Analisa ultimate dan proximate jilid 2

Terdapat dua metode untuk menganalisis batubara: analisis ultimate dan analisis proximate. Analisis ultimate menganalisis seluruh elemen komponen batubara, padat atau gas dan analisis proximate meganalisis hanya fixed carbon, bahan yang mudah menguap, kadar air dan persen abu. Analisis ultimate harus dilakukan oleh laboratorium dengan peralatan yang lengkap oleh ahli kimia yang trampil, sedangkan analisis proximate dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana. (Catatan: proximate tidak ada hubungannya dengan kata “approximate”). 

Penentuan kadar air
Penentuan kadar air dilakukan dengan menempatkan sampel bahan baku batubara yang dihaluskan sampai ukuran 200-mikron dalam krus terbuka, kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 108 +2 oC dan diberi penutup. Sampel kemudian didinginkan hingga suhu kamar dan ditimbang lagi. Kehilangan berat merupakan kadar airnya.

Pengukuran bahan yang mudah menguap (volatile matter)
Sampel batubara halus yang masih baru ditimbang, ditempatkan pada krus tertutup, kemudian dipanaskan dalam tungku pada suhu 900 + 15 oC. Sampel kemudian didinginkan dan dtimbang. Sisanya berupa kokas (fixed carbon dan abu). Metodologi rinci untuk penentuan kadar karbon dan abu, merujuk pada IS 1350 bagian I: 1984, bagian III, IV. Pengukuran karbon dan abu Tutup krus dari dari uji bahan mudah menguap dibuka, kemudian krus dipanaskan dengan pembakar Bunsen hingga seluruh karbon terbakar. Abunya ditimbang, yang merupakan abu yang tidak mudah terbakar. Perbedaan berat dari penimbangan sebelumnya merupakan fixed carbon. Dalam praktek, Fixed Carbon atau FC dihitung dari pengurangan nilai 100 dengan
kadar air, bahan mudah menguap dan abu.

Analisa Proximate
Analisis proximate menunjukan persen berat dari fixed carbon, bahan mudah menguap, abu, dan kadar air dalam batubara. Jumlah fixed carbon dan bahan yang mudah menguap secara langsung turut andil terhadap nilai panas batubara. Fixed carbon bertindak sebagai pembangkit utama panas selama pembakaran. Kandungan bahan yang mudah menguap yang tinggi menunjukan mudahnya penyalaan bahan bakar. Kadar abu merupakan hal penting dalam perancangan grate tungku, volum pembakaran, peralatan kendali polusi dan sistim handling abu pada tungku. Analisis proximate untuk berbagai jenis batubara diberikan dalam
Tabel berikut

Air Sebagai Bahan Bakar ?

Bahan bakar (fuel) umumnya dari bahan bahan hidrokarbon seperti metan, propan, heptan, batu bara, arang, dll. Bahan bakar tersebut tersusun dari unsur carbon dan hydrogen. Tetapi hidrogen saja juga bisa dijadikan bahan bakar layaknya bahan bakar hidrokarbon. Jika bahan bakar hidrokarbon umumnya didapat dari bahan bakar fosil, bahan bakar hidrogen umunya didapat dengan cara elektoslisis dari berbagai sumber. Salah satu sumbernya tentu adalah air yang gratis dan murah didapat. Tetapi walau hidrogen diproses dari air, air (H2O dalam bentuk cair) tidak bisa disebut sebagai bahan bakar. Dengan melakukan proses elektrolisis, H2O tersebut dapat diubah menjadi gas hidrogen. Hidrogen inilah yang digunakan sebagai bahan bakar, jadi bahan bakarnya bukan air. Pada umumnya elektrolisis dengan menggunakan teknik pemberian electric pulse ke air. (tentang elektrolis akan di bahas tersendiri, krn chain branchingnya ruwet…)

Jika perekasinya (oksidizer) udara (0.21 O2 + 0.79 N2), hasil akhir proses reaksinya adalah H2O (dalam bentuk uap) dan N2 (tidak bereaksi, tetapi berfungsi sebagai diluent atau penghambat reaksi). Seperti hidrogen-2 yang lain, hasil pembakarannya juga sama reaktifnya.

Sebenarnya teknik ini bukan hal yang baru, bukan penemuan yang baru. Sudah puluhan tahun cara ini ditemukan bahkan sebelum Dr. William Rhodes, orang pertama yang membuat dokumentasi tentang proses elektrolisis ini sekitar tahun 1960. Tetapi walaupun Dr. William Rhodes adalah orang pertama yang membuat dokumentasi, Prof. Yull Brown adalah orang yang secara serius mempopulerkan metoda elektrolisis ini. Sehingga banyak orang lebih mengenal Yull Brown daripada William Rhodes itu sendiri. Sehingga istilah menggunakan air sebagai sumber bahan bakar dalam proses pembakaran sering disebut Brown’s Gas. Walaupun begitu, banyak para pakar kimia (yang brtanggung jawab terhadap proses elektrolisis), meragukan akan effisiensi proses ini. Salah satu pakar kimia dari jepang meberikan komentarnya tentang Brown’s gas ini sbg: “proses itu (elektrolisis) akan lebih besar pasak dari pada tiangnya” artinya dengan teknologi saat ini, proses tersebut tidak visible sama sekali.

