APLIKASI ALAT PENGERING BATUBARA PADA PLTU

Silahkan Klik Topik Lainnya :

Kegiatan Lingkungan dan Fakultas Teknik,  Wisata Padang Sumatra Barat,  Umroh Makkah Madinah,  Wisata Singapore,  Wisata Phuket Thailand,  Wisata Karimunjawa,  Wisata Malang Bromo,  Wisata Ende Flores,  Wisata Tidung Kepulauan Seribu,  Wisata Pangandaran,  Wisata Bandung, Wisata Malang Batu,  Wisata Melaka Kuala Lumpur, Wisata Penang Malaysia

Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) digolongkan sebagai pembangkit listrik pembangkit listrik tenaga thermal yang mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi listrik. Bahan bakar pada PLTU dapat berupa bahan bakar padat (batubara), cair (BBM) serta gas.

Pada PLTU dengan bahan bakar batubara. Proses konversi energi berlangsung dari batubara menjadi listrik tersebut dapat dibagi dalam 3 tahap :

1. Tahap pertama, terjadi pada boiler yang merubah  energi kimia batubara menjadi uap bertekanan dan temperature tinggi.
2. Tahap kedua berlangsung pada turbin uap yang merubah energi uap menjadi energi putaran mekanik.
3. Tahap ketiga pada generator yang mengubah energi putaran menjadi listrik.

Agar dapat menghasilkan listrik secara optimal dan efisien, maka suatu PLTU batubara didesain untuk menggunakan batubara dengan kadar air (moisture) dan nilai kalor (heating value) tertentu. Jika digunakan batubara dengan kadar air dan nilai kalor di bawah spesifikasi pembangkit, maka akan berpengaruh pada performa dan emisi yang dihasilkan. Artinya kapasitas dan efisiensi akan turun, sedangkan emisi CO2 dan SO2 naik.

Jenis-jenis Batubara

Batubara dibedakan berdasarkan nilai kalor serta lama proses pembentukannya. Pengelompokan ini menunjukkan kualitas batubara yang akan membedakan nilai ekonomis serta kegunaan batubara tersebut. Terdapat empat jenis batubara mulai dari kualitas rendah hingga tinggi, yaitu: lignit, sub-bituminous, bituminous, dan antrasit. Di bawah ini ditunjukkan secara singkat perbedaan keempat jenis batubara tersebut.

1.            Lignit atau sering disebut sebagai brown coal. Batubara ini merupakan batubara kelas rendah dengan  nilai kalor kurang dari 4165 kcal/kg.

2.            Sub-bituminous.adalah batubara yang memiliki sifat-sifat fisik di antara batubara jenis lignit dan bituminous. Batubara sub-bituminous memiliki nilai kalor 4166 kcal /kg hingga 5700 kcal/kg, dan sering digunakan digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik tenaga uap

3.            Bituminous. adalah batubara dengan densitas tinggi, berwarna hitam atau coklat gelap, umumnya mengkilap dan keras dan juga biasa digunakan untuk proses pemanasan. Bituminous memiliki nilai kalor 5700 kcal/kg hingga  6900 kcal/kg.

4.            Antrasit, adalah batubara kualitas terbaik tinggi dan keras. Nilai kalor batubara jenis ini lebih dari 6900 kcal/kg.

 Ciri dari batubara kelas rendah seperti lignit dan subbituminous adalah kandungan air yang cukup tinggi dibandingkan dengan batubara kelas di atasnya, yaitu  25 sampai 40 % pada batubara lignit , dan  15 sampai 30 % pada sub-bituminous. Kadar air tinggi batubara yang dipakai sebagai bahan bakar PLTU dapat mengakibatkan kesulitan fuel handling dan akan berpengaruh pada laju aliran kalor, laju aliran massa dari emisi gas buang, dan juga konsumsi air yang dibutuhkan untuk pendinginan evaporative.

Secara spesifik pemakaian batubara lignit dengan kelembaban 25 sd 40 % akan menyebabkan rendahnya heating value, Heat rate naik, stack flue gas dan stack loss meningkat, listrik pemakaian sendiri naik, effisiensi pembangkit turun, berkurangnya kapasitas mill, serta naiknya biaya pemeliharaan.

Dengan adanya permasalahan tersebut di atasa, maka diperlukan upaya untuk menaikkan nilai kalor bahan bakar batubara sehingga sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan untuk memasok pembangkit. Salah satu upaya yang dapat dilaksanakan adalah dengan melakukan proses pengeringan batubara (coal drying) untuk mengurangi kandungan air agar nilai kalornya naik.

Menurut data dari Indonesia Coal Industri Outlook 2011, jumlah sumberdaya batubara indonesia adalah sebesar 104,94 milyar ton. Sedangkan TSK dan Sojits Corporation pada Workshop Clean Coal Technology 2011 menyampaikan bahwa komposisi sumberdaya batubara tersebut terdiri dari lignit 58,7 %, sub-bituminous 26,7 %, bituminous 14,3 %, dan antrasit sebesar 0,3 %.

