BATU BARA ANALISA BATUBARA UNTUK LABORATORIUM PT DSS SERANG Disampaikan Oleh : Yusuf
PENGERTIAN BATUBARA• The International Hand Book of Petrograpy 1963 :
Batubara adalah sedimen yang mudah terbakar yang terbentuk dari sisa-sisa tanaman dalam tingkat variasi pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan dipengaruhi oleh proses methamorfosis terutama tekanan dan temperature.
• Thiesen 1958 : Batubara adalah benda padat yang complek dari berbagai unsur yang mewakili banyak komponen kimia berupa benda padat dari sisa tanaman.
• Spackman 1958 : Dari sudut geologi dan botani, batubara merupakan benda padat karbon yang berkomposisi marcel yang diawali dari Gambut, Lignite, Subbituminus, Bituminus, Semi Antracite dan Antracite.
KESIMPULAN
Batubara adalah suatu carbonan yang terbentuk dari akumulasi sisa tanaman bersama hasil dekomposisinya yang terawetkan dalam bentuk sedimen, hal mana disebabkan oleh pengaruh suhu, tekanan dan microorganisme selama berjuta-juta tahun.
KLASIFIKASI BATUBARA
Berdasarkan Carbon dan Hydrocarbon :
• Lignite
• Bituminus
• Carboneous
• Antracite
TUJUAN SAMPLING
• Mengambil sebagian kecil barang tersebut secara acak dan teratur sesuai dengan standard yang berlaku dari suatu partai barang untuk keperluan analisa fisika / kimia.
• Dari hasil pemeriksaan /analisa ini dapat dianggap memenuhi mutu / quality barang tersebut.
PROXIMATE
• Tujuannya untuk mengetahui apakah batubara tersebut bisa dipakai atau tidak
• Analisa yang dilakukan meliputi Inherent moisture, Ash content, Volatile matter dan fixed carbon
• Ditambah Total moisture, HGI,Sulfhure dan Calori value.
ULTIMATE
• Tujuannya untuk mengetahui kebutuhan jumlah oxygen dalam pembakaran batubara dan untuk menentukan gas berbahaya yang dihasilkan dari pembakaran yaitu SOx dan NOx.
• Parameter yang dianalisa Carbon, Hydrogen, Nitrogen, Sulphure dan Oxigen dll.
SPESIFIKASI BATUBARA DI CO-GEN
1. Total Moisture (weight), % (arb) ---- max.162. Inherent Moisture (weight), % (arb), ---- max. 113. Ash Content , % (adb), ---- max. 104. Volatile Matter, % (adb), ---- 38 ~ 455. Fixed Carbon, % (adb), ---- 40 ~ 506. Total Sulphure, % (adb), ---- max.0.67. Gross Calorific Value, kcal/kg, ---- min. 63008. Hard Grove Grindability Index, HGI ---- min. 439. Size > 50mm (weight), % ---- max. 1010. Size < 2mm (weight), % ---- max. 1511. Ash Fusion Temperature OC ---- min. 1270
QUALITAS BATUBARA YANG PERLU DIPERHATIKAN YANG DAPAT
MEMPENGARUHI PROSES PRODUKSI :
Total Moisture Ash Content Total Sulphur Gross Calorific Value Hardgrove Grindability Index Ash Fusion Temperature Sizing
MOISTUREPengertian :• Surface moisture: ialah
kandungan air dipermukaan batubara
• Total moisture : ialah jumlah kandungan air dalam batubara
• Inherent moisture: ialah kandungan air dalam batubara pada saat analisa
Efeknya :• Kehilangan quantity• Sering tersumbat pada
saat suplly• Membutuhkan panas
yang lebih besar di pulverizer
• Level Coalbin sulit dicapai
• Energy loss dipembakaran
ASH CONTENT• Untuk mengetahui
jumlah abu dari sisa pembakaran batubara
Efeknya :• - System pembakaran
tidak stabil• - Performance menjadi
