Indonesia merupakan negara
yang mempunyai kekayaan tambang batubara
yang melimpah namun
pemanfaatan batubara untuk
sumber energi skala
rumah tangga masih
belum maksimal. Hal
ini disebabkan batubara murni
sulit untuk dinyalakan,
untuk mengatasi permasalahan tersebut
maka akhir-akhir ini
semakin banyak diadakan penelitian yang
bertujuan untuk memperbaiki
karakteristik pembakaran
batubara. Dalam pembuatan briket
batubara diperlukan bahan-bahan tambahan sebagai
bahan campuran karena
batubara mentah akan sangat sulit dibakar tanpa bahan
campuran.
Bahan yang dapat dijadikan bahan campuran seperti biomassa yang sebagian besar berasal dari sampah organik yang selama ini menjadi permasalahan yang umum.
Dibandingkan
dengan bahan bakar cair yang dibakar dalam bentuk butiran cairan yang berukuran
kecil, bahan bakar padat berukuran besar seperti briket batubara mempunyai
temperatur permukaan material yang lebih rendah. Volatile matter yang terlepas
dari permukaan material briket per satuan luas permukaan briket kecil. Nyala
api yang terjadi oleh reaksi oksidasi volatile matter pada permukaan briket
tidak cukup memberi panas kepada material briket yang berukuran besar untuk
memulai penyalaan dalam pengertian memulai reaksi oksidasi material karbon
briket.
Di
samping itu, pelepasan volatile matter menghalangi penetrasi udara ke permukaan
briket yang secara deskriptif. Karena itu penyalaan karbon material briket
terjadi setelah volatile matter habis terlepas dari pemukaan briket dimana
halangan terhadap difusi oksigen ke permukaan briket sudah tidak ada lagi
padahal terbakarnya volatile matter mempunyai potensi memberikan panas radiasi
kepada material briket. Disamping itu dibutuhkan penyalaan volatile matter
lebih dari satu material briket untuk penyalaan satu material briket karena
rasio massa volatile matter yang dikeluarkan terhadap massa briket yang akan
dibakar sangat kecil. Dua hal inilah yang menyebabkan penyalaan briket batubara
terjadi jauh lebih lambat yang bisa mencapai 30 menit dibanding penyalaan LPG
atau minyak tanah yang cepat berubah fasa menjadi uap yang mudah terbakar.
Adapun tahapan pembakaran pada briket batubara
berlangsung pada 4 tahap, diantaranya yaitu sebagai berikut :
- Tahapan pengeringan, tahap pertama yang terjadi adalah pengeringan yang dimana ketika sebuah partikel dipanaskan dengan dikenai temperatur tinggi atau radiasi api, air dalam bentuk moisture pada permukaan bahan bakar akan menguap, sedangkan yang berada di dalam akan mengalir keluar melalui pori-pori partikel dan menguap. Moisturedalam bahan bakar padat terdapat dalam dua bentuk, yaitu sebagaiair bebas (free water) yang mengisi rongga pori-pori pada bahan bakar dan sebagai air terikat (bound water) yang terserap di permukaan ruang dalam struktur bahan bakar. Pada tahapan ini dimulai dari memberikan panas pada briket di dalam kompor briket untuk menguapkan sejumlah air ketika suhu telah mencapai 100oC kandungan air yang terkandung dalam briket akan menguap (karena suhu didih air adalah 100oC) dan pada saat itu pula terjadi proses pengeringan briket.
- Tahap pembakaran zat terbang, dengan terus bertambahnya suhu maka zat terbang akan terbakar. Pada pembakaran zat terbang ini dibutuhkan udara yang cukup. Zat terbang bercampur dengan oksigen akan menghasilkan nyala api, pembakaran zat terbang setelah nyala api dipengaruhi oleh udara yang berasal dari lubang udara sekunder.
- Tahap pembakaran karbon padat, pada tahap ini panas yang dihasilkan mencapai suhu yang tinggi, karena karbon dan volatile matter (sisa) adalah kandungan utama atau terbesar dari briket kurang lebih dari 60% dari waktu pembakaran briket adalah waktu untuk membakar karbon. Nilai panas briket terutama dihasilkan dari karbon yang padat.
