PENGARUH UDARA LEBIH DAN UDARA SEKUNDER TERHADAP KARAKTERISTIK PEMBAKARAN PADA CIRCULATING FLUIDIZED BED COMBUSTOR
Sayid Ibrahim
Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Email: sayid127@gmail.com

## Tri Agung Rohmat
Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Email: triagung_rohmat@ugm.ac.id

## ABSTRAK
Circulating  Fluidized  Bed  Combustor (CFBC)  merupakan  reaktor  pembakaran  yang melibatkan  partikel  pasir  terfluidisasi  yang  mengalir  bersama  udara.  Pasir  adalah  media  dengan kapasitas  kalor  yang  besar  sehingga  dapat  mendistribusikan  kalor  lebih  baik  dibandingkan  gas. Tujuan  dalam  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  penambahan  udara  lebih  ( excess air ) dan penggunaan udara sekunder terhadap karakteristik CFBC berupa komposisi flue gas yang dihasilkan  dari  reaksi  pembakaran  dan  distribusi  temperatur.  Dalam  penelitian  ini,  dilakukan simulasi numerik berbasis multiphase particle-in-cell (MP-PIC). Model CFBC terdiri dari bagian pokok: riser tempat  terjadinya  proses  pembakaran  dengan  tinggi  3  m,  siklon  alat  untuk memisahkan  partikel  pasir  dari  aliran flue  gas ,  dan loop-seal yang  merupakan non-mechanical valve untuk  memisahkan riser dan  siklon.  Udara  primer  (PA)  dialirkan  dari  bagian  bawah riser , batubara  dimasukkan  ke riser pada  ketinggian  35  cm  dari  dasar riser ,  dan  udara  sekunder  (SA) diinjeksikan  di  atas  saluran  batubara.  Digunakan  3  variasi  berdasar  udara  lebih  (EA)  dan  ada tidaknya  SA  yaitu  Variasi  1  (stoikiometris,  hanya  PA),  Variasi  2  (EA=24%,  hanya  PA),  dan Variasi  3  (EA=46%,  PA  dan  SA).  Hasil  menunjukkan bahwa  pada  Variasi  1  pembakaran  terjadi dengan  baik  walaupun intermediate  spesies CO,  CH 4 ,  dan  H 2 terbentuk  dalam  jumlah  cukup banyak. Dengan menambahkan jumlah udara (Variasi 2) maka intermediate spesies turun drastis. Penambahan jumlah udara melalui SA (Variasi 3) menurunkan pembentukan intermediate spesies lebih jauh sampai 50% dibandingkan Variasi 2. Penambahan udara lebih juga berakibat penurunan temperatur di dalam riser secara keseluruhan.
Kata Kunci : c irculating fluidized bed combustor , MP-PIC, udara lebih, udara primer, udara sekunder

## ABSTRACT
Circulating Fluidized Bed Combustor (CFBC) is a combustion reactor that involves fluidized sand  particles  flowing  with  the  air.  Sand  is  a  medium  with  large  heat  capacity  so  that  it  can distribute  heat  better  than  gas.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  effects  of  adding excess air and use of secondary air on the flue gas composition  and temperature distribution. In this research, a multiphase particle-in-cell (MP-PIC) based numerical simulation was carried out. The CFBC model consists of the main parts: a riser where the combustion process occurs with a height of 3 m, a cyclone device for separating sand particles from the flue gas, and a loop-seal, which  is  a  non-mechanical  valve,  for  separating  the  riser  and  the  cyclone.  Primary  air  (PA)  is flowed from the bottom of the riser, coal is fed into the riser at a height of 35 cm from the bottom
of the riser, and secondary air (SA) is injected over the coal input. Three variations based on the excess air (EA) and the presence of SA were used, namely Variation 1 (stoichiometric,  PA only), Variation 2 (EA = 24%, PA only), and Variation 3 (EA = 46%, PA and SA). The results showed that in Variation 1 the combustion occurred well even though the intermediate species  CO, CH 4 , dan  H 2 were  formed  in  large  numbers.  By  increasing  the  amount  of  air  (Variation  2),  the intermediate  species  dropped  drastically.  Increasing  the  amount  of  air  through  SA (Variation  3) reduced the formation of intermediate species even further by 50% compared to Variation 2. The addition of more air also resulted in temperature decrease along the riser.
