� SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC DUA DIMENSI PEMBAKARAN SYNGAS DAN HIDROGEN DI ROTARY KILN TUGAS AKHIR Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Metalurgi, Institut Teknologi Bandung Oleh: NICOLAS TANDOKO 12520086 PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK METALURGI FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2024
]
]� � LEMBAR PENGESAHAN SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC DUA DIMENSI PEMBAKARAN SYNGAS DAN HIDROGEN DI ROTARY KILN TUGAS AKHIR NICOLAS TANDOKO 12520086 D.Sc. (Tech.) Imam Santoso, ST., M.Phil. Pembimbing II Ramadhani. ST., MT. Pembimbing III Bandung, Januari 2024 Disetujui untuk Program Studi Sarjana Teknik Metalurgi ITB Oleh :� Taufiq Hidayat, ST., M.Phil., Ph.D. Pembimbing I �&
}
š
}��ð�
Æ�ò� ~�Z

š
�

š

��


v
P

v�
l

š
� �

v

µ
v
PU�

µ
o

v��d

Z
µ
v� �
]
À� � SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC DUA DIMENSI PEMBAKARAN SYNGAS DAN HIDROGEN DI ROTARY KILN ABSTRAK Teknologi RKEF digunakan untuk memproses bijih nikel saprolit dimana batubara atau syngas umumnya digunakan sebagai bahan bakar karena pertimbangan ketersediaan dan keekonomiannya. Proses pembakaran menggunakan gas hidrogen diklaim dapat mengurangi emisi langsung gas karbon menuju atmosfer sehingga perlu dipertimbangkan penggunaannya sebagai bahan bakar untuk rotary kiln. Simulasi Computational Fluid Dynamic dua dimensi pembakaran syngas dan hidrogen dengan pengumpanan padatan dan penambahan udara yang bervariasi di rotary kiln (diameter = 3,6 m dan panjang = 72 m) telah dilakukan untuk membandingkan peforma dari kedua bahan bakar tersebut. Geometri dua dimensi dibuat menggunakan Inventor Professional 2023 yang kemudian diimpor kedalam ANSYS Fluent dan disempurnakan menggunakan ANSYS Design Modeler. Proses meshing dan pengaturan parameter utama kemudian dilakukan untuk memperoleh kondisi optimum. Inisialisasi dan perhitungan dengan 500 kali iterasi dilakukan sehingga diperoleh hasil simulasi berupa distribusi temperatur gas dan padatan. Simulasi pembakaran syngas pada laju pengumpanan padatan 40,39 ton/jam dan laju pengumpanan syngas 60 m 3 -fuel/ton-solid menunjukkan temperatur maksimum gas pada burner sebesar 1223 �, 1080 �, dan 845 � pada variasi udara sebesar 1, 0,75 dan 0,5 kebutuhan stoikiometri. Pada penambahan udara sebesar 1 kali kebutuhan stoikiometri, temperatur maksimum gas pada burner turun mencapai 1007 � pada laju pengumpanan syngas 30 m 3 - fuel/ton-solid. Pada penambahan udara sebesar 1 kali kebutuhan stoikiometri, temperatur gas sepanjang burner hingga bagian outlet gas rotary kiln menurun hingga mencapai 637 – 769 �, sementara temperatur padatan meningkat pada arah yang berlawanan dari temperatur kamar hingga maksimum 680 � disekitar area burner. Hasil simulasi pembakaran hidrogen pada laju pengumpanan padatan 40,39 ton/jam dan laju pengumpanan hidrogen 25 m 3 -bahan bakar / ton-padatan menunjukkan temperatur maksimum gas pada burner sebesar 2187 �, 1987 �, dan 1497 � pada variasi udara sebesar 1, 0,75 dan 0,5 kebutuhan stoikiometri. Pada penambahan udara sebesar 1 kali kebutuhan stoikiometri, penurunan laju pengumpanan hidrogen hingga 12 m 3 -fuel/ton-solid menurunkan temperatur maksimum gas hingga mencapai 1499 �. Pada penambahan udara sebesar 1 kali kebutuhan stoikiometri, temperatur gas sepanjang burner hingga bagian outlet gas rotary kiln menurun hingga mencapai 765 – 958 �. Secara umum hasil simulasi pembakaran hidrogen menunjukkan temperatur gas yang lebih tinggi dari pembakaran syngas pada jumlah penambahan bahan bakar yang jauh lebih rendah. Kata kunci: rotary kiln, reaksi pembakaran, hidrogen, syngas, distribusi temperatur
À� � TWO-DIMENSIONAL COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC SIMULATION OF COMBUSTION OF SYNGAS AND HYDROGEN IN ROTARY KILN ABSTRACT RKEF technology is used to process nickel saprolite ore where coal or syngas is genarally used as a fuel due to availability and economic factor. Combustion process using hydrogen gas is claimed to reduce direct emission of carbon gas towards the atmosphere.