Umumnya ada dua jenis abu yang dihasilkan dalam furnace boiler yaitu: abu dasar (bottom ash) dan abu terbang (fly ash). Bottom ash adalah terak (slag), yang menumpuk di permukaan penyerap panas dari furnace, superheater, reheater dan economizer yang akhirnya jatuh baik karena beratnya sendiri, sebagai akibat dari perubahan beban, atau oleh hembusan jelaga. Dengan suhu fusi abu yang rendah, sejumlah besar terak cair dapat menempel pada dinding furnace dan kemudian jatuh melalui dasar furnace. Abu lainnya bercampur dan terbawa oleh aliran gas buang. Abu ini, yang dapat dikumpulkan dari economizer atau peralatan gerbong pengumpul debu, disebut fly ash. Jumlah abu yang menjadi fly ash tergantung pada kapasitas dust-bearing dari gas pembakaran, ukuran dan bentuk partikel, dan massa jenis dari abu relatif terhadap gas yang mengalir ke atas.
Banyak faktor yang menentukan metode penanganan dan penyimpanan abu pembangkit listrik tenaga batubara:
- Sumber bahan bakar dan kandungan elemen pembentuk abu
- Lokasi pabrik (ketersediaan lahan, keberadaan akuifer, area pemukiman yang berdekatan)
- Peraturan lingkungan
- Ukuran pembangkit uap
- Biaya daya tambahan
- Pasar lokal untuk abu
- Karakter semen dari abu
Titik Pengumpulan Abu
Setelah proses pembakaran bahan bakar padat di furnace, abu dikumpulkan atau dikumpulkan di beberapa daerah. Hopper dan konveyor di bawah bagian bawah furnace mengumpulkan material yang jatuh dari penyerap panas permukaan furnace. Hopper abu furnace terbuat dari pelat baja karbon dengan struktur framing mirip dengan dinding furnace, untuk memungkinkan air pendingin mendinginkan abu. Hopper juga digunakan di bawah cerat pelepasan tolak dari pulverizer untuk mengumpulkan pirit dan besi, yang telah dipisahkan selama proses penghancuran. Partikel yang lebih kasar dari economizer dan air preheater, serta partikel yang lebih halus yang dipisahkan oleh pemisah partikel, juga dikumpulkan ke dalam hopper.
Titik-titik pengumpulan abu pada boiler
Konveyor Abu
Dalam boiler batu bara, abu dikeluarkan terus menerus dari bagian bawah furnace. Konveyor bawah air sering digunakan. Airnya digunakan untuk mendinginkan abu. Abu yang didinginkan diseret ke saluran oleh konveyor scraper bawah. Dalam pengangkutan abu pneumatik, udara bertekanan digunakan untuk meniup abu dari satu tempat ke tempat lain. Satu contoh tipikal adalah membawa abu boiler elektrostatik ke silo. Pengangkutan abu pneumatik membutuhkan aliran udara bertekanan. Pengangkutan abu pneumatik digunakan ketika aliran abu sedang, misalnya boiler gambut. Abu juga sebaiknya seragam dalam ukuran dan diameter kecil.
Electrostatic Precipitator
Metode pengendalian emisi partikulat yang paling umum dalam boiler adalah penggunaan presipitator elektrostatik. Peralatan ini unik di antara perangkat pengendalian polusi udara, karena gaya pengumpulan hanya bekerja pada partikel, bukan seluruh aliran gas. Operasi peralatan ini tergantung pada pengisian partikel. Pengisian partikel menggunakan ion yang dihasilkan pada elektroda discharge, yang bersama-sama dengan pelat kolektor, menghasilkan medan listrik. Hal ini dicapai dengan menempatkan arus tegangan tinggi searah dari urutan 30-75 kV pada debit elektroda dan menempatkan pelat kolektor pada ground. Pelat menarik partikel bermuatan, yang dengan demikian dapat dikumpulkan dan dimasukkan ke dalam hopper.
Precipitator elektrostatik memiliki beberapa keunggulan dan kekurangan dibandingkan dengan perangkat kontrol partikulat lainnya. Keuntungannya adalah efisiensi yang sangat tinggi bahkan untuk partikel yang sangat kecil; kemampuan untuk menangani volume gas besar dengan penurunan tekanan rendah; pengumpulan kering bahan berharga, atau pengumpulan basah asap dan kabut; dapat dirancang untuk berbagai macam suhu gas dan biaya operasional rendah.
Kekurangan ESP adalah biaya modal yang relatif tinggi; ketidakmampuan untuk mengontrol emisi gas (ketika presipitator kering menjadi perhatian); tidak fleksibel terhadap perubahan dalam pengoperasian kondisi setelah dipasang; memakan banyak ruang dan mungkin tidak bekerja pada partikulat dengan hambatan listrik yang tinggi.