Keywords: circulating fluidized bed combustor, MP-PIC , excess air, primary air, secondary air

## 1. PENDAHULUAN
Batubara  adalah  sumber  energi  utama  pembangkit  listrik  tenaga  uap  di  Indonesia  yang mencapai  45%  di  tahun  2018  [1].  Indonesia  memiliki  berbagai  macam  jenis  batubara  termasuk batubara kualitas rendah. Di sisi lain, teknologi circulating fluidized bed (CFB) telah berkembang dalam beberapa dekade terakhir karena fleksibilitas bahan bakar, kontrol pembentukan NO x yang efektif,  dan  efisiensi  penangkapan  sulfur  yang  tinggi.  Hasilnya,  teknologi  CFB  dianggap  sebagai pilihan terbaik untuk memanfaatkan batubara kualitas rendah [2].
Pada  tahun  2019  pemerintah  melalui  Menteri  Lingkungan  Hidup  dan  Kehutanan mengeluarkan  Peraturan  Menteri  P.15/MENLHK/SETJEN/KUM.1/4/2019  tentang  Baku  Mutu Emisi Pembangkit Listrik Tenaga Termal. Dalam peraturan menteri tersebut ditetapkan baku mutu emisi SO 2 dan NO x harus kurang dari 200 mg/Nm 3 . Untuk memenuhi baku mutu ini, PLTU baru yang menggunakan teknologi CFB di Indonesia adalah keniscayaan.
Salah  satu  cara  untuk  menurunkan  emisi  dalam  CFB  adalah  dengan  menggunakan  injeksi udara  sekunder  (SA).  Udara  sekunder  diperoleh  dengan  membagi  udara  yang  dibutuhkan  untuk fluidisasi  menjadi  aliran  udara  primer  dan  sekunder.  Udara  primer  (PA)  diinjeksikan  dari  plat distributor  udara  di  bagian  bawah riser dan  udara  sekunder  (SA)  dialirkan  ke  dalam riser pada suatu  ketinggian  tertentu.  Brereton  dalam  [3]  menyebutkan  bahwa  injeksi  SA  tidak  hanya  cara yang  efektif  untuk  mengontrol  pembentukan thermal NO,  tetapi  juga  dapat  digunakan  untuk pengendalian beban pada boiler CFB.
Di  sisi  lain,  penambahan  SA  memberikan  pengaruh  terhadap  hidrodinamika  di  dalam  riser. Hal  ini  dapat  meningkatkan  kinerja  dan  memunculkan  desain  baru  CFB.  Beberapa  studi  fokus pada  efek  injeksi  SA  secara  aksial  [4][5].  Berdasarkan  studi  ini,  diketahui  bahwa  injeksi  SA mengubah distribusi partikel secara aksial, distribusi kecepatan partikel arah radial dan fluks massa partikel  secara  signifikan,  terutama  di  sekitar  wilayah  injeksi  SA.  Desain  perangkat  injeksi  SA, ketinggian  port  injeksi  SA  dari  plat  distributor  dan  rasio  aliran  volumetrik  udara  sekunder  ke primer  (SA/PA)  adalah  parameter  utama  yang  mempengaruhi  aliran  gas-padat  dalam  unit  CFB dengan udara sekunder.
