Bab 3Teori Dasar

3.1 Power plant

Power Plant atau pembangkit listrik merupakan bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan listrik. Pembangkit listrik memiliki beberapa komponen penting, diantaranya adalah generator dan turbin sebagai alat pengonversi energi kinetik menjadi energi listrik. Berikut beberapa jenis pembangkit listrik :

a. Pembangkit listrik tenaga air.

Pembangkit listrik tenaga air adalah pembangkit listrik yang menggunakan energi potensial dan kinetik yang dihasilkan air untuk menghasilkan energi listrik.

Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang kemudian digerakan oleh tenaga kinetik dari air. Namun secara luas pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas menggunakan air pada waduk atau sungai melainkan meliputi tenaga air dalam bentuk lain. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasanya disebut dengan hidroelektrik.

Pembangkit listrik tenaga air terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

1. Bendungan atau sungai, berfungsi sebagai penampung air dalam jumlah besar untuk menciptakan ketinggian air dan menciptakan aliran air.

2. Turbin, berfungsi untuk mengubah aliran air menjadi energi mekanik. Dimana air mendorong baling-baling sehingga membuat turbin berputar. Kebanyakan pada pembangkit listrik tenaga air turbin berbentuk kincir.

3. Generator, berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Yaitu dengan perputaran turbin yang diteruskan pada generator yang selanjutnya merubah energi mekanik menjadi energi listrik.

4. Jalur transmisi berfungsi untuk mengalirkan energi listrik dari PLTA ke perumahan.

b. Pembangkit listrik tenaga uap

Pembangkit listrik tenaga uap adalah pembangkit listrik yang mengandalkan energi kinetik dari uap kering untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama dari pltu ini adalah generator yang di hubungkan pada turbin yang digerakan oleh energi kinetik dari uap kering. Uap kering tersebut di hasilkan dari pemanasan air pada boiler. Pembangkit listrik tenaga uap ini memiiki beberapa jenis bahan bakar, diantaranya adalah batubara dan minyak bumi.

Prinsip kerja dari pembangkit listrik menggunakan bahan bakar batubara adalah batubara yang dimensinya dirubah menjadi berukuran mikron dialirkan pada boiler untuk dijadikan bahan pembakaran sehingga air dapat dirubah menjadi uap kering (steam). Setelah air berubah menjadi steam dengan suhu dan tekanan tertentu diarahkan menuju turbin untuk merubah energi kinetik menjadi bentuk putaran. Energi kinetik tersebut selanjutnya dirubah menjadi energi listrik didalam generator. Selanjutnya uap kering tersebut didinginkan kembali pada kondensor.

Biasanya pada pembangkit listrik tenaga uap siklus yang digunakan adalah siklus tertutup. Karena air yang digunakan memiliki standar tertentu. Seperti banyaknya kandungan silika, hidrogen dan oksigen.

Selain kadar air yang ditentukan, banyaknya udara yang masuk juga harus ditentukan. Karena bila udara masuk terlalu banyak dan tekanan semakin tinggi dapat mengakibatkan suhu pada boiler menjadi besar dan bahan bakar yang digunakan akan semakin banyak sehingga akan membuat energi terbuang dengan percuma. Begitupun sebaliknya bila udara masuk kurang maka tekanan akan menjadi kecil yang mengakibatkan suhu pada boiler menjadi lebih kecil dan uap yang dihasilkan tidak menjadi sempurna karena uap tersebut akan membawa air yang akan mengakibatkan kerusakan pada turbin.

c. Pembangkit listrik tenaga nuklir

Pembangkit listrik tenga nuklir adalah stasiun pembangkit listrik thermal dimana panas yang dihasilkan berasal dari satu atau lebih reaktor nuklir. Keunggulan dari pembangkit ini adalah tidak menghasilkan emisi CO2. Selain itu PLTN juga mampu menghasilkan daya yang stabil dan jauh lebih besar dibanding dengan pembangkit listrik lainnya.

