TEKNOLOGI BATUBARA BERSIH

KELOMPOK 7 YOGA SAGITA HAIDAR NURJAMAN IQBAL FIRMAN PRANATA REZA PRIMA GUMELAR ALWI NUGRAHA

LATAR BELAKANG Teknologi Batubara Bersih umumnya merupakan proses yang digunakan pada coal- fired power stations yang dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi limbah/polutan yang dihasilkan selama tahap preparasi, ekstraksi dan pemanfaatan. Pada setiap proses pembakaran batubara termasuk PLTU- Batubara akan menghasilkan polusi, baik dalam bentuk partikulat maupun emisi gas seperti CO2, SO2, NO2. Dalam hal ini, proses pengolahan batubara bersih atau Clean Coal Technology (CCT) tidak bermakna emisi turun menjadi nol atau mendekati nol, tetapi lebih bermakna bahwa emisi yang dihasilkan lebih sedikit. Meskipun begitu, clean coal technologies dapat mengurangi emisi dari beberapa polutan dan limbah serta peningkatan energi yang dihasilkan dari tiap ton batubara.

MAKSUD DAN TUJUAN Maksud Adapun maksud dari pembuatan laporan ini bertujuan agar mahasiswa dengan latar belakang Program Studi Teknik Pertambangan Unisba dapat meningkatkan pengetahuan mengenai teknologi terbaru yang berhubungan dengan bahan galian berupa batubara, sehingga diharapkan agar dapat memahami maksud dari teknologi batubara bersih. Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan laporan diantaranya adalah: 1. Untuk mengetahui definisi teknologi batubara bersih 2. Untuk mengetahui hal-hal yang harus ditangani dalam proses teknologi batubara bersih.

DEFINISI BATUBARA Batubara adalah batuan sedimen (padatan) yang dapat terbakar berasal dari tumbuhan berwarna cokelat sampai hitam yang sejak pengendapannya terkena proses kimia dan fisika yang mengakibatkan adanya peningkatan unsur karbon. Dalam keterdapatan di alam, batubara dapat terbentuk dalam beberapa jenis yaitu keterbentukan batubara secara insitu dan secara drift. Secara umum batubara dapat digolongkan menjadi beberapa jenis seperti peat coal (gambut), Lignit coal (lignit), Sub-bituminus coal, bituminus coal, anthracite.

Adapun penyebab perbedaan tersebut diakibatkan oleh beberapa faktor diantaranya: Perbedaan type dari bahan. Kondisi lingkungan tempat penegendapan. Derajat perubahan yang dialami selama sejarah geologi Sifat dan banyaknya bahan pengotor. Batubara tersebut dapat terbentuk dengan beberapa syarat, diantaranya adalah: Adanya bahan pembentuk batubara Adanya cekungan rawa yang mengalami penurunan secara perlahan Adanya air segar yang masuk sehingga keberadaan rawa tetap terjaga Terdapatnya bakteri anaerob yang bertugas untuk menghancurkan sisa tumbuhan.

TEKNOLOGI BATUBARA BERSIH Teknologi Batubara Bersih adalah teknologi yang dikembangkan untuk mengurangi dampak lingkungan dari pembangkit batubara. Bila batubara digunakan sebagai sumber bahan bakar, maka akan terjadi emisi gas yang dihasilkan oleh dekomposisi termal batubara seperti sulfur dioksida, nitrogen dioksida, karbon dioksida, dan produk kimia sampingan lainnya yang bervariasi tergantung dari jenis batubara yang digunakan. Berbagai cara digunakan untuk meminimalisasi dampak tersebut, di antaranya pencucian batu bara secara kimiawi untuk mengurangi kadar mineral dan bahan pengotor pada batu bara, gasifikasi, perlakuan gas buang dengan uap untuk mengeliminasi sulfur dioksida, teknologi penangkapan dan penyimpanan karbon, dan pengeringan batu bara untuk meningkatkan nilai kalori batu bara. Dalam perkembangannya, tujuan utama dari mitigasi polusi batu bara adalah untuk mengurangi emisi sulfur dioksida karena senyawa ini menyebabkan hujan asam. Emisi karbon dioksida menjadi fokus ketika isu perubahan iklim mulai muncul. Penghambat penggunaan aplikasi ini ada pada biaya ekonomi tinggi dan kemungkinan menimbulkan masalah lingkungan baru, termasuk biaya dan masalah lingkungan dari mitigasi karbon dioksida bahan kimia berbahaya hasil penggunaan teknologi ini.