Sedangkan menurut Bart Lucarelli pada  Cleaner Coal Workshop 19-21 August 2008 Ha Long City, Viet Nam , saat ini banyak perusahaan batubara Indonesia yang mengatakan bahwa  batubara  sub -bituminous mereka telah habis terjual. Dengan demikian akan banyak PLTU yang tidak dapat beroperasi secara optimal karena tidak tersedia batubara dengan nilai kalor dan kadar air sesuai dengan spesifikasi tersebut.

Namun mengingat banyaknya kerugian jika PLTU beroperasi dengan batubara yang nilai kalornya dibawah nilai kalor desain, maka alternatif yang cukup menarik adalah dengan teknologi  pengering batubara. Dengan demikian maka nilai kalor batubara dapat dinaikkan sampai nilai kalor desain boiler PLTU.

Teknologi Pengering Batubara

Secara internasional, meskipun penelitian telah sejak lama dilaksanakan, namun aplikasi pengering tersebut pada PLTU juga belum banyak dilakukan. Hal tersebut disebabkan pada masa yang lalu belum terjadi kelangkaan pada batubara kalori tinggi. Baru pada tahun-tahun terakhir dengan semakin banyaknya pembangkit dengan bahan bakar batubara, maka cadangan batubara kalori tinggi berkurang. Hal tersebutlah yang mendorong pengembangan teknologi pengering batubara untuk memanfaatkan batubara kalori rendah.

Saat ini beberapa teknologi Pengering Batubara yang tersedia adalah sebagai tabel berikut : (Bart Lucarelli, 2008)

Teknologi	Sumber Energi Primer	Company
Fluidized Bed Dryer	Waste heat from power plant condenser (~50 °C), aux load for fans & pumps	Great River Energy (USA) Lehigh University (USA)
Fluidized Bed Dryer	Low temperature steam from power plant turbine; aux. load for fans & pumps	RWE (WTA Process) Alsthom Power
BinderlessBriquetter	Heat from burning coal in furnace -flash dryer	White Energy (Australia)
PyrolysisSystem	Both heat and power from power plant	Evergreen Energy (USA)
UBC Process	Power & Kerosene as Binder for briquettes	Kobe Steel
Microwave Dryer	Power –lots of it!	CoalTek(USA) AMTECH (USA)

Menurut Tim dari Lehigh University yang bersama-sama perusahaan Great River Energy mengembangkan Coal Drier dengan teknologi Fluidized Bed Drier di PLTU berkapasitas 550 MW di Coal Creek USA, pengeringan batubara tersebut menyebabkan peningkatan efisiensi boiler sebesar 3 %, menurunkan Net Unit Heat Rate 3,3 %,  menurunkan SO2 dan CO2 3,3 %, serta mengurangi jumlah make-up water cooling tower sebesar 2 x 10⁵ galon per hari.

 This Drying System Uses a Combination of Thermal Energy from Boiler and

Condenser Cooling Water as the Heat Source for Coal Drying

Alat Pengering batubara di Indonesia

Sampai saat ini belum banyak terdapat alat pengering batubara pada PLTU di Indonesia. Dari beberapa contoh yang dapat kami himpun, adalah sebagai berikut :

1. PLTU Simpang Belimbing di Muara Enim, Sumatra Selatan

PLTU Simpang Belimbing yang mulai beroperasi pada akhir tahun 2011 adalah PLTU milik Swasta dengan kapasitas 2 x 150 MW.  PLTU tersebut merupakan PLTU mulut tambang dengan bahan bakar batubara yang ditambang pada lokasi sekitar PLTU. Namun karena nilai kalor batubara tersebut tergolong rendah dan kadar air tinggi, maka pada PLTU tersebut dibangun alat pengering batubara. Dengan adanya alat pengering batubara tersebut maka nilai kalor batubara tersebut dapat ditingkatkan sehingga sesuai dengan spesifikasi teknis boiler.

PLTU Simpang Belimbing

1. PLTU Ombilin, Sawah lunto

Alat pengering batubara di PLTU Ombilin dimiliki oleh perusahaan swasta yang memasok batubara untuk PLTU. Perusahaan tersebut memiliki kuasa tambang batubara dengan nilai kalor sebesar (+ 3900 kkal/kg  yang tidak memenuhi spesifikasi batubara untuk PLTU Ombilin. Agar batubara tersebut dapat memenuhi syarat untuk PLTU Ombilin, maka perusahaan tersebut membeli alat pengering batubara dari China, yang dapat menaikkan nilai kalor batubara menjadi 5.400 kcal/ kg.  Dengan metoda upgrading tersebut, maka perusahaan tersebut dapat memasok batubara sebanyak 20.000 Ton/Bulan atau seperempat dari kebutuhan PLTU.