rendah• Over capacty terhadap
Electropresitator dan equipment Ashsilo
• Limbah abu lebih banyak• Mengganggu lingkungan/
pencemaran
SULPHURE
Tujuannya :• Untuk mengetahui
jumlah kandungan sulphure dalam batubara
Efeknya :• Corrosion terhadap
equipment system• Effesiensi rendah akibat
flue gas temperatur tinggi• Tidak ramah lingkungan /
pencemaran
CALORIFIC VALUE
Tujuannya :• Untuk menentukan
jumlah kalori yang dihasilkan dari pembakaran batubara, atau
• Untuk mengetahui jumlah panas yang dihasilkan dari batubara
Efeknya :• Pemakaian batubara
akan lebih banyak• Effesiensi produksi
rendah
HGI
Tujuannya :• Untuk mengetahui
nilai Index point ( HGI )
• HGI = Hard Grove Grindability Index
Efeknya :• Merusak equipment di
pulverizer system• Level Coal bin sulit
dicapai• Mempercepat keaus-
an pada Ball mill dan Roll mill
ASH FUSION TEMPERATURE
Tujuannya:• Untuk mengetahui
pada temperature berapa abu batubara meleleh
• Analisa yang dilakukan meliputi: Initial deformation, Hemisferical, spherical dan fluid
Efeknya:• Bila titik leburnya
lebih rendah dari temperatur furnace maka akan terjadi penyumbatan kerak pada furnace/tungku pemanas (pipa)
ASH ANALYSISTujuannya :• Untuk mengetahui
senyawa oksida yang dapat merusak hasil produksi
• Element yang dianali- sa : SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O, Na2O, P2O5, SO3 dan Mn3O4
Efeknya :• Contoh P2O5 akan
merusak logam menjadi rapuh dan senyawa Na2O akan menimbulkan penyempitan pada cerobong.
COAL HANDLING SYSTEM
C O A L H A N D L IN G S Y S TE M P U L V E R IZ E R S Y S TE M F L Y A S H S Y S TE M
C H S
SC # 1 - 3
FINE SEPARATOR
PULVERIZERAIR FAN
SC # 6
PULVERIZER AIR FAN
POWDERFEEDER
COAL SYSTEM
COAL BUNKER
COAL FEEDER
BALL MILL
COAL BIN
BOILER # 1-3
COARSE SEPA
COAL BUNKER
COAL FEEDER
ROLL MILL
MM
BOILER # 6
M
FLY ASH SYSTEM
1. ELECTROSTATIC PRECIPITATOR UNIT # 1, # 2 DAN # 3
2. ELECTROSTATIC PRECIPITATOR UNIT # 6
3. ASH SILO
SLAGGING FACTOR
• Base / Acid ratio of ash :
= %Fe + %CaO + %MgO + %K2O + %Na2O %SiO2 + %TiO2 + %Al2O3
• Hasilnya dikalikan % Sulfhure in Coal ( db )
FORMULA COAL CONSUMPTION
• LHV (adb) = GCV - 6 ((9xH) + IM)
• LHV (arb) = LHVadb. x ( 100 - TM ) ( 100 – IM )
• Coal Consumption = Ton MS x (h MS –h FW) (LHVarb x
0.88 )
FUEL CONSUMPTION PER 1TON STEAM• QMS = 1000 kg/hr Heat output • TMS = 540 oC Saturated• PMS = 98 kg/cm Pressure• TFW = 220 oC Feed water temp.• hMS = 831 kcal/kg Total heat steam from steam table• hFW = 220 kcal/kg Heat of feed water • GCV = 6300 kcal/kg Coal as dry base
LHVadb = 5578 kcal/kg Coal as dry base LHVarb = 5295 kcal/kg Coal as received base
• Eff = 88 % Boiler efficiency
CAPACITY PENAMPUNGAN BATUBARA
COAL YARD• Panjang : 250 meter• Lebar : 65 meter• Capacity : 80.000 Ton
DRY COAL SHED• Panjang : 112 meter• Lebar : 32.5meter• Capacity : 30.000 Ton
Safety stock batu bara di Co-gen plant yang harus dipertahankan 60.000 Ton.
SAMPLING
Pengambilan contoh secara acak atau random dan teratur sesuai dengan standard yang digunakan dari sejumlah besar partai barang yang mana contoh yang diambil mewakili dari partai barang tersebut, untuk kemudian diuji secara kimiawi da fisik.
