Burner Bahan Bakar Gas

Pendahuluan

Sumber energi kalor atau panas bisa diperoleh dari proses pembakaran. Proses pembakaran pada mesin tenaga uap terjadi pada furnace.

Berbagai macam teknologi telah dikembangkan untuk menaikkan efisiensi proses pembakaran. Efisiensi yang tinggi akan menaikkan efisiensi total dari furnace dan jumlah panas yang ditransfer ke boiler jadi semakin besar. Untuk itu, diperlukan furnace dengan burner yang berkualitas baik.

Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan, burner diklasifikasikan menjadi 3, yaitu :
1. Burner bahan bakar cair
2. Burner bahan bakar gas
3. Burner bahan bakar padat

Pembahasan

Sebuah furnace memiliki komponen-komponen sebagai berikut :
1. Ruang refraktori dibangun dari bahan isolasi untuk menahan panas pada suhu operasi yang tinggi.
2. Perapian untuk menyangga atau membawa baja, yang terdiri dari bahan refraktori yang didukung oleh sebuah bangunan baja, sebagian darinya didinginkan oleh air.
3. Burner yang menggunakan bahan bakar cair atau gas digunakan untuk menaikan dan menjaga suhu dalam ruangan. Batubara atau listrik dapat digunakan dalam pemanasan ulang/reheating furnace.
4. Cerobong digunakan untuk membuang gas buang pembakaran dari ruangan.
5. Pintu pengisian dan pengeluaran digunakan untuk pemuatan dan pengeluaran muatan. Peralatan bongkar muat termasuk roller tables, conveyor, mesin pemuat dan pendorong tungku.

Gas burner adalah sebuah alat untuk menghasilkan api untuk memanaskan produk menggunakan bahan bakar gas seperti asetilen, gas alam atau propana. Beberapa burner mempunyai tempat masuknya udara untuk mencampur bahan bakar gas dengan udara untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna. Asetilen biasanya digunakan dengan mencampurkannya dengan oksigen.

Banyak aplikasi seperti soldering, brazing dan pengelasan yang menggunakan oksigen daripada udara untuk membuat apinya menjadi lebih panas sehingga bisa melelehkan besi. Untuk skala laboratorium, digunakan natural gas fired bunsen burner. Untuk melelehkan logam dengan titik leleh sampai dengan 1100oC seperti tembaga, perak dan emas, bisa digunakan burner dengan bahan bakar propana dengan campuran udara.
Pembakaran gas dibagi menjadi 2 cara, tergantung apakah gas dan udara dicampurkan terlebih dahulu atau tidak sebelum pembakaran. Jika udara dan gas dicampurkan terlebih dahulu sebelum proses pembakaran, seperti pada bunsen burner, proses pembakaran berlangsung secara hidroksilasi. Hidrokarbon dan oksigen dengan proses hidroksilasi menjadi aldehida. Penambahan panas dan oksigen menguraikan aldehida menjadi H2, CO, CO2 dan H2O.

Proses pembakaran bahan bakar gas tidak memerlukan proses pengabutan atau atomisasi, bahan bakar langsung berdifusi dengan udara. Ada dua tipe burner dengan bahan bakar gas, yaitu:
1. Non Aerated Burner
Tipe ini bahan bakar gas dan udara tidak dicampur dulu sebelum terjadi proses pembakaran. Bahan bakar gas bertekanan dilewatkan melalui nozzle, udara akan berdifusi secara alamiah dengan bahan bakar. Proses pembakaran dengan tipe ini dinamakan difusi.

2. Aerated Burner
Pada aerated burner, bahan bakar gas dan udara dicampur dulu sebelum terjadi proses pembakaran. Udara sekunder dibutuhkan untuk menyempurnakan pembakaran. Penggunaan udara sekunder ini tergantung dari cara udara primer dimasukkan ke dalam furnace.

Pada burner tipe ini selalu ada pengaman untuk mencegah nyala balik ke sumber campuran bahan bakar udara. Aerated burner dibagi menjadi 2 jenis :

