Evaluasi Kinerja Burner Biomass sebagai Sumber Panas untuk Proses Pirolisis Kontinu secara Eksperimental dan Pemodelan Simulasi CFD

Abstract

Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan bakar biomassa untuk menyediakan panas pada proses pirolisis kontinu, tetapi kestabilan suplai panas dan pemanfaatan energi masih menjadi tantangan. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi kinerja burner biomassa tipe Top-Lit Updraft (TLUD) berbahan bakar TKKS melalui pengujian eksperimental dan pemodelan Computational Fluid Dynamics (CFD). Pengujian dilakukan pada laju pengumpanan 7, 8, dan 9 kg/jam dengan membandingkan pengumpanan serabut TKKS secara intermiten dan pelet TKKS secara kontinu menggunakan konveyor pada kecepatan udara 8,94 m/s. Evaluasi meliputi distribusi suhu, karakteristik termal, neraca energi, aliran flue gas, dan efisiensi sistem. Hasil menunjukkan bahwa pengumpanan pelet secara kontinu menghasilkan distribusi suhu yang lebih homogen dan fluktuasi yang lebih rendah dibandingkan serabut, meskipun suhu maksimum serabut lebih tinggi. Peningkatan laju pengumpanan meningkatkan energi hasil pembakaran dan energi panas berguna, tetapi juga meningkatkan kehilangan panas sehingga efisiensi termal menurun. Efisiensi termal berada pada kisaran 5,39–7,18%. Model CFD mampu merepresentasikan pola distribusi suhu eksperimen dengan rentang galat 2,37–13,81% pada serabut dan 0,82–9,11% pada pelet. Hasil ini menunjukkan bahwa pengumpanan kontinu pelet lebih mendukung kestabilan suplai panas pada proses pirolisis kontinu.

Oil palm empty fruit bunches (EFB) have potential as biomass fuel for supplying heat to continuous pyrolysis processes; however, stable heat supply and effective energy utilization remain challenging. This study aimed to evaluate the performance of a Top-Lit Updraft (TLUD) biomass burner fueled by EFB through experimental testing and Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling. Experiments were conducted at fuel feeding rates of 7, 8, and 9 kg h?¹ by comparing intermittent feeding of shredded EFB with continuous feeding of EFB pellets using a conveyor at an air velocity of 8,94 m s?¹. The evaluation included temperature distribution, thermal characteristics, energy balance, flue gas flow, and system efficiency. The results showed that continuous pellet feeding produced a more homogeneous temperature distribution with lower fluctuations than intermittent shredded EFB feeding, although shredded EFB achieved higher peak temperatures. Increasing the feeding rate increased the combustion energy and useful heat, but also increased heat losses, resulting in lower thermal efficiency. Thermal efficiency ranged from 5,39 to 7,18%. The CFD model successfully reproduced the experimental temperature distribution, with error ranges of 2,37–13,81% for shredded EFB and 0,82–9,11% for pellets. These findings indicated that continuous pellet feeding provided a more stable heat supply for continuous pyrolysis processes.