Rao  dan  Reddy  menginjeksikan  udara  lebih  (EA)  sebagai  SA  ke  dalam freeboard ruang bakar  CFB  yang  menggunakan  bahan  bakar  serbuk  gergaji  kayu.  Hasilnya  menunjukkan peningkatan  temperatur  suhu  di  seluruh  bagian  ruang  bakar.  Kadar  CO  teramati  menurun  secara drastis,  bahkan  pada  EA  yang  rendah.  Hal  ini  karena  injeksi  SA  membuat  daerah freeboard menjadi lebih lebar dan menciptakan pencampuran yang intensif antara udara pembakaran dengan volatile matter dari sebuk gergaji sehingga menurunkan konsentrasi CO. Selain itu, arang karbon yang tersisa juga berkurang secara signifikan hampir 40% [6].
Kobro dan Brereton menginjeksikan SA dalam pembakaran bertingkat dengan menempatkan lubang  SA  di  bagian  atas riser untuk  mengontrol  proses  pembakaran.  Hasilnya  menunjukkan injeksi  SA  mempengaruhi  stoikiometri  reaksi  pembakaran  dan  karakteristik  fluidisasi  di  dalam riser [7]. Di sisi lain, injeksi SA juga mempengaruhi perpindahan panas pada dinding riser karena perpindahan  kalor  sebanding  dengan  kepadatan  rata-rata  pasir  pada  penampang  riser.  Dengan
demikian, jumlah dan jenis injeksi  SA harus ditentukan untuk memberikan  informasi awal untuk perancangan CFBC [8].
Untuk  mengevaluasi  pengaruh  rasio  aliran  udara  primer  dan  udara  total  (PAT)  terhadap kinerja  boiler  CFB,  Lee  dkk  [9]  memvariasikan  rasio  PAT  dari  0,46  menjadi  0,86.  Ketika  rasio PAT meningkat, fraksi partikel dan suhu di dalam freeboard meningkat. Akibatnya, laju sirkulasi partikel dan penyerapan panas di dalam tungku meningkat seiring dengan peningkatan rasio PAT. Di sisi lain, emisi SO 2 menurun karena peningkatan limestone di dapur, dan efisiensi pembakaran sedikit  meningkat  seiring  dengan  peningkatan  rasio  PAT.  Oleh  karena  itu,  perubahan  rasio  PAT dari  boiler  CFB  dapat  mengontrol  kinerja  boiler  seperti  temperatur  dapur,  temperatur  uap,  emisi gas dan efisiensi pembakaran.
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan udara lebih dan penggunaan  udara  sekunder  terhadap  karakteristik  CFBC  berupa  komposisi flue  gas yang dihasilkan dari reaksi pembakaran dan distribusi temperatur.

## 2. METODOLOGI
Reaktor  CFB  combustor  yang  akan  disimulasikan  dalam  penelitian  dibuat  berdasarkan parameter-parameter  desain  [10]  dan  dapat  dilihat  pada  Gambar  1  (a)  .  Model  CFB  terdiri  dari riser (tinggi 3000 mm dan diameter 100 mm) yaitu reaktor dimana terjadi proses pembakaran, dan siklon  (tipe tangential  entry ,  tipe  Stairmand high  efficiency ,  diameter  200  mm)  dimana  terjadi pemisahan  partikel  padat  dari  gas  hasil  pembakaran.  Antara  siklon  dan riser terdapat stand-pipe (diameter  75  mm)  dan  katup  non-mekanik  berupa  U- type  loop-seal (panjang  187,5  mm,  lebar 93,75 mm). Penggunaan katup  non-mekanik bertujuan untuk mencegah terjadinya aliran gas dari riser ke siklon yang dapat menyebabkan terhambatnya aliran partikel kembali ke riser .
Gambar 1. Model CFBC
Gambar 1 (b) menunjukkan kondisi awal pasir, posisi udara dan batubara dialirkan masuk ke dalam  reaktor.  Pasir  silika  dengan  massa  20  kg  diletakkan  di riser dan loop-seal masing-masing dengan fraksi volume 0,55. Udara primer dialirkan dari distributor udara yang diletakkan di bagian bawah riser dengan kecepatan tertentu dan akan bereaksi dengan batubara yang masuk dengan laju massa tertentu. Selain berfungsi sebagai oksidator, udara primer juga mendorong pasir terfluidisasi sehingga tercapai rezim fast fluidization . Udara sekunder diinjeksikan pada posisi ketinggian 1000 mm di atas distributor udara primer. Ketika terjadi reaksi pembakaran antara udara dan batubara, pasir menyerap kalor dari proses pembakaran.