Electrostatic Precipitator
Sootblower (Peniup Jelaga)
Sootblower umumnya digunakan untuk menjaga saluran gas buang tetap terbuka dan permukaan tabung bersih dari abu. Sootblower menggunakan uap bertekanan tinggi untuk menghilangkan lapisan abu dari permukaan pertukaran kalor.
Dalam sootblower stasioner, tombak ditempatkan di dalam boiler. Uap disuntikkan dengan kecepatan suara dari lubang di tombak. Sootblower stasioner dipasang secara permanen di saluran. Sootblower stasioner banyak digunakan dalam boiler migas. Konstruksi harus mampu menahan siklus pemanasan dan pendinginan.
Sebuah sootblower retractable terdiri dari tombak berputar. Uap dengan kecepatan suara disuntikkan dari ujung sepanjang dinding. Ketika tidak digunakan, uap ditarik keluar dari furnace. Jenis ini digunakan dalam boiler batu bara, terutama ketika batubara kalori rendah dan abu tinggi dibakar, dan dalam boiler recovery kimia. Sebuah sootblower retractable terdiri dari tabung tombak, diameter 7,5-15 cm dan panjang 4-6 m, yang biasanya sekitar setengah dari lebar furnace. Sootblower ditempatkan di dinding yang berlawanan untuk memberikan cakupan lebar antara heat exchanger. Tabung tombak dimasukkan ke dalam dan diputar di jarak antara tube bank. Pada ujung kerjanya, tabung tombak memiliki dua nozel yang berlawanan dengan diameter tenggorokan bervariasi dari 2,5 cm sampai 3,8 cm. Permukaan tabung biasanya terbatas pada vertikal orientasi untuk pembersihan yang lebih efektif. Jarak vertikal dari jelaga umumnya sekitar 2,7 m, dengan kedalaman tepian 0,9-1,2 m.
Tabung tombak tetap berada di luar boiler saat tidak digunakan dan secara otomatis dimasukkan dan melintasi boiler saat sedang diputar. Laju kecepatan traversal umumnya antara 1 dan 3 m/menit dan, dengan demikian, waktu tempuh satu jelaga adalah 3-5 menit. Uap bertekanan tinggi dari katup poppet mengalir melalui tabung tombak dengan laju aliran massa bervariasi dari 4.500 hingga 9.000 kg/jam, tergantung pada diameter throating nosel dan tekanan uap dalam tabung tombak.
Sootblower biasanya mengkonsumsi 4-12% dari total uap yang dihasilkan oleh boiler. Pasangan sootblower dapat ditiup secara bersamaan atau berurutan. Dalam mode sekuensial, waktu bertiup yang dibutuhkan untuk meniup pasangan sootblower dua kali lebih lama dalam mode simultan.
Retractable Sootblower
Mengoptimalkan operasi sootblower akan memaksimalkan efisiensi penyisihan endapan dan uap. Selain tekanan benturan puncak, yang terkait dengan desain nosel dan tombak tekanan, kemampuan jelaga untuk menghilangkan deposit tergantung pada banyak faktor lain, seperti rangkaian dan frekuensi jelaga, kecepatan, jarak dari nosel ke deposit, ketebalan deposit, kekuatan mekanik, dan kekuatan adhesi tabung deposit.
Aturan utama untuk strategi sootblower dapat dinyatakan sebagai berikut. Sootblower biasanya tidak diperlukan untuk tabung layar dan superheater yang lebih rendah di mana suhu gas buang lebih dari 850 °C, karena endapan terlalu sulit untuk dihilangkan, dan endapan tersebut tidak akan tumbuh lebih lanjut setelah mencapai titik ketebalan keseimbangan. Di superheater yang lebih tinggi, akumulasi deposit masif biasanya dapat terjadi dan sootblower harus sering dipakai untuk menurunkan suhu gas buang. Di saluran masuk boiler, endapan sulit dihilangkan. Energi hembusan jelaga maksimum seharusnya dilakukan, oleh karena itu digunakan di area itu dengan meningkatkan kapasitas dan frekuensi sootblower, dan dengan menempatkan sootblower dekat dengan zona penyumbatan.
Di economizer, sootblower berenergi rendah dan frekuens rendah jarang digunakan karena deposit mudah dihilangkan. Namun, sintering debu dapat terjadi pada suhu ini, yang mempersulit optimasi sootblower.
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONVERSI ENERGI LAINNYA!
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Sumber:
Tier, Sebastian. 2003. Steam Turbine Technology 2nd Edition. Helsinki: Helsinki University of Technology Department of Mechanical Engineering.