Alat yang beroperasi sejak bulan Juli 2012 tersebut merupakan jenis direct contact, dimana sumber panas bersinggungan langsung dengan batubara kalori rendah (Lignite, Sub Bituminus), sedangkan panas untuk pengeringan memakai gas buang (flue gas) dari pembakaran batubara di furnace

1. PLTU Labuan , Banten

PLTU Labuan Banten adalah PLTU berkapasitas 2 x 315 MW yang dirancang untuk beroperasi dengan bahan bakar dengan nilai kalor sebesar 4.120 kcal/ kg. Namun karena sering batubara yang tersedia mempunyai nilai kalor yang lebih rendah serta moisture yang lebih tinggi, maka hasil heat rate PLTU Labuan lebih tinggi dari nilai desain. Hal tersebut berarti efisiensi PLTU lebih rendah dari desain, dan biaya pemeliharaan meningkat.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka saat ini di PLTU Labuan sedang dipasang peralatan untuk uji coba alat pengering batubara (coal drier) dengan sistem memanfaatkan fluida panas dari pembakaran batubara pada tungku cyclone burner. Kapasitas desain coal drier PLTU Labuan tersebut adalah sebesar 200 ton perjam, atau 1,4 juta ton per tahun.  Kapasitas tersebut diharapkan dapat melayani 1 unit PLTU Labuan (315 MW).

2. Prototype Alat Pengering Batubara PLN Puslitbang

Pada tahun 2011 para peneliti dari PLN Puslitbang Ketenagalistrikan berhasil membangun dan mengoperasikan alat pengering batubara skala laboratorium dengan kapasitas 1 ton batubara per jam. Proses pengeringan menggunakan gas buang (flue gas) dengan tujuan mengurangi resiko terbakar sendiri (self combustion)  dan memanfaatkan panas dari gas buang tersebut.

Pada uji coba pengeringan dengan temperatur flue gas 150 ^oC, diperoleh kenaikan nilai kalor sebesar 500 – 600 kcal/kg, sedangkan jika temperature pengeringan dinaikkan menjadi 160 ^oC diperoleh kenaikan nilai kalor hingga 900 kcal/kg.

Dengan keberhasilan tersebut direncanakan dapat dilakukan ujicoba untuk membangun alat yang sama dengan kapasitas yang lebih besar di lapangan.

3. Uji Coba Pengering Batubara di BPPT

Pada tahun 2011 di laboratorium BPPT di Serpong dilakukan uji coba skala laboratorium alat pengering batubara. Alat yang merupakan produksi luar negri tersebut tersebut adalah Steam Tube Drier yang memakai uap air sebagai pemanas. Uap air tersebut dialirkan pada pipa-pipa yang terdapat pada tabung berputar yang diisi batubara. Di luar negri produk alat tersebut telah beroperasi dan dipakai baik pada pembangkit listrik maupun cooking coal.

Steam tube drier BPPT

Penutup

Pada dasarnya suatu PLTU haruslah beroperasi dengan bahan bakar batubara yang sesuai dengan desain boilernya. Dengan demikian prioritas utama yang harus dilaksanakan adalah mencari batubara yang sesuai dengan spesifikasinya. Meskipun harga batubara tersebut lebih mahal dibandingkan dengan harga batubara kalori rendah. Namun tetap akan lebih menguntungkan, karena jika PLTU mempergunakan bahan bakar dengan kalori rendah dan (atau) kadar air melebihi spesifikasinya maka akan menimbulkan kerugian kapasitas dan efisiensi turun, emisi CO2 dan SO2 naik, biaya pemeliharaan akan meningkat, demikian juga time between failure akan turun.

Namun jika batubara dengan nilai kalor dan kadar air yang sesuai desain tidak dapat diperoleh, maka langkah berikut yang bisa dilakukan adalah dengan teknologi pengering batubara. Teknologi tersebut akan menguntungkan dibandingkan dengan membangun PLTU dengan desain batubara dengan kalori lebih rendah. Karena PLTU dengan nilai kalori bahan bakar batubara yang lebih tinggi, maka kapasitas dan efisiensi pembangkit naik, harga pembangkit per MW lebih murah, serta biaya pemeliharaan akan rendah.

Mengingat saat ini belum banyak terdapat Coal Drier pada PLTU, baik di dunia maupun di Indonesia. Maka perlu dilakukan uji coba teknologi coal drier pada berbagai pembangkit, khususnya pada PLTU yang diperkirakan sulit mendapat batubara sesuai dengan desainnya. Teknologi dalam negri yang sudah ada, termasuk dengan kapasitas kecil dapat diterapkan pada berbagai PLTU skala kecil yang ada. Dengan demikian jika uji coba pada pembangkit berkapasitas kecil berjalan dengan baik, maka langkah berikutnya dapat dilakukan scale-up secara bertahap untuk PLTU dengan kapasitas yang lebih besar.

Jakarta, 30 Januari 2013

------------------------------

Artikel Terkait Lainnya :

Uji Heat Rate
Uji Tidak Merusak (NDT) 
PLTU Mulut Tambang 
Reklamasi Pantai dan Pembangkit Listrik