Prinsip kerja dari pembangkit listrik tenaga nuklir hampir mirip dengan PLTU. Yang membedakan PLTU dengan PLTN adalah bila PLTU menggunakan boiler sebagai pemanas, PLTN menggantinya menjadi reaktor nuklir. Reaktor nuklir lah yang menghasilkan panas. Panas tersebut dihasilkan dari reaksi fisik bahan bakar uranium. Kemudian air didalam reaktor dididihkan sehingga menjadi steam atau uap kering. Uap kering itulah yang menjadi energi kinetik untuk memutar turbin yang selanjutnya dirubah menjadi energi listrik pada generator.

d. Pembangkit listrik tenaga panas bumi

Pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan panas yang di hasilkan oleh perut bumi untuk menghasilkan tenaga listrik. Panas yang di hasilkan oleh perut bumi ini dapat berupa uap air maupun air panas yang kemudian digunakan untuk memutar turbin yang dikopel langsung dengan rotor generator untuk menghasilkan energi listrik,

Prinsip kerja dari PLTPN hampir sama dengan PLTU yang membedakan adalah PLTU mendapatkan sumber panas dari boiler sedangkan PLTPN mendapatkan energi panas langsung dari perut bumi melalui sumur produksi. Uap air yang telah digunakan untuk memutar turbin akan diembunkan dengan menggunakan kondensor. Kemudian air hasil pengembunan tersebut akan dikembalikan lagi ke perut bumi melalui sumur injeksi

3.2 Boiler

Boiler atau ketel uap adalah suatu bejana atau wadah yang di dalamnya berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas dari fluida tersebut selanjutnya digunakan untuk berbagai macam keperluan yaitu untuk turbin uap, pemanas ruangan, mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, boiler memiliki fungsi untuk mengonversi energi kimia yang tersimpan di dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja.

Fluida yang di gunakan untuk boiler pada pembangkit listrik adalah air. Air tersebut akan menghasilkan uap. Uap yang dihasilkan boiler adalah uapsuperheatdengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan.

3.2.1 Jenis jenis boiler

Berbagai bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi. Hal itu dipengaruhi dari gas buang boiler yang akan mempengaruhi lingkungan dan produk steam yang dihasilkan. Berikut jenis-jenis boiler yang telah dikembangkan:

1. Fire Tube Boiler

Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada di dalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boiler biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube boiler kompetitif untuk kecepatan steam hingga 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm. Fire tube boiler dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksi sebagai paket boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.

Gambar 1. Fire Tube Boiler

2. Water Tube Boiler

Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa- pipa yang masuk ke dalam drum. Air yang tersikulasi kemudian dipanaskan oleh gas pembakar yang akan membentuk steam pada daerah uap dalam drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500-12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube boiler yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube boiler yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.

Karakteristik water tube boiler sebagai berikut :

Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran.

Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.

Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

Gambar 2. Water Tube Boiler

3. Paket Boiler

Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke pabrik, hanya memerlukan pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi. Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:

a. Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat.

b. Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik.

c. Sistem forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik. Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik.

d. Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.

Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass/lintasannya yaitu berapa kali gas pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah unit tiga pass/lintasan dengan dua set fire-tube/pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang boiler.

Gambar 3. Jenis Paket Boiler 3 Pass, bahan bakar Minyak

4. Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (FBC)

Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistem pembakaran yang konvensional dan memberikan banyak keuntungan antara lain rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, barang tolakan dari tempat pencucian pakaian, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas yang luas yaitu antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.

