Pengembangan Desain Tungku Fixed Bed Menggunakan Pengumpan Ulir Tipe Tapered Outer Diameter dan Berbagai Posisi Saluran Udara Sekunder.

Abstract

Tungku fixed bed adalah tungku yang memiliki tumpukan bahan bakar yang bertumpu pada grate dan gratenya bisa tetap, bergerak, berputar, atau bergetar. Ruang bakar dan pengumpan adalah dua hal yang penting dalam desain tungku fixed bed. Pada penelitian ini dilakukan pengembangan desain tungku fixed bed berbahan bakar sekam menggunakan pengumpan ulir tipe tapered outer diameter dan berbagai posisi saluran udara sekunder. Ruang bakar dirancang dengan pemberian saluran udara primer dan saluran udara sekunder 1 dan 2 di dinding sebelah kanan dan saluran udara sekunder 3 dan 4 di dinding sebelah kiri ruang bakar. Ketepatan dan kelancaran pengumpanan bahan bakar sekam pada tungku pembakaran fixed bed sangat penting dalam meningkatkan kinerja pembakaran sekam padi. Unit pengumpan sekam padi ke ruang bakar dirancang dengan tujuan untuk mengumpankan sekam yang tepat sesuai kebutuhan pembakaran. Mekanisme pengumpanan sekam dari hopper dialirkan melalui sebuah konveyor ulir yang diputar oleh sebuah motor listrik AC. Laju pengumpanan sekam dapat diatur dengan menyetel kecepatan putar konveyor ulir melalui pengaturan kecepatan putar motor listrik menggunakan inverter. Pengujian laju pengumpanan sekam konveyor ulir dilakukan pada sebuah tungku pembakaran fixed bed dengan dua perlakuan yaitu perlakuan sebelum pembakaran dan perlakuan selama pembakaran berlangsung. Setelah penelitian tahap pertama desain ruang bakar dan pengumpan ulir pada tungku pembakaraan fixed bed selesai maka dilakukan penelitian tahap kedua pengujian pengaruh posisi saluran udara sekunder dan laju umpan sekam terhadap kinerja pembakaran. Penelitian tahap kedua dilatarbelakangi oleh adaanya kelemahan pembakaran tungku yang menghasilkan pembakaran yang tidak sempurna dikarenakan kurang optimalnya rasio bahan bakar dan udara serta waktu tinggal pembakaran yang singkat. Pada penelitian ini saluran udara sekundernya didesain pada berbagai ketinggian dan arah. Saluran udara di ruang bakar berguna untuk menyediakan udara yang digunakan dalam proses pembakaran. Udara perlu dikontrol dengan pengaturan aliran udara yang masuk untuk pembakaran agar pembakaran bahan bakar sempurna. Penelitian ini bertujan untuk memperoleh laju umpan bahan bakar dan laju aliran udara yang menghasilkan pembakaran sempurna. Penelitian ini dibagi menjadi 2 tahap pengujian. Pengujian tahap pertama melihat pengaruh posisi saluran udara sekunder terhadap kinerja pembakaran tungku fixed bed. Pengujian tahap kedua melihat pengaruh posisi saluran udara sekunder dan laju umpan sekam terhadap kinerja pembakaran tungku fixed bed. Pengujian tahap pertama menggunakan metode eksperimental dengan 5 perlakuan yaitu: perlakuan A1 (saluran primer + saluran sekunder 1 dan 2), perlakuan A2 (saluran primer + saluran sekunder 1 dan 3), perlakuan A3 (saluran primer + saluran sekunder 1 dan 4), perlakuan A4 (saluran primer + saluran sekunder 2 dan 3), perlakuan A5 (saluran primer + saluran sekunder 2 dan 4). Pengujian tahap kedua dengan menggunakan berbagai posisi saluran udara sekunder dan laju umpan sekam. Pengujian ini dilakukan pada 3 laju umpan sekam yaitu 12; 15 dan 18 kg/jam, dan pada 5 posisi saluran udara sekunder yang menghasilkan 5 laju aliran udara yaitu 86,4; 120,96; 114,84; 108 dan 154,8 kg/jam. Hasil pengujian desain ruang bakar dan pengumpan bahan bakar, pengujian setelah kalibrasi sebelum pembakaran menunjukkan laju pengumpanan sekam meningkat secara linier seiring dengan peningkatan kecepatan putar ulir dari 10-35 rpm dapat menghasilkan laju pengumpanan 10,26-39,28 kg/jam. Sistem pengumpan sekam ke ruang bakar tungku fixed bed dapat berlangsung sesuai dengan laju pengumpanan yang direncanakan. Hasil yang diperoleh dari pengujian tahap pertama bahwa arah dan ketinggian saluran udara berpengaruh terhadap kinerja pembakaran tungku fixed bed. Perlakuan yang terbaik adalah perlakuan saluran udara primer + saluran udara sekunder 1 dan 3 dengan efisiensi tungku tertinggi 49,02 %, laju aliran volume udara outlet 2592,00 m3/jam dan panas yang dihasilkan tertinggi 49,55 kW. Kesimpulan yang diperoleh bahwa posisi saluran udara sekunder berpengaruh terhadap kinerja pembakaran tungku fixed bed. Aliran udara sekunder yang searah dan berlawanan arah serta ketinggian saluran udara sekunder yang rendah menghasilkan kecepatan aliran udara masuk yang tinggi. Hasil pengujian tahap kedua pengaruh posisi saluran udara sekunder dan laju umpan bahan bakar terhadap kinerja pembakaran tungku fixed bed adalah perlakuan optimum diperoleh pada laju aliran udara 120,96 kg/jam dan laju umpan sekam 15 kg/jam dengan efisiensi tungku sebesar 63,42 % dan panas yang dihasilkan 35,61 kW. Suhu gas buang bervariasi dari 121,04-474,23 °C pada berbagai laju umpan sekam dan laju aliran udara. Analisis gas buang menunjukkan pelepasan panas maksimum terjadi ketika tungku dengan kelebihan udara berlebih 100 % yang dibutuhkan untuk pembakaran sempurna.