PERSYARATAN SAMPLING
• Methoda standard harus benar mengikuti, ISO, BS, ASTM atau JIS
• Penentuan increment harus benar• Peralatan sampling serta ukuran harus
standard• Penentuan titik lokasi harus benar• Pengambilan contoh harus benar
Sebelum Sampling harus diketahui
• Tujuan sampling diambil untuk penentuan analisa apa?
• Top size batubara• Kondisi batubara unclen/clean, blending
/tunggal• Cara pemuatan batubara• Berat / tonage partai barang / batubara
Jumlah Increment per-1000 MT
Lokasi Sampling ASTM ISO BS
TRUCK / LORI TONGKANG
35 24 25
STOCK FILE 35 32 35
BATUBARA BERSIH ATAU TUNGGAL
Jumlah Increment per-1000 MT
Lokasi Sampling ASTM ISO BS
TRUCK / LORI TONGKANG
35 48 50
STOCK FILE 35 64 65
BATUBARA KOTOR BASAH / BLENDING
Contoh menentukan Increment
Misal Tonage = 5000 MT dan top size 50 mm
Jumlah Increment = 35 50001000
= 78 increment
Scoop standard = 0.6 x 50 mm = 3 kg
Total Gross sample yang diambil = 3kg x 78 incr = 234 kg
Peralatan Sampling
• Manual Sampling ( scoop ) dengan ukuran 3 x top size batubara dengan berat sample terambil 0.6 x top size batubara
• Manuasia sebagai operator• Kekurangannya adalah bias mudah terjadi
tergantung operatornya• Kelebihannya adalah perawatannya mudah
Prinsip Preparasi contoh
• Mixing atau pencampuran• Air Drying atau pengeringan • Crushing / penghancuran• Division / pembagian• Milling / pembubukan• Penyimpanan sample
Standard Methode
• ISO• BRITISH STANDARD• ASTM ( AMERICAN STANDARD
TESTING MATERIAL )• AS ( AUSTRALIAN STANDARD )• DLL
Air Drying
• Dimaksudkan agar contoh tersebt mudah dipreparasi
• Pada suhu ambient temperature atau tidak lebih dari 40 oC
Hal-hal yang perlu diperhatikan: Untuk sample yang akan dianalisa Calorific
Value suhu Air drying < 30 oC
MIXING
• Dimaksudkan untuk mencampur contoh tersebut lebih homogen
• Dengan cara manual atau mechanical Alat yang digunakan : Manual dengan scoop : coning
quartering selama tiga kali
CRUSHING• Dimaksudkan untuk memperkecil ukuran butir
batubara agar homogen• Ukuran yang didapat bisa dilakukan 11.2 mm,
4.75mm, 2.8 mmatau sesuai dengan kebutuhan analisa
Alat yang digunakan : # Jaw Crusher # Hammermill Crusher # Roll Crusher # Swing Hammermill
DIVISION
• Untuk membagi contoh tersebut agar lebih homogen dan memperkecil volume sample dengan bagian yang sama
Alat yang digunakan:# Manual byscoop : Conical Quartering,
increment Reduction/ scoop sampling dan Riffle devider
# Mechanical : Rotary Sample Devider (RSD)
Penyimpangan yang terjadi pada division
Quartering 6.8
Scoop Sampling 5.1
Riffling 1.0
Rotary Sample Devider 0.1
Methode Standard Deviation %
Berat contoh minimum setelah division
Size (mm) GA ( kg ) TM kg
• 150 2600 500• 125 1700 350• 90 750 125• 63 300 60• 45 125 25• 31.5 55 10• 22.4 32 7•
• 11.2 13 2.5• 8 6 1.5• 5.6 3 1.2• 4 1.5 1• 2.8 0.65 0.65• 2 0.25 -• 1 0.10 -
Size (mm) GA ( kg ) TM kg
Milling
Miling dimaksudkan untuk membubu-kan contoh tersebut lebih halus untuk keperluan analisa, dengan ukuran 0.212 mm