Bila udara atau gas yang terdistribusi secara merata dilewatkan keatas melalui bed partikel padat seperti pasir yang disangga oleh saringan halus, partikel tidak akan terganggu pada kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan udaranya berangsur-angsur naik, terbentuklah suatu keadaan dimana partikel tersuspensi dalam aliran udara sehingga bed tersebut disebut terfluidisasikan. Dengan kenaikan kecepatan udara selanjutnya, terjadi pembentukan gelembung, turbulensi yang kuat, pencampuran cepat dan pembentukan permukaan bed yang rapat. Bed partikel padat menampilkan sifat cairan mendidih dan terlihat seperti fluida yang disebut bed gelembung fluida (bubbling fluidized bed). Jika partikel pasir dalam keadaan terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu nyala batubara, dan batubara diinjeksikan secara terus menerus ke bed, batubara akan terbakar dengan cepat dan bed mencapai suhu yang seragam. Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) berlangsung pada suhu sekitar 840C hingga 950C. Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu fusi abu, maka pelelehan abu dan permasalahan yang terkait didalamnya dapat dihindari. Suhu pembakaran yang lebih rendah tercapai disebabkan tingginya koefisien perpindahan panas sebagai akibat pencampuran cepat dalam fluidized bed dan ekstraksi panas yang efektif dari bed melalui perpindahan panas pada pipa dan dinding bed. Kecepatan gas dicapai diantara kecepatan fluidisasi minimum dan kecepatan masuk partikel. Hal ini menjamin operasi bed yang stabil dan menghindari terbawanya partikel dalam jalur gas.

5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC)

Boiler Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor. Sistem seperti telah dipasang digabungkan dengan water tube boiler/ boiler pipa air konvensional. Batubara dihancurkan menjadi ukuran 1 10 mm tergantung pada tingkatan batubara dan jenis pengumpan udara ke ruang pembakaran. Udara atmosfir yang bertindak sebagai udara fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan dengan tekanan, setelah diberi pemanasan awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa dalam bed yang membawa air pada umumnya bertindak sebagai evaporator. Produk gas hasil pembakaran melewati bagian super heater dari boiler lalu mengalir ke economizer, ke pengumpul debu dan pemanas awal udara sebelum dibuang ke atmosfir.

6. Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler

Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Laju panas yang dilepas dalam bed sebanding dengan tekanan bed sehingga bed yang dalam digunakan untuk mengekstraksi sejumlah besar panas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi pembakaran dan peyerapan sulfur dioksida dalam bed. Steam dihasilkan didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan satunya lagi berada diatasnya. Gas panas dari cerobong menggerakan turbin gas pembangkit tenaga. Sistem PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan (combined cycle). Operasi combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.

7. Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)

Dalam sistem sirkulasi, parameter bed dijaga untuk membentuk padatan melayang dari bed. Padatan diangkat pada fase yang relatif terlarut dalam pengangkat padatan, dan sebuah down-comer dengan sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan. Tidak terdapat pipa pembangkit steam yang terletak dalam bed. Pembangkitan dan pemanasan berlebih steam berlangsung di bagian konveksi, dinding air, pada keluaran pengangkat/ riser. Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan lebih dari 75 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2 yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.

Gambar 4. CFBC Boiler

8. Stoker Fired Boilers

Stokers diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chaingate atau traveling-gate stoker.

Spreader stokers : memanfaatkan kombinasi pembakaran suspensi dan pembakaran grate. Batubara diumpankan secara kontinyu ke tungku diatas bed pembakaran batubara. Batubara yang halus dibakar dalam suspensi; partikel yang lebih besar akan jatuh ke grate, dimana batubara ini akan dibakar dalam bed batubara yang tipis dan pembakaran cepat. Metode pembakaran ini memberikan fleksibilitas yang baik terhadap fluktuasi beban, dikarenakan penyalaan hampir terjadi secara cepat bila laju pembakaran meningkat. Karena hal ini, spreader stoker lebih disukai dibanding jenis stoker lainnya dalam berbagai penerapan di industri.

Gambar 5. Spreader Stoker Boiler

Chain-grate atau traveling-grate stoker : Batubara diumpankan ke ujung grate baja yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batubara terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu. Hopper umpan batubara memanjang di sepanjang seluruh ujung umpan batubara pada tungku. Sebuah grate batubara digunakan untuk mengendalikan kecepatan batubara yang diumpankan ke tungku dengan mengendalikan ketebalan bed bahan bakar. Ukuran batubara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna pada waktu mencapai ujung grate.