Model  CFB  seperti  di  atas  kemudian  dilakukan griding .  Dalam  penelitian  ini grid yang digunakan adalah sebesar 289800. Hasil akhir griding dapat dilihat pada Gambar 2.

## Gambar 2. Griding Domain Komputasi
Untuk  mengetahui  pengaruh  jumlah  udara  dan  keberadaan  SA  maka  dilakukan  simulasi dengan  3  variasi  seperti  dapat  dilihat  pada  Tabel  1.  Variasi  1  dan  2  hanya  menggunakan  PA dengan  perbedaan  jumlah  udara  lebih.  Adapun  Variasi  3  menggunakan  PA  dan  SA,  dan  udara lebih yang paling besar,
Properti pada boundary condition dari masing-masing variasi dapat dilihat pada Tabel 2. Di tabel ini dapat dilihat kondisi untuk temperatur dan flow rate tidak konstan tetapi berubah terhadap waktu.  Angka  yang  di  depan  menunjukkan  nilai  awal  dan  angka  di  dalam  kurung  adalah  nilai akhir.  Nilai  awal  dijalankan  selama  3  detik,  kemudian  diubah  secara  gradual,  sampai  nilai  akhir dimana  nilai akhir dijalankan selama 30 detik untuk mendapatkan hasil yang steady . Temperatur tinggi  di  awal  simulasi  dibutuhkan  untuk  menginisiasi  pembakaran.  Terkait  dengan  hal  ini, kecepatan dan flow rate juga ikut mengalami penyesuaian.
Tabel 1 Kondisi Udara Lebih Pada Berbagai Variasi
Variasi Udara Lebih % Udara Masuk Primer Sekunder Variasi 1 0 100% 0% Variasi 2 24,24 100% 0% Variasi 3 46,32 75,9% 24,1%

## Tabel 2 Properti Boundary Condition Untuk Simulasi Thermal Flow
Cold Stream Boundary Condition Variasi 1 Variasi 2 Variasi 3 Primary Air Inlet Temperature , K 300 (1020) Pressure , Pa 101325 Velocity , m s -1 2,1 (4,9) 3,3 (6,2) 2,1 (4,9) Mass Flow Rate , kg s -1 0,0235 (0,01359) 0,029 (0,0179) 0,0235 (0,01359) Secondary Air Inlet Temperature , K 1020 (300) Pressure , Pa 101325 Mass Flow Rate , kg s -1 0 0 0,0112 (0,0065) Loopseal Aeration Temperature , K 300 (1020) Pressure , Pa 101325 Mass Flow Rate , kg s -1 0,000521 Fuel Inlet Gas Air Temperature , K 300 (1020) Pressure , Pa 101325 Gas Mass Flow Rate , kg s -1 0.000214 Coal Mass Flow Rate , kg s -1 0,00325 0,00325 0,00325 Outlet Pressure , Pa Ambient Ambient Ambient Tabel 3 Reaksi Kimia Yang Digunakan Reaksi Homogen No Nama Reaksi Persamaan Reaksi R-1 Oksidasi CH 4
CH 4 + O 2 → CO 2 + 2 H 2 O R-2 Oksidasi H 2
H 2 + 0,5 O 2 → H 2 O R-3 Oksidasi CO CO + 0,5 O 2 → CO 2 R-4 Water Gas-Shift Reaction (Forward) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 R-5 Water Gas-Shift Reaction (Reverse)
CO 2 + H 2 → CO + H 2 O