PENANGANAN GAS BUANG BATUBARA Gas buang batubara adalah gas yang berasal atau yang di hasilkan dari proses pembakaran batubara. Dalam penanganan gas buang batubara terdapat tiga metode yang dapat digunakan, diantaranya adalah: 1. Desulfurisasi Yaitu treatmen atau penanganan (penguranganan atau penghilangan) terhadap kandungan sulfur yang terdapat di batubara. Macam-macam proses desulfurisasi Metode type basah menggunakan kapur. Didalam proses ini terjadi kontak antara Sulfur dioksida (SO2) dengan slurry yang mengandung batu kapur di dalam absorber. Hasil kontak reaksi tersebut menghasilkan kalsium asam sulfit. Kalsium asam sulfit ini selanjutnya akan teroksidasi dengan udara dan membentuk gypsum.

Proses : Gas buang yang keluar dari boiler, ditekan dan didorong oleh blower ke GGL. Didalam GGL terjadi pertukaran panas ( 150 – 90 oC) dengan gas outlet dari system desulfurisasi sebelum memasuki scrubber. Pada cooling tower, larutan sirkulasi disemprotkan untuk mendinginkan gas buang. Sedangkan debu, HCL dan HF yang terkandung dalm gas akan dihapus dengan cara diserap di Scrubber menjadi ion Cl dan ion F. Selanjutnya diakumulasikan ke larutan sirkulasi di coling tower. Sebagian dari larutan ini akan dibuang ( dikirim ke system pengolahan air limbah) sehingga konsentrasi pengotor dari larutan akan menjadi berkurang dari nilai yang ditentukan. Gas buang yang telah dicuci di cooling water akan dikirimke absorber. Sebelumnya kabut /uap yang ada dihapus oleh kabut eliminator pada cooling tower. Pada absorber inilah terjadi kontak/reaksi antara SO2 yang terdapat pada gas buang dengan larutan yang mengandung batu kapur. Reaksi kimia utamanya adalah sebagai berikut: CaCO3 + SO2 + 1 / 2H20 -> CaSO3 • 1 / 2H20 + CO

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN Harga agen penyerap Rendah Gypsum mudah dipasarkan Desulfurisasi tinggi : 92 – 96 % Penghilangan debu : 70 – 95 % Operasi stabil Kekurangan: Membutuhkan area yang luas untuk instalasi Membutuhkan air yang Banyak Membutuhkan fasilitas pengolahan limbah Biaya konstruksi tinggi

METODE TYPE BASAH MAGNESIUM-GYPSUM Metode ini menambahkan magnesium kedalam kapur atau batu kapur sebagai sumber desulfurisasi Proses: Pada proses ini, Gas buang masuk ke menara penyerapan melalui GGH dan deduster, dan SO2 diserap pada slurry limestone yang mengandung magnesium. konsentrasi magnesium ditambah 0.4∼0.5% dengan menambahkan Mg(OH)2. (Walaupun limestone mengandung 0.3∼0.5% MgO). Sejumlah slurry dari menara absorber dikirim menuju menara oksidasi untuk proses oksidasi dengan menambahkan udara. Asam sulfur tidak perlu ditambahkan untuk penambahan pH, dan gypsum kualitas tinggi dapat diperoleh untuk penggunaan pada board gypsum dan semen.

Outline teknologi: Metode ini menambahkan magnesium kedalam kapur atau batu kapur sebagai sumber desulfurisasi. Proses: Pada proses ini, Gas buang masuk ke menara penyerapan melalui GGH dan deduster, dan SO2 diserap pada slurry limestone yang mengandung magnesium. konsentrasi magnesium ditambah 0.4∼0.5% dengan menambahkan Mg(OH)2. (Walaupun limestone mengandung 0.3∼0.5% MgO) Sejumlah slurry dari menara absorber dikirim menuju menara oksidasi untuk proses oksidasi dengan menambahkan udara. Asam sulfur tidak perlu ditambahkan untuk penambahan pH, dan gypsum kualitas tinggi dapat diperoleh untuk penggunaan pada board gypsum dan semen.

METODE BASAH DENGAN ALUMUNIUM SULFAT LIMESTONE Pada metode ini SO2 diserap oleh larutan limestone yang memiliki PH 3.5. kemudian larutan tersebut teroksidasi dengan udara. Selanjutnya baru bereaksi dengan limestone dan menghasilkan gypsum. Keuntungan proses: Kemampuan desulfurisasi 70 – 95% Digunakan pada banyak tipe boiler dgn vol.gas 300Nm3/h – 200.000 Nm3/h Biaya peralatan dan fasilitas lebih sedikit dengan menggunakan hydro – cyclone di thickener.

