Incinerator, Gasification and Pyrolysis Prepared by: Emenda

WASTE AS FUEL KEY ISSUES The successful outcome of a waste incineration project first depends on fairly accurate data on the future waste quantities and characteristics that form the basis for the design of the incineration plant.

WASTE AS FUEL KEYS CRITERIA The average lower calorific value of the waste must be at least 6 MJ/kg throughout all seasons. The annual average lower calorific value must not be less than 7 MJ/kg. Forecasts of waste generation and composition are established on the basis of waste surveys in the collection area for the planned incineration plant. This task must be carried out by an experienced (and independent) institution. Assumptions on the delivery of combustible industrial and commercial waste to an incineration plant should be founded on an assessment of positive and negative incentives for the various stakeholders to use the incineration facility. The annual amount of waste for incineration should not be less than 50,000 metric tons and the weekly variations in the waste supply to the plant should not exceed 20 percent

TANNER TRIANGLE

W < 50 %, A < 60 %, and C > 25 % Determination of Hawf 1. In a laboratory, the upper calorific value of the dry sample Hsup,DS is determined according to DIN 51900. 2. Hawf is then determined according to the following formula: Hawf = Hinf,DS / (1–A) * MCW * 2445 in kJ/kg, where A is the ash content per kg dry sample and MCW is the weight of the condensed water per kg dry sample. Hinf ≅ Hawf * C - 2445 * W in kJ/kg

INCINERATOR

incinerator The reductions are approximately 75 percent by weight and 90 percent by volume Increase number of inert materials Solid waste incineration is a highly complex technology, which involves large investments and high operating costs. Income from sale of energy makes an important (and necessary) contribution to the total plant economy, and, consequently,the energy market plays an important role in deciding whether to establish a plant

Definisi Pirolisis Pirolisis adalah degradasi limbah organik secara thermal dalam kondisi tanpa oksigen untuk menghasilkan arang karbon, minyak dan gas yang dapat dibakar. Besarnya produk yang akan dihasilkan dipengaruhi kondisi proses, terutama temperatur dan laju pemanasan. Perbedaan utama pirolisis, gasifikasi dan insinerasi: jumlah oksigen yang disuplai ke rekator thermal.

Definisi Pirolisis(2)

Proses Pirolisis Temparatur relatif rendah, yaitu dalam rentang 400-800 oC. Kondisi proses yang bervariasi mengakibatkan perbedaan produk arang, gas atau minyak yang dihasilkan. Panas disuplai melalui pemanasan tidak langsung, seperti pembakaran dari gas atau minyak, atau pemanasan langsung menggunakan transfer gas panas. Pirolisis memiliki kelebihkan dalam menghasilkan gas atau produk minyak dari limbah yang dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk proses pirolisis itu sendiri.

Proses Pirolisis(2)

Produk Pirolisis Pirolisis dari limbah domestik (sampah kota) menghasilkan: 35% produk arang kadar abu hingga 37% Pirolisis dengan laju pemanasan yang lambat terhadap limbah ban akan menghasilkan: Arang hingga 50% kadar abu sekitar 10%. Pemanfaatan arang: Digunakan langsung sebagai bahan bakar Dipadatkan menjadi briket bahan bakar Digunakan sebagai bahan adsorpsi spt karbon aktif Dihancurkan dan dicampur dengan produk minyak priolisis menghasilkan lumpur (slurry) untuk pembakaran.

Produk Pirolisis(2) Nilai kalori arang relatif tinggi: Arang dari sampah kota sekitar 19 MJ/kg, Arang dari ban sekitar 29 KJ/kg Arang limbah kayu sekitar 33 MJ/kg Nilai kalori batu bara 30 MJ/kg. Arang dari limbah dapat digunakan sebagai bahan bakar kelas menengah. Produk minyak dari pirolisis limbah dapat digunakan dalam sistem pembangkitan listrik secara konvensional, seperti mesin diesel dan turbin gas. Karakteristik dari bahan bakar proses pirolisis tidak sama dengan bahan bakar minyak alam  Memerlukan modifikasi sebagai pembangkit tenaga atau peningkatan kualitas bahan bakar. Nilai kalor minyak dari pirolisis 25 MJ/kg untuk minyak dari limbah domestik (sampah) 42 MJ/kg untuk minyak dari limbah ban. Minyak bahan bakar pertroleum memiliki nilai kalor 46 MJ/kg.

Produk Pirolisis(3) Boiling point=tekanan uap = tekanan air sehingga mulai terjadi perubahan dari cairan menjadi gas Viskositas: kemmapuan fluida menhan perubahan karena tegangan (shear ataupun tensile) API=american petrolium Institute, API gravity perbandingan densitas minyak dan air, umumnya 10, dianggap <10 berat, > 32 ringan Flash point = adalah temperatur minial dimana senyawa volatil dapat menguap membentuk campuran pembakaran di udara

Produk Pirolisis(4) Bila dibandingkan dengan minyak diesel dari petroleum dari banyak hal, minyak dari limbah mempunyai beberapa kemiripan. Akan tetapi, penggunaan langsung minyak dari limbah dalam sistem pembakaran yang didesain untuk minyak petroleum akan menghadapi beberapa kendala, antara lain: minyak dari biomassa dan sampah bersifat viskos, tingkat asam tinggi, karena kehadiran asam organik dalam minyak dan dapat segera terpolimerisasi. memungkinkan mengandung partikel solid karena proses pengangkutan dari reaktor pirolisis.

