Embed Size (px)
DESCRIPTION
Teknologi Gasifikasi teori dan implementasinya
Citation preview
TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK BIOMAS
DENGAN GASIFIKASI
Dr. Ir. Hanny J. Berchmans, M.Sc.
Clean Energy Project Development Manager
USAID-Indonesia Clean Energy Development (ICED)
1. PRINSIP DASAR GASIFIKASI
2. KLASIFIKASI TEKNOLOGI GASIFIKASI
3. BALABABABABABA
4. BALALALALALALA
5. BALALALALALA
FUEL DRY FUEL
H2
Tars
CH4
CHAR
DEHYDRATION
H2O
PYROLYSIS
COMBUSTION
WATER GAS SHIFT REACTION
100 oC > 700 oC
C + O2 CO2
H2O O2
H2 CO
CO2
C + H2O H2+ CO
GASIFICATION
CO + H2O ↔ H2+ CO2
(200 - 300) oC
CO2
H2
CO
SYNGAS
27 oC
100 %
mass
80 %
mass
20 %
mass 40 %
mass
40 %
mass
Source : USAID-ICED
PRETREATMENT & TRANSPORTASI
BIOMAS
•CHIPPER
•CRUSHER
•DRYER
•SCREENS
•MILLS
•SISTEM PENGUMPAN BAHAN BAKAR
•SISTEM PEMBUAT PELLET
PROSES GASIFIKASI
• FIXED BED
• FLUIDIZED BED
• OPEN CORE
• ENTRAINED FLOW
• MULTI STAGE
PENGKONDISIAN & PEMBERSIHAN
GAS
• CLYCLONE
• TAR CRACKER
• ABSORBERS
• GAS COOLERS
• CERAMIC/METALLIC FILTERS
• BAG FILTERS
• SCRUBBERS
• ESP
• COMPRESSORS
PEMANFAATAN GAS
• BURNERS: STOVES, BOILERS, FURNACE, CO-FIRING
• IC ENGINE
• GAS ENGINE
• GAS TURBINE
• COMPBINED PROCESSES: CHP, IGCC
• FUEL CELL
• FEED IN TO GAS GRID
BIOMAS BAHAN BAKAR
BIOMAS SYNGAS SYN GAS
BERSIH
PANAS
LISTRIK
BAHAN BAKAR
KLASIFIKASI TEKNOLOGI GASIFIKASI DIDASARKAN ATAS KARAKTERISITK ARAH
ALIRAN MASUK BAHAN BAKAR DENGAN FLUIDANYA
TEKNOLOGI GASIFIKASI
FIXED BED GASFIER
UPDRAFT FIXED BED GASIFIER
DOWN-DRAFT FIXED GASIFIER
OTHER FIXED GASIFIER
FLUDIZED BED GASIFIER
STATIONARY FLUIDIZED BED GASIFIER
CIRCULATING FLUIDIZED BED GASIFIER
TWO-BED FLUIDIZED BED GASIFIER
ENTRAINED FLOW GASIFIER
MULTI STAGE GASIFICATION
COMBINED FIXED BED &/ FLUDIZED BED/ENTRAINED
FLOW GASIFIER
Source : Bhattacharya and Salam, 2006
Source : Bhattacharya and Salam, 2006
GASIFIER KEUNGGULAN KELEMAHAN
UPDRAFT FIXED BED Teknologi siap pakai untuk aplikasi produksi panas skala
kecil
Toleran terhadap kandungan air yang tinggi pada bahan
bakar
Tidak tersisa carbon di abu
Ukuran umpan bahan bakar terbatas
Produk mengandung tar yang tinggi
Ukuran aplikasi terbatas
Nilai Kalor produksi gas rendah
Berpotensi terbentuknya ‘slagging’
DOWNDRAFT FIXED BED Untuk aplikasi skala kecil
Rendah partikulat
Rendah tar
Ukuran umpan bahan bakar terbatas
Ukuran aplikasi terbatas
Nilai Kalor produksi gas rendah
Sensitif terhadap kandungan air bahan bakar
BUBBLING FLUDIZED BED
Untuk aplikasi skala besar
Karakteristik umpan