Detonasi

Detonation(detonasi–dalam bahasa Indonesia tidak ada istilah detonasi–) adalah salah satu cabang ilmu dari pembakaran. Dalam pembakaran sendiri, klasifikasinnya banyak, bisa didasarkan pada bahan bakarnya (gas, padat, cair, hybrid), cara bercampurnya bahan bakar (premix, difusi), tingkat olakan dari apinya (laminar, turbulance), atau didasarkan pada kecepatan rambat pembakarannya (deflagrasi, detonasi), dan masih banyak klasifikasi pembakaran yang lain.

Dari paparan di atas dapat simpulkan bahwa detonasi adalah bagian dari ilmu tentang pembakaran yang dibedakan/didasarkan pada kecepatan rambat pembakaran itu. Batasanya apa? Apa yang membatasinya, sehingga disebut deflagrasi dan detonasi? Batasnnya adalah kecepatan suara (sonic speed) sesaat (local) dari media campuran bahan bakar dan oksidiser. Misal bahan bakarnya adalah gas LPG dan oksidisernya adalah udara, maka kecepatan suara tersebut didasarkan dari campuran LPG + udara.

Knocking = Detonasi, Benar Ngak Sih ?

Salah kaprah, itulah kata yang tepat untuk untuk yang menyebut knocking sebagai detonation (tidak ada terjemahan dalam bahasa Indonesia, kalo dipaksa di-indonesia-kan, tidak salah disebut detonasi sebagai kata pengganti detonation). Sehingga menjadi umum bahwa bunyi knocking dalam mesin di sebut sebagai detonasi ? semudah itukah? Jawabanya tidak. Bahkan saya tidak pernah menemui buku tentang Internal Combustion Engine yang menyebut knocking sebagai detonasi, dan juga saya tidak pernah mendengar seorangpun menyebut kata-2 detonasi dalam seminar ilmiah tentang Internal Combustion Engine di tingkat internasional sekalipun. Ternyata kata-2 detonasi untuk menyebut knocking, hanya dapat ditemui di internet, tukang service mobil.

Knocking
Knocking (atau juga sebut pinging atau pinking) adalah bunyi gemerutuk dalam ruang bakar, krn adanya getaran pressure dengan frekuensi tinggi (ini biasa juga disebut rumble of pressure). Kenapa ada rumble of pressure? Krn pembakaran dalam ruang bakar tidak relatif serempak (sebenarnya dalam kondisi tanpa knocking-pun pembakaran tidak pernah terjadi serempak, makanya saya menggunakan kata relatif). Pembakaran yang tidak serempat disebabkan oleh tidak meratanya distribusi temperatur dalam silinder.

Analisa Proximate dan Analisa Ultimate

1. Analisis Proximate
Analisis proximate seperti yang didefinisikan oleh ASTM merupakan analisis yang digunakan untuk memperkirakan kinerja bahan bakar pada saat pemanasan dan pembakaran antara lain kadar air, zat terbang (volatile matter), kadar kalori dan abu. Analisa proximate ini berguna untuk menentukan rank batubara, rasio pembakaran (fuel ratio) dan dapat digunakan untuk mengkonversi basis analisa untuk parameter uji. Masing- masing parameter dalam proximate memiliki prosedur tersendiri dalam pengujiannya. Moisture in the analysis sampel mengacu pada  Standar ASTM D3173 Standard Test Method for Moisture in the analysis sampel  for coal and coke. Atau dalam standar ISO 11722 mengenai Solid mineral fuels Hard coal, Determination of moisture in the general analysis test sample by drying in nitrogen. Moisture in the analysis merupakan nilai moisture batubara pada saat setelah batubara tersebut di air drying (diangin-anginkan) pada suhu 30-40 0C. dan sampel yang digunakan adalah sampel yang lolos ayakan 250 micrometer. Sampel batubara dipanaskan pada suhu 105 0C dibawah aliran gas nitrogen atau dapat pula dengan air compressed (udara tekan). Dengan pemanasan ini, air yang ada dalam batubara akan menguap seluruhnya. Karena kita tahu bahwa titik didih air berada pada 100 0C. Massa yang hilang akibat pemanasan ini dihitung sebagai persen massa terhadap massa awal yang digunakan, sehingga diperoleh nilai % moisture in the analysis sampel. pada dasarnya semua parameter itu ditentukan pada sample setelah air drying sehingga basisnya adalah air dried basis (adb) atau as determined basis (adb). Untuk mengkonversi basis adb ke basis lainnya, maka digunakan nilai Moisture in the analysis sample dengan rumus table konversi. Table konversi ini dapat mengacu ada standar ASTM D3180 Standard Practice for Calculating Coal and Coke Analyses from As-Determined to Different Bases. Atau dalam standar ISO 1170 Coal and coke calculation of analysis to different bases.