Gambar 6. Traveling Grate Boiler

9. Pulverized Fuel Boiler

Kebanyakan boiler stasiun pembangkit tenaga yang berbahan bakar batubara menggunakan batubara halus, dan banyak boiler pipa air di industri yang lebih besar juga menggunakan batubara yang halus. Teknologi ini berkembang dengan baik dan diseluruh dunia terdapat ribuan unit dan lebih dari 90 persen kapasitas pembakaran batubara merupakan jenis ini.

Untuk batubara jenis bituminous, batubara digiling sampai menjadi bubuk halus, yang berukuran +300 micrometer (m) kurang dari 2 persen dan yang berukuran dibawah 75 microns sebesar 70-75 persen. Harus diperhatikan bahwa bubuk yang terlalu halus akan memboroskan energi penggilingan. Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna pada ruang pembakaran dan menyebabkan kerugian yang lebih besar karena bahan yang tidak terbakar. Batubara bubuk dihembuskan dengan sebagian udara pembakaran masuk menuju plant boiler melalui serangkaian nosel burner. Udara sekunder dan tersier dapat juga ditambahkan. Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700 C, tergantung pada kualitas batubara. Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel harus cukup kecil untuk pembakaran yang sempurna. Sistem ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan membakar berbagai kualitas batubara, respon yang cepat terhadap perubahan beban muatan, penggunaan suhu udara pemanas awal yang tinggi dll. Salah satu sistem yang paling populer untuk pembakaran batubara halus adalah pembakaran tangensial dengan menggunakan empat buah burner dari keempat sudut untuk menciptakan bola api pada pusat tungku.

Gambar 7. Pembakaran tangensial untuk bahan bakar halus

10. Boiler Limbah Panas

Dimanapun tersedia limbah panas pada suhu sedang atau tinggi, boiler limbah panas dapat dipasang secara ekonomis. Jika kebutuhan steam lebih dari steam yang dihasilkan menggunakan gas buang panas, dapat digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan bakar. Jika steam tidak langsung dapat digunakan, steam dapat dipakai untuk memproduksi daya listrik menggunakan generator turbin uap. Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan kembali panas dari gas buang dari turbin gas dan mesin diesel.

Gambar 8. Skema sederhana Boiler Limbah Panas

11. Pemanas Fluida Termis

Saat ini, pemanas fluida termis telah digunakan secara luas dalam berbagai penerapan untuk pemanasan proses tidak langsung. Dengan menggunakan fluida petroleum sebagai media perpindahan panas, pemanas tersebut memberikan suhu yang konstan. Sistem pembakaran terdiri dari sebuah fixed grate dengan susunan draft mekanis. Pemanas fluida termis modern berbahan bakar minyak terdiri dari sebuah kumparan ganda, konstruksi tiga pass dan dipasang dengan sistem jet tekanan. Fluida termis, yang bertindak sebagai pembawa panas, dipanaskan dalam pemanas dan disirkulasikan melalui peralatan pengguna. Disini fluida memindahkn panas untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida termis pada ujung pemakai dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara pneumatis, berdasarkan suhu operasi. Pemanas beroperasi pada api yang tinggi atau rendah tergantung pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban sistem.

Keuntungan pemanas tersebut adalah:

Operasi sistem tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan boiler steam.

Operasi sistem tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 250 0C dibandingkan kebutuhan tekanan steam 40 kg/cm2 dalam sistem steam yang sejenis.

Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi.

Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang diakibatkan oleh blowdown, pembuangan kondensat dan flash steam.

Faktor ekonomi keseluruhan dari pemanas fluida termis tergantung pada penerapan spesifik dan dasar acuannya. Pemanas fluida thermis berbahan bakar batubara dengan kisaran efisiensi panas 55-65 persen merupakan yang paling nyaman digunakan dibandingkan dengan hampir kebanyakan boiler. Penggabungan peralatan pemanfaatan kembali panas dalam gas buang akan mempertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.