METODE TYPE BASAH MENGGUNAKAN FORMIC ACID LIMESTONE Metode ini adalah dengan menambahkan formic acid ke lumpur limestone. operasi ini memungkinkan dengan nilai pH la rutan penyerap antara 4.2∼5.2. volume air buangan dapat dikurangi walaupun konsentrasi larutan kalsium klorida kemungkinan tinggi. Pada metode ini, limestone,lime dan sumber desulfurisasi (termasuk CaSO) dicampur dan ditambahkan dengan air. Kemudian pellet diproduksi dengan ukuran 3 – 10 mm oleh extruder. Pellet tersebut diuapkan dan akhirnya desulfurisasi dilakukan dengan menggunakan media penyerap kering. Adapun fitur penting pada proses ini diantaranya adalah Kemampuan untuk menghilangkan 90% debu METODE KERING, SEMI KERING

METODE DESULFURISASI SEDERHANA TYPE KERING Pada metode ini Limestone dihembuskan langsung kedalam tungku, dan desulfurisasi dapat dicapai sekitar 70-80% dengan ketersediaan semprotan pendingin diantara pemanas udara dan dust collector. Adapun hasil dari proses tersebut akan menunjukan fitur sebagai berikut: bahwa lebih banyak konsentrasi gas menuju titik sublime dari penguapan, maka nilai desulfurisasi makin tinggi, mencapai 80% dengan rasio mol Ca/S 3 pada suhu 60°C.Sebagian besar SO2 dapat terbuang dari spray cooler, walaupun reaksi desulfurisasi mengalami peningkatan pada proses dust collector yg terinstal di hilir. perhatian harus dilakukan agar kadar air tidak mengembun pada dust collector. Metode ini adalah metode biaya rendah biaya, Metode ini merupakan metode desulfurisasi sederhana

DENITRIFIKASI Yaitu treatment atau penanganan terhadap gas nitrogen baik yang berasal dari batubara ataupun yang berasal dari proses pembakaran batubara. NOx dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar terutama terdiri dari NO dan NO2 dengan NO biasanya dihitung lebih dari 95% dari NOx Gas pembakaran pada bahan bakar batubara, biasanya mengandung 10-15% CO2, 7-10% H2O, 4-6 O, dan 70-75% N2. Perbedaan NOx tergantung pada kandungan N selama pembakaran. Sebagian besar NOx yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar dalam boiler adalah karbon monoksida (NO) dan karbon dioksida (NO), dan sekitar 95% dari NOx ini adalah NO. adapun bebebrapa metode yang digunakan dalam meningkatkan pembakaran diantaranya adalah: Metode peningkatan pembakaran utamanya mengontrol volume bahan bakar NOx yg dihasilkan dengan mengurangi temperature api di dalam boiler, dan dianggap sebagai perhitungan dasar untuk mengurangi Nox.

METODE PENINGKATAN PEMBAKARAN Dalam peningkatan pembakaran, terdapat beberapa metode yang digunakan, diantaranya adalah: Metode peningkatan pembakaran 2 tahap, Metode ini mengurangi udara selama proses pembakaran utama (tahap pertama) untuk mengurangi NOx dalam proses pengurangan atmosphere, dan sepenuhnya membakarnya dengan memberikan udara lebih banyak dari api melalui bagian atas tungku. Fitur : metode ini mampu mengurangi bahan bakar NOx pada proses pengurangan atmosphere. Hal ini sangat efektif untuk pembakaran batubara. Namun, porsi yang tidak terbakar dalam abu cenderung meningkat. Metode denitrifikasi dalam tungku (pembakaran 3 tahap) Metode ini menyemburkan bahan bakar kedalam bagian teratas dari api pembakaran di dalam tungku untuk memproduksi pengurangan atmosphere yang dapat mengurangi NOx. Lalu, seperti udara yang di produksi lebih untuk pembakaran penuh, NOx pun dihasilkan. Namun, NOx berkurang sekitar 50% secara keseluruhan.

