PREDIKSI KARAKTERISTIK PEMBAKARAN OXY-FUEL DENGAN PEMODELAN CFD Prediction of Oxy-fuel Combustion Characteristics using CFD Model 1) 1) 2) 2) Dwika Budianto , Cahyadi , Adi Surjosatyo , dan Yulianto S. Nugroho 1) Balai Besar Teknologi Energi Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang 15314 2) Departemen Teknik Mesin Universitas Indonesia, Depok 16424. Email: yulianto@eng.ui.ac.id Abstract Abstrak Kata kunci: Oxy-fuel combustion has become as one of promising options for carbon dioxide capture in pulverized coal power plant. Many investigations on oxy-fuel combustion in Drop Tube Furnace (DTF) have been reported, but predicting oxy-fuel combustion using Computational Fluid Dynamic (CFD) is still needed to be further studied. Different environment and combustion reaction in oxy-fuel combustion become challenging in CFD modeling. Volatile and char combustion mechanisms have adopted in this CFD modeling. The result is validated by experiment result in DTF. Sub-bituminous coal is used as coal sample and running in air environment and oxy-fuel environment. Good agreement between CFD result and the experiment result can be shown in this paper. Lower maximum gas temperature and higher CO emission can be shown in oxy-fuel combustion Keywords: pulverized coal, drop tube furnace, computational fluid dynamic, coal combustion, oxy-fuel combustion Pembakaran oxy-fuel telah menjadi salah satu pilihan untuk penangkapan karbon dioksida dalam pembangkit listrik batubara halus. Penelitian tentang pembakaran oxy-fuel menggunakan Drop Tube Furnace (DTF) telah banyak dilakukan, namun prediksi pembakaran oxy-fuel menggunakan Computational Fluid Dynamic (CFD) masih perlu dipelajari lebih lanjut. Perbedaan lingkungan dan reaksi pembakaran dalam pembakaran oxy-fuel menjadi tantangan tersendiri dari pemodelan CFD ini. Mekanisme pembakaran volatile dan char telah diterapkan didalam pemodelan CFD ini. Hasilnya divalidasi dengan hasil penelitian menggunakan Drop Tube Furnace (DTF). Batubara sub-bituminus digunakan dalam sampel ini dan dioperasikan dalam lingkungan udara dan oxy-fuel. Kecocokan yang ditemukan antara hasil CFD dan penelitian ditunjukkan dalam makalah ini. Temperatur gas maksimum yang lebih rendah dan emisi gas CO yang lebih tinggi juga ditemukan dalam pembakaran oxy-fuel. batubara halus, drop tube furnace, computational fluid dynamic, pembakaran batubara, pembakara oxy-fuel Diterima: 8 Mei 2014; Diperiksa: 17 Mei 2014; Revisi: 30 Mei 2014; Disetujui: 13 Juni 2014 Prediksi Karakteristik ................ (Dwika Budianto, Cahyadi, Adi Surjosatyo dan Yulianto S.Nugroho) 33 1. PENDAHULUAN Energi listrik adalah salah satu kebutuhan yang sangat penting untuk pembangunan di Indonesia. Energi listrik membutuhkan bahan bakar yang saat ini didominasi oleh energi fosil. Pembakaran energi fosil untuk menghasilkan energi listrik menimbul- kan emisi gas rumah kaca (GRK) yaitu CO . Emisi 2 GRK yang berasal dari sektor ketenagalistrikan di Indonesia diperkirakan akan meningkat tujuh kali lipat dari 110 MT CO e pada tahun 2005 menjadi 2 810 MT CO e pada tahun 2030 (DEN, 2010). 2 Teknologi pembakaran oxy-fuel adalah salah satu teknologi Carbon Capture Storage (CCS) sebagai upaya agar pembakaran bahan bakar fosil di pembangkit listrik tidak mengeluarkan emisi CO 2 (Wall, et.al., 2009; Toftegard, et.al., 2010; Buhre, et.al., 2005; Kiga, et.al., 1997). Teknologi oxy-fuel menggunakan oksigen murni yang didapatkan dari udara dengan menghilangkan gas nitrogen. Oksigen murni digunakan agar gas hasil pembakaran dominan dengan gas CO . Gas buang yang dominan CO 2 2 dapat memudahkan dalam proses separasi gas untuk ditangkap dan disimpan. Resirkulasi gas buang digunakan untuk menurunkan efek temperatur gas pembakaran yang terlalu tinggi akibat pembakaran dengan oksigen murni. Pada penelitian ini dilakukan eksperimen pada Drop Tube Furnace (DTF) dengan menggunakan gas CO sebagai representasi resirkulasi gas 2 buang. Rasio 21%O dan 79% CO ditetapkan 2 2 sebagai representasi kondisi oxy-fuel. Perban- dingan pembakaran di dalam lingkungan udara