Pemanasan langsung/tidak langsung
Mampu menghasilkan syngas dengan nilai kalor yang tinggi
Produk mengandung tar yang medium/sedang Higher particle loading
CIRCULATING FLUDIZED BED
Untuk aplikasi skala besar
Karakteristik umpan
Pemanasan langsung/tidak langsung
Mampu menghasilkan syngas dengan nilai kalor yang tinggi
Produk mengandung tar yang medium/sedang Higher particle loading
ENTRAINED FLOW FLUDIZED BED
Ukuran aplikasi dapat diatur
Mampu memproduksi syngas dg tar yg rendah
Mampu memproduksi syngas dg metana yg rendah Dapat memproduksi syngas dengan Nilai Kalor yang inggi
Larger amount of carrier gas
Higher particle loading
Particle size limits
Source : EPA-CHP, 2007
GASIFIER KEUNGGULAN KELEMAHAN
FIXED/MOVING BED 1. Desain yang sederhana dan praktis
2. Capacity for wet gasification
3. Secara ekonomis menguntungkan untuk
skal kecil
1. Waktu tunggu yang panjang
2. Distribusi temperatur tidak
sama didalam gasifier
3. Kandungan char dan tar
yang tinggi
4. Low cold gas energy
efficiency
5. Produktivitas rendah (mis: 5
GJ/m2/h)
FLUDIZED BED 1. Waktu tunggu yang pendek
2. Produktivitas yang tinggi (20-30 GJ/m2/h)
3. Distribusi temperature yang homogen
4. Kandungan char/tar yang rendah
5. High cold gas energy efficiency
6. Masalah yg berkaitan dg abu berkurang
1. Kandungan particulate yg
tinggi pada syngas
2. Secara ekonomis
menguntungkan untuk
kapasitas sedang dan
menengah
Source : Wang, et.al.,, 2009
JENIS BIOMAS TIPE GASIFIER RANGE KAPASITAS APLIKASI
PEMBANGKIT DAYA LISTRIK
KAYU Fixed-bed/down-draft < 500 kWe
Produksi Listrik/Daya
Mekanik
CHARCOAL Fixed-bed/down-draft < 50 kWe
SEKAM PADI Fixed-bed/down-draft < 200 kWe
CANGKANG KELAPA Fixed-bed/down-draft < 500 kWe
PEMBANGKIT PANAS
KAYU/CHARCOAL Fixed-bed/cross-draft
< 5 MWth Produksi Panas CANGKANG KELAPA Fixed-bed/up-draft
Source : Bhattacharya and Salam, 2006
TIPE GASIFIKASI DOWN-DRAFT UP-DRAFT OPEN CORE
CROSS DRAFT
CROSS DRAFT HEAT
Waktu Start up (min) 10 - 20 15 - 60 15 - 60 10 - 20 15 – 60
Sensitifitas terhadap karakteristik
bahan bakar
Sensitif Tidak sensitif Sangat
sensitif1
Sensitif Tidak sensitif
Produksi Tar pada beban maksimum
(g/Nm3/gas)
< 0.5 1 - 15 10 – 15 < 0.12 N.A
Ukuran & volume pembersih gas Kecil Besar Besar Kecil N.A
Kuantitas sisa tar Sedikit Besar Besar Sedikit
sekali
Tidak ada
Sensitifitas terhadap fluktuasi
pembebanan
Sensitif Tidak sensitif Tidak sensitif Sensitif Tidak sensitif
Turn down ratio 3 - 4 5 - 10 5 - 10 2 - 3 8 – 10
Nilai Kalor gas pada beban maksimum
(MJ/Nm3)