Reaksi Heterogen No Nama Reaksi Persamaan Reaksi R-6 Oksidasi C(s) C + 0,53 O 2 → 0,93 CO + 0,07 CO 2 R-7 Gasifikasi C(s)
C + CO 2 → 2 CO

## Tabel 4 Kinetika Reaksi
Kinetika dan Laju Reaksi No Laju Reaksi Konstanta Laju Reaksi Sumber R-1 k 1 [CH 4 ] [O 2 ] k 1 = 3,552 × 10 11 × T −1 × exp (−15700/T) Yan, et al. [11] R-2 k 2 [H 2 ] 1.5 [O 2 ] k 2 = 1,63142 × 10 11 × T −1.5 × exp (−3430/T) Yan, et al. [11] R-3 k 3 [CO] [CO 2 ] 0.5 k 3 = 3,16228 × 10 13 × exp (−16000/T) Yan, et al. [11] R-4 k 4 [CO] 0.5 [H 2 O] k 4 = 7,68 × 10 10 × exp (−36640/T) Bustamante, et al. [12] R-5 k 5 [H 2 ] 0.5 [CO 2 ] k 5 = 6,4 × 10 9 × exp (−39260/T) Bustamante, et al. [13] R-6 k 6 [O 2 ] k 6 = × 250 × T × exp (−19004,1/T) Liu, et al. [14] R-7 k 7 [CO 2 ] k 7 = × 4346 × exp (−29839,5/T)
Liu, et al. [14]
Untuk  mensimulasikan  pembakaran  yang  terjadi  di  dalam  reaktor  diselesaikan  persamaan- persamaan  reaksi  kimia.  Reaksi  kimia  yang  terjadi  dibagi  menjadi  dua  bagian,  yang  pertama adalah  reaksi  homogen  dan  heterogen.  Daftar  reaksi  kimia  tersebut  dapat  dilihat  pada  Tabel  3. Adapun  kontanta  kecepatan  reaksi  dari  masing-masing  persamaan  reaksi  kimia  tersebut  dapat dilihat pada Tabel 4. Untuk mensimulasikan reaksi homogen digunakan metode volume average , sedangkan reaksi heterogen menggunakan metode discrete .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3 (b) menunjukkan kesetimbangan tekanan dalam reaktor FBC dimana angka-angka adalah titik  dilakukan  sampling  tekanan  seperti  pada  gambar  (a).  Dari  gambar  ini  dapat  diketahui  karakteristik hidrodinamika dari tiga variasi tidak banyak berbeda. Ketiganya menunjukkan posisi 6 di dasar standpipe mempunyai  tekanan  maksimal  berkisar  111  kPa.  Posisi  5  (saluran standpipe )  mempunyai  tekanan  yang cukup  rendah.  Perbedaan  tekanan  antara  posisi  6  dan  5  cukup  besar  kurang  lebih  8  kPa  sehingga memungkinkan gas mengalir ke atas dari dasar standpipe . Gambar 4 menunjukkan flow rate pasir. Secara umum tidak ada perbedaan signifikan antara ketiga variasi, berkisar 2030  2050 kg/s dan ada di dalam batas operasional yang diijinkan. Variasi 1 menunjukkan flow rate yang paling besar dibandingkan Variasi 2 dan 3 walaupun menggunakan EA paling sedikit. Hal ini diperkirakan disebabkan oleh temperatur rata-rata gas dalam riser Variasi 1 yang lebih tinggi sehingga kecepatan gaspun naik, yang pada akhirnya menyebabkan pasir mengalami fluidisasi lebih intensif.