Alat yang digunakan : Raymond Mill
Storage
Storage dimaksudkan untuk menyimpan sample( umpire, Buyer, Shipper ) atau se-suai dengan permintaan dimana ukuran sample yang disimpan yaitu ukuran 0.212 mm dan 4.75 mm
Alat yang digunakan : # Freezer ( lemari es ) # Seal # Nitrogen
Penglabelan
Penglabelan dimaksudkan untuk memudahkan identifikasi contoh agar mudah ditelusuri keberadaanya
Kode Label : # Tanggal sampling # Type sample # No. reference # Shpper / nama pengantar sample # Dll data yang diperlukan
SAMPLE PREPARATIONStandard - ASTM/ISO/BS
SAMPLE AS RECEIVED , size > 50 mm
SPOT Size >50mm
TMTop size 50mmMin. = 50 kg
SIZINGSee Prep. 03
SIZINGTop size50mmMin. = 100 kg
GATop size50mmMin. = 250 kg
TWO STAGESee Prep. 04
GA COMPOSITE See Prep. 02
SAMPLE PREPARATION NO-02Standard - ASTM/ISO/BS
GA/COMPOSITE , size > 50 mm
CRUSHER TO 11.2 mm
Topsize 11.2mm = 13kg
Mill to 0.212 mm =60 ~100gr
SISA DIBUANG Crusher to 475 mm
DEVIDING BY RSD
Top size 4.75 mm = 2 kg
DIDING BY RSD
SAMPLE PREPARATION NO-03Standard - ASTM/ISO/BS
SIZING , size 50 mm, min = 100kg
SIZING WITH SCREEN +50 , +31.5 , +22.4 mm
CATAT BERAT /TIMBANG +50 , +31.5 , dan pass +22.4 mm ( ± 11.2 mm)
CATAT BERAT+11.2,+4.75,+2.0,+1.0,+0.5,-0.5 mm
DRYING PASS 22.4 mm Keringkan kemudian Timbang/ Catat beratnya
SIZING WITH SCREEN+11.2,+4.75,+2.0,+1.02,+0.5,-0.5 mm
SAMPLE PREPARATION NO-03Standard - ASTM/ISO/BS
TMTop Size 50 mm
Min. Mass = 50 Kg
AIR DRYING <400 C by OvenADL,Record weight till constant
Crushed to 4.75 mmMin mass = 2 Kg
AIR DRYING <400 C by OvenADL,Record weight till constant
Crushed to 2.36 mmMin mass = 500 gR
Determined Residual Moisture
Analisa Batubara۞ Total Moisture۞ Proximate Analisis۞ Ultimate Analisis۞ Calorific Value۞ Crusible Swelling umber۞ Ash Analisis۞ Ash Fusion Temperature۞ Hard Grove Grindability Index۞ dll
Total Moisture
► Direct method ( Oven 1050C )► Bertahap
a. % Free moisture / Air Dry Loss - Suhu Kamar ( 24 h ) - Oven 400C ( 3 h )b. % Residual Misture ( Oven 1050C )
Moisture Sample Analysis► ± 1,000 gr Coal ,0,212 mm► Oven 1050 C ( 3 h )► Minimum Free Space Oven
WeightCoalBeforeheating
WeightCoalafterheating
Oven 1050C
Ash Content☼ ±1,000 gr Coal ,0,212 mm☼ Muffel/furnace 7500C or 8150C (4h)
WeightCoalBeforeheating
WeightCoalafterheating
Muffel 7500COr 8150C
Volatile Matter ☼ ±1,000 gr Coal ,0,212 mm☼ Muffel/furnace 9000 C or 9500 C (7mnt)
WeightCoalBeforeheating
WeightCoalafterheating
Muffel 9000COr 9500C
Total Suphur۩ M = (ESCHA,High Temp.Furnace,LECO)
a. ESCHA ( Grafimetri ) 2 x 24 jamb. High Temp. Furnace (Titrimetri) 30 mntc. LECO (Infra Red) 2mnt
۩ Form Sulphur :a. Pyritic Sulphurb. Sulfat Sulphurc. Organic Sulphur
Nitrogen
M = ( ikro & Makro Kjeldal )Tj. % Nitrogen in CoalEfek terhadap Pencemaran Udara( NO2, NOx, NO )
Carbon & HydrogenTotal Carbon & Hidrogen in Coal( High Temp. Furnace & LECO )