4.5-5.0 5.0-6.0 5.5-6.0 4.0-4.5 N.A
Source : Stassen and Knoef, 1995 1Hanya untuk Sekam Padi 2Hanya untuk charcoal dengan kandungan volatile yang rendah < 10% wt
JENIS GAS KEUNTUNGAN TANTANGAN TEKNIS UTAMA
UDARA 1. Pembakaran parsial untuk suplai energi panas
pada proses gasifikasi
2. Kandungan char dan tar yang moderat
1. Nilai Kalor rendah (3-6 MJ/Nm3)
2. Kandungan N2 yg tinggi di syngas (~450% by
volume)
3. Sulit dalam menentukan rasio ekses ( umumnya
sekitar 0.2-0.4)
UAP AIR 1. Nilai Kalor syngas tinggi (10-15 MJ/Nm3)
2. Kandungan H2 yg tinggi pada Syngas (~450% by
volume)
1. Memerlukan suplai panas eksternal atau tidak
langsung untuk gasifikasi
2. Kandungan tar yang tinggi pada syngas
3. Memerlukan ‘catalytic tar reforming’
CO2 1. Nilai Kalor syngas tinggi
2. Kandungan H2 & CO yg tinggi & CO2 yg rendah
pada Syngas
1. Memerlukan suplai panas eksternal atau tidak
langsung untuk gasifikasi
2. Memerlukan ‘catalytic tar reforming’
Source : Wang, et.al., 2008
PARAMETER KEUNTUNGAN TANTANGAN TEKNIS UTAMA
PENINGKATAN TEMPERATUR
1. Penurunan kandungan char dan tar
2. Penuruann kandungan metana
3. Peningkatan konversi karbon
4. Peningkatan Nilai Kalor syngas
1. Penurunan efisiensi energi
2. Penginkatan problem yg berkaitan dengan abu
PENINGKATAN TEKANAN
1. Kandungan char dan tar yang rendah
2. Tidak diperlukan kompresi syngas yg mahal
untuk pemanfaatannya
1. Desain dan operasi yg terbatas
2. Biaya gasifier yg tinggi pada aplikasi kecil
PENINGKATAN EKSES RASIO (ER)
1. Kandungan char dan yang rendah 1. Penurunan Nilai Kalor syngas
Source : Wang, et.al., 2008
TIPE GASIFIKASI DOWN-DRAFT UP-DRAFT OPEN CORE CROSS DRAFT
Ukuran (mm) 20-100 5-100 1-3
(sekam padi)
40-80
(charcoal)
Kandungan air (% wet basis) < 15-20 <50 <12
(sekam padi)
<7
(charcoal)
Kandungan abu (% dry basis) <5 <15 Approx. 20 <6
Morfologi uniform reasonable
uniform
uniform uniform
Bulk densitas (kg/m3) >500 >400 >100 >400
Titik leleh abu (oC) >1250 >1250 >1000 >1250
Source : Stassen and Knoef, 1995
TIPE PEMBERSIH EFISIENSI REDUKSI PARTIKEL (%)
EFISIENSI REDUKSI TAR (%)
SAND BED FILTER 70 – 99 50 – 97
WASH TOWER 60 – 99 10 – 25
VENTURI SCRUBBER 50 – 90
WET ELECTROSTATIC PRECIPITATOR 40 – 99 0 – 60
FABRIC FILTER 70 – 95 0 – 50
ROTATIONAL PARTICLE SEPARATOR 85 – 90 30 – 70
FIXED BED TAR ABSORBER 50
Source : Han and Kim, 2008
PARAMETER FIXED BED FLUDIZED BED
UPDRAFT DOWONDRAFT BUBBLING CIRCULATING
Kandungan tar rata-rata g/Nm3)
50
0.5
12
8
Tar range (g/Nm3) 10-150 0.016-6 1-23 1-30
Source : Han and Kim, 2008