Gambar 9. Konfigurasi Pemanas Fluida Termis

3.2.2 Bagian Bagian Boiler Tipe Pulverized Fuel Boiler

Boiler tipe Pulverized Fuel Boiler memiliki 2 bagian yaitu bagian pembakaran dan bagian pemanasan air menjadi steam . Pada bagian pembakaran terdapat:

0. Coal feader : alat transportasi batubara dari bungker ke coal mill

0. Coal mill : adalah alat untuk memperkecil dimensi dari batubara

0. Corner : berfungsi sebagai penyalur batubara kepanda furnice

0. Furnice : adalah tungku pembakaran

Sedang kan pada bagian pemanasan air terdapat:

1. Feed water station

2. Economizer

3. Steam drum

4. Down comer

5. Ww lower header

6. Ww upper header

7. Roof sh

8. Rear sh

9. Side gage sh

10. Low temp sh:

11. Platen sh

12. High temp sh

13. Steam collector

3.3 Turbin

Turbin adalah alat untuk merubah aliran dari fluida menjadi energi kinetik melalui sebuah putaran. Turbin yang paling sederhana adalah yang terdiri dari sebuah rotor/ shaft dengan sudut atau blade yang terpasang disekelilingnya. Rotor dapat bergerak karena adanya tumbukan dari aliran fluida.

Terdapat dua jenis dari turbin menurut gerak rotor yaitu turbin implus dan turbin rotasi. Turbin pada jenis implus rotor berputar dikarenakan nozzle yang mengeluarkan fluida ikut bergerak atau berotasi pada rotor sedangkan pada turbin rotasi rotor bergerak karena ada tumbukan oleh fluida yang dikeluarkan oleh nozzle.

Ada pun jenis turbin menurut fluida yang menggerakannya yaitu

1. Turbin uap

2. Turbin air

3. Turbin angin

4. Turbin gas.

3.4 Generator

Generator adalah sebuah alat untuk merubah energi dari energi kinetik menjadi energi listrik. Generator memiliki dua jenis yaitu generator ac dan generator dc. Pada generator tipe ac tegangan yang dihasilkan berupa tegangan bolak balik. Sedangkan pada generator tipe dc tegangan searah karena didalamnya terdapat sistem penyearah.

3.5 Coal headling

Coal headling system adalah alat transportasi dan penanganan batubara pada pembangkit listrik tenaga uap yang menggunakan bahan bakar batubara. Penanganan tersebut diawali oleh coal yard dan diakhiri oleh bungker.

3.5.1 Batubara

Batubara adalah bahan bakar fosil yang berasal dari sisa tumbuhan yang tertimbun kemudian terawetkan oleh air dan lumpur dari proses oksidasi dan pembusukan.

Komposisi batubara hampir sama dengan komposisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsur utama yang terdiri dari unsur C, H, O, N, S, P. Hal ini dapat dipahami, karena batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami coalification. Pada dasarnya pembentukkan batubara sama dengan cara manusia membuat arang dari kayu, perbedaannya, arang kayu dapat dibuat sebagai hasil rekayasa dan inovasi manusia, selama jangka waktu yang pendek, sedang batubara terbentuk oleh proses alam, selama jangka waktu ratusan hingga ribuan tahun. Karena batubara terbentuk oleh proses alam, maka banyak parameter yang berpengaruh pada pembentukan batubara. Makin tinggi intensitas parameter yang berpengaruh makin tinggi mutu batubara yang terbentuk.

Ada dua teori yang menjelaskan terbentuknya batubara, yaitu teori insitu dan teori drift. Teori insitu menjelaskan, tempat dimana batubara terbentuk sama dengan tempat terjadinya coalification dan sama pula dengan tempat dmana tumbuhan tersebut berkembang.