a. Atmospheric or Natural Draft Burners (Bunsen Burners)
Alat ini menggunakan efek mekanis yaitu  prinsip venturi, sehingga atmospheric burner gas disebut juga dengan venturi burner gas. Pada kasus burner gas venturi, gas keluar dari jet di depan penyempitan dari pipa burner. Gas sudah bertekanan dan penyempitan semakin mempercepat sehingga menghasilkan vakum parsial dibelakang  jet yang menyerap udara ke pipa burner. Ini berarti bahwa venturi burner akan mencampur lebih banyak udara dengan gas daripada bunsen sederhana. Campuran bahan bakar dan udara yang ditingkatkan menyebabkan venturi burner menjadi lebih efektif dan bisa menghasilkan tipe api yang bervariasi, dari oksidasi sampai reduksi. Juga bentuk dari pipa burner setelah penyempitan memperlambat kecepatan gas, menyebabkan udara dan gas lebih bercampur menyeluruh sebelum menemui flame retention head. Keunggulan ini, flame retention head, pada akhir pipa burner didesain untuk memastikan bahwa api tidak membakar pipa, atau meluncur dari head burner, yang merupakan masalah pada desain burner sederhana.

Roda pada ujung kiri dari burner adalah control udara utama dan berputar pada lubang supply gas. Roda ini dapat berputar untuk menutup melawan badan burner, menghentikan udara untuk bercampur dengan gas. Batang dari kuningan, dimana gas mengalir, dapat digerakkan dengan memutar maju atau mundur ke badan burner. Hal ini penting untuk memaksimalkan performa burner. Jika batang terlalu jauh didalam burner maka efek venturi dikecilkan, begitu juga jika terlalu jauh diluar burner jumlah udara yang diserap akan terlalu kecil. Untuk mengeset posisi yang benar pertama hubungkan burner dengan gas supply, set piringan udara utama sehingga hanya ada 1 atau 2 mm celah diantaranya dan badan burner dan menyalakan api gas. Set batang kuningan  sehingga jet sejauh mungkin diluar burner, kemudian alirkan angin perlahan-lahan, secara simultan gerakkan roda udara utama sehingga celah tetap konstan. Amati apinya, saat rasio udara-gas maksimal dicapai api harus berubah dari kuning menjadi biru dan suara burner meningkat sejalan dengan banyaknya udara yang terhisap ke burner. Jika batang terlalu jauh maka api akan berubah kembali menjadi api kuning.

Burner ini merupakan jenis yang sederhana, tidak terlalu mahal dan paling banyak digunakan untuk keperluan domestik atau komersial. Burner ini dibuat dengan berbagai variasi bentuk dan ukuran untuk memberikan panjang api dengan panas keluar yang sesuai.

b. Forced Draft Burners
Pada Forced Draft Burner sejumlah gas yang dibutuhkan untuk menyuplai panas keluaran dicampur dengan udara bertekanan untuk pembakaran sempurna. Udara yang dialirkan memiliki tekanan 2 in H2O. Kebutuhan udara disuplai oleh electric fan atau blower. Tidak dibutuhkan udara sekunder. Semua kebutuhan udara untuk pembakaran disuplai oleh udara primer.

Forced draft burner digunakan saat panas atau energi yang dibutuhkan sangat besar. Biasanya digunakan pada industri gas. Biasanya api dihasilkan oleh olakan dari gas panas di sekitar api utama. Forced Draft burner biasanya dikontrol secara otomatis jadi gas yang tidak terbakar tidak akan masuk ke combustion chamber.

Kelebihan dari sistem forced Draft adalah dapat menghasilkan nyala api yang besar dan lebih hemat karena udara disuplai dari udara primer. Kelemahan pengoperasian sistem ini  adalah realibilitas fan/blower dan driver. Gangguan (failure) pada keduanya dapat menyebabkan heater dan unit shut down. Selain itu adanya peningkatan panas menyebabkan presentase NOx dalam flue gas tinggi.
 
Natural Draft Burners kadang-kadang digunakan dalam sistem forced draft. Hal ini bertujuan agar operasi tetap berlangsung ketika fan/blower atau driver tidak berfungsi. Pada kondisi tersebut air door pada air supply ductwork akan terbuka secara otomatis dan udara ambient mengalir masuk.

Lihat bagian 2.....


Daftar Pustaka

Perry, R.H. dan Green D.W. 1998. Perry's Chemical Engineers Handbook (eds), McGraw-Hill Book Co., Singapore.
http://en.wikipedia.org
http://organisasi.org/macam_jenis_dan_definisi_pengertian_peralatan_atau_alat_alat_dapur_untuk_masak_memasak_keterampilan_tata_boga
http://www.bloomeng.com/baffle-burners.html
http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Furnaces%20and%20Refractories%20(Bahasa%20Indonesia).pdf
  
Disusun oleh:

AGUS ADHIATMA
ASTSARI ABDUL MAJID
DANIK WIDI ASTUTI
FATIMAH
GEMMA CINTYA BINAJIT