Simulasi CFD Pengurangan CO2 pada Co-firing Batubara dan Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan Model Pembakaran Non-Premixed CFD Simulation of CO2 Reduction in Co-firing of Coal and Palm Oil Empty Fruit Bunches using a Non-Premixed Combustion Model

Abstract

ABSTRACT

Co-firing is one of the Indonesian programs to reduce emissions in power plants dominated by coal-fired power plants. Indonesia has potential palm oil waste, palm oil empty fruit bunches (POEFB), which have yet to be utilized for co-firing. The combustion analysis is required before using the POEFB as a solid fuel in the boiler. This study aimed to characterize co-firing combustion of coal and POEFB. Various mixing ratios of POEFB and coal used in this study were 10, 20, and 30%. A computational fluid dynamic (CFD) simulation was carried out to determine the temperature, gas emissions, and carbon dioxide (CO₂). The domain CFD used a structured grid to increase numerical accuracy. Non-premixed combustion and probability density function (PDF) were used to describe combustion chemistry. The results of this study showed that the highest co-firing temperature was at 30% POEFB. It was due to the mixing of POEFB and coal increasing the volatile value, which affects the temperature combustion. In addition, at 30% POEFB, the mass fraction of CO₂ decreased significantly, causing the mass fraction of CO to increase. While the mass fraction of NO increased at the increase of POEFB, it was still under the threshold of 200 mg/Nm³

ABSTRAK

Co-firing merupakan salah satu program Indonesia untuk mengurangi emisi pada pembangkit listrik yang didominasi oleh pembangkit listrik tenaga batubara. Indonesia memiliki potensi limbah kelapa sawit yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS), yang belum dimanfaatkan untuk co-firing. Analisis pembakaran diperlukan sebelum menggunakan TKKS sebagai bahan bakar padat dalam boiler. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi pembakaran batubara dan TKKS secara bersama. Variasi rasio pencampuran TKKS dan batubara yang digunakan dalam penelitian ini adalah 10, 20, dan 30%. Simulasi computational fluid dynamic (CFD) dilakukan untuk mengetahui temperatur, emisi gas, dan karbon dioksida (CO₂). Domain CFD menggunakan grid terstruktur untuk meningkatkan akurasi numerik. Pembakaran non-premixed dan probability density function (PDF) digunakan untuk menjelaskan kimia pembakaran. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa temperatur co-firing tertinggi adalah pada 30% TKKS. Hal ini disebabkan karena pencampuran TKKS dan batubara meningkatkan nilai volatilitas yang mempengaruhi temperatur pembakaran. Selain itu, pada 30% TKKS di mana fraksi massa CO₂ mengalami penurunan yang cukup signifikan, sehingga menyebabkan fraksi massa CO meningkat. Sedangkan fraksi massa NO meningkat pada peningkatan TKKS namun masih di bawah ambang batas 200 mg/Nm³.