(a) Tempat Sampling                             (b) Kesetimbangan Tekanan
Gambar 3 Distribusi Tekanan

## Gambar 4 Flow Rate Pasir
Gambar 5 menunjukkan komposisi gas buang di keluaran siklon. Hasil ini jika dibandingkan dengan  perhitungan  stoikiometris  dengan  asumsi  pembakaran  sempurna  menunjukkan  hasil  yang hampir  sama,  sehingga  pembakaran  yang  terjadi  dapat  dikatakan  sudah  sangat  mendekati pembakaran  sempurna.  Tetapi  jika  grafik  diperbesar  di  bagian  bawah,  seperti  pada  Gambar  6, dapat dilihat ada intermediate species dengan jumlah minor yang belum terbakar. Pada Variasi 1, walaupun  AFR  stoikiometrik,  ternyata intermediate  species berupa  CH 4 ,  CO,  H 2 masing-masing menunjukkan  kurang  lebih  1130  ppm,  2150  ppm,  dan  4850  ppm.  Pada  Variasi  2  dan  Variasi  3 yang  menggunakan  udara  lebih  maka intermediate  species turun  dengan  drastis,  bahkan  untuk Variasi  3  menunjukkan  angka  di  bawah  100  ppm.  Hal  ini  menunjukkan  udara  lebih  sangat berpengaruh terhadap kualitas flue gas .
(a) Variasi 1 (b) Variasi 2 (c) Variasi 3)
Gambar 5 Spesies Mayor Pada Keluaran Siklon
(a) Variasi 1
(b) Variasi 2 (c) Variasi 3) Gambar 6 Spesies Minor Pada Keluaran Siklon
Kontur distribusi gas dalam reaktor dapat dilihat pada Gambar 7 yang menggambarkan fraksi massa  masing-masing  gas  dalam  reaktor.  Dari  gambar  ini  diketahui  bahwa  produk  alami pembakaran CO 2 dan H 2 O menunjukkan nilai tinggi pada daerah dekat dinding di atas inlet bahan bakar.  Ini  berarti  bahwa  batubara  ketika  masuk  ke  dalam  reaktor  tidak  menyebar  secara  radial tetapi langsung terbawa aliran udara ke atas dengan menyusuri bagian tepi reaktor. Di bagian loop- seal terlihat penumpukan O 2 yang hal ini menunjukkan aliran udara dari riser menuju standpipe . Udara ini bertemu dengan partikel arang keluar dari siklon yang belum terbakar di standpipe . Pada  Variasi  1,  gambar  (a),  banyak  gas  CO  yang  terbentuk  pada  bagian standpipe .  Ini disebabkan  banyak  partikel  arang  yang  tidak  teroksidasi  di riser ,  dan  setelah  masuk  ke  bagian standpipe tidak bertemu dengan cukup oksigen, sehingga partikel arang hanya terkonversi sampai gas  CO.  Gas  CO 2 terbentuk  secara  masif  di riser di  bagian  dekat  dinding  riser.  Adapun  H 2 O terbentuk  hanya di bagian dekat dinding di atas inlet batubara.  Pada Variasi 2, gambar (b), yaitu ketika  udara  lebih  ditambahkan  pada  udara  primer  (udara  sekunder  nol)  maka  CO  hampir  tidak teramati di standpipe . Hal ini dikarenakan udara yang mengalir lewat loop-seal lebih banyak dan jumlahnya  cukup  untuk  menyempurnakan  proses  pembakaran  sehingga standpipe dipenuhi  oleh gas CO 2 . Pada Variasi 3, gambar (c), fraksi massa O 2 di bagian standpipe terlihat tinggi dan fraksi massa CO 2 yang lebih rendah. Ini menunjukkan bahwa pada Variasi 3 ini lebih banyak batu bara yang  terbakar  di  bagian riser dibanding  pada  Variasi  2.  Hal  tersebut  dapat  terjadi  dikarenakan adanya suplai oksigen tambahan dari secondary air inlet saat partikel batubara sedang bergerak ke atas, yang menyebabkan batubara tersebut dapat teroksidasi dengan lebih baik di bagian riser.