Weight Coal& Weight AbsorbenBeforeheating
WeightAbsorbenCO2 & H2O
afterheating
High Temp.13500CLECO
Oxygen
Besarnya kebutuhan oxygen pada pembakaran dan untuk memprediksi gas buangan yang dihasilkan setelah pembakaran batubara
Oxygen = Dari hasil kalkuasi = 100 – ( M+Ash+TS+N+C+H )
O
N
M
Ash
H
C
Calorific Value♦ Kcal/kg, Cal/gr, BTU/lb, MJ♦ Gross CV & Net CV♦ Gross CV
Weight Coal
Calculation Gross CV
BOMB CALORIMETER( DELTA t = 0C )
♦ NET CVASTM Net CV(ar) = GCV (ar)-5,72 (9 x H (ar)) BS/ISO Net CV ( ar ) = GCV J/gr(ar) – (212 x H (ar ))-
(0,8 x O(ar))-(2,45 x TM )
Ash AnalysisAsh Composition
Slaging Ratio = ( Base / Acid ) x % TS (db)
Fouling Index = ( Base / Acid ) x % Na2O
Ash Fusion Temperature ( AFT )
ASH COAL
Pengamatana. Initial Def temp.b. Sphericalc. Hemisphericald. Flow
AFT FurnaceReduksiOxidasi
Size Analysis+100 mm+50 mm
+32.5 mm+22.5 mm+11.2 mm+6.3 mm
+4.75 mm+2.00 mm+1.00 mm+0.5 mm- 0.5 mm
a %b %c %d %e %f %g %h %i %j %k %
PENGERTIAN BATUBARA• The International Hand Book of Petrograpy 1963 :
Batubara adalah sedimen yang mudah terbakar yang terbentuk dari sisa-sisa tanaman dalam tingkat variasi pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan dipengaruhi oleh proses methamorfosis terutama tekanan dan temperature.
• Thiesen 1958 : Batubara adalah benda padat yang complek dari berbagai unsur yang mewakili banyak komponen kimia berupa benda padat dari sisa tanaman.
• Spackman 1958 : Dari sudut geologi dan botani, batubara merupakan benda padat karbon yang berkomposisi marcel yang diawali dari Gambut, Lignite, Subbituminus, Bituminus, Semi Antracite dan Antracite.
KESIMPULAN
Batubara adalah suatu carbonan yang terbentuk dari akumulasi sisa tanaman bersama hasil dekomposisinya yang terawetkan dalam bentuk sedimen, hal mana disebabkan oleh pengaruh suhu, tekanan dan microorganisme selama berjuta-juta tahun.
KLASIFIKASI BATUBARA
Berdasarkan Carbon dan Hydrocarbon :
• Lignite
• Bituminus
• Carboneous
• Antracite
SPESIFIKASI BATUBARA DI CO-GEN
1. Total Moisture (weight), % (arb) ---- max.162. Inherent Moisture (weight), % (arb), ---- max. 113. Ash Content , % (adb), ---- max. 104. Volatile Matter, % (adb), ---- 38 ~ 455. Fixed Carbon, % (adb), ---- 40 ~ 506. Total Sulphure, % (adb), ---- max.0.67. Gross Calorific Value, kcal/kg, ---- min. 63008. Hard Grove Grindability Index, HGI ---- min. 439. Size > 50mm (weight), % ---- max. 1010. Size < 2mm (weight), % ---- max. 1511. Ash Fusion Temperature OC ---- min. 1270
SC # 1 - 3
FINE SEPARATOR
PULVERIZERAIR FAN
SC # 6
PULVERIZER AIR FAN
POWDERFEEDER
COAL SYSTEM
COAL BUNKER
COAL FEEDER
BALL MILL
COAL BIN
BOILER # 1-3
COARSE SEPA
COAL BUNKER
COAL FEEDER
ROLL MILL
MM
BOILER # 6
M
DIAGRAM ALIR COAL HANDLINGCOAL HANDLING SYSTEM
OGM OJD1CTA
3AGM
2AGM
1BGM
1AJD
2AJD
2BGM3BG
M
1CTB1AG
M
2BJD
2AJD
2STB
2STA
3AJD
3BJD
2CTA
2CTB
SMB
SMA
4AJD
4BJD
5BJD
5AJD
5STB
5STA
6AJD
6BJD
plough
plough
Bunker
Bunker
3CTA
3CTB
Metal Det
Metal Det