PEMBAKARAN KAPUR DALAM TUNGKU SISTEM BERKALA DENGAN KOMBINASI BAHAN BAKAR BATUBARA-KAYU ~ ManusiaBiasa

Tungku Pendam

Tungku pendam sistem berkala berbentuk silinder yang terpendam dalam tanah dengan sedikit bagian terbuka untuk pelaksanaan proses pembakaran adalah penampang tungku pendam berkapasitas 60 ton batu kapur.

Dinding tungku pendam dibuat dari susunan batu kuarsa (batu gongsol) atau jenis batu kali tertentu; dapat juga dibuat dari batu bata biasa. Batu bata tidak tahan terhadap api reduksi sehingga dinding dari batu bata mudah rusak.

Pemasukan bahan bakar dilakukan dari bukaan pada dinding yang berhubungan dengan bukaan tempat juru bakar melakukan tugasnya memasukkan bahan bakar. Bahan bakar masuk ke dalam rongga di dalam tungku yang dibuat dari susunan batu kapur yang akan dibakar.

Susunan Batu Kapur

Penyusunan batu kapur di dalam tungku pendam merupakan langkah penting untuk terlaksananya proses pembakaran yang efisien dan merata ke seluruh umpan batu kapur yang akan dibakar sehingga seluruhnya terkalsinasi menjadi kapur tohor.

Di bagian dasar disusun batu kapur berukuran besar 20- 30 cm x 30-40 cm. Susunan ini berfungsi sebagai fondasi untuk menopang susunan batu kapur selanjutnya sampai ke bagian atas tungku.

Industri pembakaran kapur termasuk industri yang padat energi karena 50-60% biaya produksinya merupakan biaya energi.

Untuk tungku berisi 100 ton batu kapur memerlukan 50 ton kayu pinus yang baik (10 truk) untuk pembakaran selama 9-10 hari.

Untuk mengurangi konsumsi kayu dapat digunakan batu bara halus tanpa melakukan modifikasi tungku. Untuk itu hanya diperlukan peralatan tambahan yaitu blower dan meja pengumpan batu bara.

Fondasi ini harus cukup kuat dan stabil pada temperatur tinggi

(1000-1200°C) sampai proses pembakaran selesai yaitu sekitar 3-10 hari masing-masing untuk kapasitas 20 dan 100 ton batu kapur. Untuk ini sifat fisik batu kapur yang digunakan pada suhu tinggi harus sudah diketahui.

Semakin ke atas, batu kapur yang disusun semakin kecil ukurannya dan susunan dibuat semakin ke tengah dan akhirnya bertemu pada ketinggian ± 1/3 tinggi umpan dari dasar tungku atau 1- 2 m. Terbentuklah sebuah rongga berbentuk setengah bola. Lubang pengapian dari luar tungku tembus ke dalam rongga ini. Karena bentuk yang demikian mengakibatkan terciptanya turbulensi yang tinggi dalam rongga pembakaran ini, setelah suhu meningkat. Kondisi ini cukup ideal untuk proses pembakaran batu bara halus.

Dengan penambahan batu bara penggunaan kayu dapat berkurang paling sedikit setengahnya dan setiap ton batu bara dapat menggantikan 8-10 ton kayu bakar. Kemudian di permukaan tumpukan batu kapur tersebut ditutup dengan batu kapur kecil-kecil berukuran 2- 3 cm setebal 5 cm guna menahan laju panas yang keluar. Selanjutnya proses pembakaran dapat dimulai.

Susunan Batu Kapur di Dalam
Tungku (dilihat dari atas)

Teknik Pembakaran

Pembakaran dimulai dengan api kecil menggunakan kayu bakar untuk mengeringkan batu kapur. Api dapat dibesarkan setelah batu kapur hampir kering sehingga uap air tidak terlalu banyak. Banyaknya uap air akan mengganggu draft (tarikan) sehingga pembakaran kurang lancar, banyak menghasilkan jelaga yang mengganggu proses pembakaran selanjutnya.

Jika unggun batu kapur sudah hampir kering, draft sudah cukup kuat, api dapat semakin dibesarkan. Setelah api besar dan stabil, batubara halus dapat dimasukkan. Ukuran butir batu bara halus adalah 30 mesh dan cara pemasukannya adalah dengan mengalirkannya ke dalam pipa yang ditiup blower.