Selanjutnya,  Gambar  8  menunjukkan  distribusi  temperatur  di  dalam  reaktor.  Variasi  1 gambar (a) dan Variasi 2 gambar (b) menunjukkan pola yang mirip yaitu temperatur tinggi merata di  dalam  riser.  Daerah  dengan  temperatur  tinggi  dimulai  dari  lubang  inlet  batubara  sampai menjelang keluar  menuju  siklon.  Pada  Variasi  1  (a),  di loop-seal ada hot-spot yang  diperkirakan karena  terjadinya  reaksi  pembakaran  yang  dapat  dicek  dari  Gambar  7  (a)  yang  menunjukkan adanya konsentrasi CO 2 dlm loop-seal . Hal ini karena sebagian partikel arang yang tidak terbakar di riser, terperangkap dalam siklon, masuk ke standpipe tapi tidak bereaksi secara sempurna masih mempunyai temperatur cukup tinggi. Sehingga ketika mengalir ke loop-seal dapat bereaksi dengan udara yang bocor melalui loop-seal . Adapun untuk Variasi 3 gambar (c), daerah temperatur tinggi hanya  sampai  sekitar  pertengahan  riser.  Akibat  jumlah  udara  lebih  yang  banyak  maka  secara keseluruhan Variasi 3 menunjukkan temperatur yang lebih rendah.
(a) Variasi 1 (b) Variasi 2
(c) Variasi 3
Gambar 7 Kontur Fraksi Massa Gas
(a) Variasi 1                            (b) Variasi 2                     (c) Variasi 3
Gambar 8 Kontur Temperatur
Gambar 9 Distribusi Temperatur Dalam Riser
Gambar  9  menunjukkan  distribusi  temperatur di  bagian  tengah riser .  Dari  gambar  ini  dapat dilihat  bahwa  temperatur  sepanjang riser untuk  masing-masing  variasi  menunjukkan kecenderungan yang tidak jauh berbeda. Kenaikan temperatur dimulai dari daerah dekat distributor udara yang diakibatkan adanya  resirkulasi pasir dari standpipe . Temperatur mencapai maksimum pada  daerah  di  atas  inlet  bahan  bakar,  dimana  Variasi  1,  2,  dan  3  masing-masing  kurang  lebih sebesar  1600  K,  1450  K,  dan  1400  K.  Hal  ini  menunjukkan  dengan  semakin  banyaknya  jumlah udara  maka  menurunkan  temperatur  dalam riser .  Di  sisi  lain,  ketinggian  dimana  temperatur mencapai  maksimum  masing-masing  kurang  lebih  adalah  50,  63,  dan  75  cm  untuk  Variasi  1,  2, dan 3. Diperkirakan hal ini karena semakin besar jumlah udara (juga kecepatan udara), maka akan membuat batubara mengalami keterlambatan penyalaan.
Adapun  zona  reaksi  yang  terjadi  Variasi  1  menunjukkan  daerah  yang  lebih  lebar  (sampai sekitar  1,3  m)  dibandingkan  dengan  Variasi  2  (sekitar  1,1  m)  (zona  reaksi  adalah  zona  dimana terjadi  reaksi  pembakaran  yang  intensif  dan  ditunjukkan  dengan  temperatur  yang  lebih  tinggi dibandingkan  bagian  atas riser ).  Hal  ini  menunjukkan  Variasi  1  butuh  zona  reaksi  lebih panjang dibandingkan Variasi  2. Ini karena jumlah udara Variasi 2 lebih banyak sehingga  sebagian besar reaksi berlangsung lebih cepat. Adapun Variasi 3, karena adanya SA terjadi lonjakan temperatur di atas  inlet  SA  yang  menunjukkan  reaksi  pembakaran  batubara  yang  lebih  intensif  sehingga  dapat memperkecil terjadinya pembakaran di standpipe seperti dapat dilihat pada Gambar 7 (c).

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  di  atas,  penambahan  udara pada  model  CFBC  yang  digunakan  pada penelitian ini berkontribusi sebagai berikut.
1. Tidak  memberikan  pengaruh  besar  terhadap  karakteristik  hidrodinamika  berupa  laju resirkulasi pasir dan kesetimbangan tekanan dalam reaktor.
2. Menyebabkan  reaksi pembakaran di dapur  akan menjadi lebih sempurna yang ditandai oleh semakin sedikitnya intermediate species pada flue gas . Hal tersebut dapat terjadi dikarenakan adanya  udara  berlebih  akan  menambahkan  oksidator  dalam  reaksi  sehingga  meningkatkan peluang terjadinya pembakaran.