Teori drift menjelaskan bahwa endapan batubara yang terdapat pada cekungan sedimen berasal dari tempat lain. Bahan pembentuk batubara mengalami proses transportasi, sortasi dan terakumulasi pada suatu cekungan sedimen. Perbedaan kualitas batubara dapat diketahui melalui stratigrafi lapisan. Hal ini mudah dimengerti karena selama terjadi proses transportasi yang berkaitan dengan kekuatan air, air yang besar akan menghanyutkan pohon yang besar, sedangkan saat arus air mengecil akan menghanyutkan bagian pohon yang lebih kecil (ranting dan daun). Penyebaran batubara dengan teori drift memungkinkan, tergantung dari luasnya cekungan sendimentasi.

Klasifikasi Batubara

Menurut American Society for Testing Material (ASTM), secara umum batubara digolongkan menjadi 4 berdasarkan kandungan unsur C dan H2O yaitu:

a. Anthracite

Warna hitam, sangat mengkilat, kompak, kandungan karbon sangat tinggi, kandungan airnya sedikit, kandungan abu sangat sedikit, kandungan sulfur sangat sedikit.

b. Bituminous/subbituminous coal

Warna hitam mengkilat, kurang kompak, kandungan karbon relative tinggi, nilai kalor tinggi, kandungan air sedikit, kandungan abu sedikit, kandungan sulfur sedikit.

c. Lignite

Warna hitam, sangat rapuh, kandungan karbon sedikit, nilai kalor rendah, kandungan air tinggi, kandungan abu banyak, kandungan sulfur banyak.

Kualitas Batubara

Batubara yang diperoleh dari hasil penambangan mengandung bahan pengotor (impurities). Hal ini bisa terjadi ketika proses coalification ataupun pada proses penambangan yang dalam hal ini menggunakan alat-alat berat yang selalu bergelimang dengan tanah. Ada dua jenis pengotor yaitu:

a. Inherent impurities

Merupakan pengotor bawaan yang terdapat dalam batubara. Batubara yang sudah dibakar memberikan sisa abu. Pengotor bawaan ini terjadi bersama-sama pada proses pembentukan batubara. Pengotor tersebut dapat berupa gybsum (CaSO42H2O), anhidrit (CaSO4), pirit (FeS2), silica (SiO2). Pengotor ini tidak mungkin dihilangkan sama sekali, tetapi dapat dikurangi dengan melakukan pembersihan.

b. Eksternal impurities

Merupakan pengotor yang berasal dari uar, timbul pada saat proses penambangan antara lain terbawanya tanah yang berasal dari lapisan penutup.

Sebagai bahan baku pembangkit energi yang dimanfaatkan industri, mutu batubara mempunyai peranan sangat penting dalam memilih peralatan yang akan dipergunakan dan pemeliharaan alat. Dalam menentukan kualitas batubara perlu diperhatikan beberapa hal, antara lain:

a. Heating Value (HV) (calorific value/Nilai kalori)

Banyaknya jumlah kalori yang dihasilkan oleh batubara tiap satuan berat dinyatakan dalam kkal/kg. semakin tingi HV, makin lambat jalannya batubara yang diumpankan sebagai bahan bakar setiap jamnya, sehingga kecepatan umpan batubara perlu diperhatikan. Hal ini perlu diperhatikan agar panas yang ditimbulkan tidak melebihi panas yang diperlukan dalam proses industri.

b. Moisture Content (kandungan lengas).

Lengas batubara ditentukan oleh jumlah kandungan air yang terdapat dalam batubara. Kandungan air dalam batubara dapat berbentuk air internal (air senyawa/unsur), yaitu air yang terikat secara kimiawi.

