Combustion Calculations by weight method

Combustion calculations are starting point for Boiler or any Thermal equipment design. Here is a sample calcualtion done for Coal with a calorific value of approximately 7200 Kcal/kg (12960 BTU/Lb).

Coal composition in % is as follows :
Carbon , C – 76.0 ; Hydrogen, H2 – 4.1 ; Nitrogen , N2 – 1.0 ; Oxygen, O2 – 7.6 ; Suphur, S – 1.3 ; Moisture, H2O – 3.0 ; Ash – 7.0 ;
Excess Air : 30 %
Molecular Wt of C – 12 ,    O2 -32 ,    H2 – 2,    S – 32

The Chemicl equations are as follows: C + O2 –> CO2 ; S + O2 –> SO2 ; H2 + O –> H2O

————————————————————————————————————————————————-

Comp       Wt.              O2 reqd           CO2           H2O         N2           SO2

————————————————————————————————————————————————-

C              0.76            2.0267             2.7867      –              –              –

H2            0.041          0.328              –                0.369       –              –

O2            0.076          (-0.076)

N2            0.01            –                     –                –              0.01         –

S              0.013           0.013              –                –              –              0.026

H2O         0.03             –                     –                0.03         –              –

ASH          0.07

————————————————————————————————————————————————-

100.0     2.2917         2.7867           0.399         0.01         0.026

From the above table,

Theoritical O2 required                             = 2.2917 kg/kg of coal
There fore, Theoritical dry Air required     = 2.2917/0.23 = 9.964 kg of dry air/ kg of fuel
considering 30% Excess Air , Th air reqd   = 9.964 x 1.3 = 12.9532 kg/kg
Wet air required (assuming 60% RH)          = 12.9532 x 1.013 = 13.12 kg/kg of fuel

Gas composition :

————————————————————————————————————————————————-

Gas            Weight               %Wt                %WT/MW                 %Volume

————————————————————————————————————————————————-

CO2           2.7867              19.832           0.4507                    13.381

H2O          0.567                 4.035            0.2242                       6.655

SO2           0.026                 0.185            0.0029                     0.086

N2             9.9837              71.055          2.5376                      75.339

O2             0.6875              4.893             0.1529                     4.539

————————————————————————————————————————————————-

_________ 14.0509             100               3.3654                     100

————————————————————————————————————————————————-

Injector / Ejector pada STG

Injector pada sebuah steam turbine generator bisa di rupakan seperti sebuah pompa yang menggunakan ‘ venturi effect ‘ dari sebuah ‘ converging – diverging nozzle ‘ dengan tujuan meng-convert energi tekanan (pressure energy) dari sebuah ‘fluida yang bergerak’ menjadi sebuah energi percepatan (velocity energy) yang pada akhirnya akan menciptakan suatu area yang bertekanan rendah yang mampu menarik fluida pengisi untuk di mampatkan kembali kemudian di rubah lagi dari energi percepatan menjadi energi tekanan.
Fluida yang bergerak tersebut bisa sebuah uap air, cairan atau gas. Sedangkan zat yang masuk ke dalam nozzle penghisapan bisa sebuah gas, sebuah fluida, bubur/slurry atau debu gas (dast-laden gas stream).
Diagram damping melukiskan sebuah in/ejector yang sudah cukup modern. Ini menggambarkan sebuah ‘motive fluid nozzle & converging-diverging outlet nozzle’. Air, udara, uap air atau bentuk fluida lainya pada tekanan yang tinggi akan menimbulkan sebuah gaya gerak (motive force) pada inlet.Efek Venturi, bagian dari prinsip bernoulli tersebut teraplikasikan pada teknologi in/ejector ini. Fluida yang bertekanan tinggi dirubah menjadi energi percepatan (high velocity jet) pada leher converging-diverging nozzle yang mana hal ini akan menyebabkan terjadinya area bertekanan rendah pada daerah tersebut. Area bertekanan rendah tersebut kemudian menghisap fluida pada suction ke converging-diverging nozzle sehingga bercampur dengan motive fluid.

Kesimpulannya adalah, energi tekanan yang ada pada inlet motive fluid dirubah menjadi energi kinektik dalam bentuk percepatan pada leher converging-diverging nozzle, kemudian ter-expand di dalam divergent diffuser, energi kinetik ini di rubah kembali menjadi energi tekanan pada diffuser outlet (seperti aturan pada prinsip bernoulli).

Sebagai rancangan parameter, maka formula berikut sangat penting :

  • The compression ratio of the injector, P2 / P1, is defined as ratio of the injectors’s outlet pressure P2 to the inlet pressure of the suction fluid P1.
  • The entrainment ratio of the injector, Ws / Wv, is defined as the amount of motive fluid Ws (in kg/hr) required to entrain and compress a given amount Wv (in kg/hr) of suction fluid.
  • The compression ratio and the entrainment ratio are key parameters in designing an injector or ejector.

Limbah Batubara, Linbah B3!

Kebanyakkan pusat pembangkit listrik bertenaga air selalu menggunakan Boiler untuk meng create uap/steam yang digunakan untuk menjalankan Steam Turbine Generator.

Dan limbah hasil pembakaran di furnance Boiler adalah ash batubara yang musti ditangani dengan serius karena disitu terkandung kandungan logam berat yang berbahaya bagi lingkungan hidup kita.

Berdasarkan peraturan pemerintah kita, :

Penanganan limbah Bottom Ash batubara.
Limbah batubara berdasarkan PPRI No.18 th 1991 dengan kode limbah 223 dinyatakan ” Daftar limbah dengan kode 223 (sisa pembakaran batubara baik Fly Ash maupun Bottom Ash) dapat dinyatakan sebagai limbah B3 setelah dilakukan uji toxicity characteristic leacing Procedure (TCLP) dan uji karakteristik” Limbah batubara sebelum dilakukan uji laboratorium tetap dianggap sebagai limbah B3 (informasi Bapedalda) Langkah dalam penanganan debu batubara (Bottom Ash) sbb:

  • Lakukan analisa bottom ash tersebut terutama logam berat sep :Pb, Hg, As, Cr dsb (analisa dilakukan oleh Lab yang sudah terakreditasi )
  • Berdasarkan data analisa lab. tsb KLH akan menilai apakah Limbah tersebut termasuk B3 atau tidak.
  • Ajukan izin penyimpanan dan pemanfaatan limbah tsb yang direkomendasikan KLH