3. Menurunkan temperatur reaktor secara keseluruhan walaupun tidak signifikan.
4. Memperkecil  terjadinya  reaksi  pembakaran  di standpipe ketika  digunakan  udara  lebih  pada udara sekunder.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  dibiayai  dengan  skema  Hibah  Penelitian  Departemen  Teknik  Mesin  dan  Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada tahun 2020. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Outlook Energi Indonesia 2020, Pusat Pengkajian Industri Proses dan Energi BPPT.
[2] Ryabov,  G.A.  2016.  “Development  of  the  Circulating  Fluidized  Bed  Combustion Technology: Studies of CFB Technology at VTI and the Justification for its Use in Russia”. Power Technology and Engineering . Vol. 50, No. 4,
[3] Grace, J.R., et al. 1997. “Combustion Performance ; Circulating Fluidized Beds”. Chapman & Hall, pp. 369-416.
[4] Kang,  Y.,  et  al.  2000.  “Effects  of  Secondary  Air  Injection  on  Gas–Solid  Flow  Behavior  in Circulating Fluidized Beds”. Chem Eng Comm . 177: 31–47.
[5] Kim,  J.H.  dan  Shakourzadeh,  K.  2000.  “Analysis  and  Modeling  of  Solid  Flow  in  a  Closed Loop Circulating Fluidized Bed with Secondary Air Injection”. Powder Technol . 3: 179–185.
[6] Rao, K.V.N.S dan Reddy, G.V., 2008. “Effect of Secondary Air Injection on the Combustion Efficiency  of  Sawdust  in  a  Fluidized  Bed  Combustor”. Brazilian  J.  of  Chem.  Eng .  25:01, pp.129-141.
[7] Kobro,  H.  dan  Brereton,  C.  1986.  “Control  and  Fuel  Flexibility  of  Circulating  Fluidised Bed”. Proceedings  of  the  First  International  Conference  on  Circulating  Fluidized  Beds . Nova Scotia, Canada, pp 263-272
[8] Baskakov,  A.P.,  et  al.  1993.  “Influence  of  Secondary  Air  on  Convective  Heat  Transfer Between  Walls  of  Riser  and  Circulating  Fluidized  Bed  (CFB)”. Proc.  4th  Int’l  Conf.  on Circulating Fluidized Bed . Somerset, Pennsylvania, USA, pp. 380-383
[9] Lee, J.M., et al. 2013. “Evaluation of the Performance of a Commercial Circulating Fluidized Bed Boiler by Using IEA-CFBC Model, Effect of Primary to Secondary Air Ratio”. Korean J. Chem. Eng . 30(5), pp. 1058-1066.
[10] Basu,  P.  2015.  “Circulating  Fluidized  Bed  Boilers:  Design,  Operation  and  Maintenance”. Springer Int’l Pub . AG Switzerland.
[11] Yan,  J.,  et  al.  2020.  “Validation  and  Application  of  CPFD  Model  in  Simulating  Gas-Solid Flow  and  Combustion  of  a  Supercritical  CFB  Boiler  with  Improved  Inlet  Boundary Conditions”. Fuel Processing Technology . 208, p.106512.
[12] Bustamante,  F.,  et  al.  2005.  “Uncatalyzed  and  Wall‐Catalyzed  Forward  Water–Gas  Shift Reaction Kinetics”. AIChE Journal . 51 (5), pp. 1440-1454
[13] Bustamante,  F.,  et  al.  2004.  “High-Temperature  Kinetics  of  the  Homogeneous  Reverse Water–Gas Shift Reaction”. AIChE Journal . 50 (5), pp. 1028-1041
[14] Liu,  H.,  et  al.  2019.  “Vaporization  Model  for  Arsenic  during  Single-Particle  Coal Combustion: Model Development”. Combustion and Flame . 205, pp.534-546.