Untuk tungku pendam berkapasitas 40 ton batu kapur, dapat digunakan blower 3 inci 440 watt dan pipa untuk peniupan 4 - 5 inci.

Batu bara halus masuk ke pipa peniupan dari pipa pengumpan. Pemasukan batu bara halus ke pipa pengumpan untuk kemudian ditiupkan ke dalam ruang bakar dilakukan dengan sistem pengumpan.

Sistem pengumpan dapat berupa pengumpan ulir (screw feeder) dengan kecepatan yang dapat diatur atau dapat juga secara manual.

Cara manual dapat dilakukan dengan menyediakan meja dengan lubang di salah satu sudutnya untuk menyalurkan batu bara di atas meja dengan mendorong batu bara ke dalam pipa pengumpan dengan tangan melalui lubang tersebut.

Cara lain dengan menyediakan bejana diatas pipa pengumpan, kemudian aliran batu bara halus diatur dengan kran pada pipa pengumpan. Untuk memperlancar aliran batu bara dapat dilakukan dengan memasang kawat menembus bukaan pada kran dan kawat diputar dengan sebuah motor listrik.

Pipa peniup batu bara dipasang sedemikian rupa sehingga batu bara halus menyebar secara merata di dalam rongga pembakaran yang berisi kayu bakar yang sedang terbakar dengan posisi malang melintang. Pemerataan ini dibantu dengan adanya turbulensi yang tinggi dalam rongga pembakaran.

Turbulensi tercipta karena draft yang kuat dari unggun kapur dan udara luar masuk ke dalam rongga melalui lubang pengapian yang sempit. Kondisi ini sangat membantu proses pembakaran batu bara sehingga batu bara dengan cepat terbakar dan kayu terbakar lebih lambat.

Setiap pemasukan satu ton batubara dapat mengurangi penggunaan kayu bakar sebanyak 8 - 9 ton. Kecepatan pemasukan batubara antara 40 - 60 kg/jam. Kayu bakar juga terus ditambahkan sehingga api dari kayu dan batu bara berimbang dan dicapai efisiensi pembakaran yang maksimum.

Sketsa Susunan Pengumpan Batu Bara Halus

Penggunaan Pengumpan Batu Bara
Halus untuk Pembakar Kapur

Karena pemasukan batu bara secara terus menerus tanpa henti maka peningkatan suhu juga terus menerus sehingga waktu pembakaran dengan kombinasi batubara kayu ini lebih singkat dibanding pembakaran dengan kayu yaitu sekitar 2/3-nya. Untuk perbandingan, dibawah ini adalah hasil pembakaran 36 ton batu kapur.

Pembakaran dihentikan setelah seluruh muatan batu kapur telah terkalsinasi. Hal ini dapat diketahui dengan mengukur suhu sekitar 5 cm di bawah permukaan batu kapur. Setelah temperatur bertahan 2 - 3 jam pada 900°C atau lebih maka batu kapur telah terkalsinasi.

Dapat juga dilihat dari penurunan permukaan batu kapur di dalam tungku. Setelah terkalsinasi volume produk CaO menyusut sehingga permukaan batu kapur menurun 40 - 80 cm, tergantung kapasitas tungku dan sifat batu kapur yang dibakar. Trayek suhu pembakaran kapur dengan kombinasi batu bara-kayu terlihat dalam gambar.

Batu bara muda berkalori rendah, kurang dari 5500 kkal/kg, kurang efektif untuk digunakan membakar kapur dengan teknik ini. Batu bara ini baik untuk membakar kapur tanpa campuran kayu dalam tungku pendam yang dimodifikasi atau tungku tegak dengan pembakar siklon.

Batu bara peringkat lebih tinggi yang bernilai kalor lebih dari 6000 kkal/kg kurang baik untuk membakar kapur dengan teknik batu bara halus tanpa campuran kayu dalam tungku tersebut di atas sebab api pembakarannya dapat mencapai lebih dari 12000C. Panas yang terlalu tinggi mengakibatkan terjadinya sintering di permukaan kapur tohor (berwarna kehitaman) sehingga sukar diseduh menjadi Ca(OH)2.