Analisis Karakteristik Api Pembakaran pada Meso Scale Combustor dengan Bahan Bakar Biogas dan Butana

Abstract

Bahan bakar biogas sebagai salah satu bahan bakar alternatif mempunyai potensi besar untuk diterapkan. Penelitian ini mengamati karakteristik nyala api pembakaran biogas pada teknologi pembakarn skala kecil (micro/meso-scale combustion), yaitu dalam suatu cylindrical meso-scale combustor dengan variasi bahan bakar dan variasi combustor (variasi ukuran backward facing step sebagai flame holder pada combustor) sebagai pembanding. Backward facing step divariasikan dengan mengubah ukuran diameter inlet combustor sementara ukuran diameter outlet combustor dijaga tetap konstan, untuk mendapatkan zona reaksi pembakaran yang konstan. Biogas, gas butana (C4H10), dan campuran biogas-butana digunakan sebagai bahan bakar dengan udara sebagai oksidatornya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakterisasi pembakaran dipengaruhi oleh jenis bahan bakar, kecepatan aliran reaktan dan equivalence ratio reaktan yang terjadi pada variasi bahan bakar dan variasi backward facing step dari cylindrical meso-scale combustor. Nyala api stabil cenderung terbentuk pada area equivalence ratio stoikiometrik menuju kaya dan pada area kecepatan aliran reaktan menengah menuju tinggi. Karakterisasi pembakaran biogas memiliki area flame stability limit sebesar 16%, variasi visualisasi nyala api yang terbentuk yaitu: stable flame at combustor rim, stable flame in combustor dengan flame mode map yang sempit sebesar 10%, dan temperatur nyala api yang didapatkan 681,98℃ – 733,94℃ dan pada dinding combustor memiliki temperatur 140,65℃ – 159,53℃. Namun karakterisasi pembakaran biogas terbaik terbentuk pada variasi perlakuan biogas dengan pencampuran gas butana (biogas-butana), yaitu dengan area flame stability limit yang lebih luas sebesar 22%, variasi visualisasi nyala api lebih beragam dengan 4 flame mode yaitu: stable flame at combustor rim, stable flame in combustor, stable flame near the step, dan spinning flame dengan flame mode map yang lebih terdistribusi luas sebesar 26%, dan temperatur nyala api yang didapatkan 873,96℃ – 950,76℃ dan pada dinding combustor memiliki temperatur 206,70℃ – 230,55℃ yang lebih tinggi daripada karakterisasi pembakaran biogas tanpa pencampuran gas butana. Karakterisasi pembakaran butana memiliki area flame stability limit sebesar 62%, variasi visualisasi nyala api lebih beragam dengan 5 flame mode yaitu: stable flame at combustor rim, stable flame in combustor, stable flame near the step, oscillating flame, dan spinning flame dengan flame mode map yang terdistribusi luas serta beragam sebesar 64%, dan temperatur nyala api yang didapatkan 950,02℃ – 1103,96℃ dan pada dinding combustor memiliki temperatur 230,85℃ – 279,46℃.