5o, -5o and -10o with 0o as the actual operating conditions. The selection of the tilting burner angle downward is based on the quality of the coal used, namely LRC, where the LRC takes a long time to burn out, so it requires a long trajectory of particles so that coal particles have time to burn out.
The results will be obtained from this study, namely the flow and combustion characteristics that occur in the combustion process in the furnace in a tangentially fired pulverized-coal boiler with a load of 350 MWe.. The simulation results obtained in the form of temperature distribution which shows the best to worst heat absorption is in case I (tilting angle 0o), case II (tilting angle + 5o), case III (tilting angle -5o), and case IV (angle tilting -10o). The combustion process that occurs in the boiler is complete combustion which is known from CO levels that are almost nonexistent. From this study, the optimal tilting angle was -5o (case III), because the residence time particle results were better than the 0o tilting angle and the decrease in temperature at FEGT was not too significant.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Sudut tilting burner, Low rank coal, Tangentially fired pulverized-coal boiler, Computational fluid dynamic
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263.5 Boilers (general)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Artha Bachtiar Dhannu
Date Deposited:	21 Jul 2026 07:25
Last Modified:	21 Jul 2026 07:25
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/67338

Actions (login required)

View Item