Jenis air ini sulit dihilangkan tetapi dapat dikurangi dengan cara memperkecil ukuran butir batubara. Jenis air yang kedua adalah air eksternal, yaitu air yang menempel pada permukaan butir batubara. Batubara mempunyai sifat hidrofobik yaitu ketika batubara dikeringkan, maka batubara tersebut sulit menyerap air, sehingga tidak akan menambah jumlah air internal.

c. Ash content (kandungan abu)

Komposisi batubara bersifat heterogen, terdiri dari unsur organik dan senyawa anorgani, yang merupakan hasil rombakan batuan yang ada di sekitarnya, bercampur selama proses transportasi, sedimentasi dan proses pembatubaraan. Abu hasil dari pembakaran batubara ini, yang dikenal sebagai ash content. Abu ini merupakan kumpulan dari bahan-bahan pembentuk batubara yang tidak dapat terbaka atau yang dioksidasi oleh oksigen. Bahan sisa dalam bentuk padatan ini antara lain senyawa SiO2, Al2O3, TiO3, Mn3O4, CaO, Fe2O3, MgO, K2O, Na2O, P2O, SO3, dan oksida unsur lain.

d. Sulfur Content (Kandungan Sulfur)

Belerang yang terdapat dalam batubara dibedakan menjadi 2 yaitu dalam bentuk senyawa organik dan anorganik. Beleranga dalam bentuk anorganik dapat dijumpai dalam bentuk pirit (FeS2), markasit (FeS2), atau dalam bentuk sulfat. Mineral pirit dan makasit sangat umum terbentuk pada kondisi sedimentasi rawa (reduktif). Belerang organik terbentuk selama terjadinya proses coalification. Adanya kandungan sulfur, baik dalam bentuk organik maupun anorganik di atmosfer dipicu oleh keberadaan air hujan, mengakibatkan terbentuk air asam. Air asam ini dapat merusak bangunan, tumbuhan dan biota lainnya.

3.5.2 Sistem transportasi batubara

Dalam sistem transportasi batubara memiliki beberapa bagian yaitu coal yard, vibrating feeder, conveyor, crusher, dan bungker. Pada sistem transportasi batubara, ukuran batubara di perkecil dari ukuran besar menjadi 2-3 cm. Pada transfer batubara ini pula benda asing selain batubara dihilangkan.

3.6 Solar

Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih (Pertamina: 2005). Penggunaan solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin Diesel dengan putaran tinggi (di atas 1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih. Minyak solar ini biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel (Pertamina: 2005).

Bahan bakar solar mempuyai sifat-sifat utama, yaitu :

1. Tidak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau

1. Encer dan tidak mudah menguap pada suhu normal

1. Mempunyai titik nyala yang tinggi (40C sampai 100C)

1. Terbakar secara spontan pada suhu 350C

1. Mempunyai berat jenis sekitar 0.82 0.86

1. Mampu menimbulkan panas yang besar (10.500 kcal/kg)

1. Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar daripada bensin

Penggolongan bahan bakar mesin diesel berdasarkan jenis putaran mesinnya, dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu:

1. Automotive Diesel Oil ( ADO ), yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin dengan kecepatan putaran mesin di atas 1000 rpm (rotation per minute). Bahan bakar jenis ini yang biasa disebut sebagai bahan bakar diesel. Biasanya digunakan untuk kendaraan bermotor.

1. Industrial Diesel Oil, yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin-mesin yang mempunyai putaran mesin kurang atau sama dengan 1000 rpm, biasanya digunakan untuk mesin-mesin industri. Bahan bakar jenis ini disebut minyak diesel.

3.7 Air and Flue Gas System

Fungsi dari air system pada pembangkit listrik adalah sebagai alat transportasi batubara dari coal mill menuju furnice serta sebagai alat untuk memasok udara untuk pembakaran.

Bagian-bagian dari air system adalah :

1. FD Fan ( Forced Draf Fan)

1. APH (Air Preheater)

1. Secondary air

1. Primary air

1. PA(Primary air) Fan

Flue gas system adalah sistem yang dibuat untuk mengurangi dampak polusi yang berlebihan kepada lingkungan.

Bagian-bagian dari flue system yaitu:

4. ESP

4. FGD

4. Bag Filter

4. ID Fan (Induce Draft Fan)

4. Chimney

34