- Tahapan terakhir pembakaran sisa karbon, pada tahapan terakhir dari pembakaran briket menunjukkan sedikit pembakaran sisa karbon dari abu tersebut. Pada tahap ini pula terjadi penurunan suhu karena habisnya zat-zat yang terbakar, maka menghasilkan abu dari briket. Komposisi gas selama devolatilisasi tergantung pada jenis bahan yang dibakar. Proses devolatilisasi diikuti dengan oksidasi bahan bakar padat yang lajunya tergantung pada konsentrasi oksigen, suhu gas, ukuran dan porositas arang. Kenaikan konsentrasi oksigen dalam gas menimbulkan laju pembakaran lebih tinggi. Suhu pembakaran yang lebih tinggi dapat menaikkan laju reaksi dan menyebabkan waktu pembakaran menjadi lebih singkat. Demikian pula dengan kecepatan gas yang tinggi pada permukaan dapat menaikkan laju pembakaran bahan bakar padat, terutama disebabkan oleh laju perpindahan massa oksigen ke permukaan partikel yang lebih tinggi. Arang karbon yang bereaksi dengan oksigen pada permukaan partikel membentuk karbon monoksida dan karbon dioksida.
Adapun
faktor-faktor yang memengaruhi pembakaran pada briket batubara, antara lain :
- Kadar air, dengan kadar air (moisture content) yang terlalu tinggi akan sangat berpengaruh terhadap pembakaran karena panas yang dihasilkan oleh briket akan menguapkan air terlebih dahulu. Untuk setiap 1% kadar air akan kehilangan panas sebanyak 9,6 kkal/kg. kandungan air ini juga akan mempengaruhi lamanya pada proses penyalaan awal, waktu pengeringan juga akan lebih lama dan kadar air yang tinggi akan mengurangi nilai kalor.
- Zat terbang (volatile matter), bila zat terbang yang dimiliki semakin tinggi maka akan semakin mudah pembakarannya dan laju pembakarannya akan semakin cepat.
- Kadar abu, dengan kandungan abu yang tinggi akan berpengaruh pada proses penyalaan, mengurangi nilai kalor dan sangat tidak menguntungkan karena akan membentuk kerak pada tungku sehingga pembakaran tidak optimal.
- Karbon tertambat (fixed carbon), sebagian besar pembakaran briket adalah pada tahap pembakaran karbon tertambat ini. Karbon tertambat akan bereaksi dengan udara (O2) dan menghasilkan panas. Semakin tinggi nilai karbon tertambat (fixed carbon) maka akan semakin tinggi nilai kalor.
- Belerang (sulfur), walaupun belerang ini dapat terbakar dan menghasilkan panas, tetapi unsur ini harus sekecil mungkin, karena sulfur yang tinggi dapat mencemari lingkungan.
- Jumlah udara harus mencukupi, dalam reaksi pembakaran jumlah udara sangat diperlukan untuk melakukan reaksi antara bahan yang mudah terbakar dengan oksigen.
- Temperatur ruang pada pembakaran, temperatur pembakaran harus tinggi karena briket merupakan bahan bakar padat sehingga dalam penyalaan awal harus didukung oleh temperatur yang tinggi (penyulut). Setelah mendapatkan panas yang cukup untuk dapat terbakar maka briket tersebut akan terbakar dengan sendirinya.
- Kontak antara briket dan udara, untuk mendapatkan hasil pembakaran yang sempurna, kontak antara briket dari batu bara harus dijaga. Jika kontak persinggungan antara briket dan udara tidak bagus maka pembakaran tidak akan sempurna. Hal ini dipengaruhi oleh lubang-lubang udara pembakaran dan cara menyusun briket.
- Lamanya waktu pembakaran briket berpengaruh pada kemudahan briket terbakar. Semakin tinggi kadar volatile matter briket maka semakin cepat waktu nyala briketnya dan kecepatan pembakaran lebih tinggi.
Baca Selengkapnya...