Produk Pirolisis(5) Gas yang dihasilkan dari proses pirolisis terhadap sampah atau biomassa didominasi oleh karbon dioksida, karbon mono oksida, hidrogen, methan, dan sebagian kecil gas hidrokarbon lainnya. Tingginya konsentrasi gas karbon dioksida dan karbon mono oksida berasal dari struktur oksigen yang ada dalam bahan aslinya, antara lain sellulosa, hemisellulosa, dan lignin. Pirolisis dari limbah ban dan campuran plastik akan menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi untuk gas hidrogen, methan, dan gas hidrokarbon lainnya karena materi limbah mempunyai senyawa karbon dan hidrogen yg tinggi dan senyawa oksigen yg lebih kecil. Nilai kalor gas hasil pirolisis : gas pirolisis sampah 18 MJ/m3 Gas pirolisis limbah kayu 16 MJ/m3

Reaktor Pirolisis

Definisi Gasifikasi Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah bahan padat menjadi gas. Bahan padat yang dimaksud adalah bahan bakar padat termasuk diantaranya biomassa, batubara, dan arang. Gas yang dimaksud adalah gas-gas yang keluar dari proses gasifikasi dan umumnya berbentuk CO, CO2, H2, dan CH4. Proses gasifikasi dari limbah terjadi pada temperatur yang lebih tinggi dari pirolisis dan dengan penambahan oksigen yang terkontrol. Produk berupa campuran gas CO dan H2 dikenal sebagai syngas dan bisa digunakan sebagai substitusi gas alami. Reaksi dasar gasifikasi adalah: CnHm + 0,55n O2  nCO + 0,5m H2

Definisi Gasifikasi(2) Proses gasifikasi pada hakikatnya mengoksidasi suplai hidrokarbon pada lingkungan yang terkontrol untuk memproduksi gas sintetis yang memiliki nilai komersial yang signifikan. Gasifikasi mrp suatu alternatif yang menarik karena proses ini mencegah pembetukan dioksin dan senyawa aormatik. Proses gasifikasi juga menghasilkan reduksi utama pada volume input limbah rata-rata 75%. Perbedaan Gasifikasi dengan pirolisis dan pembakaran: berdasarkan kebutuhan udara yang diperlukan selama proses. Jika jumlah udara : bahan bakar (AFR, air fuel ratio) = 0, maka proses disebut pirolisis. Jika AFR < 1,5 maka proses disebut gasifikasi. Jika AFR > 1,5 maka disebut proses pembakaran

Definisi Gasifikasi(3)

Klasifikasi Gasifier Berdasarkan medium gasifikasi, reaktor gasifikasi (gasifier) dapat diklasifikasikan menjadi 2 kelompok: Aliran udara, dimana udara sebagai medium gasifikasinya Aliran oksigen, dimana oksigen murni sebagai medium gasifikasinya Berdasarkan metode kontak antara gas dan bahan bakar, gasifier dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu: Entrained bed Fluidized bed (Bubbling atau Circulating) Spouted bed (metode semburan) Fixed atau moving bed

Klasifikasi Gasifier(2)

Klasifikasi Gasifier(3)

Klasifikasi Gasifier(4)

Klasifikasi Gasifier(5) Berdasarkan arah aliran dari medium gasifikasi sepanjang lapisan bahan bakar, fixed atau moving bed gasifier dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu: Updraft (medium mengalir keatas Downdraft (medium mengalir kebawah), dan Sidedraft (bahan bakar dimasukkan dari atas dan gas mengalir dari samping melewatinya).

Klasifikasi Gasifier(6) Updraft (medium mengalir keatas

Produk Gasifikasi Gasifikasi udara menghasilkan gas dengan nilai panas yang rendah (5000–6000 kJ/kg atau 3–6 MJ/m3, LHV), yang terdiri dari sekitar 50% nitrogen dan dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin dan furnace. Oksigen yang dialirkan bebas dari pencampur seperti nitrogen akan menghasilkan LHV yang lebih tinggi (15000 kJ/kg atau 10-12 MJ/m3). Gas alam mempunyai LHV sekitar 50000 kJ/kg atau 40 MJ/m3.

Produk Gasifikasi(2)

Reaktor Gasifikasi Gasifikasi sistem CFB (circulating fluidized bed)

Reaktor Gasifikasi(2) Gasifikasi sistem BFB (bubbling fluidized bed)

Gasification Technology Evaluation SHELL CECO Siemen

Gasification Technology Evaluation

Gasification Technology Evaluation

Gasification Technology Evaluation

Simplified Block Flow Diagram

Aplikasi Skema Pengelolaan & Pembangkit Listrik Biomassa TPST Bantargebang. Sumber: PT Navigat Energy

Keekonomian

Keekonomian