Untuk nitrifikasi dalam tungku, tinggi tungku sedikit lebih tinggi dari yang digunakan pada pembakaran 2 tahap. metode pembakaran 2 tahap memiliki masalah dengan korosi karena bagian temperature tinggi (mendekati 1550°C) menjadi pengurang atmosphere.sedangkan. fitur : korosi di dalam tungku sedikit karena pengurangan atmosphere mendekati 1200- 1300°C. Dengan metode ini mampu mengurangi NOx sampai 200-150 ppm. Metode sirkulasi gas buang Pada metode ini, gas buang pada 350-400°C dikembalikan mendekati burner untuk mengurangi NOx dengan cara mengurangi temperature pembakaran dan konsentrasi O2 pada pembakaran. Metode ini membutuhkan kipas dan saluran untuk sirkulasi gas. Semakin besar sirkulasi gas buang, semakin besar pula efek pengontrolan NOx. Namun, jika sirkulasi gas buang menjadi berlebihan, pembakaran menjadi tidak stabil. Dengan demikian, batasan volume sirkulasi gas buang di set ke 20-30% dari volume udara pembakaran.

Burner NOx rendah Burner NOx rendah adalah burner yang dimodifikasi yang memendekkan waktu retensi pembakaran gas dengan mengurangi temperature pembakaran dan konsentrasi oksigen pada bagian burner. Banyak tipe telah dikembangkan. Metode penanganan debu 1. Cyclone Cyclone adalah system yang mengakibatkan perubahan arah aliran gas buang yang memisahkan dan mengumpulkan partikel terbang dalam gas buang dengan memanfaatkan daya sentrifugal partikel. Pada beberapa stasiun pembangkit, cyclone digunakan sebagai ESP pretreatment. Ketika volume gas buang besar maka diameter cyclone tunggal diperbesar, sehingga dapat mengurangi kemampuan mengumpulkan partikel. Oleh karena itu, multi cyclone yang terdiri atas banyak cyclone yg tersusun secara pararel banyak digunakan.

2. Bag Filter : Teknologi praktis Metode ini adalah metode pengumpul debu yang menggunakan bahan saringan kain. Metode ini sedikit dipengaruhi oleh tipe batubara dari pada precipirator elektrostatik dan mengandalkan performa perangkap debu yang efisien dan stabil. Kekurangan dari metode ini adalah metode ini mempunyai masalah dengan kehilangan tekanan yg besar, instalasi memerlukan area yg luas dan memerlukan penggatian setiap 2 atau tiga tahun sekali.

Metode batubara bersih yang digunakan selama pembakaran 1. Integrated Coal Gasification Combined Cycle (IGCC) Mengubah batubara kedalam gas yang mudah terbakar untuk penggerak turbin gas. Batubara tanpa gas, dibakar di tungku pembakaran menghasilkan uap, untuk penggerak steam turbin. Tujuan utama dari sistem ini adalah untuk memperoleh peningkatan efisiensi. Hal terebut dapat terintegrasi karena: syngas yang dihasilkan di bagian gasifikasi digunakan sebagai bahan bakar untuk turbin gas dalam siklus gabungan. uap yang dihasilkan oleh pendingin syngas di bagian gasifikasi digunakan oleh turbin uap di siklus gabungan.

2. Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cycle (PFBCC) Uap yang digunakan untuk menggerakkan turbine diperoleh dari panas yang dialirkan dari boiler unggun terfluidakan. Pada saat yang bersamaan gas dari hasil pembakaran dialirkan untuk menggerakkan turbine yang berbeda pada tekanan dan temperatur yang tinggi (850oC; 10-15 kg/cm2) PFBCC mampu menghasilkan effisiensi yang tinggi (gross thermal effisiency ± 43%) cukup tinggi dibandingkan dengan sistem pembangkit konvensional dengan tekanan normal.

3. Fluidized-Bed Combustion (FBC) FBC mengurangi emisi SO2 dan NOx dengan pembakaran batubara bubuk secara terkontrol di fluidized-bed. Sulphur dilepaskan dari batubara sebagai SO2, diserap oleh sorben seperti batu gamping yang disuntikkan ke dalam ruang pembakaran bersama dengan batubara. Sekitar 90% belerang dapat dihapus, menjadi senyawa padat. FBC beroperasi pada temperatur yang jauh lebih rendah daripada boiler batubara bubuk konvensional, mengurangi jumlah NOx termal dalam jumlah besar.

Teknologi batubara bersih yang dilakukan setelah pembakaran Teknologi ini mencoba dan menangkap karbon yang dikeluarkan oleh emisi batubara. Yang kemudian disimpan dalam gua-gua bawah tanah atau sumur minyak tua. Meskipun demikian, kelayakan teknis CCS belum terlihat kinerjanya.